NGUYÊN TỬ ĐƯỢC CỨU SỐNG
Chẳng phải ngẫu nhiên khi Bohr phải vội vã trở lại Copenhagen - ở đó người vợ chưa cưới Margaret đang chờ đợi và sự kiện của cái năm hạnh phúc ấy là đám cưới. Bohr nhận chức phó giáo sư ở đại học Copenhagen và dành tất cả thời giờ cho việc sáng tạo những ý tưởng mới. Qua một năm làm việc căng thẳng và thư từ liên tục với Rutherford, ông đã tạo được một công trình ''bộ ba'' tuyệt vời: ba bài báo trình bày những tư tưởng cơ bản của lý thuyết cấu tạo nguyên tử của mình.
Cấu tạo nguyên tử đã được bộc lộ bằng các thực nghiệm của Rutherford. Xung quanh hạt nhân nặng là các điện tử nhẹ quay, nhưng điều chủ yếu vẫn không ai hiểu được: vì sao nguyên tử như thế lại bền vững được?
Theo đúng các định luật điện động lực học Maxwell, các điện tử chuyển động với gia tốc hướng tâm cần phải phát xạ sóng điện từ, mất dần năng lượng và phải rơi vào hạt nhân. Nguyên tử Rutherford không bền vững, đó là điều chẳng thể cứu vãn bằng bất cứ thủ thuật khôn ngoan nào hết. Chính kết quả phủ định ấy là xuất phát điểm nghiên cứu của Bohr. Vấn đề sự bền vững của nguyên tử ''không thể giải quyết đơn giản bằng các nguyên lý đã biết''. Cần phải thay đổi không phải mẫu hình nguyên tử, mà là các nguyên tắc vật lý học.
Năm 1900 nhà vật lý Đức Max Planck đã giải quyết một vấn đề có phần tương tự như thế. Theo các quy luật vật lý cổ điển, mọi vật bất kì phải phát xạ gần như tức thời toàn bộ năng lượng nhiệt của mình vào không gian và lạnh xuống độ không tuyệt đối (được gọi trống cái tên tai biến tử ngoại). Planck phát khỏi ngõ cụt đó (đồng thời đưa ra công thức phổ phát xạ nhiệt của vật đen tuyệt đối) bằng giả thuyết táo bạo rằng năng lượng được phát xạ không liên tục mà theo từng phần - từng “lượng tử''. Theo lời kể của người con trai Planck, bấy giờ Planck từng nói hoặc ông đã thực hiện một phát minh bậc nhất có thể so với Newton, hoặc ông hoàn toàn sai lầm.
Vào năm 1905 với ý tưởng lượng tử, Einstein đã giải thích hiện tượng quang điện. Lượng tử tức xạ điện từ có biểu hiện của một thứ hạt không thể phân chia và có thể bị điện tử ra khỏi kim loại. Bây giờ Bohr áp dụng ý tưởng lượng tử vào bài toán nguyên tử. Nếu mômen quỹ đạo điện tử L bằng số nguyên lần lượng tử Planck L = nħ (n = l, 2. . .) thì điện tử không thể phát xạ liên tục để mặc dần mômen quay của mình. Nó chỉ có khả năng phát bức xạ từng phần nguyên vẹn bằng cách nhảy từ quỹ đạo dừng này xuống quỹ đạo dừng khác thấp hon. Quỹ đạo thấp nhất (n = 1) dư sức bền vững - vì rằng mômen điện tử không thể nhỏ hơn (lượng tử Planck)!
Trong lý thuyết Bohr tần số bức xạ điện tử hoàn toàn không phụ thuộc tần số quay của nó, như lý thuyết điện động lực học cổ điển đòi hỏi. Nó chỉ do hiệu số năng lượng giữa hai quỹ đạo đầu và cuối quyết định và cho phép giải thích các phổ của nguyên tử một cách rất tự nhiên và đơn giản. Einstein gọi lý thuyết Bohr là hiện thân của ''giai điệu tuyệt vời của tư duy lý thuyết”. Ông công nhận rằng ở ông cũng ''nảy sinh những ý tưởng tương tự nhưng đã không đủ tinh thần để phát triền nó''.
Tuy nhiên trong thư gửi Bohr Rutherford đã chỉ ra khó khăn chủ yếu của lý thuyết mới: làm sao điện tử có thể chọn đúng tần số nó cần phải dao động khi chuyển từ quỹ đạo này sang quỹ đạo khác? Lẽ nào anh lại phải giả thuyết rằng điện tử đã ''biết trước'' nó phải dừng ở đâu''.
Phản ứng của giới khoa học rất nhanh chóng và mạnh mẽ, những người ủng hộ và những người chống đối lý thuyết mới va chạm nhau ở vô số cuộc tranh luận. Max von Laue đã nói về giả thuyết của Bohr: ''Quá là nhảm nhí! Các phương trình Maxwell đúng ở mọi hoàn cảnh và điện tử phải bức xạ liên tục''. Nỗi bất bình của các nhà vật lý thế hệ cũ bộc lộ qua lời Lord (Huân tước) John William Rayleigh: ''Tôi không dám khẳng định người ta không dám làm ra các phát minh kiểu đó. Người ta có thể làm như thế. Nhưng tôi thì không hợp với điều đó!”
Chỉ ít lâu sau đó mọi thứ trở nên rõ ràng: công trình của Bohr đã làm biến đổi vật lý học và cống hiến cho nó một phương hướng phát triển xuyên suốt thế kỷ XX.
GIA ĐÌNH CỦA BOHR
Đôi vợ chồng Niels và Margaret thuộc số rất hiếm các gia đình hạnh phúc và hoà hợp. Bohr có thể trông cậy vào sự quan tâm và sự ủng hộ của vợ đối với mọi bước khởi đầu của mình. Bà giúp đỡ chồng chuẩn bị bài báo, dịch sang tiếng Anh, trao đổi thư từ. Nhưng cái chính là nhờ bà mà trong nhà có không khí ấm cúng, niềm khích lệ và quan tâm chân tình, ở đó những người mới đến nhanh chóng hoà nhập và cởi mở, còn những người trẻ tuổi xa nhà làm làm sinh viên hay cộng sự của Bohr cũng không lẻ loi, lúng túng.
Mấy năm sau trong gia đình xuất hiện đứa trẻ đầu tiên, rồi lần lượt bốn người con trai cả thẩy. Giống như vào thời của cha mình, Bohr thích thú giành nhiều thời giờ cho con trẻ, dạy dỗ chúng nhiều điều, từ đốn củi đến trượt tuyết. Những dịp ra nước ngoài Bohr lần lượt cho từng đứa con cùng đi. Người cha muốn con mình được chiêm ngưỡng thế giới. Bất hạnh giáng xuống gia đình hạnh phúc của Bohr vào năm 1934. Người con cả Christian 19 tuổi bị chết ngay trước mắt cha: cậu bị con sóng cao cuốn khỏi boong chiếc du thuyền.
Bohr luôn tôn trọng sở thích của con cái, cho họ tự do lựa chọn nghề nghiệp và đường đời. Hans thành thầy thuốc, Erik là kĩ sư, Ernest làm luật gia và chỉ một mình Aage theo nghề của cha và làm việc cùng ông. Vào những ngày lễ tết gia đình hay kì nghỉ học, căn nhà của Bohr đầy ắp các con cháu và Niels vui đùa với chúng như với con thuở nào...
