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第16章 玻尔

姓名:玻尔

出生地:丹麦哥本哈根

生卒年:1885—1962年

历史评价LiShiPingJia

玻尔一生从事科学研究,整整达57年之久。他的研究工作开始于原子结构未知的年代,结束于原子科学已趋成熟,原子核物理已经得到广泛应用的时代。他对原子科学的贡献使他无疑地成了20世纪上半叶与爱因斯坦并驾齐驱的、最伟大的物理学家之一。

玻尔于1885年10月7日出生于丹麦哥本哈根一知识分子家庭。受家庭的熏陶并得到良好教育,使他知识视野很广,大学毕业后同卢瑟福共创原子科学的新时代。

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不怕承认自己是傻瓜

玻尔是量子力学中著名的哥本哈根学派的领袖,他以自己的崇高威望在他周围吸引了国内外一大批杰出的物理学家,创建了哥本哈根学派。他们不仅创建了量子力学的基础理论,并给予合理的解释,使量子力学得到许多新应用,如原子辐射、化学键、晶体结构、金属态等。更难能可贵的是,玻尔与他的同事在创建与发展科学的同时,还创造了“哥本哈根精神”——这是一种独特的、浓厚的、平等自由地讨论和相互紧密地合作的学术气氛。直到今天,很多人还说“哥本哈根精神”在国际物理学界是独一无二的。曾经有人问玻尔:“你是怎么把那么多有才华的青年人团结在身边的?”他回答说:“因为我不怕在年青人面前承认自己知识的不足,不怕承认自己是傻瓜。”实际上,人们对原子物理的理解,即对所谓原子系统量子理论的理解,始于20世纪初,完成于20年代,然而从开始到结束,玻尔那种充满着高度创造性,锐敏和带有批判性的精神,始终指引着他的事业的方向,使之深入,直到最后完成。

由于对卢瑟福的仰慕,于1912年3月到曼彻斯特大学在卢瑟福领导下工作了4个月,当时正值卢瑟福提出了他的原子核式模型。人们把原子设想成与太阳系相似的微观体系,但是在解释原子的力学稳定性和电磁稳定性上却遇到了矛盾。这时玻尔开始酝酿自己的原子结构理论。

玻尔早在大学作硕士论文和博士论文时,就考察了金属中的电子运动,并明确意识到经典理论在阐明微观现象方面的严重缺陷,赞赏普朗克和爱因斯坦在电磁理论方面引入的量子学说。在他研究原子结构问题时,就创造性地把普朗克的量子说和卢瑟福的原子核概念结合了起来。在玻尔离开曼彻斯特大学以前,曾向卢瑟福呈交了一份论文提纲,引入了定态的概念,给出了定态应满足的量子条件。回到哥本哈根玻尔共振仪后,1913年初,有朋友建议他研究原子结构,应很好地联系和应用当时已有的丰富而精确的光谱学资料,这使他思路大开。通过对光谱学资料的考察,玻尔的思维和理论有了巨大的飞跃,使他写出了“论原子构造和分子构造”的长篇论著,提出了量子不连续性,成功地解释了氢原子和类氢原子的结构和性质。1921年,玻尔发表了“各元素的原子结构及其物理性质和化学性质”的长篇演讲,阐述了光谱和原子结构理论的新发展,诠释了元素周期表的形成,对周期表中从氢开始的各种元素的原子结构作了说明,同时对周期表上的第72号元素的性质作了预言。1922年,发现了这种元素铪,证实了玻尔预言的正确。1922年玻尔获诺贝尔物理学奖。

玻尔与爱因斯坦

20世纪30年代中期,开始出现了许多由中子诱发的核反应,迫切需要一种合用的核模型,玻尔提出了原子核的液滴模型,对一些类型的核反应做出了说明,相当好地解释了重核的裂变。

1943年,玻尔从德军占领下的丹麦逃到美国,参加了研制原子弹的工作,但对原子弹即将带来的国际问题深为焦虑。1945年二次大战结束后,玻尔很快回到了丹麦继续主持研究所的工作,并大力促进核能的和平利用。1962年11月18日,玻尔因心脏病突发而逝世。

——传世佳言——

并没有什么量子世界,只有一个抽象的量子物理学的描述。

要是谁第一次听说量子理论时没有发火,这说明他没有理解意思。

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