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尼爾斯·玻爾
來源:互聯網

尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾(簡稱:尼爾斯·玻爾,丹麥文:Niels Henrik David Bohr,1885年10月7日—1962年11月18日),丹麥物理學家,現代物理學創始人之一,丹麥皇家科學院院士,曾獲丹麥皇家科學文學院金質獎章,曼徹斯特大學劍橋大學名譽博士學位,1922年獲得諾貝爾物理學獎,生前是哥本哈根理論物理研究所所長,1924年12月被選為俄羅斯科學院外國通訊院士,騎象勛爵。

1885年10月7日,玻爾出生于丹麥哥本哈根,從小學習成績優異并是當地著名的AB足球俱樂部的主力球員。1903年,玻爾進入哥本哈根大學師從丹麥物理學家斯蒂安·克里斯蒂安森主修物理學,并分別于1909年、1911年獲得哥本哈根大學的理學碩士和哲學博士學位。1911年10月,奧格·玻爾前往英國劍橋大學卡文迪許實驗室與電子的發現者湯姆孫合作,幾個月后玻爾又轉赴曼徹斯特大學,與原子核的發現者、著名物理學家歐內斯特·盧瑟福長期共事。回國后,1913年,玻爾擔任曼徹斯特大學物理學教師。1916年,玻爾擔任哥本哈根大學物理學教授。1917年,玻爾當選為丹麥皇家科學院院士,1921年3月3日,玻爾研究所正式成立,35歲的玻爾擔任所長,先后與克拉默、菲利克斯·克萊因沃爾夫岡·泡利海森伯格、亥威西等獲得過諾貝爾科學獎的物理學家一起工作,形成了著名的“哥本哈根學派”。1922年,玻爾以“對原子結構以及從原子發射出的輻射的研究”獲諾貝爾物理學獎,并將諾貝爾金質獎章捐給了芬蘭戰爭。1927年奧格·玻爾提出了“互補理論”,以解釋量子理論的矛盾之處,在同年進行的國際物理學會議上,首次公開發表了他的互補觀點。1940年4月,第二次世界大戰爆發后納粹德國侵占丹麥,玻爾一直與法西斯主義斗爭,當被下達逮捕命令后于1943年逃離丹麥前往英美,參加了制造原子彈工作。戰爭結束玻爾重返祖國,1947年被丹麥政授予"騎象勛爵",1952年擔任歐洲原子核研究中心主席,1955年,他參加創建北歐理論原子物理學研究所,并擔任管委會主任。同年,他任丹麥原子能委員會主席,1957年獲首屆原子能和平用途獎。1962年11月18日,玻爾因心臟病突發在丹麥逝世,享年77歲。

奧格·玻爾一生致力于物理學研究,通過引入量子化條件,提出了玻爾模型來解釋氫原子光譜,提出互補原理和量子力學。作為哥本哈根學派的創始人,玻爾被認為是20世紀上半葉與阿爾伯特·愛因斯坦并駕齊驅的、最偉大的物理學家之一,在20世紀世紀的前30年對量子理論的發展做出了重大貢獻。為了紀念玻爾,國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)將第107號元素命名為??

人物生平

早年經歷

1885年10月7日,尼爾斯·玻爾出生于丹麥首都哥本哈根,他的祖父老玻爾曾擔任過玻爾霍姆島上語法學校的校長。由于他學識淵博又為人和善,成為當地最受尊敬的長者;父親克里斯丁·玻爾是哥本哈根大學生理學教授,作為一名優秀的科學家,克里斯丁·玻爾最具影響力的著作是關于二氧化碳血色素釋放氧氣的影響,他因此在1907年和1908年兩度獲得諾貝爾生理學或醫學獎提名;玻爾的外祖父是位富有的商人兼銀行家,母親愛倫·艾德勒則是出身于這個富有的猶太人家庭。

玻爾在一個科學與運動風氣兼具的家庭氛圍中長大,父親克里斯丁·玻爾除了是大學教授還十分熱愛運動,將足球這項運動引進哥本哈根,成為了AB俱樂部(曾是丹麥足壇最成功的俱樂部之一)的理事。1899年,玻爾和弟弟一同被選進了AB俱樂部初級部,隨后又進入了第一梯隊,并在一年時間里成為俱樂部的主力選手。進入哥本哈根大學后,玻爾成了哥本哈根大學足球俱樂部的守門員,他習慣在足球場上一邊心不在焉地守著球門,一邊用粉筆在門框上排演著公式;1905年因在比賽中思考數學題而導致球隊丟分,隨后他退出了足球運動。而比他小兩歲的弟弟哈拉爾德·玻爾則進入到了丹麥國家男子足球隊,參加過四場國際比賽,其中還包括1908年的1908年倫敦奧運會,通過梅開二度的表現幫助丹麥隊獲得銀牌。

教育經歷

玻爾從小學時就是一個思想敏銳的學生,他從七歲起開始在當地頗有名氣的伽末爾霍姆拉丁語學校學習,除了丹麥語寫作之外,他的絕大部分科目都成績優異,到了高年級,他在科學方面的才能越發顯現,,能發現教材上的錯誤或漏洞。課余時間,爸爸常常帶著尼爾斯·玻爾和他弟弟海拉德·玻爾一塊去遠足、郊游,邊走邊給他們哥倆介紹各方面的知識。從小學到中學,尼爾斯·玻爾越來越顯示出他特有的智慧,他的歷史、語文、拉丁語每次都是班上第一名,數學、物理成績也名列前茅。

1903年,18歲的尼爾斯·玻爾進入哥本哈根大學數學和自然科學系,主修物理學,兼修數學、天文學等。他的物理學導師是繼奧斯特、洛侖茲之后又一位有才能的丹麥物理學家斯蒂安·克里斯蒂安森,他也是經常和玻爾父親聚會談論問題的物理學教授之一,對玻爾影響很大。克里斯蒂安森一直擔任玻爾的導師,指導玻爾作碩士論文和博士論文,為玻爾打下了很好的物理學基礎。

1905年,丹麥皇家科學文學院懸獎征求物理學方面的優秀論文,規定的研究課題是液體的振動,以便確定液體表面的張力系數。玻爾在父親的實驗室進行一系列實驗,他首先進行了謹慎細微的實驗條件配備工作。為了獲得足夠長而穩定的射流,玻爾選用較長的玻璃管通以水流。但為了在水的射流表面上產生波,管子截面要非正圓形的,于是他選用了橢圓形截面。經過日以繼夜的工作,玻爾費了大量的時間搞測量,最終成功地分析了水射流的性狀,另外,他還對當代著名物理學家瑞利爵士的理論進行了拓展,得出了出人意料的結論,即在確定表面張力時,還有些附加因素應該考慮進去。經過約兩年的辛勤勞動,玻爾終于完成了論文。在這篇論文里,他成功地確定了水的表面張力系數,并以此為實踐依據,推論出有關液體張力系數理論的許多重大新成果。競賽委員會經過對雪片般的論文逐個篩選,最后選中了兩篇論文,其中一篇就來自于玻爾,他因此于1907年獲得了丹麥皇家科學文學院的金質獎章。

1909年,玻爾開始準備他的碩士論文,玻爾的論文是導師克里斯蒂安森給的題目——《金屬的電子理論》,玻爾后來又將他的碩士學位論文進一步發揮與擴充成其博士學位論文。當時金屬電子論還處在草創時期,玻爾為此查閱了大量資料,并對其進行全面的批判研究,獨辟蹊徑地提出自己的觀點。這段時間的工作使他的研究能力大為提高,也為他今后的研究打下了基礎。1909年6月28日,玻爾向哥本哈根大學遞交了他用了六個星期就完成的碩士論文,此后玻爾又用了半年的時間完成了博士論文,1911年5月13日,玻爾在博士論文答辯會上受到高度贊譽。哥本哈根的一家報紙這樣寫道:科學新星尼爾斯·玻爾只用了一個半小時,就以博士的身份離開了大學。希加德教授第一個發表評論,只從論文的語言方面批評了一下,其余都是贊譽了。克里斯蒂昂也是如此,他只是對這篇論文未能以外文寫成而表示遺憾,并且說:“玻爾所寫的東西,所提出的問題,都是太新穎,太不尋常了,以至于沒有人能夠對他提出問題。”玻爾分別于1909年、1911年獲得哥本哈根大學的科學碩士和哲學博士學位。

工作與科研經歷

英國研學

1911年10月,玻爾前往英國劍橋大學卡文迪許實驗室與電子的發現者約瑟夫·約翰·湯姆孫合作,但是兩人的合作并不愉快,湯姆孫喜歡主導一切,而玻爾又過于固執己見,正當玻爾為自己的前途憂心忡忡之時,曼徹斯特大學著名物理學家盧瑟福將要來劍橋參加每年一度的亨利·卡文迪許聚餐會并作講演。玻爾早就了解到盧瑟福是一位了不起的物理學家兼化學家,他確定了放射性輻射中的兩種射線:α射線和射線;并發現了針族元素的放射性衰變規律;此外盧瑟福還宣布α粒子的電荷數是氫離子電核數的兩倍,證實了α粒子就是帶電的氦核,并且獲得了1908年的諾貝爾化學獎。在得到盧瑟福的肯定后,1912年4月,玻爾來到曼徹斯特,在這里他結實了來自世界各地的最有能力的青年學生,并且歸納出了即將導致物理學革命的觀念。在曼切斯特的四個月的時間里,通過研究,玻爾從經典電動力學不適用于原子領域這個觀念向前跨出關鍵的一大步,形成了把馬克斯·普朗克阿爾伯特·愛因斯坦的量子理論用于決定原子狀態的想法。盧瑟福也不掩蓋對玻爾的欣賞,他曾對人說過,這個年輕的丹麥人,是他遇到的最有才智的小伙子。玻爾從此把主要精力集中在了原子和原子核的研究上。

“三部曲”問世

1912年7月,玻爾離開英國回到了丹麥。8月他完成人生大事迎娶妻子瑪格麗特,婚后瑪格麗特全力支持丈夫的事業,玻爾早期的很多論文和信函不少出自瑪格麗特的手筆。

1913年,尼爾斯·玻爾進入哥本哈根大學講授物理學,并在朋友的建議下開始研究原子結構,1913年2月,玻爾的同事漢森拜訪他,提到了1885年瑞士數學教師約翰·巴耳末(Johann Jakob Balmer)的工作以及巴耳末公式,玻爾頓時受到啟發。這件事被稱為玻爾的“二月轉變”。玻爾隨后撰寫了長篇論文《論原子和分子的組成》,經過多次征求歐內斯特·盧瑟福的意見后,他把這篇絕非簡練的論文推薦給了英國期刊《哲學雜志》,這篇論文分為三個部分分別刊登在雜志的第7、第9和第11期上。這三篇論文成為物理學史上的經典,被稱為玻爾模型的“三部曲”,他在第一篇論文中著重闡述了有關輻射的發射和吸收,以及氫原子光譜的規律,在第二篇論文中論述了其它原子結構與周期表,在第三篇論文中探討了分子結構。

在論文中,玻爾指出,在這些狀態中,粒子的運動雖然在很大程度上遵守經典力學規律,但這些狀態穩定性不能用經典力學來解釋;原子系統的每個變化只能從一個穩定態完全躍遷到另一個穩定態。基于此,玻爾拋棄了經典的輻射理論,主要提出了兩條假設:一是定態假設,即電子只能穩定地處在某些分離的狀態,離核越遠的穩定態,具有越高的能量。處于穩定狀態的電子不向外輻射能量;二是頻率法則,即電子可在不同定態之間躍遷,只有在定態躍遷的一瞬間才會吸收或發出光( 頻率為 ν),其能量等于定態之間的能量差 ΔE,ΔE=hν。

值得一提的是,奧格·玻爾所提供的絕不僅僅是什么氫原子理論或某種特定的、范圍很小的細節理論;他擺在人們面前的是超出想象的、一望無垠的新世界的大致輪廓,為今后幾十年微觀物理學的發展制訂了重要綱領。金斯和阿爾伯特·愛因斯坦等也都先后對此作出高度評價,“三部曲”成了當時最有影響的原子理論。由于玻爾的理論是為了解釋歐內斯特·盧瑟福的原子模型的,因此,后來科學界有些人稱之為“盧瑟福——玻爾原子模型”。

創建哥本哈根學派

1914年,玻爾前往位于曼徹斯特的維多利亞大學任教。1916年,玻爾回到丹麥擔任哥本哈根大學物理學教授。1917年,玻爾當選為丹麥皇家科學院院士。1918年,玻爾的老師盧瑟福親自寫信邀請玻爾去英國任職,并許以年薪200英鎊(相當于玻爾在丹麥收入的 2倍),但玻爾還是回信婉拒,以此來回報哥本哈根大學對他工作的支持。1920年,玻爾創立了哥本哈根理論物理研究所,并任所長,在此后的40年他一直擔任這一職務。

1921年3月3日,在近代物理史上有重大影響的玻爾研究所正式成立,35歲的玻爾擔任所長,此后擔任該職位長達40年。成立初期,研究所只有9人。但從20世紀20年代起,先后到這里工作的著名物理學家有63人,來自17個國家,其中5人先后獲得諾貝爾獎。如克拉默、克萊因、泡利、海森堡和亥威西等都在這里建立了輝煌的業績。玻爾還與學生們共同提出對量子物理學理論的徹底解釋——物質大小只有被“觀察者”測量時才能被確定或存在。最終開創了量子力學的輝煌時代,使得玻爾研究所成為世界著名的三大研究所之一,形成了著名的“哥本哈根學派”。

玻爾的名字和他的研究所漸漸地成了年輕物理學家心中的偶像和圣地。奧格·玻爾無須通過煩瑣的計算就能把握住一個課題,以及他不用動手做實驗就能設計出一項實驗來,給來自荷蘭的卡希米爾留下深刻的印象。大家把玻爾的這種本領稱作“直覺捕捉”。卡希米爾在回憶和玻爾共同工作的歲月時說:“這是他的工作特點之一,這使他不僅成了一位偉大的理論物理學家,還是一位不動手的實驗物理學家和不搞發明的發明家。”

獲諾貝爾獎

1921年10月18日,玻爾在哥本哈根的物理學會和化學學會的聯席會議上,發表了題為《各元素的原子結構及其物理性質和化學性質》的長篇演講,系統地闡述了他的關于原子結構和元素周期表的理論,引起了與會者們的強烈反響。在這篇演講中,奧格·玻爾在他的理論和對應原理的指引下,考慮了周期表中從氫開始的各種元素的原子結構。運用光譜學數據向人們展示了他的原子設計,比較詳細地勾勒了理論輪廓,這篇具有代表性的講演,反映了20年代初期原子理論的水平。講稿很快被譯成德文本和英文本,并被收集在幾本論文集內,向世界迅速傳播。講稿中玻爾關于第72號元素的預言,引起了人們廣泛的關注。

1921年11月,倫敦皇家自然知識促進學會授予玻爾最高榮譽——一枚休斯獎章,以表彰他在原子結構方面的工作。玻爾還被接納為英國皇家學會的名譽會員。1922年,玻爾以“對原子結構以及從原子發射出的輻射的研究”獲諾貝爾物理學獎。在獲獎感言中,他詳述了當時舊量子論的原子結構和對應原理。對應原理闡明,在系統量子數非常大的情況下,對于系統的物理行為,利用量子理論所得到的結果應該與利用經典理論得到的結果非常近似。1923年,玻爾接受曼徹斯特大學和劍橋大學名譽博士學位。

提出“互補理論”

作為玻爾的學生和追隨者,海森伯格在1925年提出了量子理論第一個縝密的數學公式。也正是他,推導出了著名的不確定原理。該原理提出,不可能同時知道一個粒子的位置和動量。但玻爾將這一論點泛化為一種總體上的哲學方法,于1927年提出了“互補理論”,以解釋量子理論的矛盾之處。互補原理指出,某些物體具有看起來相互矛盾的兩種性質。有時我們可以在一個對象的不同面相間切換,以觀察這些矛盾的屬性,但我們不能同時觀察到兩者。奧格·玻爾說,我們應該專注于測量結果,而不是問為什么我們不能同時討論動量和位置,或者為什么光有時表現為波,有時表現為粒子。玻爾在1936年寫道:“由于研究對象和測量儀器之間不可避免的相互作用,我們不再具備討論物理對象自主行為的立場,于是必須在邏輯上放棄原子物理學的因果關系觀念。”玻爾這一理論的提出,奠定了量子力學的基礎,為此成為量子理論的創始人之一。

與愛因斯坦論戰

1927年9月,玻爾應邀參加在意大利的科摩湖畔召開的國際物理學會議。奧格·玻爾在會上宣讀了題為“量子假設及原子理論的新發展”的論文,第一次公開發表了他的具有革命性的互補觀點。由此引發了20世紀物理學界兩位巨頭最著名的論戰——玻爾與愛因斯坦大辯論。愛因斯坦早期對量子力學的發展做出了重要的貢獻,比如首次提出了光量子的假設,成功的解釋了光電效應。后來愛因斯坦對量子力學的諸多問題提出了質疑,并一次次的向玻爾和哥本哈根學派提出了挑戰。而玻爾一直都很珍視阿爾伯特·愛因斯坦的挑戰,在愛因斯坦提出疑問時,玻爾都會高度重視,經過一段時間的緊張思考后,玻爾都巧妙的解決了愛因斯坦的疑問,但不久,愛因斯坦又會提出新的問題.來自愛因斯坦的挑戰,極大的促進了量子力學的發展,而玻爾與愛因斯坦的論戰,堪稱“物理學史上最偉大的論戰之一”。

在1936年2月29日的《自然》雜志上,奧格·玻爾發表了題為“中子的俘獲及原子核的構成”一文。玻爾經過進一步的研究,又發現了兩條規律。一是如果入射中子的能量較低,慢中子被俘獲的可能性將比快中子的機會大。二是如果新來的中子與原子核的結合是穩定的,就會生成原來那個元素的同位素

訪問中國

1937年初,玻爾與夫人瑪格麗特和兒子漢斯·玻爾訪問美國。2月初,當時在美國的周培源北京大學清華大學的委托,邀請玻爾訪華。同年5月20日,玻爾偕夫人及兒子漢斯·玻爾乘客輪抵達上海市,受到時任中央研究院物理研究所所長丁林及上海科學界著名人士的熱烈歡迎。21日,奧格·玻爾父子參觀了物理研究所,并到上海交通大學講“原子核”,此后玻爾還訪問了南京,在南京期間,玻爾在中央大學科學館作了題為“原子核”的講演,在中央大學講了“原子物理中的因果性”,游覽了明孝陵和中山陵,參觀了中央研究院幾個研究所,出席了若干活動,與中央大學校長羅家倫中央研究院歷史語言研究所趙元任教授等進行了交流,并訪問了南京師范大學金陵女子學院。5月29日玻爾一行又從南京抵達北平市,在時任清華大學理學院院長吳有訓的陪同下,游覽了天壇故宮等地。5月31日,奧格·玻爾在北大理學院講演廳作題為“原子核”的講演。在講演前,玻爾還參觀了北大物理實驗室。

二戰時期

1940年4月,納粹德國侵占丹麥,當時玻爾和他研究所的許多成員正在美國的普林斯頓大學搞研究,美英等國的一些科學家擔心玻爾的安全,便邀請他全家前往避難和工作,但玻爾則堅持回到丹麥,“我必須回到丹麥去,”玻爾對美國朋友說:“我不僅要回去維持研究所的所有工作,還要在丹麥為逃離納粹占領區的科學家敞開大門。我們的研究所現在對這些人來說,是有限的幾條出路之一。”

為了迎接從各地逃往丹麥的科學家,1933年,玻爾還和他的弟弟——著名數學家海拉德及其他幾個人組成了“丹麥支援外逃知識分子委員會”,向世界各地的朋友和同行發出求職信,為逃離納粹恐怖的科學家們尋找工作。像弗利什、海烏希、弗蘭克和波拉柴科等人都曾在奧格·玻爾的保護下得以安全地轉移。德國占領丹麥后,玻爾一直同法西斯分子進行著斗爭。1943年9月,阿道夫·希特勒下令將丹麥的猶太人趕進集中營,1943年9月底,德國簽署了逮捕玻爾和他弟弟的命令,在這緊要關頭,玻爾也接到丹麥地下組織的使命,要他去瑞典拯救被法西斯主義逮捕的猶太同胞。1943年,玻爾在英國政府的幫助下離開丹麥,經瑞典后抵達英國。來到英國后,玻爾很快了解到了3年來世界原子能的研究進展情況。因為丹麥被占領后,奧格·玻爾的研究所幾乎與世界隔絕。但是,玻爾的思想很快跟上了時代的步伐。

參與制造原子彈

根據魁北克協議,英國要派第一流的物理學家到美國。1943年11月,玻爾和他的物理學家兒子奧戈將一同前往,參與制造原子彈工作。1944年,玻爾在美國參加了和原子彈有關的理論研究。不過玻爾提出,他不希望被指定為任何一個國家的成員,而是希望為大家共同的事業服務,他會在雙方所需要的任何地方幫忙,以發展英美之間充分共享科學技術知識的真正合作。玻爾以顧問的身份來到美國。特工機關為了嚴守研究原子彈的秘密,將玻爾化名為尼古拉·貝克。他還被告知說,一名警衛要隨時跟著他,以防止可能的暗殺活動。

玻爾十分了解美國的利益是占第一位的因素。原子彈是在美國制造的,美國為此投入了大量的物力和財力,英國雖然也是合作伙伴,但許多決策權都在美國方面。玻爾想盡辦法要見美國總統,向他提出早日制定戰后原子能政策的必要性。1944年5月,玻爾回到應該拜會了當時的英國首相溫斯頓·丘吉爾,希望說服他支持一個國際社會控制核武器的計劃。然而令人遺憾的是,丘吉爾對此并不感興趣。事實上,由于玻爾與蘇聯物理學家卡皮查有通信往來,丘吉爾差點兒指控玻爾叛國。最后的事實證明,玻爾的努力失敗了。1945年8月6日,第一枚原子彈爆炸在日本的廣島市

重返祖國

戰爭結束后,玻爾回到了祖國,為恢復丹麥的科學研究努力工作。為此,瑪格麗特到美國迎接奧格·玻爾父子,1945年8月底,玻爾玻爾一家返回丹麥,當人們向玻爾問起有關驚人的原子彈的消息時,玻爾避而不答,他就積極投身于原子能的和平利用之中,而堅決抵制將原子能用于軍事和商業。1950年7月,玻爾寫了一封致聯合國的公開信,再一次呼吁科學上的國際合作。在奧格·玻爾的不懈堅持下,1952年14個歐洲國家代表聚會哥本哈根,經過商討決定成立“歐洲核子研究組織”(European Organization for Nuclear Research,CERN),玻爾被選為主席。1954年12月,聯合國設立了“國際原子能機構”(IAEA)。時任美國總統艾森豪威爾也認識到,共同享有原子能的知識會促進原子能的和平利用的意義。1955年玻爾擔任丹麥原子能委員會主席,1957年艾森豪威爾總統授予玻爾“原子用于和平獎”。同年,斯堪的納維亞半島國家成立了北歐理論物理研究所,由奧格·玻爾擔任其主任,1957年,美國福特汽車公司基金會設立了“和平利用原子能獎”,評選委員會毫無爭議地推薦出了第一屆獲獎人——玻爾。

人物逝世

1962年11月18日,玻爾因心臟病突發在丹麥的卡爾斯堡寓所逝世,享年77歲。去世前一天,他還在工作室的黑板上畫了當年阿爾伯特·愛因斯坦那個光子盒的草圖。11月24日,玻爾的葬禮在丹麥舉辦。世界許多國家也紛紛發表悼詞,沉痛悼念這位“天才的科學家和思想家,時任北京大學校長陸平、中國駐丹麥大使館臨時代辦王惠民、中國科學院武漢物理研究所所長王天眷都表達了悼念之情。

主要成就

玻爾模型

1913年,尼爾斯·玻爾分三次在英國《哲學雜志》的第26卷第7、9和11期上發表了長篇論文《論原子構造和分子構造》,被譽為“偉大的三部曲”。玻爾提出了量子不連續性,成功地解釋了氫原子和類氫原子的結構和性質。按照玻爾的原子結構模型,電子環繞原子核作軌道運動,圓形軌道包含離散能量,外層軌道比內層軌道可以容納更多的電子;較外層軌道的電子數決定了元素的化學性質;如果外層軌道的電子落入內層軌道,將釋放出一個帶固定能量的光子。在離原子核最近的軌道中,電子無法以輻射的形式發射能量,因此不會縮到原子核中,這就是氫原子的穩定狀態。

玻爾模型把當時人們持極大懷疑的歐內斯特·盧瑟福模型普朗克-愛因斯坦的量子化與表面上毫不相干的光譜實驗巧妙地結合了起來,很好地解決了盧瑟福原子結構理論中存在的穩定性問題,描繪出了一副完整而令人信服的原子結構圖。其次,解釋了近30年之謎約翰·巴耳末里德伯的公式,首次算出了里德伯常量。理論中關于原子能量量子化,基態激發態及量子躍遷等基本概念迄今仍然沿用。該理論的提出一方面對舊量子論做出了貢獻,另一方面也率領了根本哈根學派完成了量子力學的根本哈根詮釋,并影響了當時的眾多物理學家,也使得奧格·玻爾獲得了1922年的諾貝爾物理學獎

原子結構

1921年10月18日,玻爾在哥本哈根的物理學會和化學學會的聯席會議上,發表了題為《各元素的原子結構及其物理性質和化學性質》的長篇演講,系統地闡述了他的關于原子結構和元素周期表的理論,對周期表中從氫開始的各種元素的原子結構作了說明,同時對周期表上的第72號元素的性質作了預言。1922年,第72號元素鉿的發現證明了尼爾斯·玻爾的理論。尼爾斯·玻爾因對原子結構理論的貢獻,獲得了1922年諾貝爾物理學獎

互補性原理

1927年9月,尼爾斯·玻爾首次提出了“互補原理”,奠定了哥本哈根學派對量子力學解釋的基礎,成為量子理論的創始人之一,并從此開始了與阿爾伯特·愛因斯坦持續多年的關于量子力學意義的論戰。互補原理指出,某些物體具有看起來相互矛盾的兩種性質。有時我們可以在一個對象的不同面相間切換,以觀察這些矛盾的屬性,但我們不能同時觀察到兩者。玻爾說,我們應該專注于測量結果,而不是問為什么我們不能同時討論動量和位置,或者為什么光有時表現為波,有時表現為粒子。為此成為量子理論的創始人之一。

核裂變理論

20世紀30年代,奧格·玻爾的興趣轉向核物理,他負責建立的原子核液滴模型可以解釋許多實驗結果,并在1938年莉斯·邁特納和奧托·羅伯特·弗里希對核裂變的解釋中發揮了重要作用。1939年,玻爾訪問美國時,與約翰·惠勒一起提出了核裂變的詳細理論,他們發現的主要同位素U-238不參與裂變,可裂變的是U-235,但僅占天然鈾的0.7%,濃縮天然鈾以增加U-235的比例是原子彈項目的重中之重,也是戰后核能生產的關鍵。

主要論著

主要著作

注:玻爾一生著作約115本,以上列舉其部分主要作品

主要論文

注:以上列舉玻爾部分主要論文

人才培養

玻爾教學生涯的博士生很少,僅幾位大學生(如荷蘭的Hendrik Kramers、瑞典的Oskar Klein)來到哥本哈根師從玻爾。玻爾最喜歡與博士后和訪問學者階段的青年科學家合作。他非常善于發現年輕科學家的長處,鼓勵學生們做自己喜歡的課題,不斷拓展科學的疆域。在玻爾研究所建立后,玻爾的名字和他的研究所漸漸地成了年輕物理學家心中的偶像和圣地,在玻爾的周圍很快聚集了一批年輕有為的學者,他的研究所最初只有9人,從20世紀20年代起,先后到這里工作的著名物理學家有63人,來自17個國家,其中5人先后獲得諾貝爾獎。曾有人問玻爾:“您怎樣成功地創辦了國際上第一流的物理學派和第一流的物理研究所?”奧格·玻爾答道:“可能是因為我從來不怕在年輕人面前暴露自己的愚蠢。”

德國物理學家海森伯格(WernerKarlHeisenberg)是玻爾的學生,他提出了量子理論第一個縝密的數學公式,還推導出了著名的不確定原理。美國物理學家約翰·惠勒也曾在哥本哈根大學師從玻爾,他在著作《量子理論基礎》中提出了一個著名的假想實驗——“延遲選擇實驗”,實驗結果令人稱奇,人們把它與“薛定諤的貓”并稱,稱之為“惠勒貓”。奧格·玻爾的學生、奧地利的Otto Frisch與他的姨母 Lize Meitner 合作首先揭示了核裂變現象及其物理原理,他們被多次提名諾貝爾獎而未能獲獎,成為諾獎歷史上的重要憾事。玻爾還開創了生物物理方向,其中一位學生 Max Delbrück(德國)后來赴美國成為分子生物學領域的一代宗師,于1969年獲得諾貝爾生物和醫學獎。

1937年5月,在蔡元培等中國教育界和科學界人士的邀請下,玻爾偕夫人及兒子漢斯·玻爾訪問中國,期間在上海交通大學浙江大學南京大學清華大學北京大學舉辦科學講座。錢三強曾在首都科學界紀念玻爾誕辰100周年大會的開幕詞中表示,玻爾反對封鎖新中國的政策,促使丹麥和中國于1962年簽訂了中國與西方學術交流的第一個協議,為中國培養了一批科學骨干。

榮譽與獎項

獎項

榮譽

人物評價

海森伯格德國物理學家、1932年諾貝爾物理學獎得主):玻爾對我們這個世紀的物理學和物理學家的影響比任何人都大,甚至大過阿爾伯特·愛因斯坦

馬克斯·玻恩(德國物理學家、1954 年諾貝爾物理獎得主):玻爾對我們時代的理論和實驗研究的影響,大于任何其他物理學家。

庫朗(德國哥廷根市數學研究所所長、數學家):尼爾斯·玻爾不僅是最杰出的科學家,而且是我所見過的最優秀的人。……在我看來無人能與玻爾相媲美。……沒有人能夠代替玻爾,他是獨一無二的。

愛因斯坦(著名物理學家):玻爾作為科學上的一位思想家之所以具有如此驚人的吸收力,是因為他對隱秘事物的直覺的理解力,同時又兼有如此強有力的批判能力。

吳有訓(中國科學院院士、物理學家):奧格·玻爾的確是一位品格高尚的科學家,并且對中國人民懷有真摯的友情。

王淦昌(中國核物理學家、兩彈一星元勛):玻爾以他崇高的威望和為人的美德吸引了一批卓越的年輕人到自己的周圍。正是他們夜以繼日地工作,終于完成了量子力學的基本原理、數學形式和“哥本哈根解釋”。然而玻爾那種高度創造性的深刻思想、敏銳和善于批判的精神始終為研究工作開辟著廣闊的前景,指出正確的道路……可以這樣說,一代英豪創造了量子力學,而玻爾是他們最杰出的領袖。

家族情況

1910年,玻爾結識了瑪格麗特·內隆德(Margrethe N?rlund),她是數學家尼爾斯·埃里克·內隆德的妹妹。1912年8月1日,二人在斯勞厄爾瑟市政大廳舉行結婚儀式。玻爾于婚前退出丹麥教會,他弟弟哈拉爾德也在結婚前離開教會。尼爾斯和瑪格麗特伉儷情深。二人共育有6個兒子。長子克里斯蒂安1934年死于船難,幼子哈拉爾德因腦膜炎早夭。他第四個兒子奧格繼承玻爾的研究,曾于1962年和1973年訪華講學,并獲得了1975年的諾貝爾物理學獎。漢斯、埃里克與歐內斯特則分別成為內科醫生、化學工程師及律師。

后世紀念

1965年,玻爾去世三周年時,哥本哈根大學物理研究所被命名為尼爾斯·玻爾研究所。1997年為了紀念尼爾斯·玻爾,國際理論化學和應用化學聯合會(IUPAC)將第107號元素命名為??

1985年10月4日-7日,在哥本哈根舉行了“尼爾斯·玻爾誕辰一百周年紀念會”,與會代表共300余人,其中國外代表137人,來自十九個國家。從美國來的代表最多,共44人,其次為西德16人,瑞典10人,蘇聯9人,中國代表有5人。

1986年4月,《物理》雜志第15卷第4期(紀念玻爾誕辰一百周年專刊)上發表了錢三強的“尼耳斯·玻爾誕辰100周年紀念會”開幕詞和“紀念尼耳斯·玻爾100周年誕辰”的長文。周光召作了“哥本哈根精神的啟示——紀念偉大的丹麥物理學家尼耳斯·玻爾誕辰100周年”的報告。

中國物理學史專家戈革先生以一人之力將《尼爾斯·玻爾全集》全部翻譯成中文出版,還努力促成世界上第一座玻爾的全身塑像于1995年5月12日在中國石油大學(北京)落成,成為中丹人民世代友好的標志。丹麥駐華大使和玻爾的次子漢斯·玻爾應邀參加了典禮。

2010年4月26日,在清華大學圖書館舉行了玻爾文獻室的開館儀式,收藏的全是戈革研究玻爾的文獻、資料、文物等,亞洲罕見。

2012年8月15日,在玻爾逝世50周年來臨之際,《尼耳斯玻爾集》中文版的出版,以此紀念玻爾逝世50周年。

參考資料 >

從數據看諾貝爾獎(上).中國科學技術館.2023-10-16

尼爾斯·玻爾.清華大學出版社.2023-09-12

尼耳斯·玻爾與中國.光明網.2023-09-12

玻爾講演錄.安徽師范大學圖書館.2023-09-13

歷史上的北大今天:現代物理學奠基人之一玻爾北大演講.北京大學新聞網.2023-09-12

丹麥最神奇門將:踢球時思考數學,37歲拿諾獎,開創量子力學.澎湃新聞.2023-09-13

Niels Bohr - Explore Biographical.諾貝爾獎官網.2023-09-25

盤點具運動天賦科學家 四肢發達頭腦不簡單(圖).中國新聞網.2023-09-14

歷史上的今天 | 原子結構學說之父尼爾斯?玻爾誕辰.今日頭條.2023-12-30

讀書|敢于怒懟愛因斯坦的丹麥最杰出公民.百家號“文匯報”.2023-09-12

徽章上刻有中國太極的科學家.新浪網.2023-10-17

玻爾的故事 .南京航空航天大學物理實驗教學中心.2023-12-30

氧為什么用O來表示:化學元素進化史.澎湃新聞.2023-09-13

哥本哈根大學理論物理研究所正式成立.復旦大學精品課程.2023-10-21

玻爾的原子結構理論.中國科學院自然科學史研究所.2023-08-28

教師節丨這位老師培養了6位諾貝爾獎獲得者.今日頭條.2024-05-02

歷史上的今天 | 原子結構學說之父尼爾斯?玻爾誕辰.搜狐網.2024-01-01

【每日人物】科學界的一位巨人——玻爾.微信公眾平臺.2023-09-28

論原子構造和分子構造.中國知網.2023-09-14

量子世界里著名的“養貓人”,你只知道薛定諤?.百家號“中科院物理所”.2023-09-13

午間閱讀 | 回到真實的自我.澎湃新聞.2023-09-27

原子論和自然的描述.豆瓣讀書.2023-09-27

玻爾去世60周年:戰略科學家的人生三部曲.財新.2023-09-28

同樣活在量子世界里,它的知名度怎么不如薛定諤的貓?.中國物理學會期刊網.2023-09-13

丹麥最神奇門將:踢球時思考數學,37歲拿諾獎,開創量子力學.澎湃新聞.2023-10-21

1922年諾貝爾物理學獎——尼爾斯·波爾.集美大學基礎物理虛擬仿真實驗教學中心.2023-09-13

玻爾訪華及其他.新浪網.2023-09-12

玻爾和中國,一個世紀的故事!.微信公眾平臺.2023-09-28

《尼耳斯·玻爾集》:紀念玻爾逝世50周年.光明網.2023-09-28

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