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丹麥物理學家玻爾誕生

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【歷史上的今天】在137年前的今天,1885年10月7日 (農曆八月廿九),丹麥物理學家玻爾誕生。

丹麥物理學家玻爾誕生

尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾(Niels Henrik David Bohr,1885.10.07~1962.11.18),丹麥物理學家,哥本哈根學派的創始人。1885年10月7日生於哥本哈根,1903年入哥本哈根大學數學和自然科學系,主修物理學。1907年以有關水的表面張力的論文獲得丹麥皇家科學文學院的金質獎章,並先後於1909年和1911年分別以關於金屬電子論的論文獲得哥本哈根大學的科學碩士和哲學博士學位。隨後去英國學習,先在劍橋約瑟夫·約翰·湯姆生(Joseph John Thomson)主持的卡文迪許實驗室,幾個月後轉赴曼徹斯特,參加了以歐內斯特·盧瑟福爲首的科學集體,從此和歐內斯特·盧瑟福建立了長期的密切關係。

1913年玻爾任曼徹斯特大學物理學助教,1916年任哥本哈根大學物理學教授,1917年當選爲丹麥皇家科學院院士。1920年創建哥本哈根理論物理研究所,任所長。1922年玻爾榮獲諾貝爾物理學獎。1923年接受英國曼徹斯特大學和劍橋大學名譽博士學位。1937年5、6月間,玻爾曾經到過我國訪問和講學。1939年任丹麥皇家科學院院長。第二次世界大戰開始,丹麥被德國法西斯佔領。1943年玻爾爲躲避納粹的迫害,逃往瑞典。1944年玻爾在美國參加了和原子彈有關的理論研究。1947年丹麥政府爲了表彰玻爾的功績,封他爲“騎象勳爵”。1952年玻爾倡議建立歐洲原子核研究中心(CERN),並且自任主席。1955年他參加創建北歐理論原子物理學研究所,擔任管委會主任。同年丹麥成立原子能委員會,玻爾被任命爲主席。

玻爾從1905年開始他的科學生涯,一生從事科學研究,整整達57年之久。他的研究工作開始於原子結構未知的年代,結束於原子科學已趨成熟,原子核物理已經得到廣泛應用的時代。他對原子科學的貢獻使他無疑地成了20世紀上半葉與愛因斯坦並駕齊驅的、最偉大的物理學家之一。

原子結構理論

在1913年發表的長篇論文《論原子構造和分子構造》中創立了原子結構理論,爲20世紀原子物理學開闢了道路。

創建著名的“哥本哈根學派”

1930年哥本哈根會議

1921年,在玻爾的倡議下成立了哥本哈根大學理論物理學研究所。玻爾領導這一研究所先後達40年之久。這一研究所培養了大量的傑出物理學家,在量子力學的興起時期曾經成爲全世界最重要、最活躍的學術中心,而且至今仍有很高的國際地位。

創立互補原理

1928年玻爾首次提出了互補性觀點,試圖回答當時關於物理學研究和一些哲學問題。其基本思想是,任何事物都有許多不同的側面,對於同一研究對象,一方面承認了它的一些側面就不得不放棄其另一些側面,在這種意義上它們是“互斥”的;另一方面,那些另一些側面卻又不可完全廢除的,因爲在適當的條件下,人們還必須用到它們,在這種意義上說二者又是“互補”的。按照玻爾的看法,追究既互斥又互補的兩個方面中哪一個更“根本”,是毫無意義的;人們只有而且必須把所有的方面連同有關的條件全都考慮在內,才能而且必能(或者說“就自是”)得到事物的完備描述。

玻爾認爲他的互補原理是一條無限廣闊的哲學原理。在他看來,爲了容納和排比“我們的經驗”,因果性概念已經不敷應用了,必須用互補性概念這一“更加寬廣的思維構架”來代替它。因此他說,互補性是因果性的“合理推廣”。尤其是在他的晚年,他用這種觀點論述了物理科學、生物科學、社會科學和哲學中的無數問題,對西方學術界產生了相當重要的影響。

玻爾的互補哲學受到了許許多多有影響的學者們的擁護,但也受到另一些同樣有影響的學者們的反對。圍繞着這樣一些問題,爆發了歷史上很少有先例的學術大論戰,這場論戰已經進行了好幾十年,至今並無最後的結論,而且看來離結束還很遙遠。

在原子核物理方面的成就

作爲盧瑟福的學生,玻爾除了研究原子物理學和有關量子力學的哲學問題以外,對原子核問題也是一直很關心的。從20世紀30年代開始,他的研究所花在原子核物理學方面的力量更大了。他在30年代中期提出了核的液滴模型,認爲核中的粒子有點像液滴中的分子,它們的能量服從某種統計分佈規律,粒子在“表面”附近的運動導致“表面張力”的出現,如此等等。這種模型能夠解釋某些實驗事實,是歷史上第一種相對正確的核模型。在這樣的基礎上,他又於1936年提出了複合核的概念,認爲低能中子在進入原子核內以後將和許多核子發生相互作用而使它們被激發,結果就導致核的蛻變。這種頗爲簡單的關於核反應機制的圖像至今也還有它的用處。

當L.邁特納和O.R.弗裏施根據O.哈恩等人的實驗提出了重核裂變的想法時,玻爾等人立即理解了這種想法並對裂變過程進行了更詳細的研究,玻爾並且預言了由慢中子引起裂變的是鈾-235而不是鈾-238。他和J.A.惠勒於1939年在《物理評論》上發表的論文,被認爲是這一期間核物理學方面的重要成就。衆所周知,這方面的研究導致了核能的大規模釋放。

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