玻尔哥本哈根 玻尔与哥本哈根精神

人物 大众科技报/ 2005 年/ 01 月/ 27 日/ 第 T00 版/ 玻尔与哥本哈根精神 王渝生 玻尔作为科学上的一位思想家之所以具有 如此惊人的吸引力 , 是因为他对隐秘事物的直 觉的理解力 , 同时又兼有如此强有力的批判能 力 。

── 爱因斯坦 联合国教科文组织将今年定为 “世界物理 年”主要是为纪念 , “爱因斯坦奇迹年” 百年 。 1905 年 ,爱因斯坦在狭义相对论 、 光量子 指导下工作 。

1912 年 ,27 岁的玻尔运用光谱分析探索原 子内部结构 , 于 1913 年发表 《论原子和分子的 构造》为了解释原子吸收和发射 , 他大胆地违 , 反牛顿力学和麦克斯韦电磁理论 , 而把最新的 卢瑟福的有核原子模型 ( 1911 年 ) 和普朗克的 量子论 ( 1900 年 ) 结合起来 , 提出了著名的 “玻 尔理论” 原子的定态假设和频率法则 ,成功 ── 地解释了氢原子的光谱规律 。

他把原来只用于 能量的量子概念加以推广 , 为以后各种物理量 的量子化打开了大门 。通过对原子结构的进一 步研究 ,他正确地预言 , 在复杂原子中 , 电子必 须以 “壳层” 形式出现 , 而对于一种具体元素来 说 ,其原子的化学性质取决于最外层电子数的 多少 。

他的这一开创性工作 , 为揭示元素周期 表的奥秘打下了基础 。他使化学从定性科学变 为定量科学 , 并使物理学和化学这两个学科建 立在同一基础之上 。

1916 年 ,爱因斯坦从玻尔的原子结构理论 理论 、 热分子运动论等方面做出了杰出贡献 。 这使得爱因斯坦的英名在科学界乃至社会上广 为人知 。然而 , 还有一位科学家比爱因斯坦晚 出生 6 年 ,晚逝世 7 年 ,比爱因斯坦晚 1 年荣获 诺贝尔物理学奖 ,也比爱因斯坦多活了 1 岁 ,无 论从个人的品格 、 科学的贡献 、 哲学的深刻等方 面 ,他均可与爱因斯坦相媲美 ── 他就是 1922 年诺贝尔物理学奖得主 、 丹麦物理学家尼尔斯? 玻尔 ( Niels Bohr ,公元 1885~1962 年) 。

玻尔理论 、 对应原理和互补原理 1885 年 10 月 7 日 , 丹麦哥本哈根大学 30 岁的生理学教授克里斯蒂安的大儿子尼尔斯? 玻尔诞生了 。

尼尔斯? 玻尔受到了良好的家庭 教育 , 他从小即被允许旁听父亲同朋友们以悖 论形式讨论问题 ,他的同学杰布朗回忆说 ,玻尔 终生伴随着 “孩子对游戏的爱好” “孩子般的 和 好奇心” 。

1903 年 ,玻尔入哥本哈根大学数学和自然 出发 ,研究了分子的吸收和发射辐射过程 ,用统 计方法分析了自发发射和受激发射两种发射过 程 ,提出了受激辐射理论 ,成为 20 世纪 60 年代 蓬勃发展的激光技术的理论基础 。

也是在 1916 年 , 玻尔提出 “对应原理” 认 , 为原子的量子力学模型在线度很大时必定趋于 经典为学 。

他在 1924 年发表的 《辐射的量子理 论》 一文中的某些观念 ,对随后量子力学的创立 起了一定的启发作用 。 玻尔自 1912 年回到哥本哈根大学任讲师 , 1916 年升任教授 ,1920 年创建 “玻尔研究所” , 科学系 ,攻读物理学 。

1907 年以有关水的表面 张力的论文获丹麦皇家科学文学院的金质奖 章 ,并先后于 1909 年和 1911 年分别以关于金 属电子论的论文获得哥本哈根大学的科学硕士 和哲学博士学位 。

后来他得到一笔出国深造的 奖学金 , 便立即去英国剑桥大学从师皇家学会 会长汤姆孙 , 后又到美国曼彻斯物在卢瑟福的 著名的哥本哈根学派逐渐形成 。

继爱因斯坦于 1921 年荣获诺贝尔物理学 奖之后 ,玻尔于 1922 年因原子结构和原子辐射 的研究而荣获诺贝尔物理学奖 , 当时年仅 37 岁 。他的获奖演说 《原子结构》 就原子的一般图 像、 原子的稳定性和电动力学理论 、 量子力学的 起源 、 原子结构的量子论 、 氢光谱 、 元素之间的 关系 、 光谱的吸收和激发 、 多周期系统的量子 论、 对应原理 、 元素的自然周期系 、 射线谱和 X 原子结构等方面做了深刻的阐述 , 是一篇物理 学经典文献 。

1927 年 ,作为哥本哈根学派的领袖 , 玻尔 在他的学生海森伯提出粒子的位置和动量之 间 ,能量和时间之间 “测不准原理” 的基础上 ,进 行哲学的概括 , 提出了 “互补原理” 。

其主要论 点是 “量子论的本性迫使我们把空间 - 时间坐 : 标标示和因果性要求 , 看做是各自用来表示观 察和定义的理论化描述的两个彼此互补但又互 斥的特征 , 而这两者的结合则是古典理论的特 征 。这种哲学就是所谓量子力学的 ” “哥本哈根 解释” 世纪 30 年代以后成为 ,20 “正统观点” 量 ( 上) 子力学 。