尼尔斯·玻尔

诺贝尔物理学奖获得者,哥本哈根学派创始人

尼尔斯·玻尔(全名:尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔,丹麦文:Niels Henrik David Bohr,1885年10月7日—1962年11月18日),出生于丹麦哥本哈根理论物理学家哥本哈根学派创始人,丹麦皇家科学院院士,1922年诺贝尔物理学奖获得者,俄罗斯科学院外国通讯院士,骑象勋爵,生前是哥本哈根理论物理研究所所长。

人物生平
1885年10月7日,尼尔斯·玻尔生于哥本哈根
1903年,进入哥本哈根大学数学和自然科学系,主修物理学。
1907年,以有关水的表面张力的论文获得丹麦皇家科学文学院的金质奖章。
1909年,以关于金属电子论的论文获得哥本哈根大学科学硕士学位。
1911年,以关于金属电子论的论文获得哥本哈根大学哲学博士学位。随后去英国学习,先在剑桥大学约瑟夫·约翰·汤姆逊(Joseph John Thomson)主持的卡文迪许实验室学习,几个月后转赴曼彻斯特大学,参加了以欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)为首的科学集体,并与欧内斯特·卢瑟福建立了长期的密切关系。
1913年,担任曼彻斯特大学物理学教师。
1916年,担任哥本哈根大学物理学教授。
1917年,当选为丹麦皇家科学院院士。
1920年,创建哥本哈根理论物理研究所并任所长,在此后四十年一直担任这一职务。
1922年,获得诺贝尔物理学奖,并将诺贝尔金质奖章捐给了芬兰战争。
1924年12月,被选为俄罗斯科学院的外国通讯院士。
1937年5月,到过中国访问和讲学,5—6月期间,先后与王淦昌束星北等中国学者有过学术交流。
1939年,出任丹麦皇家科学院院长。
1943年9月,在第二次世界大战中丹麦被德国法西斯占领,为了避免遭到希特勒政权迫害,尼尔斯·玻尔在反抗运动参加者的帮助下冒险逃到了瑞典。之后受到林德曼的邀请前往英国工作,在乘坐一架小型飞机飞往英国的途中几乎因缺氧而丧生。在英国待了两个月后,根据时任美国总统富兰克林·罗斯福和时任英国首相温斯顿·丘吉尔签署的魁北克协议,美国和英国物理学家应密切合作共同工作,于是尼尔斯·玻尔被任命为英国顾问,并与詹姆斯·查德威克等一批英国原子物理学家前往了美国,参加制造原子弹的“曼哈顿计划”。
1944年,在美国参加了和原子弹有关的理论研究。由于担心德国率先造出原子弹,给世界造成更大的威胁,尼尔斯·玻尔以科学顾问的身份推动了原子弹的研制工作。
1945年,回到丹麦,此后致力于推动原子能的和平利用。他坚决反对在对日战争中使用原子弹,也坚决反对在之后的战争中使用原子弹。他与美国和英国的国务活动家取得联系,参加了禁止核实验,争取和平、民主和各民族团结的斗争。并为此发表了《科学与文明》和《文明的召唤》两篇文章,呼吁各国科学家加强合作,和平利用原子能。
1947年,被丹麦政府封为“骑象勋爵”。
1952年,倡议建立欧洲核子研究组织(European Organization for Nuclear Research,CERN),并担任主席。
1955年,参加创建北欧理论原子物理学研究所,担任管委会主任;同年,在丹麦原子能委员会成立后被任命为主席。
1962年11月18日,因心脏病突发在丹麦的卡尔斯堡寓所逝世,享年77岁。去世前一天,还在工作室的黑板上画了当年爱因斯坦那个光子盒的草图。
主要成就
科研成就
尼尔斯·玻尔通过引入量子化条件,提出了玻尔模型来解释氢原子光谱;提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学。
1912年,尼尔斯·玻尔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,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。
1913年初,尼尔斯·玻尔在朋友的建议下开始研究原子结构,通过对光谱学资料的考察,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。提出了原子结构的玻尔模型。尼尔斯·玻尔指出:1.在原子系统的设想的状态中存在着所谓的“稳定态”。在这些状态中,粒子的运动虽然在很大程度上遵守经典力学规律,但这些状态稳定性不能用经典力学来解释,原子系统的每个变化只能从一个稳定态完全跃迁到另一个稳定态。2.与电磁理论相反,稳定原子不会发生电磁辐射,只有在两个定态之间跃迁才会产生电磁辐射。辐射的特性相当于以恒定频率作谐振动的带电粒子按经典规律产生的辐射,但频率u与原子的运动并不是单一关系,而是由下面的关系来决定
这就是玻尔原子模型。
1921年,尼尔斯·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,第72号元素的发现证明了尼尔斯·玻尔的理论。
1927年9月,尼尔斯·玻尔首次提出了“互补原理”,奠定了哥本哈根学派对量子力学解释的基础,并从此开始了与阿尔伯特·爱因斯坦持续多年的关于量子力学意义的论战。爱因斯坦提出一个又一个的想像实验,力求证明新理论的矛盾和错误,但互补原理每次都巧妙地反驳了爱因斯坦的反对意见。其中一次争论发生在第六次索尔维会议上,爱因斯坦提出了后来名为爱因斯坦光盒的问题,以求驳倒不确定性原理。尼尔斯·玻尔当时无言以对,但冥思一晚之后进行了反驳,使得爱因斯坦只得承认不确定性原理是自洽的。这一争论一直持续至爱因斯坦去世。这场长期的论战从许多方面促进了尼尔斯·玻尔观点的完善,使他在以后对互补原理的研究中,不仅运用到物理学,而且运用到其他学科。
1937年初,尼尔斯·玻尔与夫人玛格丽特和儿子汉斯·玻尔访问中国,具体行程与活动如下:
人才培养
1960年,吴有训率中国科学院代表团参加英国皇家学会300周年庆典时遇见了尼尔斯·玻尔,尼尔斯·玻尔告诉吴有训说,在他的研究所中几乎有来自世界各个国家的学者和学生,就是没有中国的,希望中国能派学者去他的研究所。1962年1月至10月中国科学院原子能研究所的冼鼎昌到玻尔研究所从事访问研究。
尼尔斯·玻尔与中国联系不多,有交往的仅有张宗燧(物理学家,哲学家张东荪的儿子)、胡宁(物理学家)、罗忠恕(华西大学文学院院长、联合国教科文组织哲学顾问)等几位学者。特别是张宗燧,他在玻尔研究所工作时间最长,与尼尔斯·玻尔交往最久。
荣誉表彰
个人生活
尼尔斯·玻尔的父亲克里斯丁·玻尔是哥本哈根大学的生理学教授,母亲出身于一个富有的犹太人家庭,从小受到良好的家庭教育。
尼尔斯·玻尔爱好足球,曾经和弟弟哈那德·玻尔共同参加职业足球比赛。进入哥本哈根大学后,成了哥本哈根大学足球俱乐部的守门员,他习惯在足球场上一边心不在焉地守着球门,一边用粉笔在门框上排演着公式。
尼尔斯·玻尔的儿子奥格·尼尔斯·玻尔也是物理学家,于1975年获得诺贝尔物理学奖。
1920年,尼尔斯·玻尔第一次到柏林讲学,与阿尔伯特·爱因斯坦初次相识,之后结下了长达35年的友谊。但也就是在他们初次见面之后,两人即在认识上发生分歧,随之展开了终身论战,直至阿尔伯特·爱因斯坦去世。他们只要见面,就会辩论不已。
1922年秋,授予阿尔伯特·爱因斯坦1921年度诺贝尔物理奖,并决定把1922年度的诺贝尔物理奖授予尼尔斯·玻尔,这两项决定破例同时发表。
人物评价
作为一位科学思想家,尼尔斯·玻尔所以有这么惊人的吸引力,在于他具有大胆和谨慎这两种品质的难得融合;很少有谁对隐秘的事物具有这一种直觉的理解力,同时又兼有这样强有力的批判能力。他不但具有关于细节的全部知识,而且还始终坚定地注视着基本原理。他无疑是我们时代科学领域中最伟大的发现者之一。(阿尔伯特·爱因斯坦评)
尼尔斯·玻尔是一位天才的科学家和思想家,一位争取世界和平和各国人民相互谅解的战士,一位纯朴、诚实、善良和平易近人的全人类的朋友。
后世纪念
1965年,尼尔斯·玻尔去世三周年时,哥本哈根大学物理研究所被命名为尼尔斯·玻尔研究所。
1997年,为了纪念尼尔斯·玻尔,国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,简称IUPAC)正式将第107号元素命名为Bohrium。
在庆祝尼尔斯·玻尔60周年诞辰时,为他建立了40万克朗的独立基金,以便他用来鼓励各种研究活动。
在庆祝尼尔斯·玻尔70周年诞辰时,国王授予他丹麦一级勋章,政府和科协会决定设立铸有他头像的玻尔金质奖章,用来奖励那些有卓越贡献的现代物理学家。
清华大学图书馆玻尔文献室清华校友1952级研究生戈革是《尼耳斯·玻尔集》全套12卷本的独立汉译者,为此获得丹麦女王玛格丽特二世授予的“丹麦国旗骑士勋章”。该专藏的诸多珍贵文献、照片、物品,是戈革几十年来收集和整理的,在他去世两年后,2009年7月由其女戈疆全部捐赠给清华大学图书馆,以建立玻尔文献专藏。
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