今天，是尼爾斯·玻爾131歲的誕辰。 玻爾，作為20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家之一，他是愛因斯坦的老牌勁旅。如果你看過愛因斯坦的故事，那么你也應(yīng)該會知道玻爾。他們兩之間在上個世紀(jì)關(guān)于量子力學(xué)的本質(zhì)展開了一場曠世古今的世紀(jì)論戰(zhàn)。玻爾和愛因斯坦的故事都充滿了傳奇色彩，閱讀他們的故事就像是欣賞了一部波瀾壯闊的史詩。 尼爾斯·玻爾（1885年10月7日 - 1962年11月18日） 關(guān)于玻爾有許多故事都很有意思，但是有一些故事無從考究，很可能是八卦。羅伯森在《波爾研究所的早年歲月》一書中曾經(jīng)寫道：“在大多數(shù)情況下， 這些逸聞幾經(jīng)轉(zhuǎn)述， 變得更具有寓言或象征性的含義， 它們既是一代物理學(xué)家留給下一代的部分遺產(chǎn)， 也是物理學(xué)史中圍繞這一不尋常歷史時期的不斷增長的神話中的一部分”。不過事實也好，神話也罷，我今天的目的都不是要深究玻爾的這些事跡。而是要推薦一部電影《哥本哈根》（2002），講述的是在1941年，那個動蕩的年代，維爾納·海森堡前往哥本哈根與玻爾會面的故事.... 《哥本哈根》，B站有資源，前十分鐘是邁克爾·弗萊恩和加來道雄的介紹。 《哥本哈根》原是邁克爾·弗萊恩縮寫的戲劇。戲劇借用量子力學(xué)的不確定性原理，探討了這次會面的多種可能性。本劇涉及到了量子力學(xué)、不確定性原理、哥本哈根詮釋、二戰(zhàn)、核武器計劃和曼哈頓工程等等。 《尼爾斯·玻爾集》，共十二卷。 如果想全面的了解玻爾，推薦看戈革先生翻譯的《尼爾斯·玻爾集》，共十二卷。在戈革先生的觀點中，最受爭議的也許是對玻爾的歷史地位的評價。比如他在《尼耳斯 · 玻爾： 他的生平、 學(xué)術(shù)和思想》一書的序言中這樣寫道： “真正全面地、 綜合地、 歷史地、 不偏不倚地考察起來， 無論就其深度、 廣度、 強度來看還是就其持久性來看， 玻爾在二十世紀(jì)物理學(xué)中乃至在整個的人類思想領(lǐng)域中所起的作用， 無論如何不亞于愛因斯坦?！?/span> 當(dāng)然，戈革先生的推崇遭到人很多了抨擊。 下面我們簡單了解下玻爾： 【關(guān)于玻爾】 早年的時候玻爾就已經(jīng)顯示出對物理的極度興趣，1911年的時候他畢業(yè)于丹麥哥本哈根大學(xué)，獲得博士學(xué)位。在他的博士期間，他研究了金屬的電子理論，并且首次得知普朗克的早期量子理論，該理論把能量描述為微小的粒子，或量子。 1912年，玻爾前往英國在諾貝爾得主湯姆孫的手下工作，湯姆孫把他介紹給了盧瑟福。盧瑟福由于對原子核的發(fā)現(xiàn)以及發(fā)展了原子模型而獲得了1908年的諾貝爾化學(xué)獎。在盧瑟福的指導(dǎo)之下，玻爾開始學(xué)習(xí)原子的性質(zhì)。 上圖為湯姆孫的原子模型，下圖為盧瑟福的原子模型。 結(jié)合盧瑟福對原子核的描述和普朗克的量子理論，玻爾解釋了在原子內(nèi)究竟發(fā)生了什么，并且發(fā)展了自己的原子結(jié)構(gòu)圖景。1922年，玻爾獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，以表彰他在研究原子結(jié)構(gòu)，特別是研究從原子發(fā)出的輻射所作的貢獻(xiàn)。
【原子模型】 玻爾對現(xiàn)代物理學(xué)最大的貢獻(xiàn)就是他原子模型。在玻爾模型描中，原子包含了一個帶正電荷的原子核，并被電子圍繞。他是第一個發(fā)現(xiàn)電子是在特定的軌道繞著原子核運動，軌道上原子核的數(shù)量決定了一個元素的性質(zhì)。
為了紀(jì)念玻爾做出的貢獻(xiàn)，元素周期表的107個元素就是以他命名的，即鈹（Bh）。 【液滴模型】 玻爾的理論工作對科學(xué)家理解核裂變是至關(guān)重要的。他認(rèn)為，原子核就像一滴密度均勻的球形液滴一樣，核分裂的現(xiàn)象就像一滴水珠受到外力的沖擊而分裂為兩個小水珠一樣。
液滴模型為早期的核裂變研究提供了幫助?？茖W(xué)家于1930年代首次嘗試分裂鈾原子，這是發(fā)展原子彈重要的一步。盡管他在二戰(zhàn)時期對原子彈的發(fā)明做了貢獻(xiàn)，但他一直提倡要和平利用原子物理學(xué)。 【量子理論】 玻爾的另一項他引以為傲的貢獻(xiàn)是，他在1927年科摩會議中提出的互補原理，它被認(rèn)為是量子力學(xué)哥本哈根詮釋的基石，同時也是玻爾對哲學(xué)的重大貢獻(xiàn)。他在1933 - 1962年期間不斷寫了許多相關(guān)文章。微觀物體具有波動性或粒子性，又是會表現(xiàn)出波動性，有時會表現(xiàn)出粒子性。當(dāng)描述微觀物體的量子行為時，必須同時考慮其波動性與粒子性。根據(jù)互補原理，不能用單獨一種概念來完備地描述整體量子現(xiàn)象，為了完備地描述整體量子現(xiàn)象，必須將分別描述波動性、粒子性的概念都囊括在內(nèi)。按照玻爾的說法，微觀物體的波動性與粒子性互補。 但是很多人并沒有搞懂玻爾的互補原理真正想表達(dá)的是什么。例如，玻爾在會議上提出互補原理后，維格納最后總結(jié)了互補原理對會場的真正影響：“這篇演講不會使我們中的任何人改變自己關(guān)于量子力學(xué)的見解?！?愛因斯坦也曾抱怨說：“盡管花了很大的精力，我還是不能得出玻爾互補原理的確切表述”。除了他們，還有狄拉克和艾倫菲斯特都無法對互補原理做出總結(jié)。當(dāng)然，互補原理也是有支持者的，比如哥本哈根學(xué)派的核心人物——泡利和海森堡，他們很早就是互補原理的支持者。 現(xiàn)代的物理學(xué)家對量子力學(xué)的態(tài)度都接近于費恩曼的一個觀點，那就是量子力學(xué)的核心之謎是無法通過任何“詮釋”而得到真正澄清的，我們所能表述的只是量子力學(xué)是如何工作的。 尼爾斯·玻爾的紋章。你能看出什么嗎？ 既然這周的主題是諾貝爾獎，我再推薦幾部電影：
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