登陆注册
10480300000010

第10章 玻尔与近代量子物理学的创立

第二次世界大战期间,德国法西斯占领丹麦后,很快把这个国家的一位著名物理学家捏在了他们的手里。这引起了美国总统罗斯福、英国首相丘吉尔的万分焦虑和不安。罗斯福下令谍报机关不惜一切代价把这位物理学家从德国人的手里夺过来。丘吉尔更是亲自部署谋取这位物理学家的秘密行动。1943年10月的一个夜晚,一架没有任何标记的蚊式双引擎飞机把这位物理学家载到了英国北部爱丁堡附近的一个空旷的机场上。他,就是蜚声全球的理论物理学家,近代量子物理学的创始人之一——玻尔。他把经典力学同量子理论结合起来,描述了电子的轨道运动,从而引起了原子理论的革命,也因此获得1922年诺贝尔物理学奖。

玻尔于1885年10月7日出生在丹麦首都哥本哈根的一个富裕的知识分子家庭。这个家庭为他提供了文化教育的一切有利条件。少年时代的玻尔聪明伶俐,爱好广泛。玻尔还在读小学时,他的父亲就唤起了他对物理学的兴趣。上中学时,玻尔的学习成绩开始超过了他的同班同学。

1903年,玻尔顺利地进入哥本哈根大学。在大学里他得到了一位极有独到见解、造诣很深的物理学家克里斯琴森的指导。1905年,玻尔参加丹麦科学院举办的物理学竞赛,荣获了丹麦科学院颁发的金质奖章。

1911年,玻尔毕业于哥本哈根大学。这一年他发表了《金属电子论探讨》的博士论文,文中揭示出金属电子论在当时所遇到的困难,弥补了过去电动力学经典原理的缺陷。这时他在科学界已初露锋芒。

1912年春,玻尔来到曼彻斯特,进入物理学家卢瑟福的实验室。在卢瑟福的支持和帮助下,玻尔致力于原子理论的研究。当时,卢瑟福提出了原子的核式结构模型,可以解释。粒子通过物质时偶尔所禁受的很大偏折,但这个模型有许多缺陷。玻尔大胆地假设电子的轨道动量是量子化的,而辐射是量子从一个量子轨道跃迁到另一个轨道时发生的,经过大量的实验和严密的推导,他终于证实了这一假设。

1913年,他的原子研究又取得了重大成果。他以《原子和分子的结构》为题,接连发表了三篇论文。在论文中,他提出了两个著名假设,即定态假设与频率法则,从而奠定了这一方面的研究基础。玻尔的论文解释了25年来未能解释的氢原子光谱规律,进一步证明了用分光观察法研究最重要的电学常数是可能的。玻尔的理论还圆满地解释了元素的周期性,他把化学从定性的科学转化为定量的科学,使物理与化学这两门本来互不相关的学科,统一到同一基础上来。

1916午,玻尔在哥本哈根大学建立了理论物理研究所。1918年,玻尔提出量子理论和古典理论之间的对应原理。1922年,他领导的研究所发现了元素周期表上的第七十二号元素——铪。同年,玻尔获诺贝尔物理学奖。两年后,他又同另外两名科学家一起发表了《量子辐射论》的论文。

1927年,德国物理学家海森伯格发现了有名的测不准关系。这引起了玻尔极大的兴趣,他全力以赴,精心研究了测不准关系的全部含义,提出了这种关系的互补性。这种新型的逻辑关系,解决了把作用量子纳入物理学概念框架的问题。玻尔的这一发现,打开了科学领域又一新的局面。接着,玻尔连续进击,解决了把量子力学的数学方法推广到电动力学中去遇到的难题。

科学发展到30年代中期,核物理学成了热门。1936年,玻尔提出了核反应“液滴模型”。1938年至1939年间,玻尔赴美国同爱因斯坦合作,完成了解释原子核裂变现象和裂变碎片具有放射性的实验。不久,他又提示了铀的复杂现象,指出:只有质量数为235的这种稀有同位素才能由慢中子引起裂变;而质量数为238的半度同位素则不能。这种差别仅仅是由于两种同位素含的中子数不同。这一发现,直接提出了解释放出巨大核能的链式反应的可能性。

1912年,玻尔推导出一个新论点——同位素,可卢瑟福却断言他这种推导是错误的,并劝说他放弃这一论点。面对自己的长者和权威,玻尔没有让步,而是以更大的热情,大胆地在前人还没有认识的科学领域里探索。玻尔研究了大量材料,并结合自己的研究成果,对他的新论点给予精确的推论和阐释。很快,同位素论点被实践所证实。

玻尔曾经表示“决不承认”爱因斯坦关于光子的概念,即不承认辐射的空间特征也是量子化的。1925年,鲍吉关于X射线的散射实验直接证实了爱因斯坦关于光子概念的正确性,玻尔得知这一成果后,便毫不犹豫地放弃了自己的错误观点。

玻尔从不以长者和权威去压制他的同事与后辈的创造,而是满腔热情地去帮助他们。玻尔身边聚集着一大批国内外杰出的物理学家。大家各抒己见,畅所欲言。这种氛围被后人称之为“哥本哈根精神”。这是一种独特的、平等自由地讨论和相互紧密地合作的学术气氛。曾经有人问玻尔:“你是怎样把那么多有才华的青年团结在身边的?”玻尔回答说:“因为我不怕在年轻人面前承认自己知识的不足,不怕承认自己是傻瓜。”

同类推荐
  • 元代宫廷演义

    元代宫廷演义

    层峦重叠,流水弯环,于群山回之中,现出一片平畴旷原。此时乃是四月天气,那片平畴虽没有江南地方的桃红柳绿,但是河流萦带,映着那山林景色,也就倍觉鲜妍了。在这寂静无声,山林沉默的当儿,忽听得马蹄得得,自远而来。一转眼间,便见两骑高头骏马驮着两个年轻力壮、身材魁梧的塞外英雄,直向这不儿罕山的平畴而来……
  • 乱唐

    乱唐

    天宝十四载,安禄山起兵作乱,盛世大唐骤然危如累卵,帝国都城屡遭蕃胡铁蹄践踏,昔日天可汗跌下神坛,这个让后人无比神往的时代就此终结。然而,艰危乱世中一个年轻人突然出现,他能够以一己之力逆天改命吗?大唐将会重新振作,还是继续跌入无尽的深渊……
  • 怒海

    怒海

    王侯将相,宁有种乎?!穿越后的吴凌风,有过迷惘,但很快就意识到,这是老天给他的一次天大机遇——历史的转盘就摆在了他的眼前!他能推动这一个沉重的转盘么?————————————————————醒掌天下权,醉卧美人膝。西元十五世纪末,明朝弘治年间,正是大航海时代的开端。窃琉球、占台湾、据东海、霸南洋、灭倭国、图中原,且看我们的主角如何在这大时代里,从一个小小的半吊子海商,成长为翻手为云覆手雨的枭雄!————————————————————书友群:30709126
  • 穿越之玩转新民国

    穿越之玩转新民国

    玩星际游戏,居然带着满载未来科技的星际货船,穿越到一个平行空间,那里正处于民国时期。热血青年,岂能放过一雪华夏民族耻辱历史的大好机会?超越当前的先进武器频频亮相,飞行车,克隆兵,机器人……斗军阀,热血抗战,扬我国威!
  • 悍铭骑

    悍铭骑

    边塞猛士裴云,受尽马贼欺辱!他挎起长刀,杀马贼,扫土匪,竟成为名将。从此开始了新的征程,战匈奴,血染长刀,马踏西域!裴云看着远处乌压压的匈奴,身下的战马扬起前蹄,裴云长刀指天:“冲啊,杀他个片甲不留!”
热门推荐
  • 只手遮天:我的黑道生涯

    只手遮天:我的黑道生涯

    "牛皮不是吹的,本事不是装的,兄弟不是盖的,女人不是丑的,要玩就玩个天翻地覆,要闯就闯个只手遮天!,"牛皮不是吹的,本事不是装的,兄弟不是盖的,女人不是丑的,要玩就玩个天翻地覆,要闯就闯个只手遮天!管你阴谋阳谋,放马过来。管你公鸡母鸡,杀的是你!爽就挺起来,出门全凭兄弟罩着了!"
  • 网游之神盟霸世

    网游之神盟霸世

    丧尸类型的魔兽,巨人,战士,异生物,神魔,全部都出现游戏大陆中,并且变成系统化。(这是一个热血,强势,生存,闯关类型的小说;这一个传奇组织的闯关,雄霸天下铸成众神的事迹。)ps添加:今天茶叶正好19岁,家里的母亲大人给我下达命令“今年五个月给我考下驾照”所以为了练车,看考题,礼拜六和礼拜日缩到二更,等我考到手了便马上恢复,对不起了各位。ps1:这是一部生存的小说。ps2:周一到周五,两更,分别是中午与下午五点或者晚上九点前。ps3:周六与周日因为是双假日,所以是五更!从中午到晚上九点间。
  • 员工诚实守信教育读本

    员工诚实守信教育读本

    本书共分八章,主要内容包括:诚实守信是最重要的品德;职场有浅滩,诚信是通行证;职场多坎坷,诚实为你铺路;笑傲职场,诚信铸就威严等。
  • 一号专案组

    一号专案组

    著名企业家梁庭贤,传出嫖娼并染上艾滋病的丑闻后,突然神秘失踪。由此,一场精心设计的抢夺煤矿集团董事长位子的争夺战开始了。各路人马轮番上阵,金钱诱惑、权色交易……一幕幕肮脏交易令人发指,百姓们怨声载道,矿工们苦不堪言……在危急关头,“1号专案组”力挽狂澜,于是正与邪之间的较量正式拉开了序幕……
  • 笔札华梁

    笔札华梁

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 走进科学

    走进科学

    本书内容包括:不可思议的发现、不懈追求的大科学家、妙趣横生话科学、发明让人类享受生活、发现未知的世界、改变世界的理化大发明、科学发现的探索、人类生命科技发明发现等。
  • 科学四季养生保健细节

    科学四季养生保健细节

    这本书从四个季节切入,按季节告诉读者养生要注意的细节和内容。
  • 穿越:谁共我,醉明月

    穿越:谁共我,醉明月

    他,貌倾古今,才华如江,看似众星捧月,却只是一个孤独之人。他,家世显赫,本性奢侈,看似风流倜傥,终只是一个寂寞之人。他,温文尔雅,文韬武略,看似春风得意,仍只是一个失意之人。她一直很想找个人一起看夜空,可为何到头来还只是她一个人月下孤酌?相聚离开,都有时候。究竟谁才能陪她,看细水长流?究竟谁才能共她,醉一轮明月?已完结作品:《穿越之疏影横斜水清浅》http://novel.hongxiu.com/a/202938/正在连载中:《祸水难收:笑颜不若君之绝》http://novel.hongxiu.com/a/269215/
  • 盗神传说

    盗神传说

    不过是一时童心未抿,喊了句“赐予我力量吧!我是希曼!”,结果被雷劈。不过是一不小心吸收了十八罗汉一半的功力,结果被群殴。不过是和大鹏明王相互印证一下武功,结果被罚转世。不过是对夜入居室的盗贼笑了笑,结果成了他徒弟……且看我们这位倒霉的主人公,如何以小偷的身份玩转三界的。
  • 忠诚敬业没借口

    忠诚敬业没借口

    一个不忠诚、不敬业、寻找借口的人是不会很好地完成工作的,因此,他们总是在寻找工作。升职、加薪的机会总是垂青那些忠诚、敬业、不找借口的人,同样,每一位老板也都在寻找那些忠诚于公司、工作敬业、遇到问题不找借口找方法的员工,并以他们的表现来奖赏、重用他们。而这,也正是本书向每位职场人士传递的工作理念。