尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾丹麥物理學家,1885年10月7日生於哥本哈根。哥本哈根學派的創始人,量子力學先驅。1922年榮獲諾貝爾物理學獎。1944年玻爾在美國參加了和原子彈有關的理論研究。1947年丹麥政府為了表彰玻爾的功績,封他為「騎象勳爵」。
他對量子力學的貢獻使他成為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。
量子力學真的很難懂,只好外行看熱鬧,聽聽他的趣聞(真假自辨)。
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玻爾進入哥本哈根大學後,很快就成了哥本哈根大學足球俱樂部的明星守門員,他習慣在足球場上一邊心不在焉地守著球門,一邊用粉筆在門框上排演著公式。
玻爾後來進入科研機構,專心於原子物理研究,但他仍不忘心愛的足球,業餘時間常把踢足球當做休息,成為一名不折不扣的「科學家球星」。不過他也有分神的時候,據丹麥AB隊史料記載,在一場AB隊與德國特維達隊的比賽中,德國人外圍遠射,玻爾卻在門柱旁邊思考一道數學難題。
1922年玻爾榮獲諾貝爾物理獎時,丹麥一家報紙曾風趣地報導說:授予「著名足球運動員尼耳斯·玻爾」諾貝爾物理獎。
玻爾足球和物理學都很精彩。是不是讓咱們的男足們也學點物理啥的,到時候不管是諾貝爾獎,還是走出走出國門,弄成哪一項都行。
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玻爾博士畢業後去英國學習,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·盧瑟福為首的科學集體,從此和歐內斯特·盧瑟福建立了長期的密切關係。
1937年,厄內斯特·盧瑟福逝世時,玻爾悲痛欲絕地說:「對我來說,他幾乎是我的第二個父親!」為了表達對恩師的懷念,玻爾把自己最小的兒子取名為厄內斯特·玻爾。要是在中國,與尊敬或長輩重名是非常忌諱的。
盧瑟福
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1943年9月底,玻爾在獲得了希特勒要劫持他到德國去的消息後的第二天,人們用一隻小漁船,通過厄勒海峽的一條秘密通道,把這位富有傳奇色彩的人物,冒險地送到了位於彼岸的瑞典。之後坐一架小飛機到達倫敦。為了防止被人發現,飛機要飛得很高。
據說玻爾因為專心思考,而忘記了戴氧氣面罩;另一種說法是玻爾的頭太大,面罩尺寸不合適,使得玻爾在空中曾失去了知覺。
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1944年初,玻爾同他的第四個兒子A·玻爾(後在1975年獲諾貝爾物理獎)前往美國的洛斯阿拉莫斯,參加研製原子彈的「曼哈頓計劃」。
年過花甲的玻爾,受到大家的崇敬,親暱地稱他為「尼克大叔」。因為當時絕對不能提真名字,否則讓別人知道玻爾在此,則整個「曼哈頓計劃」就洩密了。
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第二次世界大戰結束後。玻爾從美國回到了他的祖國—丹麥。他將他的那枚諾貝爾金質獎章進行了重鑄。因為當年他離開丹麥時,怕法西斯的迫害而把這枚獎章溶解在「王水」裡了。
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愛因斯坦與玻爾圍繞關於量子力學理論基礎的解釋問題,開展了長期而劇烈的爭論,但他們始終是一對相互尊敬的好朋友。
玻爾高度評價這種爭論,認為它是自己「許多新思想產生的源泉」,而愛因斯坦則高度稱讚玻爾:「作為一位科學思想家,玻爾所以有這麼驚人的吸引力,在於他具有大膽和謹慎這兩種品質的難得融合;很少有誰對隱秘的事物具有這一種直覺的理解力,同時又兼有這樣強有力的批判能力。他不但具有關於細節的全部知識,而且還始終堅定地注視著基本原理。他無疑是我們時代科學領域中最偉大的發現者之一。」
有次愛因斯坦詰問玻爾:「請您說一下,究竟什麼是光?」玻爾毫不客氣地說:「您可以去請德國政府下道命令:光就是波,禁止利用光電效應;或音光就是微粒,禁止利用光柵衍射。」
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玻爾是量子力學中著名的哥本哈根學派的領袖,他以自己的崇高威望在他周圍吸引了國內外一大批傑出的物理學家,創建了哥本哈根學派。
他們不僅創建了量子力學的基礎理論,並給予合理的解釋,使量子力學得到許多新應用,如原子輻射、化學鍵、晶體結構、金屬態等。更難能可貴的是,玻爾與他的同事在創建與發展科學的同時,還創造了「哥本哈根精神」——這是一種獨特的、濃厚的、平等自由地討論和相互緊密地合作的學術氣氛。
直到今天,很多人還說「哥本哈根精神」在國際物理學界是獨一無二的。
曾經有人問玻爾:「你是怎麼把那麼多有才華的青年人團結在身邊的?」
他回答說:「因為我不怕在年青人面前承認自己知識的不足,不怕承認自己是傻瓜。」
實際上,人們對原子物理的理解,即對所謂原子系統量子理論的理解,始於本世紀初,完成於20年代,然而「從開始到結束,玻爾那種充滿著高度創造性,銳敏和帶有批判性的精神,始終指引著他的事業的方向,使之深入,直到最後完成。」
哥本哈根學派三巨頭:玻爾,海森堡,泡利
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玻爾和愛因斯坦是在1920年相識的。
那一年,年輕的玻爾第一次到柏林講學,和愛因斯坦結下了長達35年的友誼。但也就是在他們初次見面之後,兩人即在認識上發生分歧,隨之展開了終身論戰。
他們只要見面,就會唇槍舌劍,辯論不已。
1946年,玻爾為紀念愛因斯坦70壽辰文集撰寫文章。當文集出版時,愛因斯坦則在文集末尾撰寫了長篇《答詞》,尖銳反駁玻爾等人的觀點。他們的論戰長達30年之久,直至愛因斯坦去世。但是,長期論戰絲毫不影響他們深厚的情誼,他們一直互相關心,互相尊重。
愛因斯坦本來早該獲得諾貝爾獎,但由於當時有不少人對相對論持有偏見,直到1922年秋才迴避相對論的爭論,授予他上年度諾貝爾物理獎,並決定把本年度的諾貝爾物理獎授予玻爾。
這兩項決定破例同時發表。愛因斯坦當時正赴日本,在途經上海時接到了授獎通知。而玻爾對愛因斯坦長期未能獲得諾貝爾獎深感不安,怕自己在愛因斯坦之前獲獎。因此,當玻爾得知這一消息後非常高興。立即寫信給旅途中的愛因斯坦。
玻爾非常謙虛,他在信中表示,自己之所以能取得一些成績,是因為愛因斯坦作出了奠基性的貢獻。因此,愛因斯坦能在他之前獲得諾貝爾獎,他覺得這是「莫大的幸福」。
愛因斯坦在接到玻爾的信後,當即回了信。
信中說:「我在日本啟程之前不久收到了您熱情的來信。我可以毫不誇張地說,它象諾貝爾獎一樣,使我感到快樂。您擔心在我之前獲得這項獎金。您的這種擔心我覺得特別可愛——它顯示了玻爾的本色。」
被譽為「科學界最牛合影」
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當費曼還在美國LosAlamos實驗室工作時,職位很低。
第二次世界大戰期間,這個實驗室研究設計並製造了原子彈,所以有不少重要的物理學家都來過這裡。一天,玻爾與他的兒子小玻爾(當時他們的名字分別叫尼古拉·貝克和吉姆·貝克)也來了。即使是對於該實驗室的大頭頭們,玻爾也是個神,每個人都想一睹玻爾的風採。
與玻爾聚會討論的會議開始了,人到了很多,費曼坐在一個角落裡,只能從前面二個人的腦袋之間看到玻爾……
舉行下一次會議的那天早晨,費曼接到一個電話,
「喂,是費曼麼?」
「是的。」
「我是吉姆·貝克,我父親與我想找你談談。」
「我嗎?我是費曼,我只是個(小夥計)……」
「是找你,8點鐘見面行嗎?」
到了8點,費曼與玻爾父子在辦公室相見。玻爾說:「我們一直在想怎樣能使炸彈更有威力,想法是這樣的……」
費曼說:「不行,這個想法不行,不有效……」
「那麼換一個辦法如何呢?」
「那要好一些,但這裡也有愚蠢之處。」
他們討論了約二個小時,對於各種想法反覆推敲著、爭論著。玻爾不斷地點燃著菸斗,因為它老是滅掉。
最後玻爾邊點燃菸斗邊說:「我想現在我們應該把大頭頭們叫來討論了。」
小玻爾後來對費曼解釋,上一次開會時,他父親對他說:「記住那個坐在後面的小夥子的名字了麼?他是這裡唯一不怕我的人,只有他才會指出我的想法是否瘋了。所以下次我們討論想法時,將不與那些只會說『是的,玻爾先生,這一切都行得通』的人討論。把那個小傢伙叫來,我們先跟他討論。」
費曼於是恍然大悟,為什麼玻爾單打電話叫他。
費曼 1965年諾貝爾物理學獎得主
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「說明如何用氣壓計去斷定摩天大廈的高度?」這是哥本哈根大學物理系學位考試的一個問題。
有一考生答:「將一條長長的繩子綁在氣壓計上,然後將氣壓計從摩天大廈的天台吊到地面。繩子的長度加上氣壓計的長度便是大廈的高度。」
這個高度原創的答案讓考官氣得馬上給了該考生不及格,考生以答案無可置疑的正確為理由上訴,大學委派了獨立仲裁員去辦這一件學案。
仲裁員認為答案是對的,但卻沒有顯露出多少物理學知識。為了平息這場風波,校方決定傳召此考生,讓他用六分鐘的時間,以口頭表達的方式說出一個包含物理學基本原則的答案。
前五分鐘,該考生坐著默不作聲,撫額沉思。校方提醒該考生時間要到了,考生卻回答說他有幾個極之切題的答案,但他無法決定用哪一個作答。經再次催促之後,該考生回答如下:
「你可以將氣壓計帶上摩天大廈的天台,拋出街外,然後測量氣壓計到達地面所需的時間。大廈的高度便可用公式H=0.5gt2(高中的知識)算出來。」
「如果天上有陽光,你可以測量氣壓計的高度,再將氣壓計豎立起來測量它的影子的長度。然後測量摩天大廈的影子的長度,如此就可輕易地用比例來推斷出大廈的高度。」
「如果摩天大廈有外露式樓梯,可能這樣更容易:徒步走上樓梯,用氣壓計的長度分段量度摩天大廈的高度,然後將所有分段長度加起來。」
「但因為我們老是被教誨要獨立思考和應用科學方法,最好的方法就是敲清潔工人的房門,然後問他:『你想要一個精美的氣壓計的話,我可以將我的這一個給你,但你要告訴我這幢摩天大廈的高度。』」
這一位考生就是玻爾。
文:陳奎孚