尼爾斯·玻爾
尼爾斯·玻爾簡(jiǎn)介
公元1885～公元1962
原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)之父尼爾斯·亨利·戴維·玻爾于1885年出生在丹麥的首都哥本哈根。1911年他在哥本哈根大學(xué)獲得博士學(xué)位。不久他前往英國(guó)劍橋，在以發(fā)現(xiàn)電子而聞名的科學(xué)家j·j·湯普森的指導(dǎo)下從事研究。幾個(gè)月后玻爾來(lái)到曼徹斯特與在幾年前發(fā)現(xiàn)電子核的歐內(nèi)斯特·盧瑟福共同從事研究。是盧瑟福提出了原子中心有一個(gè)重核，周?chē)须娮樱蟛糠质强臻g。這與從前的學(xué)說(shuō)相反。玻爾很快就發(fā)展了自己嶄新的原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)，他那篇具有劃時(shí)代意義的論文《論原子和分子結(jié)構(gòu)》于1913年發(fā)表在《哲學(xué)雜志》上。
玻爾學(xué)說(shuō)指出原子就象一個(gè)微型的太陽(yáng)系，電子在重核周?chē)能壍郎闲D(zhuǎn)。其中一個(gè)極其重要的差別就在于經(jīng)典物理學(xué)定律認(rèn)為行星軌道的大小可以是任意的，而玻爾假定原子的電子只能在某些大小確定的軌道上旋轉(zhuǎn)，只有軌道半徑使整個(gè)原子的全部角動(dòng)量是普朗克常數(shù)的倍數(shù)時(shí)才有可能，而中介值則不行。每個(gè)確定的軌道都具有與其相關(guān)的確定能量。當(dāng)一個(gè)電子從一個(gè)確定的軌道躍遷到另一個(gè)確定的軌道時(shí)，輻射出來(lái)的光的頻率就等于能量的變化再除以普朗克常數(shù)。
玻爾學(xué)說(shuō)代表著對(duì)經(jīng)典物理學(xué)說(shuō)的一次徹底突破。一些富于想象力的科學(xué)家（如愛(ài)因斯坦）迅即稱(chēng)頌玻爾的論文是一部杰作，雖然起初有許多其他人對(duì)新學(xué)說(shuō)提出了質(zhì)疑。玻爾學(xué)說(shuō)經(jīng)受住了關(guān)鍵性的檢驗(yàn)，圓滿(mǎn)解釋了氫原子光譜。長(zhǎng)期以來(lái)人們就知道氫氣遇高溫時(shí)就開(kāi)始進(jìn)行光輻射。但是它輻射的光并不包括所有顏色的光，而只包括某些頻率非常固定的光。玻爾原子學(xué)說(shuō)的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)在于它從幾個(gè)簡(jiǎn)單的假說(shuō)出發(fā)，以驚人的準(zhǔn)確性解釋了氫原子輻射的所有譜線(xiàn)（顏色）的精確長(zhǎng)度。而且玻爾學(xué)說(shuō)預(yù)示有更多的譜線(xiàn)存在，這些譜線(xiàn)以前并未觀察到，而不久就被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。此外玻爾原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)第一次明確地解釋了原子為什么具有它們所有的體積。由于具備這些令人信服的證據(jù)；玻爾學(xué)說(shuō)很快就被公認(rèn)。1922年，玻爾獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。
1920年哥本哈根成立理論物理學(xué)研究所，玻爾就任所長(zhǎng)。在他的指導(dǎo)下，眾多才華橫溢的青年科學(xué)家紛至沓來(lái)，使該所很快就成為世界上主要科研中心之一。
但是與此同時(shí)，玻爾的原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)也陷入了困境。主要問(wèn)題在于玻爾學(xué)說(shuō)雖然成功地解釋了只有一個(gè)電子的原子（如氫原子）的光譜，但是它不能正確地預(yù)示出其它原子的光譜。有些科學(xué)家對(duì)玻爾學(xué)說(shuō)在解釋氫原子方面的絕對(duì)成功深受啟發(fā)，企圖對(duì)它稍加修正就能解釋較重原子的光譜。玻爾首先認(rèn)識(shí)到稍加修正仍無(wú)濟(jì)于事，必須要徹底加以修正。他本人雖有天才卻沒(méi)能找到解決問(wèn)題的方法。
這個(gè)方法終于在1925年被海森堡等人找到了。他們是在1925年著手于這項(xiàng)研究工作的。有趣的是海森堡和大多數(shù)對(duì)發(fā)展新學(xué)說(shuō)有貢獻(xiàn)的其他科學(xué)家們都在哥本哈根做過(guò)研究工作。在那兒他們通過(guò)與玻爾開(kāi)展討論和相互間的密切影響，無(wú)疑會(huì)受益匪淺。玻爾本人立即擁護(hù)新學(xué)說(shuō)，幫助推進(jìn)新學(xué)說(shuō)。他對(duì)新學(xué)說(shuō)做出了重大的貢獻(xiàn)。通過(guò)討論和寫(xiě)作，他促進(jìn)了新學(xué)說(shuō)的系統(tǒng)化。
在30年代，玻爾把注意力轉(zhuǎn)移到原子核結(jié)構(gòu)問(wèn)題上去了。他創(chuàng)造了重要的原子核“液滴模型”，還提出了反應(yīng)堆中的“復(fù)核”學(xué)說(shuō)。此外，玻爾還正確指出了參與核裂變的鈾的同位素u235，這對(duì)后來(lái)發(fā)展原子彈具有重大意義。
1940年德國(guó)軍隊(duì)占領(lǐng)了丹麥。玻爾的處境十分危險(xiǎn)，這是由于他堅(jiān)決反對(duì)納粹分子的觀點(diǎn)為眾人所皆知，還由于他母親是猶太人。1943年玻爾設(shè)法逃出了被占領(lǐng)的丹麥來(lái)到瑞典。他還幫助許多丹麥籍猶太人潛逃出境，否則他們將會(huì)死在希特勒的煤氣爐上。玻爾從瑞典飛到英國(guó)，又從英國(guó)飛到美國(guó)。在美國(guó)，玻爾在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期幫助制造了原子彈。
戰(zhàn)后，玻爾返回哥本哈根，在那兒領(lǐng)導(dǎo)理論物理所，直到1962年去世時(shí)為止。在戰(zhàn)后的年月里，玻爾為對(duì)原子能實(shí)行國(guó)際性控制進(jìn)行努力奮斗，不過(guò)沒(méi)有取得任何成效。
玻爾于1921年結(jié)婚，當(dāng)時(shí)正值他從事偉大科研工作的黃金時(shí)代。他有五個(gè)兒子，其中的一個(gè)兒子阿基·玻爾獲得1975年諾貝爾物理獎(jiǎng)。玻爾是世界上最受愛(ài)戴的科學(xué)家之一。而且由于他的品格和人道主義而受到喜愛(ài)和仰慕。
雖然玻爾最初的原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)在五十多年前就已被取代，但是他在20世紀(jì)仍不愧為是最偉大的人物之一。其理由有幾點(diǎn)：第一，他的學(xué)說(shuō)的某些重要方面仍被認(rèn)為是正確的。例如，他的原子只能存在于某些不連續(xù)能級(jí)上的觀點(diǎn)是所有后來(lái)的原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的一個(gè)不可分割的組成部分。第二，即使現(xiàn)代科學(xué)家認(rèn)為玻爾原子圖像實(shí)際上不正確，它也具有巨大的啟發(fā)價(jià)值。也許所有理由中最重要的是玻爾學(xué)說(shuō)給量子力學(xué)發(fā)展帶來(lái)的動(dòng)力。就算其中有些已被取代，也不難看出他的學(xué)說(shuō)已被歷史證明是現(xiàn)代原子學(xué)說(shuō)和以后發(fā)展起來(lái)的量子力學(xué)的起點(diǎn)。