尼爾斯·亨瑞剋·戴維·玻爾(Niels Henrik David Bohr,1885年10月7日-1962年11月18日),丹麥物理學家。他通過引入量子化條件,提出了氫原子模型來解釋氫原子光譜,提出互補原理和哥本哈根詮釋來解釋量子力學,對二十世紀物理學的發展有深遠的影響。
早年
玻爾生於丹麥首都哥本哈根,父親剋裏斯丁·玻爾是哥本哈根大學的生理學教授,母親出身於一個富有的猶太人家庭。玻爾從小受到良好的家庭教育,並愛好足球,曾經和弟弟哈那德·玻爾共同參加職業足球比賽。1903年玻爾進入哥本哈根大學學習物理,1911年獲博士學位。隨後,他曾在曼徹斯特大學盧瑟福的實驗室短期工作。基於盧瑟福的原子核理論和普朗剋的量子說,1913年玻爾提出了原子結構的玻爾模型。按照這一模型電子環繞原子核作軌道運動,外層軌道比內層軌道可以容納更多的電子;較外層軌道的電子數决定了元素的化學性質。如果外層軌道的電子落入內層軌道,將釋放出一個帶固定能量的光子。
青年
玻爾與愛因斯坦在討論問題,厄倫菲斯特攝於在萊頓的傢中1916年,玻爾成為哥本哈根大學的物理學教授,並與1920年起開始擔任剛創建的哥本哈根大學理論物理研究所的所長。他在此後的四十年,一直擔任這一職務。1922年,玻爾由於對於原子結構理論的貢獻獲得諾貝爾物理學奬。他所在的理論物理研究所也在二三十年代成為物理學研究的中心。1930年代中期,研究發現了許多中子誘發的核反應。玻爾提出了原子核的液滴模型,很好地解釋了重核的裂變。
玻爾認識到他的理論並不是一個完整的理論體係,還衹是經典理論和量子理論的混合。他的目標是建立一個能夠描述微觀尺度的量子過程的基本力學。為此,玻爾提出了著名的“互補原理”,即宏觀與微觀理論,以及不同領域相似問題之間的對應關係。互補原理指出經典理論是量子理論的極限近似,而且按照互補原理指出的方向,可以由舊理論推導出新理論。這在後來量子力學的建立發展過程中得到了充分的驗證。玻爾的學生海森堡在互補原理的指導下,尋求與經典力學相對應的量子力學的各種具體對應關係和對應量,由此建立了矩陣力學。互補理論在狄拉剋、薛定諤發展波動力學和量子力學的過程中起到了指導作用。
在對於量子力學的解釋上,玻爾等人提出了哥本哈根詮釋,但遭到了堅持决定論的愛因斯坦及薛定諤等人的反對。從此玻爾與愛因斯坦開始了玻爾-愛因斯坦爭論,最有名的一次爭論發生在第六次索爾維會議上,愛因斯坦提出了“光子盒實驗”,以求駁倒不確定性原理。玻爾當時無言以對,但冥思一晚之後發現巧妙的進行了反駁,使得愛因斯坦衹得承認不確定性原理是自洽的。這一爭論一直持續至愛因斯坦去世。
二戰與戰後
二戰期間德軍占領丹麥,海森堡前往哥本哈根與玻爾相見,即哥本哈根會見。此次會談的內容各當事人說法不一,至今仍然在爭論之中,但可以確定的是海森堡的話讓玻爾十分生氣,並損害了他們倆的友誼。為避免被德軍扣留,玻爾被迫於1943年逃離丹麥,坐船前往瑞典,然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。隨後玻爾從倫敦前往美國,任洛斯阿拉莫斯實驗室所進行的負責研製原子彈的曼哈頓計劃的顧問。按照著名物理學家費曼的說法,當時玻爾就如同物理界的神一般受到大傢尊敬。1945年,玻爾回到丹麥,此後致力於推動原子能的和平利用。1962年11月18日,玻爾在哥本哈根去世,去世前一天,他還在工作室的黑板上畫了當年愛因斯坦那個光子盒的草圖。
1965年玻爾去世三周年時,哥本哈根大學物理研究所被命名為尼爾斯·玻爾研究所。1997年IUPAC正式通過將第107號元素命名為Bohrium,以紀念玻爾。
其子艾吉·尼爾斯·玻爾也是物理學家,於1975年獲得諾貝爾物理學奬。 |
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