物理学家尼尔斯·玻尔的主要贡献:他通过引入量子化条件,提出了氢原子模型即玻尔模型来解释氢原子光谱,提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学,对二十世纪物理学的发展有深远的影响。
玻尔将马克斯·普朗克所提出的量子理论运用于卢瑟福所提出的模型,构建了具有突破性的玻尔模型。玻尔模型能解释当时其他模型所不能解释的现象,并且预测了一些之后透过实验证实的结果,因此之后得到科学界普遍接受。它虽然现在已由其他模型取代,但仍是原子最为有名的理论模型之一,经常出现在中学教科书中。
1927年初,
玻尔玻尔,1885年10月7日生于丹麦哥本哈根,是20世纪第一
流的科学家之一。他首先应用量子理论,即将某一系统的能量限
制在某些离散值来研究原子结构和分子结构问题。在量子物理学
的发展过程中,他曾是主导人物,也做出了主要贡献。
1930年起,玻尔继续从事于由量子理论引起的认识论问题,
同时还对核物理学这个新领域做出了贡献。他把原子核比作一个
液滴,他的液滴概念是理解许多核过程的关键手段,特别是1939
年在理解核裂变(一个重核分裂为两个几乎等质量的两部分,并释
放巨大的能量)的实质中起了重要作用。
1940年丹麦被德国人蹂躏和占领,面对纳粹的权势,玻尔尽
力维护其研究所的工作和保持丹麦文化的完整性。1943年,由于
他的犹太血统和从不隐蔽的反纳粹观点,他受到立即逮捕的威
胁。玻尔和妻子、家人,由丹麦地下抵抗运动(组织)深夜用渔船
送到瑞典。几天后,英国政府派一架没有武装的蚊式轰作机到瑞
典,玻尔就这样通过戏剧性的飞行飞到英国,在飞行中他差一点
丧命。在以后两年中,玻尔和他的一个儿子奥格一起参加了裂变
核弹的工程。奥格以后继承父业,是一位理论物理学家,主持了
理论物理研究所,获得了诺贝尔物理学奖。他们在英国工作了几
个月,就和英国的研究组一起搬到了美国新墨西哥州的洛斯阿拉
莫斯研究中心。
玻尔特别关心原子武器对人类的可怕威胁。早在1944年,他
就试图说服英国首相丘吉尔和美国总统罗斯福必须通过国际合作
来解决这些问题。虽然这种呼吁并未成功,玻尔在1950年致联合
国的一封公开信中继续努力提出一个“开放世界和合理的和平政
策”。玻尔相信为了控制核武器,人民及其思想都必须自由交
流。他领衔推动了1955年在日内瓦召开的第一届国际和平利用原
子能会议,并协助建立了欧洲核研究委员会(CERN)。在他获得的
众多奖誉中,玻尔曾于1957年获得第一届“美国和平利用原子能
奖”。
在他的晚年,玻尔曾试图指出,在人类生活和思想的许多方
面,互补的思想可能说明一些问题。他对几代物理学家都会有重
大影响,对他们的科学思想和生活观点都起着启蒙引导作用。玻
尔自己不断向各方面学习,甚至对最年轻的共事者也抱着倾听学
习的态度。他和同事们、妻子、儿子和兄弟的关系都很好,他从
他们那里获得了力量。他的精神富有国际性,但他也是十足的丹
麦人,他深深扎根于他的丹麦文化之中。这一点可以从他负责的
许多公共事务中看出来,特别是他从1939年起就是丹麦皇家科学
院院长,一直负责到生命结束。
玻尔学说指出原子就象一个微型的太阳系,电子在重核周围的轨道上旋转。其中一个极其重要的差别就在于经典物理学定律认为行星轨道的大小可以是任意的,而玻尔假定原子的电子只能在某些大小确定的轨道上旋转,只有轨道半径使整个原子的全部角动量是普朗克常数的倍数时才有可能,而中介值则不行。每个确定的轨道都具有与其相关的确定能量。当一个电子从一个确定的轨道跃迁到另一个确定的轨道时,辐射出来的光的频率就等于能量的变化再除以普朗克常数。
玻尔学说代表着对经典物理学说的一次彻底突破。一些富于想象力的科学家(如爱因斯坦)迅即称颂玻尔的论文是一部杰作,虽然起初有许多其他人对新学说提出了质疑。玻尔学说经受住了关键性的检验,圆满解释了氢原子光谱。长期以来人们就知道氢气遇高温时就开始进行光辐射。但是它辐射的光并不包括所有颜色的光,而只包括某些频率非常固定的光。玻尔原子学说的一个很大的优点在于它从几个简单的假说出发,以惊人的准确性解释了氢原子辐射的所有谱线(颜色)的精确长度。而且玻尔学说预示有更多的谱线存在,这些谱线以前并未观察到,而不久就被实验所证实。此外玻尔原子结构学说第一次明确地解释了原子为什么具有它们所有的体积。由于具备这些令人信服的证据;玻尔学说很快就被公认。1922年,玻尔获得诺贝尔物理奖。
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