尼尔斯·玻尔（1922年诺贝尔物理学奖得主）
尼尔斯·玻尔（1922年诺贝尔物理学奖得主）
| 出生 | 1885年10月7日 丹麦哥本哈根 |
|---|---|
| 逝世 | 1962年11月18日（77岁） 丹麦哥本哈根 |
| 国籍 | 丹麦人 |
| 身份 | 物理学家 |
| 获奖年份 | 1922年 |
| 奖项类别 | 诺贝尔物理学奖 |
| 获奖理由 | 研究原子结构和原子辐射的贡献 |
生平
尼尔斯·亨里克·达维德·玻尔（Niels Henrik David Bohr）1885年10月7日出生于丹麦哥本哈根的一个学术家庭。父亲克里斯蒂安·玻尔是哥本哈根大学生理学教授，母亲埃伦·阿德勒出身于富有的犹太银行家家族。玻尔有一个弟弟哈拉尔德·玻尔，后来成为著名的数学家。
玻尔在哥本哈根文法学校接受教育，1903年进入哥本哈根大学学习物理。他在大学期间就以出色的实验能力和深刻的理论思维闻名——他的一项关于液体表面张力的实验研究获得了丹麦皇家科学院的金质奖章。1911年他以关于金属电子理论的论文获得博士学位。
博士毕业后玻尔前往英国深造。先在剑桥大学J.J.汤姆孙的卡文迪许实验室短期工作，因与汤姆孙沟通不畅，转入曼彻斯特大学欧内斯特·卢瑟福的实验室。卢瑟福的严谨、坦诚和他刚刚提出的原子核式模型（1911年）给了玻尔极大的启发。玻尔在曼彻斯特的几个月里形成了将卢瑟福原子模型与量子概念相结合的思路，这个思路最终发展为玻尔原子模型。
1916年玻尔回到哥本哈根大学任理论物理学教授，1918年开始筹建理论物理研究所（1965年更名为尼尔斯·玻尔研究所），这个研究所迅速成为世界原子物理学和量子力学的中心。1920年代到1930年代，他接待了来自全世界的几乎每一位重要理论物理学家——海森堡、狄拉克、泡利、朗道、伽莫夫等都曾在此工作。
二战期间，玻尔在丹麦被纳粹占领后处于危险之中。1943年他通过抵抗组织帮助成功逃离丹麦，经由瑞典前往英国，最终抵达美国。在洛斯阿拉莫斯，他参与了对原子弹的顾问工作，但核心关切是如何防止核武器的军备竞赛。战后他多次呼吁国际社会开放共享核能技术以防止核战争，推动建立了欧洲核子研究中心（CERN）。
1950年代玻尔的主要精力投入到推动和平利用原子能的事业中。1962年11月18日，他在哥本哈根的家中因突发心脏病去世。
学术生涯
玻尔的学术生涯分为三个主要阶段：原子模型的建立、量子力学的诠释哲学、核物理和原子核裂变研究。
1913年玻尔在《哲学杂志》上发表了三篇系列论文（史称"三部曲"），提出了著名的玻尔原子模型。其核心是两个革命性假设：第一，电子在原子中只能处于某些分立的稳定轨道（定态），在这些轨道上辐射不被发射；第二，电子在不同轨道之间跃迁时，以单次光子的形式释放或吸收能量，光子能量等于两个定态的能量差。这一模型完美地解释了氢原子光谱的巴耳末系、帕邢系和莱曼系的精确波长。最重要的是，玻尔的公式预测的里德伯常量与实验值吻合得令人震惊。
1914年至1918年间，玻尔系统阐述了"对应原理"——一个经典理论与量子理论之间的连接原则：在大量子数极限下，量子力学的结果必须过渡到经典物理学的相应结果。这是量子理论发展过程中最重要的方法学工具之一，直接指导了海森堡后来矩阵力学的建立。
1920年代中期，量子力学的数学形式在玻恩、海森堡和薛定谔手中完成。玻尔则以"互补原理"为核心的哥本哈根诠释试图从哲学层面回答量子力学的物理解释问题。互补原理认为量子对象同时具有波和粒子的性质，但两者不能在同一实验中同时被完整观测——它们是互补的而非矛盾的。与之相伴的概念还包括不确定关系（海森堡）和"观测者介入"的不可回避性。哥本哈根诠释至今仍是量子力学中最广泛接受的诠释之一。
1930年代玻尔转向核物理研究。他提出了原子核的液滴模型，将原子核比作带有电荷的液滴。1939年，基于液滴模型他与J.A.惠勒共同发表了关于核裂变机制的基础性论文，对理解铀核在中子轰击下分裂为两个较小核的物理过程给出了定量理论——这直接关系到原子能的释放机制。
获奖成就
玻尔因"研究原子结构和原子辐射的贡献"获得1922年诺贝尔物理学奖。授奖正值他那时代最被看重的成就得到公认之际：氢原子光谱线的量子理论解释。在颁奖演讲中，玻尔详细阐述了他的原子理论及其对元素周期表结构的意义。
在斯德哥尔摩领取诺贝尔奖后的第二年（1923年），玻尔的理论物理研究所正式启用。研究所很快就被称为"原子物理学的麦加"。研究所初期的研究人员中包括海森堡、泡利、克莱因等人，他们每天徒步或骑自行车穿过哥本哈根的大街小巷去工作、讨论和争辩。这种自由开放的学术氛围后来被概括为"哥本哈根精神"。
历史贡献
玻尔的历史贡献首先是搭建了经典世界与量子世界之间的桥梁。他的原子模型虽然在后来的波动力学中被修正（电子轨道被电子云取代），但他首先揭示的"定态"、"量子跃迁"和"能级"概念构成了量子物理学的基本语汇，至今仍是物理学家思考微观物理问题的核心框架。
玻尔是最出色的物理导师之一。他培养（或深深影响）了整整一代理论物理学家。他倾心营造的哥本哈根精神——不拘形式、坦诚争论、平等交流——被证明是激发创造性思维最有效的方式之一。哥本哈根学派在量子力学发展中的核心地位与玻尔的个人魅力密不可分。
在科学哲学层面，玻尔的互补原理超出了原子物理学的范围，被推广到生物学、心理学乃至文化人类学领域。玻尔认为，互补性是一种普遍的认识论原则，适用于描述某些既相互排斥又共同构成完备描述的现象。
玻尔在促进国际科学合作和核武器控制方面也发挥了重要作用。二战后他致力于推动"开放世界"概念，希望核能信息国际共享以避免全面军备竞赛。他的"致联合国的公开信"（1950年）是核时代重要的思想文献。
轶事典故
玻尔是一个温和而固执的人。他的语言以绕来绕去、高度谨慎著称。和他谈话的人常常在听了三分钟后才发现他还没有说到句子的主语。尽管如此，玻尔的直率也是出了名的——当一名年轻研究者说"按照您的理论，这个结果应该是……"时，玻尔直接打断："不对，我的理论错了，你的实验是对的。"这种把实验数据放在理论之上的态度影响着与他共事的每个人。
玻尔有强烈的族裔认同感。他在1943年逃离丹麦时，用一瓶蓝色墨水作为"随机"的饰物带上飞机——那里面溶解着他的诺贝尔金质奖章！原来他早已把奖章融化在王水中以便隐蔽运输，以免被纳粹没收。回到丹麦后，金质奖章被化学还原出来重新铸造——这一故事在科学界广泛流传。
另一个有趣的事实：玻尔的弟弟哈拉尔德在足球方面的才能远超他哥哥。哈拉尔德曾是丹麦国家足球队的主力，参加了1908年奥运会并获得银牌。尼尔斯则只是一名"热情但平庸"的守门员。有人戏称："玻尔兄弟一个用脚踢出了奥运银牌，一个用脑踢出了诺贝尔奖。"
参考文献
1. Bohr, N. (1913). On the Constitution of Atoms and Molecules. Philosophical Magazine, 26: 1–25. 2. Bohr, N. & Wheeler, J. A. (1939). The Mechanism of Nuclear Fission. Physical Review, 56: 426–450. 3. Moore, R. (1966). Niels Bohr: The Man, His Science, and the World They Changed. Knopf. 4. 《尼尔斯·玻尔哲学文选》, 商务印书馆. 5. Nobel Foundation: Niels Bohr – Biographical. nobelprize.org.