环球科学朝圣

第一节 玻尔深入到微观物理世界中

　　玻尔出生在丹麦首都哥本哈根，他父亲是哥本哈根大学的生理学教授。玻尔还是一个中学生时，就在父亲的指导下，做过一些有趣的物理小实验。1903年，玻尔进入哥本哈根大学攻读物理学，由于他成绩优异，入学第二年就被教授选为助手。

　　玻尔不仅热爱自己的专业，对人文科学也很感兴趣，经常去听哲学课，接受了早期存在主义的哲学。这种哲学观念对他影响很大，他写文章时总是夹叙夹议，各种概念也往往很不固定，时常处于变动之中。喜欢这种风格的人，说他思想灵活，绝不僵化；不喜欢这种风格的人则说他不合逻辑，不可理解。

　　1910年，25岁的玻尔完成了金属电子论的论文，取得了哲学博士学位。论文答辩后，他来到英国剑桥大学汤姆逊领导下的卡文迪什实验室工作，以后又在曼彻斯特大学的卢瑟福实验室工作。卢瑟福的实验室设施完备，玻尔在这里打下了他一生最伟大成就的基础。

　　当时，为了揭开原子构造之谜，物理学家们纷纷大显身手，提出了各种模型，其中比较有价值的是卢瑟福的原子结构模型。玻尔发现，卢瑟福的原子模型虽然意义重大，却有一个很大的缺陷，那就是没有说明电子是怎样绕原子核运动的，也不能解释原子的稳定性和原子的线状光谱。那么，建立什么样的模型才能克服这些缺陷呢？

　　这天晚上，思虑过度的玻尔不知什么时候昏昏沉沉地睡着了。睡梦中他梦见自己站在了太阳上，亲眼看到许多细丝拴着行星，围着太阳转个不停。醒来之后，回味那个奇妙的梦境，玻尔突然间豁然开朗：原子核就像太阳固定在中心，而电子就好像行星在围绕太阳运动。从这个联想中，玻尔创建出了他的“原子模型结构”。

　　玻尔提出的这个原子结构理论立即得到了许多科学家的赞赏，爱因斯坦把它誉为“最伟大的发现之一”。转瞬之间玻尔就成了国际知名人物，许多知名大学都来邀请他去做长期工作，不仅答应为他提供优越的工作条件，还有丰厚的薪金，但这一切都无法打动玻尔，他决心在自己的国土上建立起一个国际研究中心。1917年4月，他向哥本哈根大学提出，要求建造一座350平方米的楼房，成立一个以研究为主的研究所。1918年11月，丹麦教育部批准了这一计划。此后，玻尔担任哥本哈根理论物理研究所所长，任期长达40年之久。

　　玻尔以他在量子力学方面的崇高威望，再加上他为人十分谦虚质朴，把国内外一大批杰出的物理学家团结在自己周围，造就出了一大批出色的人才。有一年，玻尔前往苏联做学术访问，有人好奇地问他：“您有什么办法，把那么多有才华的青年人团结在自己的周围？”

　　玻尔十分坦然地回答：“因为我不怕在年轻人面前承认自己的不足，因为我不怕承认自己是傻瓜。”

　　临时担任翻译的李夫希兹把玻尔的话翻错了，变成了“我不怕青年人是傻瓜”，顿时引起哄堂大笑。事后，苏联科学院院士卡皮察深有感触地说：“李夫希兹一语之差，恰恰点出了玻尔学派与朗道学派的不同风格。”朗道也是一位很有名的物理学家，曾经团结了一大批科学家和青年学生，形成了苏联理论物理学派，但朗道本人十分霸气，经常将集体成果据为私有，拒绝接受不同意见，以至于这个学派不久便分崩离析。

　　玻尔和爱因斯坦彼此慕名已久，但直到1920年才见面，那一年玻尔到柏林讲学，第一次见到了爱因斯坦。爱因斯坦对量子规律性的统计本质一直是怀疑的，他一见到玻尔的面，就直率地对玻尔说：“或许我也会做出这样的工作，但是，如果它（指量子论）是正确的话，那就意味着物理学作为科学来说已到了末日。”

　　爱因斯坦的这番话，无疑是将量子论判处了死刑。玻尔当然不答应，当即和他展开了一场争论，两人争得面红耳赤，在外人看来，他俩就差没有动手了。爱因斯坦诘问玻尔：“请你说一下，究竟什么是光？”玻尔毫不客气地答道：“您可以去请德国政府下道命令，光就是波，禁止利用光电效应；或者光就是微粒，禁止利用光栅衍射。”

　　1949年，为了庆祝爱因斯坦70诞辰，美国出版界邀请了一些着名学者撰文庆贺，玻尔也在被邀之列。

　　遇到这种情况，人们通常都要说些赞扬的话，而玻尔却在论文中指出了爱因斯坦犯过多少错误。论文集的最后一篇文章是爱因斯坦写的，他在文中对玻尔的观点又一次进行批驳。这样的庆贺文集，在世界上应该是绝无仅有的。不过，在这篇文章的末尾，爱因斯坦说了这样一句话：“人们只会同他的兄弟或者亲密的朋友发生真正的争吵，至于别人，那就不会争吵的。”

　　在科学论争时，他们两个人针锋相对，互不相让，好像敌人一般，而在生活中，他们又成了一对好朋友。有一年玻尔去美国访问，住在爱因斯坦的办公室里，爱因斯坦搬到隔壁助手的办公室里办公。这天早晨，玻尔走进爱因斯坦的办公室，爱因斯坦还没到，他就绕着办公桌走开了，转了一圈又一圈，嘴里喃喃自语道：“爱因斯坦……爱因斯坦。”

　　自言自语是玻尔思索问题的独特方法，当他停止了自言自语时，就会获得“柳暗花明又一村”的收获。

　　这时，门被轻轻推开了，爱因斯坦悄悄地走进来。

　　他是来这里找烟抽的，因为医生禁止他吸烟。他看到玻尔那幅如痴如狂的模样，强忍着没有笑出声来。他踮着脚尖走到桌子旁，一把抓起了玻尔的烟叶筒。波尔高声唤了一声“爱因斯坦”，突然转过身来。当爱因斯坦说明来意后，他们两个人都放声大笑起来。

　　早在第二次世界大战爆发前，玻尔就认识到原子能可以利用到军事上，但是他也知道存在许多技术上的困难，列举出了15条理由来说明原子核的裂变无法具备实用价值。1939年访问美国时，玻尔在演讲中详细地介绍了原子核裂变的原理，当时费米和奥本海默都坐在台下。后来奥本海默回忆说：“我当时头脑里就有了关于原子弹的概念。”费米听完演讲一回到家里，就对妻子解释了他所理解的原子弹的秘密。

　　1940年春天，德寇侵入丹麦，玻尔坚决不与占领军合作，却同丹麦反法西斯的抵抗运动保持着密切的联系。1943年10月底，玻尔得到消息，有人想把他挟持到德国去。第二天夜晚，他坐上一只小渔船，通过厄勒海峡这一秘密通道，冒险来到瑞典。1944年初，玻尔同他的儿子前往美国的洛斯·阿拉莫斯，参加研制原子弹的曼哈顿计划。

　　当时玻尔已年近六旬，大家都尊敬地称他为“尼克大叔”，但绝对不能提他的真实姓名。如果让内行人知道了他在这里，整个曼哈顿计划就泄密了。

　　在紧张的研究工作之余，玻尔喜欢和大家一起去滑雪，他那矫健灵活的动作，不时引起同事们的喝彩。玻尔年轻时，和他的兄弟都是丹麦国家足球队的队员。1922年他获得诺贝尔物理学奖时，有一份丹麦报纸这样风趣地报导说：授予“着名足球运动员尼尔斯·玻尔”诺贝尔奖金。

　　战后，玻尔又回到了丹麦，继续从事原子物理的研究工作。1962年11月18日，这位富有传奇色彩的原子物理学家在丹麦的卡尔斯堡寓所与世长辞了。去世的前一天，他还在工作室的黑板上画了一幅草图，它就是爱因斯坦当年设想的光子盒。也许在他生命的最后一刻，他还在回忆着自己与爱因斯坦之间发生的那些争论。

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　　保存奖牌的妙计

　　冯·劳厄和弗兰克都是德国物理学家，分别获得了1914年和1925年的诺贝尔物理学奖。纳粹掌权后，要没收他们的诺贝尔奖牌，他俩辗转来到丹麦，把奖牌交到玻尔手里，请求他帮忙保存。1940年，纳粹德国占领了丹麦，受人之托的玻尔急得团团转。这时候，匈牙利化学家赫维西（1943年诺贝尔化学奖得主）给玻尔出了好主意，将奖牌放进“王水”（硫酸与硝酸的混合液）中，纯金奖牌便溶解了。玻尔把这瓶溶液放在实验室的架子上，来搜查的纳粹士兵果然没有发现这一秘密。战争结束后，溶液瓶里的黄金被还原后送到斯德哥尔摩，按当年的模样重新铸造，于1949年完璧归赵。

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　　不惧名家

　　玻尔来到洛斯·阿拉莫斯实验室工作时，很多有名的物理学家都经常和他一起讨论问题。

　　每次讨论的时候，只要玻尔一发表意见，别人就会说：“是的，玻尔先生，这一切都行得通。”

　　这一天清晨，有个叫费曼的25岁小伙子，突然接到玻尔的儿子小玻尔（1975年获得诺贝尔物理学奖）打来的电话，说玻尔要单独找他谈谈。见到玻尔后，玻尔首先提出了一个想法，费曼却说：“不行，这个想法不行，没有效。”玻尔又提了一个想法，费曼又说：“这个要好一些，但也有愚蠢之处。”他俩对于各种想法反复推敲，争论了两个多小时。

　　事后，费曼问小玻尔，玻尔先生为什么会找到自己头上。要知道，费曼刚从普林斯顿大学毕业，在这里是个十足的小字辈。小玻尔向他解释说，上一次开会时，他父亲对他说：“记住那个坐在后面的小伙子的名字了吗？他是这里唯一不怕我的人，只有他才会指出我的想法是否疯了。下次我们讨论想法时，把那个小家伙叫来，我要先跟他讨论。”

　　§§第八章 俄苏科学朝圣