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丹麦物理学家哥本哈根学派性创始人波尔.docx

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    • 丹麦物理学家哥本哈根学派性 创始人波尔丹麦物理学家哥本哈根学派性创始人波尔丹麦物理学家,哥本哈根学派性创始人1885年10月7 日生于哥本哈根,1903年入哥本哈根大学数学和自然 科学 系,主修物理学1907年以有关水的表面张力的论 文获得丹 麦皇家科学文学院的金质奖章,并先后于1909年和1911年 分别以关于金属电子论的论文获得哥本哈根 大学的科学硕 士和哲学博士学位随后去英国学习,先在剑桥J.J.汤姆逊 主持的卡文迪什实验室,几个月后转 赴曼彻斯特,参加了以 E.卢瑟福为首的科学集体,从此和卢瑟福建立了长期的密切 关系当时卢瑟福的有核原子模型刚刚确立,人们对于原子 内部的结构和运动还所知甚少,而无论是光谱学方面的少数 几条定律还是化学方面的元素周期表,也还都停留在经验规 律的水平上,还根本没有得到任何满意的理论解释另一方 面,卢瑟福的有核原子模型却明显地和经典物理学不相容, 就是说,按照经典理论,卢瑟福模型将不会有物质原子所具 有的那种稳定性在这样的形势下,玻尔经一两个月的废寝忘食 的探索,初步创立了他自己的原子结构理论他于1912年夏 回国,在母校任讲师,利用课余时间继续研究扩展自己的理 论。

      1913年,他以《论原子构造和分子构造》为题,先后分三 大部分发表了长篇论文,为20世纪原子物理学开辟了道路 他在自己的理论中,采用了当时已有的量子概念,提出了几条基本的“公设",提出了至今仍很重要的原子定态、量子 跃迁等概念;有力地冲击了经典理论,推动了量子力学的形 成O玻尔的理论在解释氢原子光谱的频革规律方面取得了相当 圆满的结果,在说明星体光谱中某些线系的起源方面纠正了 流行的看法,他的定态概念得到了越来越确切的实验验证, 他的某些理论预见也得到了实验的证实,成就十分巨大但 是,在开始时,这种理论还不能很好地说明其他元素的光谱, 而且根本无法说明任何一条光谱线的强度和偏振,而玻尔的 宏伟目标却从一开始就是要说明各种原子和分子的形形色 色的物理性质和化学性质,特别是说明显示这些性质的变化 情况的元素周期表,为了达到这样的目的,为了更深入地探 索经典理论和量子理论之间的关系,玻尔逐步发展并于1918 年初次阐述了他的理论他认为,按照经典理论来描述的周 期性体系的运动和该体系的实际量子运动之间存在着一定 的对应关系;具体地说,体系的经典广义坐标傅里叶系数和 体系的跃迁几率之间存在着简单的对应关系。

      后来这一理论 被称为对应原理这一原理在当时的发展水平上成了从经 典理论通向量子理论的桥梁,而且后来也形成了海森伯矩阵 力学的直接的前奏玻尔的理论触发了大量的研究工作 玻尔吸收了别人的研究成果,利用自己的对应原理,对各种 元素的光谱和X射线谱、光谱线的(正常)塞曼效应和斯塔克 效应、原子中电子的分组和元素周期表,甚至还有分子的形 成,都提出了相对合理的理论诠释由于这些辉煌的成绩,他 获得了 1922年的诺贝尔物理学奖1921年,在玻尔的倡议下成立了哥本哈根大学理论物理学研 究所玻尔领导这一研究所先后达40年之久这一研究所 培养了大量的杰出物理学家,在量子力学的兴起时期曾经成 为全世界最重要、最活跃的学术中心,而 且至今仍有很高的 国际地位当量子力学的数学表达形式在1924 — 1926年间基本上确立 以后,M.玻恩很快地提出了波函数的几率诠释(统计解释)而 W.K.海森伯也紧接着提出并按照自己的理解阐述了他的测 不准原理这两种相互关联的看法形成了所谓哥本哈根观点 的重要内容,而作为哥本哈根学派的“精神领袖”的玻尔, 也就在这种基础上提出了他的“互补性”观点(后来被称为“互补原理”),并逐步发展了他的“互补哲学”。

      海森伯原理的提出,引起了一系列的哲学争议:物质微观运 动的基本规律统计性是否是实质的?是否必须放弃或推广决 定论或因果原理?量子力学能否看成一种“完备的”理论? 微观客体和测量仪器之间到底是什么样的关系?人对事物的 认识有没有最终的界限?如此等等玻尔在1927年首次提出的互补性观点就是企求回答这许多 问题这一观点并无固定的成文的表达,玻尔在不同的场合 提出了不同的说法按照他的看法,物质世界中的客体,精神 世界中的概念,语言文字中的单词,全都各自具有许多不同 的“方面”,有如数学中同一个多值函数的许多不同的值 对于同一个研究对象来说,人们一经承认了它的某些方面就 必须放弃另外的一些方面,在这种意义上二者是“互斥 的”然而,那些另外的方面却又不是可以彻底废除的,因为 在另外的适当条件下人们还必须用到它们(这时就必须放弃 在前面提到的条件下所应承认的那些方面)在这种意义上 二者又是“互补的”例如,玻尔认为,微观客体的“粒子 性”和“波动性”,就是这样既互斥又互补的两个方面这 种想法,就是所谓互补原理的基本内容按照玻尔的看法,追究既互斥又互补的两个方面中哪一个更 “根本”,是毫无意义的;人们只有而且必须把所有的方面 连同有关的条件全都考虑在内,才能而且必能(或者说“就 算是”)得到事物的完备描述。

      玻尔认为他的互补原理是一条无限广阔的哲学原理在他看 来,为了容纳和排比“我们的经验”,因果性概念已经不敷 应用了,必须用互补性概念这一“更加宽广的思维构架”来 代替它因此他说,互补性是因果性的“合理推广”尤其 是在他的晚年,他用这种观点论述了物理科学、生物科学、 社会科学和哲学中的无数问题,对西方学术界产生了相当重要的影响玻尔的互补哲学受到了许许多多有影响的学者们的拥护,但 也受到另一些同样有影响的学者们的反对围绕着这样一些 问题,爆发了历史上很少有先例的学术大论战,这场论战已 经进行了好几十年,至今并无最后的结论,而且看来离结束 还很遥远作为卢瑟福的学生,玻尔除了研究原子物理学和有关量子力 学的哲学问题以外,对原子核问题也是一直很关心的从20 世纪30年代开始,他的研究所花在原子核物理学方面的力量 更大了他在30年代中期提出了核的液滴模型,认为核中的 粒子有点像液滴中的分子,它们 的能量服从某种统计分布 规律,粒子在“表面”附近的运动导致“表面张力”的出现, 如此等等这种模型能够解释某些实验事实,是历史上第一 种相对正确的核模型在这样的基础上,他又于1936年提出 了复合核的概念,认为低能中子在进入原子核内以后将和许 多核子发生相互作用而使它们被激发,结果就导致核的蜕 变。

      这种颇为简单的关于核反应机制的图像至今也还有它的 用处当L.迈特纳和O.R.弗里施根据O.哈恩等人的实验提出了重 核裂变的想法时,玻尔等人立即理解了这种想法并对裂变过 程进行了更详细田的研究,玻尔并且预言了由慢中子引起裂 变的是铀-235而不是铀-238他和J.A.惠勒于1939年在《物 理评论》上发表的论文,被认为是这一期间核物理学方面的 重要成就众所周知,这方面的研究导致了核能的大规模释 放玻尔一生爱好和平,崇尚民主,反对侵略,反对独裁1933年 希特勒在德国上台以后,玻尔曾经亲赴德国安排受迫害的知 识分子出逃,后来就在丹麦组织了专门的机构来协助和营救 这些人当时一大批德、意等国著名学者受到过玻尔他们的 帮助,这在学术文化的发展史上是起了不可低估的作用的 纳粹德国控制丹麦以后,玻尔起初留在国内,和抗敌组织保 持了密切的联系直到1943年德军总部下令逮捕他时,他才 冒险出亡,经瑞典到英国,不久就到了美国在美国期间,他 曾参加研制原子弹的工作并作出了重要贡献,但他的动机完 全是为了反击纳粹,而且从一开始就意识到了核军备竞赛的 危险在此期间,他曾多次和英美两国首脑接触,建议他们及 早作好控制和限制核武器的安排,但没有成功。

      第二次世界 大战在1945年结束以后,他就毅然和任何核武器的制造断绝 了关系从那时起,他大力呼吁和平,并于1950年发表了《致 联合国的公开信》同时他大力推动核能的和平利用,鼓吹学 术上的国际合作,倡议并领导了欧洲核子中心和北欧原子物 理学研究所自从1913年成名以来,玻尔先后得到了各国政府和学术团体 所赠予的许多崇高的荣誉和头衔他多次连任丹麦皇家科学 院主席,多次访问世界各国1937年夏季,他曾来中国,访问 了上海、杭州、南京和北平,对中国人民很为友好1947年, 丹麦政府决定授子他级别很高的勋章,要求受勋者有一个族 徽玻尔亲自设计了他的族徽,其中心图案采用了中国古代 的“太极图”,来形象地表示他的互补思想玻尔于1962年11月16日在哥本哈根逝世。

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