不怕承认自己的不足

1927年10月，在布鲁塞尔举行的第五届索耳未物理讨论会上，一位物理学家提出了对量子力学的诠释，遭到了爱因斯坦的强烈反驳。爱因斯坦对这位物理学家提出的量子力学的相关理论表示不能容忍，批评他对统计解释是“掷骰子”，抨击“测不准原理”和“互补原理”是“绥靖哲学”。但是，这位科学家没有就此放弃自己的观点，而是坚持“是真是假，自己干干再说”。这位科学家就是丹麦物理学家玻尔，他和爱因斯坦的学术论战成为科学史上一段著名的史话。

雏鹰初展翅

1885年10月7日，尼尔斯·玻尔出生在丹麦哥本哈根一个富裕的知识分子家庭。父亲是哥本哈根大学的一位生理学教授，母亲出身于一个在银行界、政治界、古典语言学享有声望的富裕的犹太人家族，性格温柔谦和，他们允许孩子的天赋充分地发展。玻尔还在上中学时，父亲就发现了这个行动缓慢、做事专心的孩子在物理学上的天赋，于是极力启发他对物理学的兴趣，并且在和朋友就科学、哲学、文学和政治问题进行讨论时，允许玻尔旁听。这对玻尔影响深远，他的物理天赋很快被大众所瞩目。

1903年，玻尔考入哥本哈根大学数学和自然科学系。1906年，他用自己研制的实验装置，通过对实验结果的深入分析，完成了论文《用液流振动法测定水的表面张力》，并获得哥本哈根科学院颁发的金质奖章。当时，他还是个在校大学生。

在玻尔学习物理的时期，科学正经历着迅速的发展。19世纪末，汤姆逊发现一细束阴极射线能在电场和磁场中弯曲。看起来，这束射线是由迄今人们所不知道的、质量比最轻的原子还小的微粒组成的。尽管这一发现在当时被认为只有理论上的意义，但全世界已开始研究起这一后来被荷兰人洛伦兹称为“电子”的微粒来。玻尔的硕士论文以及后来的博士论文都是研究洛伦兹的电子论。1911年，玻尔写成了题为《金属电子论研究》的博士论文，详细地分析了金属的导电性、传热性和磁性。当时，玻尔的博士论文答辩会引起了广泛关注。一家报纸报道说：“尼尔斯·玻尔所写的内容、所提出的问题都太新颖、太不寻常了，以至于没有人能够对他提出问题。”

不久，玻尔获得特别奖学金，到剑桥大学跟权威物理学家汤姆逊见习一年，这令玻尔欣喜若狂。然而，汤姆逊对玻尔所提出的课题已不感兴趣，并且鉴别不了玻尔论文的重要性。尽管如此，留在卡文迪许实验室的他仍竭力进行实验工作，同时从事自己的理论研究。

确立原子结构模型

1912年春，玻尔移居曼彻斯特，来到卢瑟福的实验室。此时，卢瑟福用α粒子轰击原子内部，确证了原子核的存在，并按照哥白尼行星运动规律解释原子模型，认为原子中心是原子核，电子在不停地绕核旋转。但事实上，原子结构和天体力学之间存在着根本区别，卢瑟福模型遭遇到了困难。

经过一段时间的深入研究，玻尔利用古典力学和普朗克一爱因斯坦量子概念，成功地解释了一系列实验事实，并分别于1913年7月、9月和11月分3次发表《论原子和分子的结构》这一长篇论文，阐述他的研究结果。在这篇论文中，玻尔抛弃了经典的辐射理论，引进了普朗克的量子概念，提出定态假设、频率法则两条假设，从而奠定了原子结构理论的基础。

玻尔的论文引起广泛争论，一些古典物理学的杰出代表，如汤姆逊和瑞利，认为论文内容是错误的，但许多物理学家却热烈地支持这个理论。不管人们如何争论，玻尔的这篇论文出色地解释了原子的稳定性与原子光谱的分立性，第一次提出了原子体系与行星体系的本质区别，确立了被后人称之为“卢瑟福一玻尔模型的原子结构模型”。从此，原子核物理学诞生了，原子物理学出现了。

哥本哈根精神

1919年，丹麦当局为玻尔建造了一所实验室。此后，玻尔一直领导着哥本哈根大学的这个研究所，直到1962年逝世。在玻尔的领导下，实验室聚集了来自世界各地最年轻而杰出的科学家，这个研究所很快成为研究原子和微观世界问题的中心。海森堡、狄拉克、泡利、朗道等许多杰出的科学家都先后在这里工作过。

更难能可贵的是，玻尔与同事在创建与发展科学的同时，还创造了“哥本哈根精神”——这是一种独特的、浓厚的、平等自由地讨论和相互紧密地合作的学术气氛。直到今天，很多人还说“哥本哈根精神”在国际物理学界是独一无二的。曾经有人问玻尔：“你是怎么把那么多有才华的青年人团结在身边的?”他回答说：“因为我不怕在年青人面前承认自己知识的不足，不怕承认自己是傻瓜。”

1928年，玻尔根据微观粒子的“波粒二象性”和“测不准原理”，提出著名的“互补原理”。他认为，在量子领域里总是存在互相排斥的两套经典特征，正是它们的互补构成了量子力学的基本特征。他认为，互补性是因果性的“合理推广”。尤其在晚年，玻尔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，以玻尔为代表和以爱因斯坦为代表的科学家爆发了历史上著名的学术大论战，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。

亦喜亦忧原子能

从20世纪30年代开始，玻尔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。在这个基础上，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。

当迈特纳、弗里施根据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。

1940年，德国法西斯侵占丹麦后，玻尔研究所里世界各国物理学家的富有成效的合作被中断，玻尔也面临遭逮捕的威胁。1943年，他被盟军经瑞典转移至英国，不久又去了美国，积极地参与了制造原子弹的“曼哈顿计划”。

虽然玻尔以科学顾问的身份推动了原子武器的研制工作，但他坚决反对使用原子弹。1950年6月，他发表了《致联合国的公开

信》，重复了他建立“开放的世界”的恳求和“原子能的发展应在各国之间完全公开”的主张。除此以外，玻尔还将他许多时间和精力献给了原子能的和平利用上。

1962年11月18日，77岁的尼尔斯·玻尔午睡时因心脏病猝发而逝世。为了表示对这位天才的科学家和思想家的悼念，原苏联科学家把1970年合成的第105号化学元素取名镦(符号Ns，即“尼尔斯”的缩写)。

30年的学术争论

1927年10月，在比利时布鲁塞尔举行的第五届索耳未物理讨论会上，爱因斯坦同玻尔展开了激烈的争论。爱因斯坦认为，量子理论的统计性是由于这个理论未能对物理现象提供一个完备和协调的描述。他相信进一步发展会展现一个更深刻的理论，在这理论中，原子尺度上的事件可以被确切预言，而不只是几率。物理学会重新回到人们所熟悉的经典理论的因果性描述。爱因斯坦接二连三地提出几个理想实验想批倒“测不准原理”，但都被玻尔逐一驳倒。爱因斯坦似乎在这次交锋中输给了玻尔，玻尔成功地捍卫了哥本哈根学派诠释的逻辑的无矛盾性。

3年之后，在1930年10月的第六届索耳未会议上，爱因斯坦提出了著名的“光匣”的理想实验：这个匣子中充满了辐射，在其一壁上装有一个用时钟装置控制的快门。在匣子发出一个光子之前和放出光子之后，分别测定匣子的质量。爱因斯坦论证，释放光子过程的时间间隔可以用时钟机构精确测定。而光子的能量也能精确地测定。这样，就显然违反了“测不准原理”。

这是一次严峻的挑战，爱因斯坦用他的狭义相对论巧妙地“驳倒”了哥本哈根学派的理论。据目睹者回忆，当时玻尔震惊得目瞪口呆。然而第二天，玻尔精神抖擞地绐爱因斯坦以“致命”的反驳。按照爱因斯坦的广义相对论，能够证明，在称质量过程中，匣子在重力场中的位移，会干扰控制光子发射的时钟装置的速率，从而导致一个误差，这正是满足测不准关系所需要的数量。玻尔运用广义相对论，掉头来反击它的创立者，从而维护了量子理论。这次，轮到爱因斯坦目瞪口呆了。

又过了5年，1935年5月，美国《物理评论》发表爱因斯坦同玻多尔斯基和罗逊3人合写的论文《量子力学对物理实在的描述是完备的吗》，被称为“EPR佯谬”。“EPR佯谬”的前提是“完备理论的条件”和“物理实在的判据”，而后者是指“空间上分隔开的客体的实在状况是彼此独立的”，这一原则也称为”爱因斯坦可分离性原则”。玻尔则针锋相对地提出“不可分离性”作为反驳“EPR佯谬”的武器，于5个月后的1935年10月，在《物理评论》上发表了相同标题的论文。

近30年之后的1964年，科学家贝尔根据爱因斯坦可分离性原则，导出一个两粒子自旋系统的不等式，即“贝尔不等式”。此后，物理学家对“贝尔不等式”证明、简化，最终可能用仪器来检验”贝尔不等式”，作出判决性实验。实验结果表明，在少数情况下不违反“贝尔不等式”，多数情况下支持玻尔的理论。因此，目前尚不能对爱因斯坦和玻尔的争论作出最后裁决。

不过，在争论过程中，两位顶级物理学家的物理学思想和哲学思想的相互渗透、交融和互补，对物理学和科学哲学的发展大有裨益。长期论战也丝毫没有影响他们之间的深厚情谊，他们一直相互关心，相互尊重，终身挚友。

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