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玻尔:得了诺贝尔物理奖还在国家队踢过球

山丘2年前745浏览量

尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔(Niels Henrik David Bohr)是一个丹麦人。他提出了玻尔原子模型,并于1922年诺贝尔物理学奖,同时他也是哥本哈根学派重要创始人之一。

他还在国家队踢足球。诺贝尔物理学家踢足球这么强?是的,请看看这位物理学家的故事。

富足的童年

1885年10月7日,玻尔出生于一个富裕的家庭,而且不仅仅是富裕这么简单。

他的双亲,甚至整个家族都有受到良好的教育。玻尔的父亲是德国移民的后代,是一位哥本哈根大学的生理学教授,而他的母亲则是犹太人,是银行家的后代。

玻尔的家族涉及金融、教育、科学、哲学等多个领域。单就出身来说,玻尔就是标准的贵族。

玻尔的青少年时期,是无忧无虑快乐幸福的,这很大程度上在于父母的宽容。所以即便到了玻尔后来长大成人,他总保持着一颗童心,思维不受任何约束,对一切未知保持高度的兴奋和持久的热情。

玻尔七岁起开始在伽末尔霍姆拉丁语学校学习,除了丹麦语写作之外,他的绝大部分科目都成绩优异,他在这一时期也已展示出对于物理学的热忱。

大概唯一阻碍他成为最优秀学生的科目,便是作文了。他总喜欢单刀直入的切入主题,而将精妙的构思暗藏在句式和单词中,结尾也晦涩难懂,以至于经常得到很低的分数。

好在他的物理成绩和数学成绩始终优异,在高中时期,他已经敢当着其他同学的面指正物理教科书上的不妥甚至错误了。

玻尔一路顺风顺水来到了大学——哥本哈根大学,接着读硕士、博士、当教授,就这么如丝般顺滑,没什么磕磕绊绊与难以言说的艰辛。

大概唯一的一点不快出现在他去剑桥学习的那段日子,师徒不和。树挪死人挪活,玻尔是有这个条件的,遇到了处不来的老师,没关系,那就换一个。

次年,玻尔在曼彻斯特大学遇到了特生命中最重要的良师益友,卢瑟福。

玻尔(右)和母亲

波尔模型横空出世

在师从卢瑟福之后,玻尔一生中最重要的贡献之一破茧而出。

介绍一下卢瑟福的研究课题。

卢瑟福是实验物理学家,他主导的一项实验中,通过用α粒子轰击原子,研究粒子在通过原子后的散射情况来判断原子内部结构。

便于完全摸不着门道的小伙伴们理解,就打个比方,好比用轻巧的乒乓球去撞击一个未知的阴暗区域,该这个区域里可能悬着兵乓球,也可能悬着铁球,不过大部分空间都是空空如也的。

那么我们会发现,大多数情况下,射出去的乒乓球啥都没撞到,直穿而过。而极少数情况下,射出的乒乓球会撞上东西,我们根据反弹的角度和速度,就可以推算出究竟撞到了多重,多大尺寸的障碍物。

测试的次数越多,我们就会对这个未知阴暗区域可能的内部结构越发了解。

卢瑟福进行了大量的实验,他发现,原子内部并非均匀的。相反,相当的不规则,在原子的质心部分,应该存在有高度致密的核状结构。

而原子的其他部分,相对而言空无一片,仅仅有轻质的粒子在外围环绕,其运作方式和太阳系如出一辙。

但卢瑟福也遇到了瓶颈,他是一个实验物理学家,进一步对该结构进行规范化的描述,对他来说十分困难。

而最致命的一点是,倘若真的有电子围绕原子核旋转,那么根据麦克斯韦的电磁理论,这些电子将不断的辐射出能量,不可能始终保持不变的轨道。那么原子将无法持续支撑自身结构,这是荒谬的。

于是玻尔跟随老师开始下功夫研究这个问题,他不受束缚的思想在这个难题上起到了至关重要的作用。

难道老师卢瑟福的试验过程和结果有问题吗?不,他试验的过程和结果都是没有问题的,他只不过是没办法正确的解释为什么会是这样的结果罢了。

而玻尔成功的将普朗克的量子理念引入到卢瑟福对原子结构的探索实验中来!

量子理念是普朗克在研究黑体辐射的时候产生的,他发现能量是一份一份辐射的,是某个极小的固定数值的整数倍,这种辐射的值完全不具有经典物理的连续性。

普朗克(变强之前,持续变强中,变强后)


天才的玻尔于是做了大胆的猜测,他将卢瑟福的实验和普朗克的理论成功的结合在一起,最终提出了玻尔原子模型。

在玻尔的理论里,原子核外围围绕着不同能量级的电子,有的在高轨道(具备更高的能量),有的在低轨道,其中高轨道的电子,对物质的化学性质起着决定性作用。这样的状态是固定的,既不会吸收能量,也不会损失能量,称之为定态。

若电子失去能量,跃迁到能量更低的轨道,就会向外释放出光子,称之为跃迁。

1913年7月、9月、11月,玻尔将他的论文发表,正式向全世界亮出玻尔原子模型,他的这三篇论文成为了物理学史上最著名的“三部曲”。

哥本哈根学派创始人之一,在国家队踢足球

玻尔是哥本哈根学派的重要创始人之一,可谓开山鼻祖,很多学术界人士认为玻尔在培养年轻科学家方面所做的贡献空前绝后。

这是因为1921年,在玻尔的倡导下,哥本哈根大学创立了哥本哈根理论物理研究所,在1927年,玻尔和海森堡建立了哥本哈根学派,这里聚集了一大群研究量子物理的学者,这里没有条条框框的限制,坦白来讲,不限年龄、不限背景、不论国籍,只要你一有才华、二有热情、三不在乎金钱,你尽管来吧!

在这样的研究氛围下,量子物理得到了飞速发展,不仅产生了大量的理论物理研究成果,并且在短时间内孕育出一大批才华卓绝的年轻科学家。

所以许多人认为玻尔在培养科学界年轻科学家这方面所作出的贡献,是完全可以和他的“三部曲”相媲美的。

除此之外,玻尔还是曼哈顿计划的核心科学家。

曼哈顿计划是一个耗资巨大,投入人力惊人的绝密项目。仅仅是参与到其中的优秀科学家,就超过了1000人!

直到广岛的上空升起了蘑菇云,还有不少参与该计划的人不知这团浓云和自己的工作有什么关系,因为上司告诉他们,“你们来这里是要做一个大玩具。”

玻尔是曼哈顿计划的核心科学家,对于整个计划知情的科学家加上政客,也仅仅只有20人。而波尔本人则呼吁国际社会就和平利用核能进行合作。

在学术领域之外,玻尔和弟弟都是狂热的体育爱好者,尤其对足球抱有浓厚的兴趣。

兄弟俩同时效力于哥本哈根AB队,虽然这支足球队是哥本哈根大学的校队,但当时这支球队在丹麦可谓是劲旅,并且兄弟二人都有过入选丹麦国家足球队的经历。

弟弟哈那德是优秀的前锋,代表丹麦国家队参加了1908年的奥运会,他个人取得了两粒进球,并帮助球队获得了足球项目的银牌!这里额外说一下,弟弟哈那德是一名数学家,真是一对优秀的兄弟。

而玻尔在踢球的时候经常会因为沉醉于科学思考忘记比赛,据丹麦AB队史料记载,在一场AB队与德国特维达队的比赛中,德国人外围远射,玻尔却在门柱旁边思考一道数学难题。

1908年丹麦国家足球队(弟弟就在其中)

虽然出身显赫,但因为自己有着犹太血缘,更因为他是个直来直去、在强权面前丝毫不服软的硬茬儿,在二战爆发后,玻尔成为了德国要逮捕的潜在目标。

面对恐吓,玻尔显得极其愤怒。在朋友们的极力劝说下,他选择了逃离丹麦,几经辗转,最终来到了美国,并以核心科学家的身份参与了奥本海默领导的曼哈顿计划。

在美国,玻尔受到了高规格的接待,并得到了所科学家的敬重,可他的心仍系着自己的祖国丹麦。

随着第二次世界大战告终,1945年他回到了丹麦,并在丹麦度过的余生。

1962年,玻尔在家中去世。

1965年,在玻尔冥诞80周年之际,理论物理研究所正式更名为尼尔斯·玻尔研究所,以纪念他所做出的巨大贡献。

此外,为纪念玻尔,国际纯粹与应用化学联合会决定以他的名字命名107号元素。

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