|
文/王江山（哪吒大魔王） 本屆歐洲杯，冰島成了一匹黑馬，令人不禁想起1992年的丹麥隊：本是弱雞隊伍，卻在比賽中過五關斬六將奇跡般奪得冠軍，上演一出丹麥神話。大概，北歐人民天生帶有奇跡加成。 1908年的倫敦奧運會上丹麥隊奪得了男子足球銀牌 圖片來源：www.wiki.com 和92年丹麥隊的低起點相比，一百多年前的丹麥隊可風光得多——1908年的倫敦奧運會上丹麥隊奪得了男子足球銀牌。當時的隊伍中有位球星哈拉德·玻爾（Harald Bohr）為了球隊的勝利作出了極大的貢獻，他還有個作為門將替補隊員的哥哥，雖未上場，但他高高壯壯卻一臉呆相的模樣卻讓人印象深刻。這位哥哥平時在 AB俱樂部（Akademisk Boldklub丹麥最偉大的足球俱樂部）訓練時常常對著門柱沉思，手指微動，口中念念有詞。 哦對了，忘了說，他的本職是一位量子物理學家。 So，到底是誰，四肢發(fā)達也就罷了，頭腦還這么聰慧呢，這簡直是作弊?。?/span> 來，認識一下這位大牛。 尼爾斯·玻爾 Niels Henrik David Bohr 1885年10月7日～1962年11月18日
1908年，時年23歲的玻爾不會想到，自己獲得1922年諾貝爾獎時，丹麥報紙會用這樣的標題報道這一喜訊：《著名足球運動員尼爾斯·玻爾獲諾貝爾獎》 1911年，從哥本哈根大學拿到了科學碩士和哲學博士的玻爾來到了英國，轉(zhuǎn)年他慕名來到了盧瑟福（Ernest Rutherford）在曼徹斯特的實驗室。于是這位名字中暗藏祝福（字面意思應該是loser的福氣……吧）的大師就成了他的新導師。
圖片來源：www.wiki.com 他非常信任玻爾，玻爾在盧瑟福的研究室時的情況是這樣的。 “先生，這些輻射是從原子的哪個部分發(fā)出來的？”新來的學生問。 “去問玻爾！” “這個實驗用的玻璃管哪能弄到？”助理問。 “去問玻爾！” “您新買的小汽車——” “去問玻爾！” …… “玻爾和其他理論家有什么不同？” 在那里，玻爾深入研究了盧瑟福的原子模型。他發(fā)現(xiàn)雖然它能使物質(zhì)性質(zhì)的分類極大的簡化：放射性輻射起源于原子核，化學性質(zhì)取決于核外電子……可它不符合現(xiàn)實。 盧瑟福原子結構模型又稱“原子太陽系模型”。它認為原子的質(zhì)量幾乎全集中在直徑很小的核心區(qū)域，這個區(qū)域被叫做原子核，帶正電；而電子在原子核外繞核作軌道運動，帶負電。如微型太陽系，帶正電的原子核像太陽，帶負電的電子像繞著太陽轉(zhuǎn)的行星。 在這個小小的“太陽系”里，支配它們之間的作用力是電磁相互作用力。原子質(zhì)量的絕大部分集中在一個很小的核心上?？蓭ж撾姷碾娮永@核旋轉(zhuǎn)時，它應當不斷地輻射出能量，從而沿螺旋形急速地向原子核“隕落”。但如此一來，原子就會坍縮掉。如果世界由無數(shù)的原子組成，假若每一個原子都在坍縮，我們的世界不也應該很快就垮掉嗎？ 那問題出在哪？玻爾為此冥思苦想了很久，寫了幾沓草稿紙。 好景不長，玻爾要回老家結婚了（是真結婚！不是立 flag?。┡R走前他把自己的推想過程工整的寫在紙上，黏在一起成為一個長卷，然后敲開了盧瑟福的門。玻爾不避諱的對盧瑟福發(fā)模型提出了批評。他認為現(xiàn)有的對模型的解釋是不完善的。經(jīng)過計算，他發(fā)現(xiàn)只有一條軌道的原子不能擁有多余7個的電子，因為再多加一個，就會形成一個新的軌道。有趣的是，增加一條新軌道，就會增加一批新元素。
沒想到老師沒有為他的批評而惱火，反而鼓勵他繼續(xù)研究。于是新婚燕爾的玻爾開始深入思考原子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 既然原子只發(fā)出特定頻率的光，這是不是意味著電子不能任意改變軌道，只能處于某些特定的軌道上？于是玻爾構造了一個這樣的模型：一個帶正電的核與一個以圓形軌道繞核運行、帶負電的電子構成的原子，如此一來，唯一需要確定的參數(shù)就是軌道半徑了。此時他發(fā)現(xiàn)，電子的電量e和質(zhì)量m，必須和普朗克常數(shù)h結合起來， 才可以推導出能長度量綱來。 所以要解釋這種模型，必須引入量子概念！能量是一份一份輻射，而非連續(xù)輻射的，電子其實是被束縛在不同的“能級”上，能量的輻射或吸收其實是電子在不同的能級之間存在“躍遷”。玻爾在回憶錄中寫道：“只有量子假說是逃脫困境的唯一出路”。
1913 年，3月，6月和9月，玻爾給盧瑟福寄去了論述原子和分子結構的三篇論文。溫吞的玻爾這下子來了個大逆轉(zhuǎn)，論文里提出的假設簡直就是大逆不道——他在論文中提出了和經(jīng)典理論完全違背的量子不連續(xù)性，但卻成功地解釋了氫原子和類氫原子的結構和性質(zhì)——現(xiàn)在讓我們回到玻爾的那個理想模型：一個帶正電的核與一個 以圓形軌道繞核運行、帶負電的電子構成的原子。 看起來是不是很熟悉？ 對，就是氫原子，結構最簡單的原子。玻爾因此成功地解釋了氫光譜，這一模型的使用，也使原子物理和光譜學結合在了一起。玻爾將這位“量子”這位王者從那扇多年前由馬克斯·普朗克（Max Karl Ernst Ludwig Planck）打開的大門背后請了出來，讓它帶著我們，進入了一個全新的世界。（玻爾因此獲得了1922年度諾貝爾物理學獎） 量子力學誕生后，以玻爾、海森堡、和泡利為主的哥本哈根學派一直認為量子力學本身已經(jīng)是完備的理論，而愛因斯坦一直批評它并不完備。1927年第五屆索爾維會議上，雙方的爭論達到了頂峰。
圖片來源：euranetplus-inside.eu 愛因斯坦堅持認為，量子力學只能描述處于相同環(huán)境中為數(shù)眾多而又彼此獨立的粒子全體，而不能描述單個粒子的運動狀態(tài)，因為單個粒子的運動狀態(tài)必須是決定性的，而不能是統(tǒng)計幾率性的。因此，現(xiàn)有的量子力學理論是不完備的。 玻爾則堅持實證論：他認為量子世界是虛幻的、不真實的，只有對量子世界進行了測量之后的結果才是真實的。所以現(xiàn)有的量子力學理論并沒有問題，它恰好可以計算這個復雜的量子世界，而且符合實際。 每天，當大家在旅館的餐廳用早餐時，辯論就開始了。愛因斯坦描述自己的思想實驗，玻爾通常沉默的傾聽。海森堡和泡利走在后面，跟著玻爾和愛因斯坦。在他們眼中，這兩個神話般的物理學巨人的哲學態(tài)度是如此迥異，簡直就是一種鮮明對比。常常到了傍晚，玻爾就會想到駁斥愛因斯坦的方法。 愛因斯坦聽著，心里很不服氣。 但很多時候竟然無法反駁。 終于在一次晚飯后，愛因斯坦憤怒的放下刀叉，忍無可忍的對著玻爾說了那句眾所周知的格言：“上帝不擲骰子！” 玻爾針鋒相對：“但，不確定性也是自然的一部分。”
圖片來源：www.wiki.com 本次交鋒沒有結果，轉(zhuǎn)眼就到了1930年第六屆索爾維會議。愛因斯坦有備而來，提出了科學史上著名的思想實驗——“光子盒”，想論證測不準關系的核心公式不成立。沒想到第二天，玻爾居然就用愛因斯坦廣義相對論理論中的紅移公式，推出了能量和時間遵循的測不準關系，漂亮的駁斥了他。 1933年第七屆索爾維會議上，愛因斯坦沒能出席。那時戰(zhàn)爭破壞了物理學家的日常生活，他翻山跨海，到了大洋彼岸的普林斯頓。他仍沒有放棄自己的觀點，準備從更普遍、更原則的方面來論證現(xiàn)有形式下的量子力學對物理實在的描述是不完備的。 愛因斯坦找了兩個助手：鮑里斯·波多爾斯基（Boris Podolsky）和納森·羅森（Nathan Rosen）一起撰寫了一篇文章：《量子力學對于物理事實的描述是完備的嗎？》于1935年發(fā)表于《物理評論》雜志上，并選取三人名字的首字母，署名為 EPR論文。論文提出了理論完備性的必要條件：物理實在的每個要素都必須在物理理論中有它的對應。即，如果不對一個物理體系進行干擾，我們就能確定地預測一個物理量的值。還提出了一個思想實驗，史稱“EPR佯謬”。 玻爾看到老對手再次出招，深入思考之后，給《物理評論》寄去了論文。孩子氣的玻爾竟然取了和愛因斯坦一樣的題目：《量子力學對于物理事實的描述是完備的嗎？》他更詳細的闡明了自己的“互補性觀點”，反駁EPR的物理實在觀，聲稱必 須把復合體系看成單一的不可分離的整體，反駁了EPR佯謬的理想試驗，對著大洋彼岸的愛因斯坦隔空喊話：你說量子力學對物理實在的描述是不完備的，不，我 恰恰認定它是完備的。 而其實此時，量子力學已經(jīng)高速發(fā)展，漸漸擁有無人能撼動的地位。玻爾帶著一代又一代新人們加入到這個潮流中來。 1942 年末，納粹醞釀許久的核計劃開啟了關鍵步驟：造原子彈所需的重水已儲備足夠，他們要將其運到柏林。雖然盟軍對此早有準備，卻仍然沒能及時阻止，德國很可能 造出原子彈。第二年年初，身在哥本哈根的玻爾收到了一封寫在微粒膠卷（間諜常用的保存密件方法）中的信——是英國科學家查德維克(J. Chadwick)寫來的。信件措辭模糊，似乎在隱隱約約地暗示什么，在結尾他邀請玻爾去英國。 既然是如此簡單的消息，為何這么大費周章？ 莫非是因為自己在研究的核反應理論？ 玻爾此時還在哥本哈根研究所，他提出了個“液滴模型”理論，該理論很能解釋重核裂變現(xiàn)象，因此經(jīng)常與人談論核裂變的問題，說者無心聽者有意，納粹的戰(zhàn)爭販子們以各種方式妄圖將玻爾的想法記下來。 雖然玻爾一直痛恨希特勒的行為，甚至同自己的弟弟哈拉德成立了個“丹麥支援流亡知識分子委員會”來救助被迫害的流亡者們，并且宣揚和平，可他從未想過離開丹麥，于是婉言謝絕。 但到了當年的九月，迫于納粹的監(jiān)視和鎮(zhèn)壓，玻爾不得不開始了逃亡。他先逃到了瑞典，到那的第一件事就是去覲見瑞典國王古斯塔夫五世（Gustaf V of Sweden），希望他能對納粹施壓，讓他們放過在丹麥的猶太人。可國王卻表示，自己早已提出這一想法，卻被納粹“侮辱性的拒絕”了，玻爾根本不了解納粹 的殘暴。 這番交流深深震撼了玻爾——他是一位科學家，政治不是他的專業(yè)，之前他也并不太關心它，他只懷有和平主義的理念，甚至還對德國人抱有幻想。 現(xiàn)在，事情很明了了。忍讓不可能換來和平。 眼下最可怕的危機卻是——假若德國先造出了原子彈，那會發(fā)生什么？ 玻爾脊背發(fā)涼。 他終于做出了一個決定，和兒子一起去英國。“如果一定有人要優(yōu)先制造出這可怕的武器的話，我寧可去幫助同盟國，讓他們先得到它?！?/p>
圖片來源：what-buddha-said.net 這是1943年10月的夜晚，斯德哥爾摩。玻爾跟著來接應自己的英國特務來到一座早已廢棄的機場。這里沒有指向燈，沒有控制塔，夜色像巨幕一樣覆蓋著跑道。 這架蚊式飛機映入玻爾眼簾的時候，他著實被驚到了。 它剛結束一場從英國而來的長途飛行，螺旋槳還在撲撲轉(zhuǎn)動。機身竟然是普通的三合板做的。 玻爾笨拙的開了個玩笑：“你們確定這架飛機不會在飛行途中突然解體嗎？”飛機將要飛越夜霧沉沉的英吉利海峽。玻爾戴上保護帽和面罩，像個粽子似的被綁在炸彈艙里。 蚊式飛機起飛了。夜間逃亡正式開始。
為了讓敵人難于截擊，飛機飛行了一會兒后，就不得不爬升到更高的高度，這時乘客必須使用氧氣面罩才能維持呼吸。 飛行員用機內(nèi)對講系統(tǒng)告訴玻爾：“請立即戴上氧氣面罩”。 但沒有回應。 “請盡快帶上氧氣面罩?！?/p> 還是沒有回答。 至少還要飛行兩個小時，如果一直處于這樣的高度……玻爾只有兩個結局：窒息而死，或者凍死。 但如果降低高度，即使玻爾緩過氣來，飛機也可能被敵人的夜航戰(zhàn)斗機擊中。 那么，掉頭？更不可能，那是自投羅網(wǎng)。 向上向下，向前向后，仿佛都是死路。飛行員深吸了一口氣，他知道這位神秘乘客的命就在自己的手中。 那么，賭一把。孤注一擲。 超低空飛行！ 飛機開始下降。即使會被擊中，也不能讓乘客直接死在艙內(nèi)。 飛機高度持續(xù)降低，最后幾乎是貼著海面在全速飛行，大海翻涌不息，似乎時刻想伸出浪舌將這架孤零零的飛機舔進黑暗里。 必須更換航線。沿著德國戰(zhàn)斗機航程之外的航線飛！ 終于撐到奧克尼群島，飛行員打開敵我識別器。目的地就在前方，他試著又呼喚了一次“那位客人”，仍然沒有回應…… 這是愛丁堡附近的夜間戰(zhàn)斗機基地，空曠，荒涼，似乎也被遺棄了。救護人員，機械師，軍官，大家焦急地擠在一起等候著玻爾的飛機?？僧斔K于顛簸的停下，人們打開艙門時，卻看到玻爾已經(jīng)昏過去了。醫(yī)生們敏捷的上去注射強心劑，給他輸氧。然后人們才發(fā)現(xiàn)，原來在航行途中，他的通話器的插頭掉了，所以他沒聽到飛行員的指示。 幸運之神最終眷顧了玻爾，他很快就恢復了。不久，美國那邊拋出橄欖枝，邀請玻爾和他的兒子奧格·玻爾（Aage Niels Bohr 核物理學家，后獲得1975年諾貝爾獎）前去參與一個秘密計劃。 臨行前，玻爾父子拿到了新身份證——他們成了“尼克·貝克”大叔和年輕的“吉姆·貝克”。“貝克”父子將要參與的，是一項改變?nèi)祟悮v史進程的巨大工程。 1944年的洛斯阿拉莫斯 這里，有提出了“康普頓效應”的康普頓（Arthur Holly Compton），有做了著名的“密立根實驗”的密立根（Robert Andrews Millikan），有“傲慢”的奧本海默（J. Robert Oppenheimer），有即使在一眾天才中也光芒四射的馮·諾依曼（John von Neumann），甚至還有吳健雄和錢學森……（如果此時全球的智慧分布可以做成光譜地圖，這里一定會被標紅）他們共同參與著一個被命名為“曼哈頓”的計劃。那時候，如今鼎鼎大名的費曼（Richard Feynman）還是個小青年，他是如此評價玻爾到達洛斯阿拉莫斯時的情形的：“甚至在這些‘巨頭’們看來，玻爾也是一尊偉大的神?！?/p>
圖片來源：manhattanprojectvoices.org |
|
|
來自： 昵稱22998329 > 《待分類》
