環球科學朝聖

第一節 玻爾深入到微觀物理世界中

　　玻爾出生在丹麥首都哥本哈根，他父親是哥本哈根大學的生理學教授。玻爾還是一個中學生時，就在父親的指導下，做過一些有趣的物理小實驗。1903年，玻爾進入哥本哈根大學攻讀物理學，由於他成績優異，入學第二年就被教授選為助手。

　　玻爾不僅熱愛自己的專業，對人文科學也很感興趣，經常去聽哲學課，接受了早期存在主義的哲學。這種哲學觀念對他影響很大，他寫文章時總是夾敘夾議，各種概念也往往很不固定，時常處於變動之中。喜歡這種風格的人，說他思想靈活，絕不僵化；不喜歡這種風格的人則說他不合邏輯，不可理解。

　　1910年，25歲的玻爾完成了金屬電子論的論文，取得了哲學博士學位。論文答辯後，他來到英國劍橋大學湯姆遜領導下的卡文迪什實驗室工作，以後又在曼徹斯特大學的盧瑟福實驗室工作。盧瑟福的實驗室設施完備，玻爾在這裏打下了他一生最偉大成就的基礎。

　　當時，為了揭開原子構造之謎，物理學家們紛紛大顯身手，提出了各種模型，其中比較有價值的是盧瑟福的原子結構模型。玻爾發現，盧瑟福的原子模型雖然意義重大，卻有一個很大的缺陷，那就是沒有說明電子是怎樣繞原子核運動的，也不能解釋原子的穩定性和原子的線狀光譜。那麽，建立什麽樣的模型才能克服這些缺陷呢？

　　這天晚上，思慮過度的玻爾不知什麽時候昏昏沉沉地睡著了。睡夢中他夢見自己站在了太陽上，親眼看到許多細絲拴著行星，圍著太陽轉個不停。醒來之後，回味那個奇妙的夢境，玻爾突然間豁然開朗：原子核就像太陽固定在中心，而電子就好像行星在圍繞太陽運動。從這個聯想中，玻爾創建出了他的“原子模型結構”。

　　玻爾提出的這個原子結構理論立即得到了許多科學家的讚賞，愛因斯坦把它譽為“最偉大的發現之一”。轉瞬之間玻爾就成了國際知名人物，許多知名大學都來邀請他去做長期工作，不僅答應為他提供優越的工作條件，還有豐厚的薪金，但這一切都無法打動玻爾，他決心在自己的國土上建立起一個國際研究中心。1917年4月，他向哥本哈根大學提出，要求建造一座350平方米的樓房，成立一個以研究為主的研究所。1918年11月，丹麥教育部批準了這一計劃。此後，玻爾擔任哥本哈根理論物理研究所所長，任期長達40年之久。

　　玻爾以他在量子力學方麵的崇高威望，再加上他為人十分謙虛質樸，把國內外一大批傑出的物理學家團結在自己周圍，造就出了一大批出色的人才。有一年，玻爾前往蘇聯做學術訪問，有人好奇地問他：“您有什麽辦法，把那麽多有才華的青年人團結在自己的周圍？”

　　玻爾十分坦然地回答：“因為我不怕在年輕人麵前承認自己的不足，因為我不怕承認自己是傻瓜。”

　　臨時擔任翻譯的李夫希茲把玻爾的話翻錯了，變成了“我不怕青年人是傻瓜”，頓時引起哄堂大笑。事後，蘇聯科學院院士卡皮察深有感觸地說：“李夫希茲一語之差，恰恰點出了玻爾學派與朗道學派的不同風格。”朗道也是一位很有名的物理學家，曾經團結了一大批科學家和青年學生，形成了蘇聯理論物理學派，但朗道本人十分霸氣，經常將集體成果據為私有，拒絕接受不同意見，以至於這個學派不久便分崩離析。

　　玻爾和愛因斯坦彼此慕名已久，但直到1920年才見麵，那一年玻爾到柏林講學，第一次見到了愛因斯坦。愛因斯坦對量子規律性的統計本質一直是懷疑的，他一見到玻爾的麵，就直率地對玻爾說：“或許我也會做出這樣的工作，但是，如果它（指量子論）是正確的話，那就意味著物理學作為科學來說已到了末日。”

　　愛因斯坦的這番話，無疑是將量子論判處了死刑。玻爾當然不答應，當即和他展開了一場爭論，兩人爭得麵紅耳赤，在外人看來，他倆就差沒有動手了。愛因斯坦詰問玻爾：“請你說一下，究竟什麽是光？”玻爾毫不客氣地答道：“您可以去請德國政府下道命令，光就是波，禁止利用光電效應；或者光就是微粒，禁止利用光柵衍射。”

　　1949年，為了慶祝愛因斯坦70誕辰，美國出版界邀請了一些著名學者撰文慶賀，玻爾也在被邀之列。

　　遇到這種情況，人們通常都要說些讚揚的話，而玻爾卻在論文中指出了愛因斯坦犯過多少錯誤。論文集的最後一篇文章是愛因斯坦寫的，他在文中對玻爾的觀點又一次進行批駁。這樣的慶賀文集，在世界上應該是絕無僅有的。不過，在這篇文章的末尾，愛因斯坦說了這樣一句話：“人們隻會同他的兄弟或者親密的朋友發生真正的爭吵，至於別人，那就不會爭吵的。”

　　在科學論爭時，他們兩個人針鋒相對，互不相讓，好像敵人一般，而在生活中，他們又成了一對好朋友。有一年玻爾去美國訪問，住在愛因斯坦的辦公室裏，愛因斯坦搬到隔壁助手的辦公室裏辦公。這天早晨，玻爾走進愛因斯坦的辦公室，愛因斯坦還沒到，他就繞著辦公桌走開了，轉了一圈又一圈，嘴裏喃喃自語道：“愛因斯坦……愛因斯坦。”

　　自言自語是玻爾思索問題的獨特方法，當他停止了自言自語時，就會獲得“柳暗花明又一村”的收獲。

　　這時，門被輕輕推開了，愛因斯坦悄悄地走進來。

　　他是來這裏找煙抽的，因為醫生禁止他吸煙。他看到玻爾那幅如癡如狂的模樣，強忍著沒有笑出聲來。他踮著腳尖走到桌子旁，一把抓起了玻爾的煙葉筒。波爾高聲喚了一聲“愛因斯坦”，突然轉過身來。當愛因斯坦說明來意後，他們兩個人都放聲大笑起來。

　　早在第二次世界大戰爆發前，玻爾就認識到原子能可以利用到軍事上，但是他也知道存在許多技術上的困難，列舉出了15條理由來說明原子核的裂變無法具備實用價值。1939年訪問美國時，玻爾在演講中詳細地介紹了原子核裂變的原理，當時費米和奧本海默都坐在台下。後來奧本海默回憶說：“我當時頭腦裏就有了關於原子彈的概念。”費米聽完演講一回到家裏，就對妻子解釋了他所理解的原子彈的秘密。

　　1940年春天，德寇侵入丹麥，玻爾堅決不與占領軍合作，卻同丹麥反法西斯的抵抗運動保持著密切的聯係。1943年10月底，玻爾得到消息，有人想把他挾持到德國去。第二天夜晚，他坐上一隻小漁船，通過厄勒海峽這一秘密通道，冒險來到瑞典。1944年初，玻爾同他的兒子前往美國的洛斯·阿拉莫斯，參加研製原子彈的曼哈頓計劃。

　　當時玻爾已年近六旬，大家都尊敬地稱他為“尼克大叔”，但絕對不能提他的真實姓名。如果讓內行人知道了他在這裏，整個曼哈頓計劃就泄密了。

　　在緊張的研究工作之餘，玻爾喜歡和大家一起去滑雪，他那矯健靈活的動作，不時引起同事們的喝彩。玻爾年輕時，和他的兄弟都是丹麥國家足球隊的隊員。1922年他獲得諾貝爾物理學獎時，有一份丹麥報紙這樣風趣地報導說：授予“著名足球運動員尼爾斯·玻爾”諾貝爾獎金。

　　戰後，玻爾又回到了丹麥，繼續從事原子物理的研究工作。1962年11月18日，這位富有傳奇色彩的原子物理學家在丹麥的卡爾斯堡寓所與世長辭了。去世的前一天，他還在工作室的黑板上畫了一幅草圖，它就是愛因斯坦當年設想的光子盒。也許在他生命的最後一刻，他還在回憶著自己與愛因斯坦之間發生的那些爭論。

　　科學家逸聞

　　保存獎牌的妙計

　　馮·勞厄和弗蘭克都是德國物理學家，分別獲得了1914年和1925年的諾貝爾物理學獎。納粹掌權後，要沒收他們的諾貝爾獎牌，他倆輾轉來到丹麥，把獎牌交到玻爾手裏，請求他幫忙保存。1940年，納粹德國占領了丹麥，受人之托的玻爾急得團團轉。這時候，匈牙利化學家赫維西（1943年諾貝爾化學獎得主）給玻爾出了好主意，將獎牌放進“王水”（硫酸與硝酸的混合液）中，純金獎牌便溶解了。玻爾把這瓶溶液放在實驗室的架子上，來搜查的納粹士兵果然沒有發現這一秘密。戰爭結束後，溶液瓶裏的黃金被還原後送到斯德哥爾摩，按當年的模樣重新鑄造，於1949年完璧歸趙。

　　科學家逸聞

　　不懼名家

　　玻爾來到洛斯·阿拉莫斯實驗室工作時，很多有名的物理學家都經常和他一起討論問題。

　　每次討論的時候，隻要玻爾一發表意見，別人就會說：“是的，玻爾先生，這一切都行得通。”

　　這一天清晨，有個叫費曼的25歲小夥子，突然接到玻爾的兒子小玻爾（1975年獲得諾貝爾物理學獎）打來的電話，說玻爾要單獨找他談談。見到玻爾後，玻爾首先提出了一個想法，費曼卻說：“不行，這個想法不行，沒有效。”玻爾又提了一個想法，費曼又說：“這個要好一些，但也有愚蠢之處。”他倆對於各種想法反複推敲，爭論了兩個多小時。

　　事後，費曼問小玻爾，玻爾先生為什麽會找到自己頭上。要知道，費曼剛從普林斯頓大學畢業，在這裏是個十足的小字輩。小玻爾向他解釋說，上一次開會時，他父親對他說：“記住那個坐在後麵的小夥子的名字了嗎？他是這裏唯一不怕我的人，隻有他才會指出我的想法是否瘋了。下次我們討論想法時，把那個小家夥叫來，我要先跟他討論。”

　　§§第八章 俄蘇科學朝聖