尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾

尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾（Niels Henrik David Bohr，1885年10月7日—1962年11月18日），出生於哥本哈根，丹麥物理學家、哥本哈根學派的創始人、量子論——震動的微粒子的解說者。

1909年獲哥本哈根大學科學碩士學位，1911年在哥本哈根大學取得了博士學位，1913年玻爾任曼徹斯特大學物理學助教，1916年任哥本哈根大學物理學教授，1917年當選為丹麥皇家科學院院士。1922年由於對原子結構理論的重大貢獻，獲得諾貝爾物理獎。

基本介紹

• 中文名：尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾
• 外文名：Niels Henrik David Bohr
• 出生地：丹麥哥本哈根
• 出生日期：1885年10月7日
• 逝世日期：1962年11月18日
• 職業：物理學家
• 主要成就：1922年玻爾獲諾貝爾物理學獎 

人物生平

1885年10月7日，尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾出生丹麥哥本哈根一知識分子家庭。父親是哥本哈根大學的生理學教授，從小受到家庭的薰陶並得到良好教育，使他知識視野很廣，大學畢業後同盧瑟福共創原子科學的新時代。

1903年，進入哥本哈根大學學習物理，1907年，根據著名的英國物理學家，諾貝爾獎獲得者瑞利的著作，玻爾在父親的實驗室里開始研究水的表面張力問題。自製實驗器材，通過實驗取得了精確的數據，並在理論方面改進了瑞利的理論，研究論文獲得丹麥科學院的金獎章。

1909年獲科學碩士學位，1911年，24歲的玻爾完成了金屬電子論的論文，從而在哥本哈根大學取得了博士學位。他發展和完善了湯姆生和洛倫茲的研究方法，並開始接觸到普朗克的量子假說。論文答辯之後，他起初在英國劍橋大學湯姆生領導下的卡文迪許實驗室工作，由於對盧瑟福的仰慕，又在曼徹斯特大學的盧瑟福實驗室工作了4個月。當時正值盧瑟福提出了他的原子核式模型。人們把原子構想成與太陽系相似的微觀體系，但是在解釋原子的力學穩定性和電磁穩定性上卻遇到了矛盾。這時玻爾開始醞釀自己的原子結構理論。

1912年3月，到曼徹斯特大學在盧瑟福領導下工作了4個月，當時正值盧瑟福提出了他的原子核式模型．人們把原子構想成與太陽系相似的微觀體系，但是在解釋原子的力學穩定性和電磁穩定性上卻遇到了矛盾．這時玻爾開始醞釀自己的原子結構理論．

1913年，綜合了馬克斯·卡爾·歐內斯特·路德維希·普朗克的量子理論，愛因斯坦的光子理論和E·盧瑟福的原子模型，提出了新的原子模型，即後來被稱玻爾理論。這理論成功地解釋了氫光譜並排出了新的元素周期表。1922年由於對原子結構理論的重大貢獻，獲得諾貝爾物理獎。

玻爾早在大學作碩士論文和博士論文時，就考察了金屬中的電子運動，並明確意識到經典理論在闡明微觀現象方面的嚴重缺陷，讚賞普朗克和愛因斯坦在電磁理論方面引入的量子學說．在他研究原子結構問題時，就創造性地把普朗克的量子說和盧瑟福的原子核概念結合了起來．在玻爾離開曼徹斯特大學以前，曾向盧瑟福呈交了一份論文提綱，引入了定態的概念，給出了定態應滿足的量子條件．

1913年初，有朋友建議他研究原子結構，應很好地聯繫和套用當時已有的豐富而精確的光譜學資料，這使他思路大開．通過對光譜學資料的考察，玻爾的思維和理論有了巨大的飛躍，使他寫出了“論原子構造和分子構造”的長篇論著，提出了量子不連續性，成功地解釋了氫原子和類氫原子的結構和性質．

1913年9月，經福勒的助手伊萬斯所做的實驗證實,玻爾的說法是正確的，這使玻爾的理論經受了一次實踐的考驗，並在整個物理界取得了“轟動性的效果”。

1920年，在玻爾籌劃下創立的哥本哈根大學理論物理研究所，在創立量子力學的過程中，成為世界原子物理研究中心．這個研究所不但以其一批批出色的科學成就而為人所知，而且以其無與倫比的哥本哈根精神著名，這就是勇猛進取、樂觀向上、親切活潑、無拘無束的治學風氣，各種看法通過辯論得到開拓和澄清．玻爾擔任這個研究所的所長達四十年，起了很好的組織作用和引導作用． 30年代中期，開始出現了許多由中子誘發的核反應，迫切需要一種合用的核模型，玻爾提出了原子核的液滴模型，對一些類型的核反應作出了說明，相當好地解釋了重核的裂變．

1921年，玻爾發表了“各元素的原子結構及其物理性質和化學性質”的長篇演講，闡述了光譜和原子結構理論的新發展，詮釋了元素周期表

的形成，對周期表中從氫開始的各種元素的原子結構作了說明，同時對周期表上的第72號元素的性質作了預言．1922年，發現了這種元素鉿，證實了玻爾預言的正確．1922年玻爾獲諾貝爾物理學獎．

1930年，以後研究核物理和分子生物學等，並取得重大成就。和許多科學家共同研製了世界上第一顆核子彈。玻爾的一生得到過很多榮譽，除諾貝爾物理獎外，還獲得過英國、挪威、義大利、美國、德國、丹麥給予科學家的最高獎賞。得到各種學術頭銜、名譽學位，會員資格比任何一位同時代的科學家都多。他熱愛祖國，以他的決心和膽識，謝絕各種外來的高薪聘請，在一個人口不到五百萬的丹麥國建立起物理學的國際中心，把哥本哈根建成了物理學家“朝拜的聖地”。他的一生就是不斷地進取和創造。為後來人樹立了光輝的榜樣。

1937年5、6月間，玻爾曾經到過我國訪問和講學。

1943年，玻爾從德軍占領下的丹麥逃到美國，參加了研製核子彈的工作，但對核子彈即將帶來的國際問題深為焦慮．

1943年玻爾為躲避納粹的迫害，逃往瑞典。1944年玻爾在美國參加了和核子彈有關的理論研究。1947年丹麥政府為了表彰玻爾的功績，封他為“騎象勳爵”。

1955年他參加創建北歐理論原子物理學研究所，擔任管委會主任。同年丹麥成立原子能委員會，玻爾被任命為主席。

1945年二次大戰結束後，玻爾很快回到了丹麥繼續主持研究所的工作，並大力促進核能的和平利用．

1962年11月18日，玻爾因心臟病突發而逝世．

主要成就

論文著作

1913年初根椐盧瑟福的原子模型發展了對氫原子結構的新觀點。在盧瑟福的幫助下他的一篇《論原子和分子結構》的長篇論文，於1913年分三次發表在《哲學雜誌》上。

1921年，玻爾發表了“各元素的原子結構及其物理性質和化學性質”的長篇演講。

1922年照片

著述

《論原子和分子結構》 《原子物理學和人類知識》《原子物理學和人類知識續》 《各元素的原子結構及其物理性質和化學性質》

註：我國著名的科學史家戈革教授 （1922~2007）譯有《尼爾斯.玻爾集》共十二卷。

研究領域

原子物理（原子結構、元素周期系、對應原理、互補原理、帶電粒子在物質中的穿透問題、原子核結構、電磁場測量）

哲學（互補性的推廣、認識論）

核反應理論玻爾從1905年開始他的科學生涯，一生從事科學研究，整整達57年之久。他的研究工作開始於原子結構未知的年代，結束於原子科學已趨成熟，原子核物理已經得到廣泛套用的時代。他對原子科學的貢獻使他無疑地成了20世紀上半葉與愛因斯坦並駕齊驅的、最偉大的物理學家之一。

原子結構理論

在1913年發表的長篇論文《論原子構造和分子構造》中創立了原子結構理論，為20世紀原子物理學開闢了道路。

創建著名的“哥本哈根學派”。1921年，在玻爾的倡議下成立了哥本哈根大學理論物理學研究所。玻爾領導這一研究所先後達40年之久。這一研究所培養了大量的傑出物理學家，在量子力學的興起時期曾經成為全世界最重要、最活躍的學術中心，而且至今仍有很高的國際地位。

創立互補原理

1928年玻爾首次提出了互補性觀點，試圖回答當時關於物理學研究和一些哲學問題。其基本思想是，任何事物都有許多不同的側面，對於同一研究對象，一方面承認了它的一些側面就不得不放棄其另一些側面，在這種意義上它們是“互斥”的；另一方面，那些另一些側面卻又不可完全廢除的，因為在適當的條件下，人們還必須用到它們，在這種意義上說二者又是“互補”的。

按照玻爾的看法，追究既互斥又互補的兩個方面中哪一個更“根本”，是毫無意義的；人們只有而且必須把所有的方面連同有關的條件全都考慮在內，才能而且必能（或者說“就自是”）得到事物的完備描述。玻爾認為他的互補原理是一條無限廣闊的哲學原理。在他看來，為了容納和排比“我們的經驗”，因果性概念已經不敷套用了，必須用互補性概念這一“更加寬廣的思維構架”來代替它。因此他說，互補性是因果性的“合理推廣”。尤其是在他的晚年，他用這種觀點論述了物理科學、生物科學、社會科學和哲學中的無數問題，對西方學術界產生了相當重要的影響。玻爾的互補哲學受到了許許多多有影響的學者們的擁護，但也受到另一些同樣有影響的學者們的反對。圍繞著這樣一些問題，爆發了歷史上很少有先例的學術大論戰，這場論戰已經進行了好幾十年，至今並無最後的結論，而且看來離結束還很遙遠。

原子核物理

作為盧瑟福的學生，玻爾除了研究原子物理學和有關量子力學的哲學問題以外，對原子核問題也是一直很關心的。從20世紀30年代開始，他的研究所花在原子核物理學方面的力量更大了。他在30年代中期提出了核的液滴模型，認為核中的粒子有點像液滴中的分子，它們的能量服從某種統計分布規律，粒子在“表面”附近的運動導致“表面張力”的出現，如此等等。這種模型能夠解釋某些實驗事實，是歷史上第一種相對正確的核模型。在這樣的基礎上，他又於1936年提出了複合核的概念，認為低能中子在進入原子核內以後將和許多核子發生相互作用而使它們被激發，結果就導致核的蛻變。這種頗為簡單的關於核反應機制的圖像至今也還有它的用處。

當L．邁特納和O．R．弗里施根據O．哈恩等人的實驗提出了重核裂變的想法時，玻爾等人立即理解了這種想法並對裂變過程進行了更詳細的研究，玻爾並且預言了由慢中子引起裂變的是鈾-235而不是鈾-238。他和J．A．惠勒於1939年在《物理評論》上發表的論文，被認為是這一期間核物理學方面的重要成就。眾所周知，這方面的研究導致了核能的大規模釋放。

基地

玻爾1909年和1911年先後獲得哥本哈根大學科學碩士和哲學博士學位，隨後到英國劍橋大學卡文迪許實驗室，在約瑟夫·約翰·湯姆生（Joseph John Thomson）指導下從事原子物理的實驗和理論研究。

卡文迪許實驗室 (Cavendish laboratory)即英國劍橋大學的物理學系。籌建於1871年，是世界上最有聲望的物理學研究和教育的中心之一；對近100年來物理學的發展起過非常出色的作用，前後培養出諾貝爾獎金獲得者共達26人。

主持這個實驗室的歷屆教授是：詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(1871～1879)、瑞利(1879～1884)、約瑟夫·約翰·湯姆生(1885～1919)、歐內斯特·盧瑟福(1919～1937)、威廉·勞倫斯·布拉格(1938～1953)、N．F．莫脫(1953～1971)、A．B．皮帕德(1971～1978)、A．H．考克(1979～1984)、S．愛德華(1984～ )。

卡文迪許實驗室的創建，標誌著物理學開始了在實驗室中進行系統性實驗的時代。它的優良傳統是力求在新的領域中作出新的發現。在它100多年的歷史中，重要的成就有：湯姆孫發現電子、盧瑟福發現元素的轉變、E．V．阿普頓發現電離層、詹姆斯·查德威克發現中子、威廉·亨利·布拉格等發現一些重要的生物分子的結構、馬克斯·賴爾等對射電源的普查、A．休伊什等發現脈衝星。

這個實驗室另一個優良傳統是，實驗中所用的關鍵性實驗裝置都是由實驗人員自己設計和製造。因此，許多非常有價值的物理實驗用的儀器和設備，都出自這裡，例如，約瑟夫·約翰·湯姆生的陰極射線管、F．W．阿斯頓的質譜儀、C．T．R．威耳孫的雲室和P．W．S．布萊克持的自動雲室、J．D．考克饒夫和E．T．S瓦耳頓的高壓倍加器、考克饒夫的雷達、賴爾的綜合孔徑射電望遠鏡。

以實驗為根據的理論探索，在這裡同樣受到重視，瑞利對聲學理論的奠基性工作、F．H．C．克瑞克和J．D．沃森提出脫氧核糖核酸(DNA)分子雙螺旋結構導致的遺傳學理論的進展、N．F．莫脫等關於固體物理學理論的系統研究等都是極有影響的理論成就。

這個實驗室是“天才的苗圃”，注重人才的培養。30年代之前，英國、美國的著名物理學家大多出於這個實驗室。其他各國來這裡深造或工作過的物理學家，比比皆是；其中有中國物理學家霍秉權、張文裕、李國鼎、周長寧等，中華人民共和國成立後來這裡工作、進修或學習的中國學者已近10名。

卡文迪什實驗室的研究作風強調獨立性。對於學生也要求自行選擇課題，自行裝置儀器和安排實驗。有些成果是由學生階段的人做出的。B．D．約瑟夫森發展超導節的理論、J．貝爾最先注意到脈衝星的信號，當時他們都是研究生。

卡文迪什實驗室首先注意到，隨著物理實驗規模的變大，研究組織應向集團性發展。1938年，W．L．布喇格將整個實驗室按課題分組，形成一些有確定研究方面的工作集團。這種科學研究的組織管理形式，為以後的許多物理研究機構所仿效。

1967年後，實驗室遷到劍橋西區。新址由四個相連的建築物構成：盧瑟福樓供高能物理和天體物理研究用，莫脫樓供固體物理研究用，布拉格樓中包括大學生物理實驗室、圖書館和附屬工廠，另一個建築是計算機房。現在實驗室有研究人員100多人，研究生約150人；每年經費約300餘萬英鎊。

卡文迪什實驗室既是從事科研的有名實驗室，也是進行物理學教學的好課堂。在實驗室舊址的頂層閣樓上是訓練物理學系學生的實驗室，不少有名的物理學家在這裡接受物理學的基本訓練。主持這項工作的G．F．C．西勒，自1902年起在這裡講授物理，直到1946年80歲的時候。 （n=1，2，3……）

社會任職

1916年玻爾接受哥本哈根大學理論物理講席。

1920年哥本哈根大學根據他的倡議,成立了一個理論物理研究所,他擔任所長。

1939年任丹麥皇家科學院院長

1952年玻爾倡議建立歐洲原子核研究中心(CERN)，並且自任主席。

獲獎記錄

所獲獎項

獲獎時間	獎項名稱	備註
1947	丹麥政府為了表彰玻爾的功績，封他為“騎象勳爵”	獲獎
1922	獲諾貝爾物理學獎	獲獎
1911	丹麥科學院的金獎章	獲獎

榮譽稱號

獲獎時間	獎項名稱	備註
1923	接受英國曼徹斯特大學和劍橋大學名譽博士學位	獲獎