他所创学派9夺诺奖，辩倒物理群雄无数，连爱因斯坦都未曾赢过

如果说泡利是最能怼人的科学家，那么玻尔则是最能辩论的一把手。

不过，与泡利的毒舌不同，玻尔每一次辩论都有理有据，让人难以反驳。

上帝之鞭泡利，图片来源：《决战量子之巅》

平时的玻尔总把自己收拾得一丝不苟，给人一副温文尔雅的形象，说起话来语速也很慢，甚至还带点口吃。

但在科学问题上，他一旦较真起来却毫不含糊，说话反倒流利起来，所向披靡。

尼尔斯·玻尔

从小他就爱给人“纠错”，年轻时就因“不知天高地厚”地指出导师错误，被老师冷落。

构建了新的“原子结构模型”获诺奖后，他便一手创立了”哥本哈根学派“。

在历史上，他也与普朗克、爱因斯坦齐名比肩，人称量子物理三巨头。

量子物理三巨头

而因他成立的“哥本哈根学派”，也以自由开放、在辩论中将科学思想发扬光大而著名。

此外，他与爱因斯坦的世纪论战，更是为后人津津乐道，叹为观止。

小玻尔（最右）与家人

1885年，尼尔斯·玻尔出生于丹麦首都哥本哈根的一个知识分子家庭。

小时候的他虽态度平和友善，还有点腼腆，但却极其反差地追求完美，从小就将“大胆而严谨”（爱因斯坦原话）进行到底。

在一堂图画课上，老师要求大家画出自己家的房子。

但画着画着玻尔便向老师打报告说要回家，原因竟是“我实在不记得家里围墙有多少根柱子了。”

玻尔（右）与弟弟

随着年龄渐长，玻尔这种接近“死心眼”的耿直，也开始让他成为一个酷爱挑错的学生。

才刚上小学不久，玻尔就敢公开叫板，指出教材中的错误，经常弄得场面十分尴尬。

哥本哈根大学教授霍夫丁（Harald Hoffding），与老玻尔是好友，经常到玻尔家做客

大一时，玻尔就在与哲学家霍夫丁教授的谈笑风生中，多次指出他逻辑学教材中不合逻辑之处。

不过，霍夫丁教授倒是非常乐意接受批评，甚至还对玻尔严密的逻辑推理大为赞赏。

但批评的意见，也不是每个人都能这样欣然接受。

毕竟玻尔在“电子之父”J.J.汤姆森面前的莽撞，就曾差点断送了自己的前程。

“电子之父”——J.J.汤姆森

在硕士与博士期间，他研究的课题都是当时刚刚兴起的金属电子理论。

1911年，玻尔取得哥本哈根大学博士学位时，论文题目便是《金属电子论》。

那时，正是经典物理大厦最摇摇欲坠的年代，普朗克和爱因斯坦等科学家已迈入量子物理的大门。

玻尔当时也明显感受到经典力学在描述原子现象时的困难。

带着各种疑问的玻尔毅然选择了前往英国剑桥，想要与自己的偶像J.J.汤姆森进行更深入的研究。

那时电子虽然已经被发现，但是人们对原子的内部结构还一概不知。

所以J.J汤姆森提出了一种“葡萄干蛋糕式”的原子模型，还在历史上得到较长时间的认可。

他认为原子可分为带正电的蛋糕，和带负电的电子。

这些带负点的电子，就像葡萄干一样镶嵌在带正电荷的实心蛋糕上。

我们现在知道，原子是由中子和质子组成的原子核和外面围绕的电子组成。

而当时的玻尔，也发现了汤姆森的模型中有着诸多不合理的地方。

所以第一次见面，玻尔就拿出J.J汤姆森所著的论文，用生涩的英文指出了里面的几处错误。

汤姆森四年前才刚获得诺奖，德高望重，完全看不懂玻尔这是什么操作，场面几度陷入尴尬。

不过耿直的玻尔哪知尴尬为何物，临走时还请汤姆森看自己的论文，希望汤姆森能帮自己发表在英国皇家学会的刊物上。

后来，玻尔的论文当然被不置可否地束之高阁。

那段时间的他也备受冷落，度过了阴郁的半年。

卢瑟福

不过这种状态没有持续很久，因为玻尔很快就遇上了人生的伯乐卢瑟福。

卢瑟福也曾是汤姆森的学生，在一次回剑桥做报告时就为玻尔转身。

1911年11月，玻尔便前往曼彻斯特，加入了卢瑟福的团队。

当时的卢瑟福也刚根据自己之前完成的α粒子散射实验*，提出了电子绕原子核运动的“行星式”模型。

*注：实验用准直的α射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔，但有的α粒子却发生了不同程度的偏转，有的甚至直接反射回来。

虽然我们现在知道这个模型已接近正确，但那时的卢瑟福就是想破脑袋，都无法回答关于原子的力学稳定问题。

因为根据经典物理，负电子在绕核旋转时应当不断辐射出能量。

随着能量的耗尽电子将沿螺旋式地坠落在核上，原子将发生坍缩。

如果这个模型是对的，那么我们的整个宇宙早就应该坍缩消失才对。

但是事实上，宇宙却一如既往地稳定。

卢瑟福的原子模型示意图

对于卢瑟福的这个原子模型上，玻尔也再一次发现经典力学的苍白。

于是玻尔得出结论：这里需要抛弃的不是卢瑟福模型，而是经典物理对它的解析。

很明显“只有量子假说才是逃脱困境的唯一出路”。

所以在1913年，玻尔也提出了自己的新模型，引入了电子在核外的量子化轨道，解决了原子结构的稳定性问题。

玻尔原子模型的简单示意图

虽然那时的量子论已诞生十几年，但玻尔模型还是因不符常规思维，遭到众多保守物理学家的激烈反对。

这其中J.J汤姆森就是最大的反对者之一，甚至还说“这根本就不是物理，只为掩盖无知罢了”。

但是无论再多的反对也无法阻碍科学的发展。

从玻尔的新模型一出，也越来越多的物理新秀加入原子物理学领域。

那时玻尔的原子理论才刚起了个头，量子世界还有着许多亟待解决的难题。

1921年，拒绝了恩师卢瑟福的工作邀请，玻尔决定创建哥本哈根大学理论物理研究所，继续深入研究量子力学。

而研究所一成立，玻尔的人格魅力很快就像磁场一样，吸引了一大批杰出的青年物理学家。

哥本哈根学派的量子力学大咖们

海森堡、泡利、玻恩、狄拉克等量子力学大咖都出自这个研究所，这也就是举世闻名的“哥本哈根学派”。

除了波尔外这个研究所更是出了9位诺贝尔奖物理学奖获得者，盛况空前。

到现在，哥本哈根仍是物理学家的“朝拜圣地”。

玻尔、海森堡、泡利

如果说，在科学上一个人没取得的成就，在未来肯定也会有另一个人代替他成功。

但是玻尔创造的“根本哈根精神”，却是无法复制的存在。

这是一种在切磋中提高，在争论中完善，平等无拘束地讨论和紧密合作的学术气氛。

通俗点表达，就是要在辩论中，推动量子力学的发展，非常符合玻尔的个性与主张。

玻尔参加的辩论无数，一个理论就能跟别人辩上个好几年，甚至是一生。

就是与自己的徒弟海森堡在“互补原理”上就争论了两年，即使到最后答案都无法完全统一。

海森堡就曾这样形容玻尔：“他在争论的对手面前不肯退后一步，而且有丝毫的含糊不清，他都不能容忍。”

不过说起辩论，玻尔的一生之敌非爱因斯坦莫属。

爱因斯坦与玻尔分别是相对论和量子力学最出名的一对天（C）才（P）。

从他们1920年第一次见面起，两人在认识上就发生了分歧。

之后两人便开始了终身论战，只要一见面必有掐架要发生。

“玻尔，上帝不掷骰子！”

“爱因斯坦，别去指挥上帝应该怎么做！”

这句经典的对话，便是这场论战的开端与往后争论的核心。

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爱因斯坦的相对论虽推翻了牛顿的绝对时空观，但是却仍保留着严格的因果性和决定论。

他认为物理学是有规律可循的，这也就是“上帝不会掷骰子”。

但是玻尔派的量子力学却更为激进，推倒经典物理的同时，还宣称人类并不能获得确定的结果，认为世界都是概率存在的。

所以才会有那句，“爱因斯坦，别去指挥上帝该做什么。”

1927在第五届索尔维会议上，两人的火药味就浓得要呛到当场的几十位世纪最强大脑。

那段时间的每天清早，爱因斯坦都会向玻尔抛出一个昨天晚上冥思苦想出来的思想实验，想要揭露量子力学的内部矛盾。

第五届索尔维会议，20世纪智商最高的合照

而玻尔几乎每次晚饭前后，都能把自己的解释抛回给爱因斯坦，让他无法反驳。

如此反复多次，直到索尔维会议结束，爱因斯坦都没能驳倒玻尔。

就算越来越多人开始投向玻尔派的量子论，但这个“顽固的老头子”（爱因斯坦语）却“决不放弃连续性和因果性”。

爱因斯坦也不是省油的灯，沉淀了3年，第六届索尔维会议上，爱因斯坦就带着他策划已久的“光子箱”思想实验上阵了。

他从自己的质能方程（E=mc²）出发，企图驳倒能量-事件不确定性原理（△E△t≥ћ/2）。

光子箱构思图

爱因斯坦精心策划的“光子箱”一出，马上杀了玻尔个措手不及。

当时玻尔的反应虽没有历史记录记载，但走出会场后的玻尔却一直在喃喃自语:“如果爱因斯坦是对的，那么物理学就完了！”

然而玻尔回去抓了一晚上头皮，第二天就给出了爱因斯坦有力的一击。

他运用爱因斯言相对论的红移效应，反过来用光子箱推出了不确定性原理。

这招“以彼之道还施彼身”的巧妙做法，让爱因斯坦当时也不得不口头承认量子力学的正确性。

在这之后，爱因斯坦的一生都在尝试驳倒玻尔，但他也从未得逞过。

而玻尔的理论虽然一直占上风，但他却无论如何都无法说服爱因斯坦。

这两位20世纪最伟大的科学家，就这样一生都未曾停止过相爱相杀。

就算爱因斯坦逝世后，已少有人能与玻尔争论，但在玻尔心中他与爱因斯坦的争论仍在继续。

1962年，玻尔去世时，他工作室的黑板上，仍然画着当年爱因斯塔光子箱的草图。

不过就算他们终生都在争辩，但却丝毫不影响两人的友谊。

玻尔曾这样评价与爱因斯坦的争论，认为这是自己“新思想产生的源泉”。

而爱因斯坦则也这样评价玻尔：“他将大胆和谨慎两种品种难得地融合，无疑是我们科学领域最伟大的发现者之一”

爱因斯坦与玻尔

人类社会中，可能几百年才能出一个像爱因斯坦的天才。

但是，如玻尔这般敢于挑战权威，又不断在鞭策中前进的人物，亦必不可少。

无论谁离开了谁，这条量子银河都会变得黯淡无光。

来源：SME

编辑：J.C.

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