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“我之所以能取得一些成績（並獲得今年的諾貝爾物理學獎），是因為(wei) 您作出了奠基性的貢獻。因此，您能在我之前獲得諾貝爾獎，真是莫大的幸福。”

1922年11月的一天，丹麥哥本哈根大學理論物理研究所三樓辦公室裏，丹麥皇家科學院院士、哥本哈根學派掌門人尼爾斯·亨利克·大衛·玻爾放下咖啡，掏出鋼筆吸飽了墨水，鋪開信紙鄭重地寫(xie) 下這段文字，再讓助手加急寄給遠在日本的愛因斯坦。

自兩(liang) 年前相識以來，他們(men) 既唇槍舌劍、辯論不休，又相互尊重、惺惺相惜，亦敵亦友，傳(chuan) 為(wei) 科壇佳話。

玻爾得知自己被諾貝爾獎委員會(hui) 提名的消息後，心中惴惴不安。因為(wei) 他覺得雖然自己和普朗克、愛因斯坦都在量子論上做出了貢獻，但愛因斯坦把他們(men) 的研究結合在一起，理應在自己之前獲獎。

還好，諾貝爾獎委員會(hui) 同時公布：愛因斯坦和玻爾分別獲1921、1922年諾貝爾物理學獎。如釋重負的他便給愛因斯坦寫(xie) 了上麵這封短信。

玻爾和愛因斯坦在索爾維會(hui) 議上 來源：環球世界網

其實，玻爾短信中的“一些成績”純屬謙虛之辭。喜歡踢球的他沿著前輩研究量子力學的步伐，提出了電子能階原子結構模型理論，解決(jue) 了原子結構的穩定性問題，標誌著現代物理學大廈構造基本完成。他也因此被稱為(wei) 量子物理的“教父”。

01

足球場上鑽物理

1903年夏，18歲的玻爾以優(you) 異的成績考入丹麥哥本哈根大學自然科學係，專(zhuan) 修物理。

他有兩(liang) 大喜好：一是鑽研物理，據說大一時就自修完大三上半期的物理課程；二是喜歡踢足球，入學不到半年就成為(wei) 校足球俱樂(le) 部的守門員。

足球比賽時，他常常帶幾支粉筆：當球在對方半場時，他就用粉筆在球門框上演算物理公式；當球進入己方半場時，他立馬丟(diu) 掉粉筆守門。大學快畢業(ye) 時他入選國家足球隊，參加過不少比賽。

若幹年後，玻爾投身原子物理研究領域，把踢球當作休息或工作的調劑，並抽時間參加國家隊的訓練或比賽，成為(wei) 科壇上著名的“科學家球星”。

青年物理學家玻爾 圖片來源：物理雙月刊網

大四時，玻爾在本校嶄露頭角。憑著一篇關(guan) 於(yu) 液體(ti) 表麵張力的論文，他獲得丹麥科學院頒發的金質獎章。此文後來成為(wei) 研究原子物理的重要線索。

1911年，獲得博士學位的玻爾前往前往英國進修。他先到劍橋大學湯姆生主持的卡文迪許實驗室學習(xi) ，半年後趕往曼徹斯特，加入物理巨擘厄內(nei) 斯特·盧瑟福的科研團隊，自此成為(wei) 盧瑟福的得意門生。

玻爾對這位恩師推崇備至，給自己最小的兒(er) 子取名叫厄內(nei) 斯特·玻爾（中西文化不同，中國人很忌諱與(yu) 前輩的名字相同）。

玻爾對盧瑟福提出的原子結構行星模型頗感興(xing) 趣。當時，很多科學家都致力於(yu) 原子結構的研究，其中以盧瑟福的行星模型最受歡迎。

此理論認為(wei) ，原子內(nei) 部就像一個(ge) 太陽係，原子核就像太陽，電子就像行星，圍繞著原子核不停地轉動，電子運行軌道會(hui) 發生變化。

原子模型的演變過程 圖片來源：物理雙月刊網

這個(ge) 理論有一個(ge) 明顯的問題，就是根據已知理論推斷，電子進行電磁輻射後，會(hui) 因能量損失而導致軌道變小，最終坍塌進原子核裏，而非圍繞原子核一直轉動。

問題到底出現在哪裏呢？玻爾決(jue) 定為(wei) 恩師的理論找到合理的解釋。

02

“二月轉變”出新論

找到合理解釋並非易事。實驗肯定不行，原子構造太過微觀，觀察不到，很難進行實驗。最好的辦法就是先建立合理的理論，再用物理公式去驗證理論。

理論研究要選合適的物質，所有物質中，結構最簡單的莫過於(yu) 氫。“就研究氫原子或類氫原子的構造。”抱著這樣的念頭，玻爾投入到新一輪研究中。

1912年，回到丹麥哥本哈根的玻爾雖然全力研究氫原子的結構，但進展一直不大。

次年2月，同事漢森登門拜訪時，提到數學家巴爾末關(guan) 於(yu) 譜線波長的經驗公式時，玻爾腦中靈光一現：既然行星因萬(wan) 有引力沿固定軌道圍繞太陽轉，那電子豈不是也因特殊之力沿特定的軌道圍繞原子核運轉呢？

要證明這個(ge) 論點，隻需列出類似巴爾末經驗公式的東(dong) 西，再導入數據進行計算即可。通過偶然談話找到研究方向，並很快取得成果，這就是玻爾人生的“二月轉變”。

數學家巴爾末 來源：物理世界網

不久，玻爾提出一個(ge) 全新的原子結構理論：氫原子核裏的電子通常沿特定距離的軌道進行轉動，不釋放電磁波，這些軌道叫能階；電子在能階間跳躍時就會(hui) 釋放電磁波，最終因能量損失坍塌進原電子核裏。為(wei) 了便於(yu) 公式計算，他大膽地把這些能階進行“量子化”。

很快，他列出了以氫原子為(wei) 例的能級公式和軌道半徑公式（見圖）。

經過無數次的精密計算，玻爾確定自己提出的原子結構是合理的。

1913年7-9月，在盧瑟福的推薦下，玻爾關(guan) 於(yu) 原子模型的長篇論文《論原子和分子的結構》分三期在倫(lun) 敦皇家學會(hui) 《哲學雜誌》發表，文中成功解釋了氫原子的結構和性質，並正式提出電子能階原子模型（後人稱為(wei) “玻爾模型”）。

這篇論文即著名的玻爾模型“三部曲”。

量子理論發展史上，玻爾模型的提出具有裏程碑意義(yi) 。以前，普朗克和愛因斯坦用量子化的概念解釋了黑體(ti) 輻射，盧瑟福的行星模型隻是對原子結構的推論，沒有解釋。

玻爾模型讓人們(men) 進一步認識到量子的巨大力量，量子理論也因此進入蓬勃發展階段。

03

舉(ju) 國同慶獲大獎

話說玻爾完成那篇關(guan) 於(yu) 原子結構模型的重要論文後，名氣越來越大，先後被曼徹斯特大學、哥本哈根大學等院校聘為(wei) 教授，並於(yu) 1917年當選為(wei) 丹麥皇家科學院院士。

他一刻也沒閑著，1920年9月在丹麥籌建了哥本哈根理論物理研究所（後人稱為(wei) “波爾研究所”）。

此所當時主要研究量子力學等，吸引了海森堡、泡利、朗道、赫韋希等傑出的物理學家。自由、平等的學術氛圍下，哥本哈根學派誕生，對物理界產(chan) 生了重要影響。

哥本哈根理論物理研究所 來源：物理世界網

鑒於(yu) 玻爾在原子模型、量子理論研究及物理學推廣等方麵的重要貢獻，諾貝爾獎委員會(hui) 決(jue) 定授予他1922年度諾貝爾物理學獎。

消息傳(chuan) 到丹麥，全國人民都感到震驚：原來我們(men) 國家不止產(chan) 牛肉和小麥，還產(chan) 獲諾貝爾獎的大科學家。

辦公室裏，同事們(men) 為(wei) 玻爾準備了蛋糕和香檳，有人甚至拉起歡快的小提琴曲；回家路上，大家都向他打招呼問好，路邊冰激淋店的老大爺還免費送上熱飲；推開家門，孩子們(men) 獻上熱吻，妻子準備了一桌佳肴……

接下幾天，各地的祝賀電報如雪片般飛了過來，其中包括恩師盧瑟福的誠摯祝福。玻爾愛好踢球的事兒(er) 被重新提起，丹麥報紙媒體(ti) 普遍采用這樣的標題：《授予著名足球運動員尼爾斯爾·玻爾諾貝爾獎》。

玻爾獲獎的報道 圖片來源：物理雙月刊網

榮譽麵前，玻爾依舊保持清醒的頭腦。

他給愛因斯坦寫(xie) 信表示對方應該比自己先獲諾貝爾獎之後，便隻身來到瑞典斯德哥爾摩，參加諾貝爾獎頒獎會(hui) 。

會(hui) 上他做了一場精彩的主題演講。演講最後他公布了一個(ge) 好消息：已正式確認元素表上的72號元素。當時很多科學家都試圖找出這個(ge) 元素，卻一直沒有結果。

這是玻爾給諾貝爾獎委員會(hui) ，也是物理學界最好的回饋禮物！

END

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