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第三部分　个别解剖

3-2 玻尔：哥本哈根学派的旗手

　　相对论和量子力学是20世纪上半叶物理学两个并列的重要成就。相对论常和爱因斯坦名字联系在一起，而量子力学则是一大群科学家集体劳动的结晶。量子力学早期的核心人物有普朗克、爱因斯坦、玻尔等，后期的核心人物有玻尔、海森伯、薛定谔、狄拉克、泡利、德布罗意和玻恩等。后期中很多人的名字通过“哥本哈根学派”、“哥本哈根解释”和“哥本哈根精神”相联。

《尼尔斯·玻尔传》

　　由玻尔领导的哥本哈根学派展现了一个典型的科学学派的众多特点：拥有一个魅力型科学权威，建立良好的研究场所，筹集到足够多的研究资金，把握主流的研究领域，活跃着几位青年科学家，蕴含独特的精神文化。关于这些特点的描述可以在写作手法截然不同的两本玻尔传记《尼耳斯·玻尔传》（旨在精确评述玻尔的学术成就和思想，属于科学型传记）（[美]阿布拉罕·派斯，戈革译，尼耳斯·玻尔传，商务印书馆，2000）和《和谐与统一——尼耳斯·玻尔的一生》（主要叙述的玻尔的人生经历，属于生活型传记）（[丹麦]尼耳斯·布莱依耳，和谐与统一：尼耳斯玻尔的一生，东方出版中心，1998）以及一本专门描述玻尔建立的理论物理研究所的《玻尔研究所的早年岁月》（[丹麦]罗伯森，杨福家译，玻尔研究所的早年岁月：1921～1930 ，科学出版社，1985）中找到。

　　作为一个魅力型权威，玻尔具有突破经典观念的创新勇气（28岁时就撰写了具有划时代意义的著名论文《论原子和分子的结构》，把量子假说应用到原子模型中，提出了使他1922年获得诺贝尔奖的氢原子模型）；玻尔具有热心提携青年、奖掖后学的美德（哥本哈根学派成员中大多数是30岁左右的年轻人）；玻尔具有开放性的国际性精神（不同国籍、语言、文化和性格的科学家纷纷赶到哥本哈根，共同探索量子力学的深刻含义）；玻尔在性格上是幽默的、外向的、合群的，“在生活中和思想上迫切需要和别人在一起”，这一点与爱因斯坦在科学上的离群个性迥异。

　　由于对自己和助手狭小的工作场所不满意，玻尔于1917年申请在哥本哈根大学建立理论物理研究所，从此投入了大量精力，发动自己已成为有钱人的旧时同学伯尔勒姆进行私人募捐和企业赞助用以购买地皮。这种用自己作为著名科学家的名义担保筹措资金的办法，减轻了政府负担，也为他赢得了卡尔斯伯基金会的捐款，最后用4年时间完成了研究所的建设。从科学史来看，量子力学的每一个进展或多或少都与这个研究所和玻尔有着联系，因此该研究所成了哥本哈根学派的大本营，玻尔则是名副其实的旗手。

　　除玻尔本人外，哥本哈根学派的重要成员有海森伯、泡利和狄拉克，他们都是不到30岁的年轻人。海森伯、泡利通过他们的导师索末菲和著名的“玻尔节”与玻尔相连。1922年夏天，玻尔应邀赴德国哥廷根讲学，由于有众多的知名的和即将出名的物理学家参加，演讲盛况空前，被称为“玻尔节”。玻尔认为，他到哥廷根讲学的最大收获就是第一次认识了两位极具才华的青年－海森伯和泡利，并很快邀请他们到哥本哈根进行合作。玻尔节期间，玻尔与海森伯的历史性散步的情节及其双方的重要性都得到了传记作者的肯定性的描述，展现了玻尔的识人之才和海森伯的智慧和勇气。

　　在很短的时间内，量子力学得到快速发展。海森伯给出了描述微观粒子运动的矩阵力学方程；当几乎是同时地奥地利物理学家薛定谔给出了波动力学方程而引起对微观粒子的物理本质的争论时，与海森伯同在理论物理研究所学习的泡利发现了矩阵力学和波动力学的等价性；随后，英国年轻物理学家狄拉克在哥本哈根发展了量子力学的更为普遍的理论—变换理论；海森伯接着又提出了测不准原理，玻尔则在此基础了更具有哲学意义的互补原理。海森伯、泡利、狄拉克都先后获得了诺贝尔物理学奖。哥本哈根学派的其他重要人物还有魏扎克、克喇默斯、约旦、伽莫夫等。

　　哥本哈根成员都把研究重点放在量子力学基础的诠释。他们在主要的基本观点上求同存异，在切磋中提高，在争论中完善，共同形成了哥本哈根学派的主要思想和观点，被称为正统的或经典的“哥本哈根解释”。他们认为，可观察量是建立理论的基础和依据，在逻辑上无法排除人们的主观成分，因此量子理论是主客观要素的结合体；量子跃迁是量子物理的最基本的概念，微观粒子的运动是不连续的，使得测量两个彼此相连的变量遵循测不准原理，同时精确测量这两个变量就不可能；描述微观粒子的波函数是一种几率波（这主要是由德国科学家玻恩给出的解释），在宏观领域中成立的因果定律和决定论在微观领域不成立；从实验中所观测到的微观现象只能用通常的经典语言做出描述，微观粒子呈现波粒二象性佯谬是用经典语言描述的结果，因此经典语言描述的微观现象既是互补的又是互斥的。

　　关于哥本哈根精神，不同的人有不同的描述，如“完全自由的判断与讨论的美德”；“高度的智力追求，大胆的涉险精神，深奥的研究内容与快乐的乐天主义的混合物”；“玻尔给人的鼓舞和指导，与他周围年轻物理学家的天才和个人才干的协同一致，一种领导与群众之间的互补性”；“由于他的洞察力和鼓舞力量，玻尔点燃了想象的火炬，并让他周围人们的聪明才智充分地发挥出来”。

　　另外，需要补充一点的是，某些关于科学家影响力的排名具有相当大的随意性，不能完全当真。例如，哈特在《影响人类历史进程的100名人》中，把玻尔排在了海森伯（第46位）、卢瑟福（第56位）、普朗克（第59位）费米（第76位）等20世纪的其他科学家之后，未能进入前100名，与牛顿（第2位）、爱因斯坦（第10位）更是相差甚远；而约翰·思蒙斯（John Simmons）在《科学100名人：迄今为止的最有影响的科学家排名》(《The scientific 100:a rank of the most influential scientists, past and present》，Carol Publishing Group1996)中，把玻尔排在了牛顿、爱因斯坦之后的第3位。

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张九庆　著
初稿，请勿正式引用
收录时间：2004.04
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