用玻尔的简单氢原子模型来看,当电子从一个能量的状态跳到另一个能量的状态,要辐射一定能量的光,而这个光的光谱是可以被测量的。通过爱因斯坦的理论可知,光辐射出来的光子的能量和它的频率有关。所以,当测量出这个光子的频率的时候,我们就确定了这个光子从氢原子里跑出来时它的能量是多少。当我们测量了光子的能量,也就确定了这个电子是从哪个轨道上跑到另一条轨道上的。
当然,玻尔的轨道概念只是临时性的。在这之后,又过了12年,海森堡用量子态取代了轨道。在海森堡那里,是不被允许谈论轨道的,因为电子不存在轨道,只能说从一个能量的状态跳到另一个能量的状态。海森堡到底发现了什么?我们再过三堂课来谈。
关于玻尔的故事,比普朗克的要多,因为玻尔这个人带的学生太多了,就像苏格拉底的那些学生一样,普朗克的学生也会讲关于他的故事。
一提起科学家,很多人脑海中立刻浮现出一副身单力薄、病歪歪的形象。但事实上,科学家中也有不少“肌肉男”,其中最典型的就是玻尔。玻尔年轻时是一个非常有名的足球运动员。他还有一个后来做了数学家的弟弟,比他更厉害的是,他的弟弟曾经作为丹麦国家足球队队员参加过奥运会,并且获得了奥运会的银牌。兄弟俩都曾效力于哥本哈根大学足球队,这是一支很强的球队,多次获得丹麦全国比赛的冠军。玻尔是这支球队的替补守门员。为什么是替补呢?因为玻尔所在的球队很强,一般都是他们去围攻对手的大门,很少会被别的球队威胁自己的球门。作为这支强队的守门员,玻尔绝大多数时间都是很闲的。为了打发时间,他养成了一个“坏”习惯,就是在空闲的时候找几道物理题算算。有一次,他们的球队和一支德国球队比赛,玻尔又习惯性地开始计算物理题了。结果德国球员发动反击的时候,看到对方守门员在发呆,就选择直接远射吊门。而此时的玻尔还沉浸在物理的世界里,根本没注意到发生了什么,就这样被德国人攻破了球门。玻尔所在球队的教练勃然大怒,从此以后,玻尔就被贬为替补守门员了。
玻尔
玻尔是一位伟大的科学家,同时也是一个非常有人格魅力的领导者。他在他的母校哥本哈根大学创建了著名的玻尔研究所。曾经有32位诺贝尔奖获得者在这里工作、学习和交流过,这让玻尔研究所在20世纪二三十年代成为国际物理学研究的圣地。
有一次,玻尔去苏联科学院访问。有人问他:“请问您用了什么办法把那么多有才华的青年人都团结在自己的周围?”玻尔笑着回答:“因为我不怕告诉年轻人我是傻瓜。”结果翻译一紧张,把这句话翻成“因为我不怕告诉年轻人他们是傻瓜”,顿时引得哄堂大笑,因为苏联人所熟知的苏联物理学泰斗朗道就喜欢这么对待学生。
我个人常常用玻尔来激励自己,并不是因为他发现了原子结构,而是他50岁之后不干物理了。他清楚自己老了之后的长项:第一,做点组织工作;第二,研究一下量子力学对其他学科的作用;第三,建立一些研究所。
在玻尔的文集中,除了论文,还有很多他的演讲稿,这些演讲稿也成了经典,里面有不少关于量子论的哲学观点。当然,他的哲学不总是对的。比如,人们常常提到的互补原理,其实不如海森堡发现的原理。不过,这是另外一个话题了。