哥本哈根學派創始人：不會踢足球的物理學家不是一個牛逼的教育家，與愛因斯坦相愛相殺

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國家級運動員

世界級物理學家

上次超模君介紹海森堡的時候（傳送門），說了波爾正在趕來的路上，今天終於是趕到了。。。

尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾(Niels Henrik David Bohr，1885~1962)

足球？物理？

1885年，玻爾生於丹麥的哥本哈根，父親是哥本哈根大學的生理學教授，母親出身於一個富有的猶太人家庭，波爾還有一個弟弟（後來成為了劍橋大學的數學教授）。

父親為兩個兒子的教育可謂是操碎了心，他經常約一大堆朋友來到家裡，一起討論關於科學、哲學、文化甚至是政治的一些有趣的問題，希望在這樣的熏陶下，兒子們能從小就熱愛自然科學。除此之外，父親也十分重視兒子的體質，培養他們的體育興趣。

從童年時代開始，波爾就是一個優等生，做事專心，成績一直名列前茅，特別是數學和物理。

同時，波爾愛好足球、兵兵球、帆船和滑雪等，他和弟弟從少年時代就成為了著名足球運動員，後來還打進了國家隊，兩兄弟（一個主力門將，一個主力前鋒）稱霸丹麥足壇。

1908年，波爾兄弟作為丹麥國家代表隊去參加了倫敦奧運會，不過，非常遺憾的是，哥哥波爾只能作為後補，沒有上場。而弟弟作為主力前鋒，為丹麥奪得了足球銀牌。

至於波爾為什麼被列為後補，估計是因為他之前參加的一場戰特維達隊的比賽中不夠專心，德國人外圍遠射時，波爾卻倚在門柱邊思考數學題，賽後，人們發現，這個門柱被寫滿了各種公式。。。

波爾除了學習成績好，體育好，動手能力也是極強的。

父親為了培養波爾的動手能力，為他購置了車床和工具。波爾很快就熟練地掌握了金工技術，並且會動手修理一切損壞了的東西，比如家裡的鐘錶或自行車。

（學習成績好，體育又好，還心靈手巧！）

1903年，波爾中學畢業，以優異的成績考入哥本哈根大學數學和自然科學系，專攻物理。

其實，後來成為享譽世界的物理學家的波爾常常調侃說：後悔放棄足球而選擇入了物理這個坑。

剛開始，波爾沉迷實驗，總是待在學校實驗室做實驗。後來，丹麥皇家科學院舉辦了一次優秀論文競賽，波爾以有關水的表面張力的論文獲得金獎以及一筆助學金，也正是有了這筆獎學金，波爾後來才有機會去到劍橋大學的卡文迪許實驗室深造。

卡文迪許實驗室創建人麥克斯韋（傳送門）

1911年，波爾獲得哥本哈根大學哲學博士學位，隨後便去到英國劍橋，跟著當時最有權威的物理學家湯姆遜（Thomson，Joseph John）學習。

湯姆遜

就像很多的天才一樣，波爾與湯姆遜的第一次見面就直言不畏，指出了湯姆遜的一篇論文的錯誤之處。按照慣例，應該是如下劇情：

然而，湯姆遜表示有點介意波爾如此年少輕狂，因此並沒有重視對波爾的指導。

波爾也覺得他跟湯姆遜談不來，便轉而去到了曼徹斯特大學的盧瑟福實驗室，從此與盧瑟福結下了深厚的友誼。

桃李滿天下的盧瑟福（Ernest Rutherford）

雖然波爾僅僅在盧瑟福實驗室工作了4個多月，但是收穫卻是巨大的，不僅結識了一大群青年才俊（蓋革、馬考瓦、馬斯登、埃萬斯、拉歇爾、法揚斯、莫寒萊、海鳥希、查兌克 、達爾文等），還了解到當時實驗室研究的最前沿的問題，更重要的是盧瑟福的個人魅力、治學方式讓波爾為之折服。

1912年9月，波爾回到哥本哈根大學擔任編外副教授，開始他的教學生涯。

波爾的教學風格深受盧瑟福的影響，無論是多難理解的問題，他都會十分有耐心地給學生講清楚，並且還會將內容講得十分有趣。

與此同時，波爾開始研究原子輻射問題，並於1913年發表了具有劃時代意義的長篇論文——《論原子和分子的結構》，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，構建了原子結構的玻爾模型。這篇論文由盧瑟福推薦在倫敦皇家學會的《哲學雜誌》分三部分發表，人稱「波爾三部曲」。

波爾的聲望越來越高，1914年波爾應邀去到曼徹斯特大學任副教授，而到1916年，波爾正式成為哥本哈根大學物理學教授，接著在1917年，又被評選為丹麥皇家科學院院士。

1918年，盧瑟福專門設置了一個哲學博士職務，想要邀請波爾來擔任，不過，波爾正在為發展丹麥的物理學研究而努力，計劃籌建哥本哈根理論物理研究所，便婉言拒絕了盧瑟福的邀請。

1920年9月，哥本哈根理論物理研究所（即波爾研究所）終於建成。這個研究所吸引了無數熱愛物理的年輕人以及世界知名物理學家前往。

海森堡、克拉邁爾斯、狄拉克、泡利、赫韋希、哈爾特列、朗道、派耶爾斯等無數位傑出物理學家都曾來到這裡進行學術研究。

在研究所里，波爾完全沒有作為領導人的架子，不會對學生們進行干涉，任由他們發揮。在這樣平等、自由、團結的學術研究氛圍下，很多物理學最深奧的問題都得以解決，就這樣慢慢形成了「哥本哈根學派」，哥本哈根大學也成為了世界主要科研中心。

而當別人問波爾是如何做到將這麼多有才華的青年團結到一起的時候，波爾如此回答：「因為我不怕在年青人面前承認自己知識的不足，不怕承認自己是傻瓜。」

1922年，波爾因對研究原子的結構和原子的輻射所做得重大貢獻而獲得諾貝爾物理學獎。

而當時丹麥報紙普遍採用的標題是這樣的：《著名足球運動員尼爾斯·玻爾被授予諾貝爾獎》。

波愛之爭

波爾與愛因斯坦相識於1920年的柏林，初次見面，相安無事。

從此以後，他們兩個便圍繞關於量子力學理論基礎的解釋問題開始了終身論戰，只要一見面，就會唇槍舌劍，辯論不已。而「波愛之爭」的主要戰場就是在索爾維會議上，其中十分重要的三個回合分別是在1927 年、1930 年以及1935年的索爾維會議上。

在1927年的第五屆索爾維會議上，眾星雲集，可謂是前無古人後無來者的物理盛會。

愛因斯坦舉著相對論大旗，頭頂光電效應的光環，玻爾高舉著他的「氫原子模型」，玻恩口口聲聲念叨著「概率」，德布羅意騎著他的「波」，康普頓西裝上印著「效應」二字，狄拉克夾著一個「算符」，薛定諤挎著他的「方程」，身後還藏了一隻不死不活的「貓」，布拉格手提「晶體結構」模型，海森伯和他的同窗好友泡利形影不離，兩人分別握著「不確定原理」和「不相容原理」，埃倫費斯特也緊握他的「浸漸原理」大招牌，還有居里夫人「鐳和釙」、洛倫茲的「變換」、普朗克的「常數」、朗之萬的「原子論」、威耳遜的「雲霧室」等等。

這次會議分成兩派，一派是以愛因斯坦為首的理論物理學家（薛定諤、德布羅意等），一派是波爾掌門的哥本哈根學派（海森堡、泡利等），兩邊人數、實力旗鼓相當。

海森堡提出的不確定原理被認為是物理學的一個基本定律，而在這次索爾維會議上，波爾基於不確定原理作出了大膽的推論：粒子運動的軌跡是不確定的。

波爾認為在原子世界測量會影響到被測物體。「關鍵一點在於我們無法分清所看到的到底是原子本身的行為，還是原子與測量儀器之間的作用，在觀察存在的偉大舞台上，我們既是觀眾，又是演員。」

波爾的這個推論就像一個重磅炸彈，完全顛覆了傳統物理關於「實在」的認識，立即在物理界引起了軒然大波。

然而，愛因斯坦完全不認同海森堡的不確定原理，他認為一個完備的物理理論應該具有確定性、實在性和局域性。

於是，對於波爾的推論，愛因斯坦麻馬上舉了一個α 射線粒子的例子來反擊：「很抱歉，我沒有深入研究過量子力學，不過，我還是願意談談一般性的看法。」

不過，很快，波爾就會想出了另一個例子來證明愛因斯坦所舉的例子與他的推論並不矛盾。

在1930年的第六屆索爾維會議上，愛因斯坦提出了著名的思想實驗——光子盒。在這個實驗里，時間和能量可以做到同時準確測量，因此，不確定原理是不成立的。

波爾也不甘落後，在第二天就通過愛因斯坦自己的相對論證明了這一個思想實驗是有缺陷的。

這時，儘管愛因斯坦有被波爾震驚到，但還是「嘴硬」，說：「量子論也許是自洽的，但卻至少是不完備的！」

不過，用愛因斯坦的廣義相對論回擊了光子盒實驗的波爾，心裡也是不踏實的，因為他自知這是自己投機取巧所得到的推論，其中還有很多嚴格的概念需要澄清。波爾因此一直耿耿於懷，直到1962年去世，人們發現波爾實驗室的黑板上還留著愛因斯坦光子盒的圖。

波爾與愛因斯坦的長期論戰並不妨礙他們建立深厚的友誼，他們會互相關心，互相尊重。

波爾曾為愛因斯坦遲遲不得諾貝爾獎而擔憂，生怕自己在愛因斯坦之前獲獎。因此，在1922年得知將1921年的諾貝爾物理學補頒給愛因斯坦，而自己獲得1922年度的諾貝爾獎時，非常激動，便寫信給愛因斯坦，謙虛地說：「我之所以能夠取得這些成績，是由於您做出的奠基性工作。」

愛因斯坦收到波爾的信之後，也非常開心，當即回了信：「我在日本啟程之前不久收到了您熱情的來信。我可以毫不誇張地說，它像諾貝爾獎一樣，使我感到快樂。您擔心在我之前獲得這項獎金。您的這種擔心我覺得特別可愛——它顯示了玻爾的本色。」

對於這場發生在20世紀最偉大的兩位物理學家身上的爭論，眾多物理學家都給予了高度的評價。

美國物理學家約翰·惠勒（John Archibald Wheeler）就曾這樣說過：「沒有矛盾和佯謬，就不可能有科學的進步。約麗斑駁的思想火花往往閃現在兩個同時並存的矛盾的碰撞切磋之中。」

而當事人波爾認為這場爭論是自己「許多新思想產生的源泉」。

愛因斯坦也對波爾給予了極高的評價：「作為一位科學思想家，玻爾所以有這麼驚人的吸引力，在於他具有大膽和謹慎這兩種品質的難得融合；很少有誰對隱秘的事物具有這一種直覺的理解力，同時又兼有這樣強有力的批判能力。他不但具有關於細節的全部知識，而且還始終堅定地注視著基本原理。他無疑是我們時代科學領域中最偉大的發現者之一。」

愛因斯坦：上帝是不擲骰子的！

波爾：不用你告訴上帝該做什麼。

本文由超級數學建模編輯整理

部分資料來源於網路

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