1700959800
1700959801
1700959802
玻尔原子标志
1700959803
1700959804
比如我们都已经知道的原子谱线分裂的问题，虽然在索末菲等人的努力下，玻尔模型解释了磁场下的塞曼效应和电场下的斯塔克效应。但是，大自然总是有无穷的变化令人头痛。科学家们很早就发现了谱线在弱磁场下的一种复杂分裂，称作“反常塞曼效应”（ Anomalous Zeeman Effect）。这种现象要求引进值为1/2的量子数，玻尔的理论对之无可奈何，只能一声叹息。这个难题困扰着许多最出色的科学家，简直令他们抓狂得寝食难安。据说，泡利在到玻尔家访问时，就曾经对玻尔夫人的问好回以暴躁的抱怨：“我当然不好！我不能理解反常塞曼效应！”还有一次，有人看见泡利一个人愁眉苦脸地坐在哥本哈根的公园里，于是上前问候。泡利哇哇大喊道：“当然了，当你想到反常塞曼效应的时候，你还能高兴得起来吗？”
1700959805
1700959806
这个问题，一直要到泡利提出他的“不相容原理”后，才算最终解决。
1700959807
1700959808
另外，玻尔理论沮丧地发现，自己的力量仅限于只有一个电子的原子模型。对于氢原子、氘原子，或者电离的氦原子来说，它给出的说法是令人信服的。但对于哪怕只有两个核外电子的普通氦原子，它就表现得无能为力。准确来说，在所有拥有两个或两个以上电子的模型中，玻尔理论所给出的计算结果都不啻是一场灾难，甚至对于一个电子的原子来说，玻尔能够说清的，也只不过是谱线的频率罢了，至于谱线的强度、宽度或者偏振问题，玻尔还是只能耸耸肩，用他那大舌头的口音说声抱歉。
1700959809
1700959810
1700959811
1700959812
1700959813
泡利Wolfgang Ernst Pauli 1900—1958
1700959814
1700959815
在氢分子的战场上，玻尔理论同样战败。
1700959816
1700959817
为了解决所有这些困难，玻尔、兰德（Alfred Landé）、泡利、克喇默斯（Hendrik A. Kramers）等人做了大量努力，引进了一个又一个新的假定，建立了一个又一个新模型，有些甚至违反了玻尔和索末菲的理论本身。到了1923年，惨淡经营的玻尔理论虽然勉强还算能解决问题，并获得了人们的普遍认同，但它已经像一件打满了补丁的袍子，需要从根本上予以一次彻底变革。哥廷根的那帮充满朝气的年轻人开始拒绝这个补丁累累的系统，希望重新寻求一个更强大、更完美的理论，从而把量子的思想从本质上根植到物理学里面去，以结束现在这样苟且的寄居生活。
1700959818
1700959819
玻尔体系的衰落和它的兴盛一样迅猛，越来越多的人开始关注原子世界，并做出更多的实验观测。每一天，人们都可以拿到新的资料，刺激他们的热情，去揭开这个神秘王国的面貌。在哥本哈根和哥廷根，物理天才们兴致勃勃地谈论着原子核、电子和量子，一页页写满了公式和字母的手稿承载着灵感和创意，交织成一个大时代到来的序幕。青山遮不住，毕竟东流去。时代的步伐迈得如此之快，使得脚步蹒跚的玻尔原子终于力不从心，从历史舞台中退出，消失在漫漫黄尘中，只留下一个名字让我们时时回味。
1700959820
1700959821
1700959822
1700959823
1700959824
玻尔研究所
1700959825
1700959826
如果把1925－1926年海森堡和薛定谔的开创性工作视为玻尔体系的寿终正寝的话，这个理论总共大约兴盛了13年。它让人们看到了量子在物理世界里的伟大意义，并第一次利用它的力量去揭开原子内部的神秘面纱。然而，正如我们已经看到的那样，玻尔的革命是一次不彻底的革命，量子的假设没有在他的体系里得到根本的地位，而似乎只是一个调和经典理论和现实矛盾的附庸。玻尔理论没法解释，为什么电子有着离散的能级和量子化的行为，它只知其然，而不知其所以然。玻尔在量子论和经典理论之间采取了折中主义的路线，这使得他的原子总是带着一种半新不旧的色彩，最终因为无法克服的困难而崩溃。玻尔的有轨原子放射出那样强烈的光芒，却在转眼间划过夜空，复又坠落到黑暗和混沌中去。它是那样地来去匆匆，以致人们都还来不及在衣带上打一个结，许一些美丽的愿望。
1700959827
1700959828
但是，它的伟大意义却不因为其短暂的生命而有任何褪色。是它挖掘出了量子的力量，为未来的开拓者铺平了道路；是它承前启后，有力地推动了整个物理学的脚步。玻尔模型至今仍然是相当好的近似，它的一些思想仍然为今人所借鉴和学习。它描绘的原子图景虽然过时，却是如此形象而生动，直到今天仍然是大众心中的标准样式，甚至代表了科学的形象。比如我们应该能够回忆，直到20世纪80年代末，在中国的大街上还是随处可见那个代表了“科学”的图形：三个电子沿着椭圆轨道围绕着原子核运行。这个图案到了90年代终于消失了，想来总算有人意识到了问题。
1700959829
1700959830
在玻尔体系内部，也已经蕴藏了随机性和确定性的矛盾。就玻尔理论而言，如何判断一个电子在何时何地发生自动跃迁是不可能的，它更像是一个随机的过程。1919年，应普朗克的邀请，玻尔访问了战后的柏林。在那里，普朗克和爱因斯坦热情地接待了他，量子力学的三大巨头就几个物理问题展开了讨论。玻尔认为，电子在轨道间的跃迁似乎是不可预测的，是一个自发的随机过程，至少从理论上没办法得出一个电子具体的跃迁条件。爱因斯坦大摇其头，认为任何物理过程都是确定和可预测的。这已经埋下了两人日后那场旷日持久争论的种子。
1700959831
1700959832
当然，我们可敬的尼尔斯·玻尔先生也不会因为旧量子论的垮台而退出物理舞台。正相反，关于他的精彩故事才刚刚开始。他还要在物理的第一线战斗很长时间，直到逝世为止。1921年9月，玻尔在哥本哈根的研究所终于落成，36岁的玻尔成为了这个研究所的所长。他的人格魅力很快就像磁场一样吸引了各地才华横溢的年轻人，并很快把这里变成了全欧洲的一个学术中心。赫维西、弗里西（O. Frisch）、弗兰克（J. Franck）、克喇默斯、克莱恩、泡利、狄拉克、海森堡、约尔当、达尔文（C. Darwin）、乌仑贝克、古兹密特、莫特（N. Mott）、朗道（L. Landau）、兰德、鲍林（L. Pauling）、盖莫夫（G. Gamov）……人们向这里涌来，充分地感受这里的自由气氛和玻尔的关怀，并形成一种富有激情、活力、乐观态度和进取心的学术精神，也就是后人所称道的“哥本哈根精神”。在弹丸小国丹麦，出现了一个物理学界眼中的圣地，这个地方将深远地影响量子力学的未来，还有我们根本的世界观和思维方式。
1700959833
1700959834
上帝掷骰子吗？：量子物理史话（升级版） [:1700958612]
1700959835
Part. 3
1700959836
1700959837
当玻尔的原子还在泥潭中深陷苦于无法自拔的时候，新的革命已经在酝酿之中。这一次，革命者并非来自穷苦的无产阶级大众，而是出自一个显赫的法国贵族家庭。路易斯·维克托·皮雷·雷蒙·德布罗意王子（Prince Louis Victor Pierre Raymond de Broglie）将为他那荣耀的家族历史增添一份新的光辉。
1700959838
1700959839
“王子”（Prince，也有翻译为“公子”的）这个爵位并非我们通常所理解的，是国王的儿子。事实上在爵位表里，它的排名并不算高，而且似乎不见于英语世界。大致说来，它的地位要比“子爵”（Viscount）略低，而比“男爵”（Baron）略高。不过这只是因为路易斯在家中并非老大而已，德布罗意家族的历史悠久，他的祖先中出了许许多多的将军、元帅、部长，曾经忠诚地在路易十四、路易十五、路易十六的麾下效劳。他们参加过波兰王位继承战争（1733－1735）、奥地利王位继承战争（1740－1748）、七年战争（1756－1763）、美国独立战争（1775－1782）、法国大革命（1789）、二月革命（1848），接受过弗兰西斯二世（FrancisⅡ，神圣罗马帝国皇帝，后来退位成为奥地利皇帝弗兰西斯一世）以及路易·腓力（Louis Philippe，法国国王，史称奥尔良公爵）的册封，家族继承着最高世袭身份的头衔：公爵（法文Duc，相当于英语的Duke）。路易斯·德布罗意的哥哥―莫里斯·德布罗意便是第六代德布罗意公爵。1960年，当莫里斯去世以后，路易斯终于从他哥哥那里继承了这个光荣称号，成为第七位Duc de Broglie。
1700959840
1700959841
1700959842
1700959843
1700959844
德布罗意Louis de Broglie 1892—1987
1700959845
1700959846
当然，在那之前，路易斯还是顶着王子的爵号。小路易斯对历史学表现出浓厚的兴趣，他的祖父―Jacques Victor Albert, Duc de Broglie，不但是一位政治家，曾于1873－1874年担任过法国总理，同时也是一位出色的历史学家，尤其精于晚罗马史，写出过著作《罗马教廷史》（Histoire de l’église et de l’empire romain ）。小路易斯在祖父的熏陶下，决定进入巴黎大学攻读历史。18岁那年（1910），他从大学毕业，却没有在历史学领域进行更多的研究，因为他的兴趣已经强烈地转向物理方面。他的哥哥莫里斯·德布罗意（第六代德布罗意公爵）是一位著名的射线物理学家。正如我们已经提到过的那样，莫里斯参加了1911年的布鲁塞尔第一届索尔维“巫师”会议，并把会议记录带回了家。小路易斯阅读了这些令人激动的科学进展和最新思想，他对科学的热情被完全地激发出来，并立志把一生奉献给这一伟大的事业。
1700959847
1700959848
转投物理后不久，第一次世界大战爆发了。德布罗意应征入伍，获得了一个无线电技术人员的工作。大部分时间里，他负责在埃菲尔铁塔上架设无线电台。他比可怜的亨利·莫塞莱要幸运许多，能够在大战之后毫发无伤，继续进入大学学习物理。他的博士导师便是著名的保罗·朗之万（Paul Langevin）。
1700959849