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确立核结构

时间:2022-01-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:确立核结构——卢瑟福破解原子迷宫玻尔,1885年10月7日生于丹麦哥本哈根,是20世纪第一流的科学家之一。在他研究原子结构问题时,就创造性地把普朗克的量子说和卢瑟福的原子核概念结合了起来。1922年,发现了这种元素铪,证实了玻尔预言的正确。玻尔和妻子、家人,由丹麦地下组送到瑞典。玻尔由于研究原子结构和原子辐射的贡献,荣获1922年诺贝尔物理学奖。玻尔相信为了控制核武器,人民及其思想都必须自由交流。
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确立核结构——卢瑟福破解原子迷宫

玻尔,1885年10月7日生于丹麦哥本哈根,是20世纪第一流的科学家之一。他首先应用量子理论,即将某一系统的能量限制在某些离散值来研究原子结构和分子结构问题。在量子物理学的发展过程中,他曾是主导人物,也做出了主要贡献。

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爱因斯坦(左)与玻尔(右)

玻尔早在大学作硕士论文和博士论文时,就考察了金属中的电子运动,并明确意识到经典理论在阐明微观现象方面的严重缺陷,赞赏普朗克和爱因斯坦在电磁理论方面引入的量子学说。在他研究原子结构问题时,就创造性地把普朗克的量子说和卢瑟福的原子核概念结合了起来。在玻尔离开曼彻斯特大学以前,曾向卢瑟福呈交了一份论文提纲,引入了定态的概念,给出了定态应满足的量子条件。回到哥本哈根后,1913年初,有朋友建议他研究原子结构,应很好地联系和应用当时已有的丰富而精确的光谱学资料,这使他思路大开。通过对光谱学资料的考察,玻尔的思维和理论有了巨大的飞跃,使他写出了“论原子构造和分子构造”的长篇论著,提出了量子不连续性,成功地解释了氢原子和类氢原子的结构和性质。1921年,玻尔发表了“各元素的原子结构及其物理性质和化学性质”的长篇演讲,阐述了光谱和原子结构理论的新发展,诠释了元素周期表的形成,对周期表中从氢开始的各种元素的原子结构作了说明,同时对周期表上的第72号元素的性质作了预言。1922年,发现了这种元素铪,证实了玻尔预言的正确。1922年玻尔获诺贝尔物理学奖。

1930年起,玻尔继续从事于由量子理论引起的认识论问题,同时还对核物理学这个新领域做出了贡献。他把原子核比作一个液滴,他的液滴概念是理解许多核过程的关键手段,特别是1939年在理解核裂变(一个重核分裂为两个几乎等质量的两部分,并释放巨大的能量)的实质中起了重要作用。

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玻尔利用普朗克常数,创造出描述电子运动方式的纯数学方法,他确定了原子本身的特性。

1940年丹麦被德国人蹂躏和占领,面对纳粹的权势,玻尔尽力维护其研究所的工作和保持丹麦文化的完整性。1943年,由于他的犹太血统和从不隐蔽的反纳粹观点,他受到立即逮捕的威胁。玻尔和妻子、家人,由丹麦地下组送到瑞典。再由英国政府派飞机将玻尔从瑞典送到英国。在以后两年中,玻尔和他的一个儿子奥格一起参加了裂变核弹的工程。奥格以后继承父业,是一位理论物理学家,主持了理论物理研究所,获得了诺贝尔物理学奖。他们在英国工作了几个月,就和英国的研究组一起搬到了美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯研究中心。

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(玻尔假设)玻尔理论成功地解释了原子的稳定性、大小及氢原子光谱的规律性。玻尔由于研究原子结构和原子辐射的贡献,荣获1922年诺贝尔物理学奖。

玻尔特别关心原子武器对人类带来的灾难。1944年,他试图说服英国首相丘吉尔和美国总统罗斯福必须通过国际合作来解决这些问题。显然这种呼吁没有取得成功,玻尔在1950年致联合国的一封公开信中继续努力提出一个“开放世界和合理的和平政策”。玻尔相信为了控制核武器,人民及其思想都必须自由交流。他带头推动了1955年在日内瓦召开的第一届国际和平利用原子能会议,并协助建立了欧洲核研究委员会(CERN)。在他获得的众多奖誉中,玻尔曾于1957年获得第一届“美国和平利用原子能奖”。

玻尔在晚年时,曾试图指出,在人类生活和思想的许多方面,互补的思想可能说明一些问题。他对几代物理学家都会有重大影响,对他们的科学思想和生活观点都起着启蒙引导作用。玻尔自己不断向各方面学习,甚至对最年轻的共事者也抱着倾听学习的态度。他从同事们、妻子、儿子和兄弟那里获得了力量。他的精神富有国际性,但他也是十足的丹麦人,他深深扎根于他的丹麦文化之中。这一点可以从他负责的许多公共事务中看出来,特别是他从1939年起就是丹麦皇家科学院院长,一直负责到生命结束。

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原谅敌人要比原谅朋友容易。

——狄尔治夫人

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