来到卢瑟福的身边

1907年春天，卢瑟福和妻子、女儿一家三口离开了使他们无比怀念的加拿大蒙特利尔市，来到灰蒙蒙、潮湿的工业城市曼彻斯特，不久他身边就有了来自6个国家的15名优秀助手，如德国来的盖革（Hans Geiger，1882—1945）、新西兰来的马斯登（Enerst Marsden，1889—1970）等人；还有一个设备精良的实验室，以及一批求知若渴的大学生。虽然这儿的自然环境比加拿大差远了，但这儿毕竟是欧洲科学的中心，学术风气大不相同，所以卢瑟福的心情仍然非常振奋。他曾对人说：“这里的学生对一位有名望的教授几乎敬之如神，而在加拿大，学生对教授常采取批评态度。在这儿任教真令人心清神爽。你想，当你察觉别人对你怀有感情和尊敬时，那种感受不是很好吗？”

在这种让人“心清神爽”的条件下，卢瑟福在1911年又让全世界物理学家大吃一惊：提出了有核原子模型，即原子结构像太阳行星模型一样，有一个带正电的核，电子则绕核旋转。玻尔在剑桥就知道了这个信息，但由于J.J.汤姆逊“坚决反对这个模型”，以及普遍的不相信，所以人们还很少提到这个模型，也没怎么认真对待这个模型。玻尔到曼彻斯特，主要是冲着放射性研究而去的，开始的时候对这个有核模型也没怎么在意。他曾说过：“当我到曼彻斯特去的时候，我想将能学会放射性技术真是太妙了……待我去了几周之后，我也真学到了这奇妙的技术。”

即使到了曼彻斯特以后，玻尔在开始也没有将有核原子模型当作自己主要的关心对象。现在看来，这件事情似乎有点奇怪，不可理解。其实在当时来说，并没有什么令人不解的地方。1962年10月31日，当库恩等人问到这个问题时，玻尔说：“当时人们并没有把卢瑟福的原子模型当真。今天我们似乎不太明白这一点，但当时的确没有人认真对待这个模型。任何场合都没有人提及。”

卢瑟福自己的沉默也是一个主要的因素。在1911年秋季第一届索尔维会议上，他对自己的有核原子模型只字不提，甚至在他一年以后出版的670页的《放射性物质和它们的放射性》（Radioactive Substances and their Radiations）一书中，只有3页谈到α粒子散射。曾任英国皇家研究院院长并与卢瑟福合作过的物理学家安德雷德（E. N. C. Andrade，1887—1971）在1958年曾说过：“卢瑟福似乎并没有认识到他的发现将是划时代的，就像以后事实证明的那样。”

玻尔到曼彻斯特以后，卢瑟福安排他到实验室去研究铝对α粒子的吸收。实验室拴不住玻尔的心，他也许又有点担心。他在给弟弟的信中就表达了这种忧虑：“可惜我必须坦白地说，我还不能肯定从卢瑟福让我做的工作中能得到多少成果。”

英国物理学家卢瑟福在实验室里。

但总的说来，在曼彻斯特仍然使玻尔感到高兴，因为卢瑟福对年轻人很热情，常常到实验室来问长问短、亲临指导，而且“按时来听取进展情况并谈论每一件事”。更重要的是，尽管卢瑟福更热衷于实验，但他能够赏识玻尔理论方面的才能，有一次玻尔的好友赫维西问卢瑟福某种辐射是从原子的哪一部分发出来的，卢瑟福立即回答说：“去问玻尔。”

有人问卢瑟福何以如此信任玻尔，卢瑟福幽默地说：“玻尔的不同，是因为他是一个足球运动员。”

一个年轻人能受到著名科学大师的赏识，那当然会感到兴奋和欣慰；即使有点别的担心，也就不会耿耿于怀。玻尔在卢瑟福面前也受到过挫折，他甚至埋怨说，“这儿找不到一个真正（对基本理论）感兴趣的人”，但也由于同样的原因，玻尔并没有觉得沮丧。但接下来发生的事激发了玻尔巨大的活力。

瑞典籍匈牙利化学家赫维西。

玻尔到曼彻斯特之后，赫维西正在为完成卢瑟福的任务而忙个不停。卢瑟福让赫维西分离出一些放射性新元素，但他却怎么也分离不出来，于是赫维西把他的想法告诉了玻尔。玻尔敏感地将赫维西失败的原因，与有核原子模型联系到了一起。玻尔想，这些元素之所以不能分离，恐怕有深层的原因。如果元素的化学性质由绕核电子来决定，那么这不能分离的元素就很可能有相同数目的电子；而它们之所以还有些不同，可能是在原子核上有些不同。从1910年起，人们就知道有一些元素化学性质完全一样，但原子量却不相同，赫维西曾把这件事告诉过玻尔，这更使玻尔觉得自己上面的想法可能是真的。玻尔的想法在一年以后，由索迪（F. Soddy，1877—1956，1921年获得诺贝尔化学奖）用“同位素”（isotope）的理论证实。同位素是指一些元素有不同的原子量A，但原子序数（核电荷）Z却相同。索迪后来因为提出同位素理论而获诺贝尔化学奖。其实，在索迪提出同位素理论之前一年，玻尔已经有了相同的认识，而且他还认识到“当元素放射性衰变发射α或β粒子时，这元素在周期表上的位置将分别后移两格或前进一格”。这就是现在众所周知的“放射性位移定律”（radioactive displacement law）。这儿值得注意的是，玻尔认为β粒子是从核里发射出来的，这与卢瑟福当时的看法相左，卢瑟福认为β粒子来自核外分布的电子。

玻尔的想法很了不起，如果卢瑟福能支持他，那索迪的功劳很可能就被玻尔夺去了。我们且看玻尔对采访者讲的话：

当我把我的想法告诉卢瑟福并希望知道他的反应时，他像通常一样对任何能达到简单性的结果都表示兴趣，但他用惯常的小心警告我不要对原子模型的作用过分夸大，也不要在不充足的实验事实基础上建立太多的理论。……我说我的推理可以最终证实他的原子模型……我还想把我的推理写成文章出版，但后来被别的事岔开了……我对卢瑟福说：“要不了几年，我的想法将会成为您的原子模型的基础……”他有点不耐烦，说他有许多事要做，一时还不想进入原子核，等等……为了建议发表我的研究结果，我找了卢瑟福五次。

卢瑟福可能没有了解或者不相信玻尔试图告诉他的东西。玻尔有关放射性位移的思想明确暗示。α和β粒子都来自原子核，但卢瑟福在1913年出版的书上仍然明确地写着β粒子是来自核外的电子：

“……中心物质的不稳定性和电子分布的不稳定性。前一种不稳定性导致α粒子的发射，后者引导起β和γ射线的出现。”

玻尔有点着急了，他留学一年的时间快满了，7月底他将回到哥本哈根。回哥本哈根之前，他要尽可能多发表几篇文章，否则会为再回到哥本哈根大学担任讲师带来困难。

正在这时，发生了一件意想不到的事情，这使玻尔突然闯进了一个崭新的研究领域，并很快使他获得了辉煌的成功。这一成功与他对卢瑟福的原子有核模型的认真思考有关系。

诗云：“会待长风吹落尽，始能开眼向青山”！