丹麦科学家的家族徽章上为什么会有太极图标？

这是一张1997年版的500丹麦克朗的纸币，按照今天的汇率换算500丹麦克朗=526.35人民币。在这张纸币的正面右侧，有一位手拿烟嘴的人物。他就是原子物理学之父，1922年获得诺贝尔物理学奖获得者，丹麦籍犹太人-尼尔斯·玻尔。今天我们就来介绍他的故事。

尼尔斯·玻尔

玻尔的全名是：尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔（丹麦文：Niels Henrik David Bohr）生于1885年10月7日，是丹麦的国宝级物理学家，哥本哈根大学硕士/博士，丹麦皇家科学院院士，曾获丹麦皇家科学文学院金质奖章，英国曼彻斯特大学和剑桥大学名誉博士学位。

玻尔的父亲是哥本哈根大学的生理学博士，母亲是一位金融家的女儿，他们一共养育了三个孩子，玻尔排行老二，由于家庭富裕父亲又是大学教授，玻尔从小就受到了良好的教育，少年时期的小波尔就常常在哥本哈根大学的各种教室里溜达并有机会聆听很多当时著名的大教授的讲课。这培养了波尔对自然科学的浓厚兴趣。

七岁的时候，玻尔进入了小学。他的其他科目成绩都很好，就是作文课的成绩很差，因为小玻尔喜欢直截了当地表达自己的想法，不喜欢委婉与修辞的表达方式。有一次，老师让写一篇作文题目是：《自然力在家庭中的应用》，玻尔的作业只写了几个字：“我们家不用自然力。”

即是职业球员也是科学新星

1903年，18岁的玻尔进入哥本哈根大学数学和自然科学系，主修物理学。在弟弟哈那德·玻尔的影响下玻尔接触并爱上了足球运动，由于他身材高大手臂修长，守门技术出众，很快就成为了哥本哈根大学足球俱乐部的明星守门员。不过奇葩的是玻尔常常在己方队员压过对方半场后就开始靠在门柱上演算各种物理公式。当足球向球门飞来时估计玻尔心里正在套用力学方程测算皮球的飞行轨迹，难怪他的每次扑救都又快又准。

由于哥本哈根大学俱乐部在联赛中成绩出众，立下汗马功劳的玻尔被入选了国家队。并代表丹麦参加了1908年的伦敦奥运会，当年丹麦队获得男子足球项目的银牌，不过玻尔更多的时候是作为替补门将在场边挥舞着红白国旗为队友加油。

物理学家给人的印象怎么都和体育不太搭边，像玻尔这样两头开花的比较罕见，爱因斯坦只是一个体育运动爱好者，而类似的还有美国植物学家亨利. 斯奈尔曾经是职业棒球运动员。

大学期间，玻尔还被深奥的哲学问题深深吸引。他选修了哲学史和逻辑学两门课。特别是父亲的好友于夫丁的课，使玻尔佩服得五体投地。

于夫丁非常善于引导学生们思考，在教学中他回顾了16—18世纪的主要哲学派别，然而，他并不打算劝说学生们信奉其中的任何一种。他所强调的只是问题的提出，而非解答。他是这样解释的：“解释是死的，问题却是活的，否则，哲学就不会有生命力。”

为了探讨哲学问题，玻尔和海德拉参加了一个以讨论哲学和科学为内容的小组。这个不超过12个人的小组每月数次聚集于咖啡馆，在那里，只要面前放上一杯咖啡或一杯啤酒，他们就可以通宵畅谈到第二天早晨。

半小时搞定博士毕业答辩

1905年，丹麦科学文学院重奖征求有关液体表面张力的论文。在大量的参赛论文中，只有两篇文章脱颖而出被选中，其中就有玻尔的一篇。当时21岁的玻尔还只是一名大二的学生而已，参赛的人中不乏当时出名的大物理学家。然而自信的玻尔以惊人的勇气和卓越的才能，对当时最有名的物理学家的基本理论发起了挑战，他得出了出人意料的结论。即在确定表面张力时，还有附加因素应该考虑进去。玻尔的论文中没有留下悬而未决的猜想，他所论述的每一点都极具说服力，因此，最终玻尔的论文荣获了丹麦科学院颁发的金质奖章。

1907年，玻尔取得了学士学位。之后，玻尔深入研究了汤姆逊的著作经过分析，他选择了金属的各种物理性质为研究题目，在电子理论的指导下研究金属的电导率，热导率，磁电现象和热电现象作为自己的硕士论文。他认为：金属的电子理论大有可为，他决定继续把它作为自己博士论文的研究内容。论文完成后，答辩于1911年初举行。当地的一家报纸这样报道了这次答辩会：26岁的科学新星尼尔斯·玻尔只用了半小时，就以博士身份离开了大学。时间之短是破天荒的……玻尔所写的东西，所提出的问题都太新颖，太不寻常了，以致考评委员会的大教授们没有人能够对他提出任何问题。

剑桥大学遇冷，遇卢瑟福逢“伯乐”

就这样，26岁的玻尔博士毕业了，并当上了教授。1911年秋，玻尔来到了剑桥。当时剑桥是世界科学知识的中心，达尔文、牛顿、汤姆逊的母校！现在，他也来到了剑桥！他的脑子里闪现出斯宾塞的诗句：剑桥，我的母亲！在她那顶冠冕上，缀有多少睿智，多少冥思.....

到剑桥后，玻尔希望能在大物理学家汤姆逊的指导下在卡文迪许实验室有所建树，但性格不会拐弯的他第一次刚见到导师汤姆逊的面，就操着丹麦口音的英语把他论文中反驳汤姆孙理论的段落当面指出，使导师大为光火！汤姆逊，此时只有55岁，但已在世界最著名的物理实验室——卡迪文许实验室里当了27年的主任了。当时，这位处于科学颠峰的人物很热情地接待了他，但对这位初出茅庐的年轻人所提出的反驳意见未予处理。很自然的，玻尔在卡文迪许实验室并没有得到重用，但玻尔并没有垂头丧气，他依然坚持自己的见解，后来，经过自己奋发努力地钻研，终于使电子理论研究取得了一定的进展。

在剑桥工作了不久，在一次实验室年度聚餐会上他聆听了来访的卢瑟福的长篇演说，为他的性格和成就所折服，并且迅速决定：他应该和这位能以正确无误的能力深入科学真理核心的光辉人物一道工作。于是，玻尔在征得卢瑟福同意后，随即于1912年3月，来到了曼彻斯特随卢瑟福工作，这也成为他一生的重要转折点。

玻尔来到了曼彻斯特，进入了卢瑟福的实验室，开始了他的新的工作。工作进展很顺利，他锲而不舍，才能超众，很受卢瑟福的赞赏。两人在交往中建立了亲密无间的关系，开创了科学史上原子理论的新时代。在卢瑟福的支持和帮助下，玻尔从1912年起致力于原子理论的研究，在卢瑟福提出的原子行星模型（卢瑟福通过实验推断出原子的大部分体积是空的，电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转，就像行星围绕着太阳 。）的基础上，当年就推导出新的同位素理论。当时，卢瑟福以原子模型理论的权威自居，不但对他的新论点没有认识，反而劝说他不要冒险。面对劝告，玻尔没有止步。他夜以继日地工作，大胆地在前人还没认识的科学领域里探索。他有选择地研究了大量材料，并结合自己研究的成果，对新论点给予精确的推论和阐述，很快，同位素论点被实践所证实，卢瑟福也对这位年轻人刮目相看。

不在挑战就在去挑战的路上

在曼彻斯特短短的4个月期间，他归纳出了即将导致一场物理学革命的观念。1913年，玻尔引入一种与经典电动力学不同的物理量，这就是普朗克恒量，当玻尔挑战并修改了规则后，当时的很多传统教育出生的物理学家对这个年轻人表示反感，但是他们又不能对他的存在置之不理，因为他的验证与实验事实相符。结果是理论和实验很好地吻合在一起了。之后玻尔发表了阐明原子结构的著名论文，被后人尊称为“玻尔理论。”后来，玻尔又提出了“对应原理”和“并协原理”，对现代物理学特别是量子论和量子力学的建立，起了非常重要的作用。

1916年，响应祖国的召唤，玻尔回到了哥本哈根大学任教及继续研究，哥大专门为年轻的玻尔新设置了理论物理学教授的头衔和对应的学科。

玻尔理论

玻尔理论不但回答了氢原子稳定存在的原因，而且还成功地解释了氢原子和类氢原 子的光谱现象。氢原子在正常状态时，核外电子处于能量最低的基态，在该状态下运动的 电子既不吸收能量，也不放出能量，电子的能量不会减少，因而不会落到原子核上,原子不 会毁灭。当氢原子从外界获得能量时，电子就会跃迁到能盘较高的激发态，处于激发态的 电子不稳定，就会自发地跃迁回能量较低的轨道，同时将能量以光的形式发射出来。由于 两个轨道即两个能级间的能量差是确定的，且轨道的能量是不连续的，所以发射出光的频 率有确定值，而且是不连续的，因此得到的氢原子光谱是线状光谱。

但是 ，玻尔的原子模 型却无法说明多电子原子的光谱，甚至不能说明氢原子光谱的精细结构。也就是说，玻尔 理论虽然引用了普朗克的量子化概念,却没有跳出经典力学的范围。而电子的运动并不 遵循经典物理学的力学定律，而是具有微观粒子所特有的规律性——波粒二象性，这种特殊的规律性是玻尔在当时还没有认识到的。

1921年玻尔完成了他的终身大事-结婚。婚后，妻子为他生了五个儿子（职业球员的底子身体棒棒哒）其中的一个儿子阿基·玻尔在1975年也获得了诺贝尔物理奖，这也让玻尔家族成为父子都是诺贝尔奖主获得者的家庭。

1937年夏季，玻尔及其子小玻尔曾到中国上海、杭州、南京和北平等地访问和讲学。期间，玻尔和束星北等中国学者有过深度的学术交流，玻尔称束星北是爱因斯坦一样的大师。束星北的文章《引力与电磁合论》《爱因斯坦引力理论的非静力场解》是相对论早期的重要论述。在表达了对中国人民的友谊同时，玻尔也了解了这个东方大国博大精深的文化。

1938年中国人张宗燧博士毕业之后，曾在哥本哈根大学理论物理研究所工作半年左右，作为玻尔的工作助手。期间受到玻尔的很大鼓励和帮助。

逃出纳粹魔抓

1939年9月3日，第二次世界大战爆发，整个世界都卷入了战争的漩涡。第二年4月，德国占领了丹麦，在丹麦被占领的第二天，美国的朋友们和各大学就拍来电报，邀请玻尔和家属去美国。人们都关心着玻尔的安全，但玻尔认为他必须留下，尽自己最大可能保卫研究所以及它的工作人员。他的离去，对丹麦犹太人将是特别严重的打击。

德国人知道这位物理学家的重要性，当时纳粹急于想利用玻尔帮他们研制核武器，玻尔的居所也被盖世太保秘密监视了起来，当时有关原子弹的研制，德国的许多科学家认为在实际中因为存在许多困难，例如难以提炼大量的铀，难以控制反应速度等，所以认为原子弹难以造成。

就在这种情况下，只关心科研的玻尔却发明了有效分离同位素的方法，这就使得制造原子弹成为可行的事情。玻尔正在进行的研究就要导致世界滑向纳粹的深渊，而他本人在哥本哈根却一无所知。

战争仍在大规模进行着，英国、美国，法国万分焦急，深恐德国抢先制造出原子弹，他们得知世界上最著名的原子物理科学家玻尔已落入德国人手中，德国在挪威的重水工厂每年将生产1500公斤重水，这足以进行原子弹试验。又由于玻尔一贯主张把他的研究成果公诸于众，就在德国占领丹麦之后，他仍不改初衷，继续向德国人讲授原子能量的威力，这使英、美更加坐立不安。于是，美国总统罗斯福向特工人员发出命令，务必把玻尔弄到美国来，参加曼哈顿计划。

在与英国首相丘吉尔进行沟通后，英美联合部署了夺取玻尔的秘密行动，直肠子玻尔天真地反对一切暴力，甚至想托人直接找希特勒表明态度，以停止战争和迫害，所以，起初在与英美特工会面后他拒绝逃往盟方。

旦纳粹的反犹太恐怖浪潮同时也席卷了整个丹麦，并直接威胁到他的实验室。他的幻想破灭了，只好妥协选择了逃往同盟国的道路。在离开前，玻尔百感交集，心情格外沉重。自己在临走前能带走点什么呢？玻尔来不及多想，把诺贝尔金质奖章放在了酸液容器中，匆匆地从冰箱中取出一个啤酒瓶就上路了。

玻尔之所以在奖章和啤酒瓶间选择了后者，是因为他认为事业比荣誉更重要。啤酒瓶中装有的重水是极其珍贵的物理实验材料，也是极其重要的战略资源。在地下组织的帮助下，玻尔先到了中立国瑞士，盖世太保发现玻尔出逃急忙追赶，但是为时已晚，玻尔已经辗转到了瑞典。

1943年10月6日，是一个让人难以忘记的日子。一架英国的蚊式轰炸机降落在了瑞典的斯德哥尔摩机场。玻尔被安排藏身到了加装氧气瓶临时改装的炸弹仓里，因为只有这个地方能容纳这位特殊的乘客。当飞机爬升到巡航高度时，驾驶员告诉玻尔打开氧气开关，而玻尔没有听到这一指令。因为飞行员的帽子戴在玻尔的大脑袋实在是太小了，耳机没能贴在耳朵上。就这样，这位出逃的VVIP科学家不一会儿就因为缺氧而昏迷了。驾驶员从通话器中听不到玻尔的回复，以为冒着这么巨大的风险从纳粹手中抢出的著名教授已经死了。幸好，飞机一会儿降到了较低的高度，玻尔苏醒了过来，最终安全的飞到了伦敦。

到了伦敦之后，玻尔会见了丘吉尔，在这位伟人的说服之下，最终同意加入美国研究原子弹的行列。他说：“时代不好，为了抢救一个国家最宝贵的东西，我只得违背原则了。”玻尔在英国逗留了一段时间后，又被秘密送到了美国，在美国研制原子弹的秘密基地基地，玻尔同费米、奥本海默、西拉德等人共同合作开始秘密研制核武器。

1945年7月16日，人类历史上第一颗原子弹在新墨西哥州阿拉莫戈多附近的沙漠里成功试爆。面对核武器强大的破坏力和可怕的核辐射，善良的玻尔和一起的科学家们直言，这种来自原子的能量不应该成为杀人的武器，而应该应用于为人类的生活造福。

之后在玻尔的推动下科学家们成立了一个正式机构“过渡委员会”，以考虑人类面临的最巨大的危险和最重大的机会。然而当广岛和长崎成为了超级武器的试验场时，玻尔变得心灰意冷。

1945年8月底，玻尔一家返回丹麦。人们热烈、激动、真挚地欢迎了他。回到丹麦后，玻尔担任了丹麦原子能委员会主席和丹麦皇家科学院院长。此时，年逾花甲的玻尔感慨万分，他决心致力于研究所的发展壮大，并在有生之年恢复其国际科研中心的地位。在这个时期，国外的大学毕业生再次云集到他的研究所，许多科学家受到过他的指教。他自己也写出了大量的科学论文。

历时35载的“濠梁之辩”玻尔与爱因斯坦

玻尔和爱因斯坦这两位犹太人科学家是在1920年相识的。那一年，年轻的玻尔第一次到柏林讲学，和爱因斯坦结下了长达35年的友谊。但也就是在他们初次见面之后，两人即在认识上发生分歧，随之展开了终身论战。他们只要见面，就会唇枪舌剑，辩论不已。1946年，玻尔为纪念爱因斯坦70寿辰文集撰写文章。当文集出版时，爱因斯坦则在文集末尾撰写了长篇《答词》，尖锐反驳玻尔等人的观点。他们的论战长达30年之久，直至爱因斯坦去世。但是，长期论战丝毫不影响他们深厚的情谊，他们一直互相关心，互相尊重。

爱因斯坦本来早该获得诺贝尔奖，但由于当时有不少人对相对论持有偏见，直到1922年秋才回避相对论的争论，授予他上年度诺贝尔物理奖，并决定把本年度的诺贝尔物理奖授予玻尔。这两项决定破例同时发表。爱因斯坦当时正赴日本，在途经上海时接到了授奖通知。而玻尔对爱因斯坦长期未能获得诺贝尔奖深感不安，怕自己在爱因斯坦之前获奖。因此，当玻尔得知这一消息后非常高兴。立即写信给旅途中的爱因斯坦。玻尔非常谦虚，他在信中表示，自己之所以能取得一些成绩，是因为爱因斯坦作出了奠基性的贡献。因此，爱因斯坦能在他之前获得诺贝尔奖，他觉得这是“莫大的幸福”。爱因斯坦在接到玻尔的信后，当即回了信。信中说：“我在日本启程之前不久收到了您热情的来信。我可以毫不夸张地说，它像诺贝尔奖一样，使我感到快乐。您担心在我之前获得这项奖金。您的这种担心我觉得特别可爱——它显示了玻尔的本色。”

受东方哲学影响的玻尔

互补理论是玻尔对量子力学的重要贡献之一，1937年访华期间，周培源曾邀请玻尔去看京剧《封神演义》，当看到姜子牙出示号令，指挥天下英豪及各路神仙时，打出一面带有太极图的令旗，顿时指着上面太极图大加赞叹，认为这就是互补理论的最好诠释。

玻尔在1928年提出:原子现象不能用经典力学所要求的完备性来描述。在构成完备的经典描述的某些互相补充的元素，在这里实际上是相互排除的，这些互补的元素对描述原子现象的不同面貌都是需要的。他称这个原理为互补性原理。

后来，玻尔因对量子力学的杰出贡献，被丹麦国王封为爵士，但是当时玻尔家族并没有祖徽，国王就让他设计一个族徽后才能授予荣誉徽章。玻尔就把在中国看到的太极图与拉丁文：Contraria Sunt Complementa（对立即互补）一起设计在了自己的家族徽章中。这就是玻尔太极图的来历。

玻尔待人诚恳，善于激发年轻科学家们的科学热情。1961年访苏时，他的学生之一朗道问他有什么秘诀把许多才华横溢的青年团结在自己周围？他说：“没有什么秘诀，只是我不怕在他们面前显露我的愚蠢。”

1962年11月18日，77岁的玻尔因患脑出血逝世。他是卢瑟福的学生与合作者，爱因斯坦毕生不可缺少的备受尊敬的挑战人；他是核武器的对立面；他是许多卓越科学家如：海森堡、泡利、狄拉克、奥本海默等人的同事益友，也是“万事不决量子力学”的三位重要奠基人之一。

梵观点：玻尔是一位善良而正直的科学家。