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哥本哈根旅游 |
分类: 旅途随记 |
从事物理教学和研究工作的人,大都会对哥本哈根有着特别的感情。
20世纪的物理学有两大惊人的成就,一个是相对论,另一个是量子力学。量子力学的创立与兴起,与哥本哈根有着密切的关系。
1922年11月,哥本哈根显得格外喧闹,人们喜气洋洋,议论纷纷。原来,从斯德哥尔摩传来特大新闻:哥本哈根大学教授尼尔斯·玻尔荣获该年度的诺贝尔物理学奖金。这一年,玻尔只有37岁。
在英国剑桥大学卡文迪许实验室的卢瑟福发现原子核式结构模型的过程中,玻尔作为访问学者,正在卡文迪许实验室跟随卢瑟福学习。α粒子散射实验那出乎意料的结果,让每一个人感到惊讶,卢瑟福据此提出的原子模型又是那样的激动人心。玻尔在亲身经历这一伟大发现的过程中,也深刻认识到卢瑟福提出的核式结构模型所面临的稳定性、明线光谱解释方面的困难,在回到丹麦哥本哈根从教之后,致力于对这些困难的解决,终于在1913年提出了玻尔理论,对氢原子的核式结构、稳定性、明线光谱等进行了系统的解释,获得了巨大的成功。诺贝尔物理奖就是因为这一研究而授予他的。
由于对自己和助手狭小的工作场所不满意,玻尔于1917年申请在哥本哈根大学建立理论物理研究所,并为此投入了大量精力,发动已成为有钱人的旧时同学伯尔勒姆进行私人募捐和企业赞助用以购买地皮。这种用自己作为著名科学家的名义担保筹措资金的办法,减轻了政府负担,也为他赢得了卡尔斯伯基金会的捐款,最后用4年时间完成了研究所的建设。从科学史来看,量子力学的每一个进展或多或少都与这个研究所和玻尔有着联系,因此该研究所成了哥本哈根学派的大本营,玻尔则是名副其实的旗手。
玻尔是丹麦第一个诺贝尔奖金获得者。玻尔的获奖,标志着他在原子结构的量子力学研究,取得了举世公认的先进水平。20世纪20年代,玻尔的学识、造诣和人格魅力,成了年轻一代物理学家心仪的导师,哥本哈根成为青年物理学家向往的圣地。
整个欧洲物理学界的年轻人涌向了哥本哈根。在哥本哈根大学理论物理研究所聚集了一大批青年精英,在玻尔的教导和激励下,十几个世界一流的物理学家在20—30岁左右就脱颖而出了。玻恩、海森堡、约尔丹、泡利、罗森菲耳德以及前苏联的福克和朗道等诺贝尔奖金获得者都出自玻尔的门下。
1927年秋,在布鲁塞尔召开的第五届索尔维国际物理学会议上,玻尔、海森伯、玻恩关于量子力学的解释被大多数物理学家接受,遂成为量子力学的“正统”解释。这种解释及其哲学观点后来被称为哥本哈根解释。在关于量子力学的争论中,坚持这种解释的物理学家们被称为哥本哈根学派。
哥本哈根成员都把研究重点放在量子力学基础的诠释。他们认为,可观察量是建立理论的基础和依据,在逻辑上无法排除人们的主观成分,因此量子理论是主客观要素的结合体;量子跃迁是量子物理的最基本的概念,微观粒子的运动是不连续的,使得测量两个彼此相连的变量遵循测不准原理,同时精确测量这两个变量就不可能;描述微观粒子的波函数是一种几率波(这主要是由德国科学家玻恩给出的解释),在宏观领域中成立的因果定律和决定论在微观领域不成立,等等。
相对论的创立者爱因斯坦始终坚持因果论和决定论,在这个问题上和哥本哈根学派有着明显的分歧。玻尔——爱因斯坦论战,是20世纪物理学史恒提恒新的话题,两种理论的激烈争论,推动了各自理论的进一步完善,加深了人们对大尺度的宇宙和微观世界的深入认识,促进了科学的巨大发展。同时也使玻尔和爱因斯坦这两位物理学巨人显得更加丰满高大。到了20世纪的后期,霍金又在黑洞边界的区域,尝试将两种理论加以统一,使人们在新的层面上看到了两种理论走到一起的曙光。
谈玻尔和哥本哈根,不能不提到玻尔提出的“哥本哈根精神”。玻尔的挚友、著名物理学家罗森菲耳德为“哥本哈根精神”下的定义是:完全自由的判断与讨论的美德。澳大利亚物理杂志编辑罗伯逊的看法是:“哥本哈根精神或许可以很好地被表征为玻尔给人的一种鼓舞和指导,它与聚集在周围的青年物理学家的才华相结合,体现了领袖与群众的互补关系。”“玻尔依靠他的洞察力和鼓舞力量,把他周围的人的聪明才智充分发挥出来。”
正是由于这种精神的存在,玻尔才成功地在丹麦开辟了欧洲又一个物理学圣地,他的研究所名噪一时,是当时所有物理学爱好者们的天堂。不仅如此,玻尔倡导的“平等、自由讨论和相互紧密地合作的浓厚的学术气氛”,已经成为了一个可放之四海的团队工作的准则。玻尔的为学与为人同样值得称道——他是一个爱国的、然而同时又是积极推动“科学国际化”的丹麦科学家。在他积极营造的那种“使人感到繁忙、激动、活泼、欢快、无拘无束、和蔼可亲”的气氛中,“工作着”才会是美丽的。
是丹麦的首都哥本哈根的文化传统造就了玻尔和他的“哥本哈根精神”,还是玻尔个人的人格魅力让哥本哈根以及它的文化闻名?我想,这两者一定兼而有之。
12日上午10:00,我乘坐芬兰航空公司的飞机从上海浦东机场出发,经芬兰首都赫尔辛基转机,与13日凌晨0:30(北京时间,当地时间12日晚上6:30)抵达丹麦的首都哥本哈根,开始对这个城市进行走马观花式的了解。在物理学史上如此引人入胜、令人神往哥本哈根,突然就出现在自己的眼前,让我有点不敢相信这是真的。今天晚上,我就住在了哥本哈根的郊区,我就融入了丹麦的空气之中,希望能够从中多嗅出一些哥本哈根的味道和精神来,提升自己对量子力学这一辉煌成就的认识。
我们乘坐的芬兰航空的AY058航班
丹麦哥本哈根机场3号候机楼外景
夕阳下的哥本哈根街景(行车中拍摄)