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尼尔斯玻尔:传记与原子理论

左:1922年的尼尔斯玻尔。右图:1963年的丹麦邮票,纪念玻尔的原子理论50周年。(左:AB Lagreius&Westphal,via美国物理研究所。右图:安东尼奥·阿布里尼亚尼(Antonio Abrignani/Shutterstock)

尼尔斯·玻尔是现代物理学最重要的科学家之一,他最著名的贡献是对量子理论和他获得诺贝尔奖的原子结构研究。

1885年出生于哥本哈根,父母受过良好教育,玻尔从小就对物理学感兴趣。他在本科和研究生期间一直学习这门学科,并于1911年在哥本哈根大学获得物理学博士学位。

当他还是学生时,玻尔在哥本哈根的科学院举办的一场竞赛中获胜,因为他对使用振荡流体射流测量液体表面张力的研究。波尔在他父亲(一位著名的生理学家)的实验室里工作,进行了几项实验,甚至自己 ... 了玻璃试管。

波尔通过考虑水的粘度,并结合有限的振幅而不是无穷小的振幅,超越了当前的液体表面张力理论一个。他在最后一刻提交了论文,获得了第一名和一枚金牌。根据Nobelprize.org的报道,他改进了这些想法,并将其提交给伦敦皇家学会,并于1908年在《皇家学会哲学事务》杂志上发表。他的后续工作越来越理论化。正是在进行金属电子理论博士论文的研究时,玻尔第一次接触到马克斯·普朗克早期的量子理论,该理论将能量描述为微小粒子或量子。

1912年,玻尔被介绍给欧内斯特·卢瑟福时,正在英国为诺贝尔奖获得者J.J.汤普森工作,他对原子核的发现和原子模型的发展使他在1908年获得了诺贝尔化学奖。在卢瑟福的指导下,玻尔开始研究原子的性质。

玻尔于1913年至1914年在哥本哈根大学担任物理学讲师,并于1914年至1916年在曼彻斯特维多利亚大学担任类似职位。1916年回到哥本哈根大学,成为理论物理学教授。1920年,他被任命为理论物理研究所所长。

结合卢瑟福对原子核的描述和普朗克关于量子的理论,玻尔解释了原子内部发生的事情,并绘制了原子结构图。这项工作使他在1922年获得了自己的诺贝尔奖。

同年,他开始与卢瑟福的研究,波尔结婚了他一生的挚爱,玛格丽特Nørlund,与他有六个儿子。后来,他成为丹麦皇家科学院院长,也是世界各地科学院院士。

当纳粹在第二次世界大战中入侵丹麦时,玻尔设法逃到了瑞典。他在英国和美国度过了战争的最后两年,在那里他参与了原子能项目。然而,对他来说,重要的是要将他的技能用于善而不是暴力。他致力于和平利用原子物理学和解决发展毁灭性原子武器引起的政治问题。他认为各国之间应该完全开放,并在1950年致联合国的 ... 中写下了这些观点。

锂原子的程式化表示说明了尼尔斯玻尔的原子模型,即原子是一个被轨道电子包围的带正电荷的小原子核。(Boris15 Shutterstock)原子模型

玻尔对现代物理学的最大贡献是原子模型。玻尔模型显示原子是一个被轨道电子包围的带正电的小原子核。

玻尔是第一个发现电子在分离轨道围绕着原子核,外轨道上的电子数决定着元素的性质。

元素周期表上的化学元素bohrium(Bh),编号107,以他的名字命名,

液滴理论

玻尔的理论工作为科学家理解核裂变做出了重大贡献。根据他的液滴理论,液滴提供了原子核的精确表示。

这一理论在20世纪30年代分裂铀原子的第一次尝试中发挥了重要作用,波尔是原 ... 发展的重要一步,尽管他在二战期间为美国原子能项目做出了贡献,但他还是直言不讳地提倡和平利用原子物理学,并提出了波尔的互补性概念,他在1933年至1962年间的一系列文章中提到,电子可以被看作两种方式,一种是粒子,一种是波,但绝不能同时被看作两种方式。

这个概念构成了早期量子理论的基础,也解释了无论人们如何看待电子,对其性质的所有理解都必须植根于经验测量。玻尔的理论强调,实验的结果深受测量工具的影响。

玻尔对量子力学研究的贡献在哥本哈根大学理论物理研究所永远被铭记,他在1920年帮助建立了这个研究所,直到去世1962年。后来为了纪念他,它被重新命名为尼尔斯玻尔研究所。

尼尔斯玻尔引述

“每一个伟大而深刻的困难都有自己的解决办法。它迫使我们为了找到它而改变自己的想法。

“我们称为真实的一切都是由不能被视为真实的东西构成的。”

“独裁的最好武器是秘密,但民主的最好武器应该是公开的武器。”

“永远不要把自己表达得比你能表达得更清楚。”思考。

由Traci Pedersen,Live Science贡献者

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