在愛因斯坦的奇跡年1905之后（好像上次一直在講1905年的事），物理學(xué)界的發(fā)展陷入了一種微妙的停滯狀態(tài)，很多人一點(diǎn)都不接受量子跟量子論，但傳統(tǒng)的理論確確實(shí)實(shí)無法解釋那兩朵“烏云”，而所謂的量子論在當(dāng)時(shí)還沒有什么實(shí)驗(yàn)支持（比如康普頓實(shí)驗(yàn)要在大約20年后才實(shí)現(xiàn)），很多關(guān)鍵論點(diǎn)也是幾個(gè)人的頭腦風(fēng)暴產(chǎn)物，前提也得是要接受量子論的概念才能接受的理論，在當(dāng)時(shí)對(duì)于大部分人來說是不可能的。在這么一種窘境下，由能斯特（Walther H Nernst）牽頭，索爾維（Ernest Solvay）贊助的第一屆索爾維會(huì)議在1911年于布魯塞爾召開了。他們的初衷是召集當(dāng)時(shí)最有名望的物理學(xué)家，聚集最聰明的大腦一起開拓物理學(xué)的未來，與會(huì)人員包括居里夫人、洛倫茲、愛因斯坦、盧瑟福等，當(dāng)然他們聚在一起并沒有開拓什么未來，反倒是量子對(duì)于人們來說更加撲朔迷離了。然而，參會(huì)的盧瑟福之后將遇上一個(gè)來自丹麥的青年——也就是我們今天的主角——尼爾斯·玻爾（Niels Bohr），這次大會(huì)的秘書德布羅意將大會(huì)記錄帶回給了自己聰明的弟弟，由這次大會(huì)所衍生出來如同蛛絲一樣的線索將量子力學(xué)的發(fā)展與幾個(gè)人物的生平串聯(lián)起來，編織出了這波瀾壯闊的量子力學(xué)史話。

古希臘人認(rèn)為原子是最小的不可再分粒子，同時(shí)也是組成萬事萬物的基本粒子，在科學(xué)蓬勃發(fā)展的18、19世紀(jì)，人們紛紛認(rèn)可這種觀點(diǎn)，但是隨著陰極射線和湯姆遜（Thomson，Joseph John）出色的實(shí)驗(yàn)證明了這是由一種比原子更小的粒子組成的，人們稱之為電子。隨著電子的發(fā)現(xiàn)，人們開始討論原子內(nèi)部到底是怎么樣的結(jié)構(gòu)。隨后就有我們熟知的湯姆遜提出的“棗糕模型”和盧瑟福在基于α粒子散射實(shí)驗(yàn)之后提出的“行星模型”。乍看之下“行星模型”非常容易理解，原子內(nèi)部大部分中空，極大部分質(zhì)量集中于帶正電的原子核上，帶負(fù)電的電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。

這同時(shí)也滿足α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，但其中有著最致命的缺陷。這里稍微補(bǔ)充一下麥克斯韋方程組，這個(gè)方程組是由四個(gè)方程組成，基本涵蓋了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的性質(zhì)，也即是電磁波的基本性質(zhì)，借此基礎(chǔ)物理學(xué)家們發(fā)展了電磁學(xué)，推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)入了電氣時(shí)代。在麥克斯韋方程組里面有一個(gè)很重要的結(jié)論，變化的電場(chǎng)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，同樣變化的磁場(chǎng)也可以產(chǎn)生電場(chǎng)。

在盧瑟福提出他的原子模型之前，已經(jīng)有與原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)——?dú)湓臃派涔庾V的測(cè)定。所謂原子放射光譜，今天我們已經(jīng)明白是原子內(nèi)的電子吸收能量，可以是熱激發(fā)或者電激發(fā)，電子的旋轉(zhuǎn)軌道改變同時(shí)放射出電磁波，放射出的電磁波被人為設(shè)置的感光器件接收就形成了原子光譜。原子光譜的最大特點(diǎn)是：譜線都是離散的，對(duì)又是離散的。這就說明了原子內(nèi)電子的軌道都是確定的，只有某些距離的軌道上才“允許”電子的存在。不過在原子光譜被測(cè)定的1885年，人們還沒有原子有內(nèi)部機(jī)構(gòu)的概念，也沒有電子的概念。在盧瑟福的時(shí)代回想原子光譜，這也是一個(gè)說明行星模型不可行的輔佐證據(jù)。

在來到曼徹斯特，來到盧瑟福的實(shí)驗(yàn)室，了解盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)，在普朗克和愛因斯坦的量子理論之后，將量子化條件引入了原子結(jié)構(gòu)。玻爾提出了兩條假定：

1）原子具有能量不連續(xù)的定態(tài)概念；

2）量子躍遷的概念。

整個(gè)物理圖景大家可以簡(jiǎn)單地理解成原子核外有著一層一層不可見的“殼”，電子只能在“殼”上圍繞原子核旋轉(zhuǎn)（這個(gè)說法本身是錯(cuò)的，但鑒于此時(shí)玻爾并沒有意識(shí)到這個(gè)問題，它也符合我們的經(jīng)驗(yàn)，就先采取這么個(gè)說法），在“殼”上電子的能量是穩(wěn)定的，只有受到外部能量，才能夠使電子發(fā)生躍遷，即從這個(gè)“殼”跳到另一個(gè)“殼”上。

隨著玻爾的新理論的發(fā)表，雖然大部分人對(duì)此持懷疑態(tài)度，但一個(gè)又一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)打?qū)嵉刈C明玻爾的理論是正確的。至于玻爾的理論有多么成功這里就不多贅述了，因?yàn)橛梦腋咧形锢砝蠋煹脑拋碇v，玻爾的氫原子模型是一個(gè)“十分重要的錯(cuò)誤理論”。重要性在于玻爾成功將量子化條件引入原子結(jié)構(gòu)當(dāng)中，而新理論的局限性也是十分明顯：

1）該理論只能適用于單電子的原子結(jié)構(gòu)，也就是說只適用于氫的核素與電離的氦離子；

2）新理論只能給出電子軌道和譜線頻率這種簡(jiǎn)單的性質(zhì)，對(duì)于譜線的強(qiáng)度等并不能給出預(yù)測(cè)；

3）新理論只能處理周期運(yùn)動(dòng)如核外電子運(yùn)動(dòng)這種問題，對(duì)于非束縛態(tài)的運(yùn)動(dòng)如散射就無能為力了；

4）玻爾在自己的理論里“主觀”地加入了許多前提，比如在“殼”上的電子能量是穩(wěn)定的，缺乏本質(zhì)的物理解釋。

并且玻爾理論的量子性只體現(xiàn)在量子躍遷上，而當(dāng)電子在軌道上正常運(yùn)動(dòng)時(shí)，玻爾又回到了經(jīng)典的麥克斯韋電磁理論，給人一種“又經(jīng)典又量子”的感覺。

玻爾的新理論雖然能在原子光譜、塞曼效應(yīng)等問題上有著重大的突破，但不能掩飾新理論是一個(gè)半成品，或者更像是玻爾“為了解決原子光譜問題所做出的答案”。不過這并不意味著玻爾自此推出了量子力學(xué)的舞臺(tái)，相反，他仍然在物理學(xué)的第一線戰(zhàn)斗，包括與愛因斯坦的唇槍舌戰(zhàn)，包括培養(yǎng)出像海森堡這樣的學(xué)生。在1921年玻爾在哥本哈根的研究所落成后，依靠著如同他的恩師盧瑟福一樣的對(duì)學(xué)生的關(guān)心和自由的學(xué)術(shù)氛圍，哥本哈根吸引了一大批才華橫溢的年輕學(xué)者，使得哥本哈根一躍成為當(dāng)時(shí)歐洲的物理學(xué)中心。

雖然玻爾的物理學(xué)貢獻(xiàn)比不上他的學(xué)生——海森堡、狄拉克等，更不必說愛因斯坦了，但毫無疑問玻爾繼承了盧瑟福自由而富有進(jìn)取心的學(xué)術(shù)精神，進(jìn)而影響他的學(xué)生們而推動(dòng)物理世界的發(fā)展。的確評(píng)價(jià)一個(gè)物理學(xué)家首要的就是他的物理成果，但正如霍金一樣，物理學(xué)家首先是人，其次才是物理學(xué)家。許多頂尖學(xué)者身上所散發(fā)的帶有學(xué)識(shí)一般的嚴(yán)謹(jǐn)、自由寬容的態(tài)度和不斷進(jìn)取的堅(jiān)韌，這種獨(dú)特的人格魅力跟他們做出的物理學(xué)貢獻(xiàn)一樣，也是人類精神文明的無上瑰寶。這里用愛因斯坦的評(píng)價(jià)作為結(jié)尾吧：作為一位科學(xué)思想家，玻爾所以有這么驚人的吸引力，在于他具有大膽和謹(jǐn)慎這兩種品質(zhì)的難得融合；很少有誰對(duì)隱秘的事物具有這一種直覺的理解力，同時(shí)又兼有這樣強(qiáng)有力的批判能力。他不但具有關(guān)于細(xì)節(jié)的全部知識(shí)，而且還始終堅(jiān)定地注視著基本原理。他無疑是我們時(shí)代科學(xué)領(lǐng)域中最偉大的發(fā)現(xiàn)者之一。

彩蛋時(shí)間，玻爾當(dāng)時(shí)讀書的時(shí)候可是在校隊(duì)當(dāng)門將的，他們校隊(duì)也是丹麥國(guó)內(nèi)數(shù)一數(shù)二的強(qiáng)隊(duì)，而玻爾的學(xué)霸弟弟也入選了丹麥國(guó)家隊(duì)參加奧運(yùn)會(huì)并獲得了銀牌。。1922年玻爾獲得諾貝爾獎(jiǎng)的時(shí)候，報(bào)紙標(biāo)題可是“前足球運(yùn)動(dòng)員獲得諾貝爾獎(jiǎng)”。