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哥本哈根·玻尔:量子理论的精神意指研究问题的含义

更新时间:2023-12-17 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

尼尔斯·玻尔Pl9物理好资源网(原物理ok网)

“人们普遍觉得,阿姆斯特丹学院理论化学研究所(1965年,改名为尼尔斯·玻尔研究所)在两次世界大战之间是理论化学学家的胜地。在玻尔的指导下,研究所是20世纪20年代中期量子热学的产生发展到顶峰和彻底改革数学学的聚集地。在后来的时光里,玻尔与他的合作者一起发展出了新数学学的“哥本哈根解释”,即,绝大多数数学学家所接受的一种立场。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

——芬·奥瑟鲁德Pl9物理好资源网(原物理ok网)

化学学家一般用所谓的“哥本哈根精神”来描述她们在两次世界大战之间在玻尔研究所的生活情节。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

在出版物中,海森堡()第一次使用了这个术语,更准确地说是英语derGeist。1930年,海森堡在他的关于量子理论的教科书中,提及了“量子理论的赫尔辛基精神”,意指有关化学学概念问题的一条特殊进路,这本教科书是基于海森堡1929年夏天在纽约学院的一系列讲堂编撰成的。随后,这个术语拿来指工作气氛和风格,而不是指特殊理念。我在这儿将考虑后一种涵义。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

总的来说,奥斯陆精神意指研究问题的一条普遍进路和人们追求自己研究的自由。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

20世纪30年代在玻尔研究所工作过几年的一位德国化学学家维克托·威斯科普夫()强调,玻尔的特殊能力是提出各类独立思想,而不是指派具体工作。威斯科普夫的意思是说,在这方面,欧内斯特·卢瑟福()是惟一能与玻尔相抗衡的人,卢瑟福是玻尔在赫尔辛基学院获得博士学位以后赴曼彻斯特工作时的老师。来自德国的斯特凡·罗森塔耳从1938年到玻尔研究所仍然工作到二战结束前夕,他把造成人们追求自己独立研究的这些自由看成是任何化学学研究获得成功的动力需求。对于罗森塔耳来说,化学学研究是难以被引导的,而是由环境培植的。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

按照曾在玻尔研究所工作过的化学学家的观点,这些学术独立性的培养包括鼓励在工作与爱玩时营造一种不拘礼节的学术气氛和社会气氛。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

20世纪30年代曾在研究所工作过几年的法国实验化学学家奥托·罗伯特·弗里西(Otto)述说了他刚到研究所不久所经历的这样一件沮丧之事:他去出席一个讨论会,在这个讨论会上,他发觉,玻尔与俄罗斯化学学家列夫·达维多维奇·朗道(Lev)正在热烈讨论问题。朗道躺卧在椅子上,而玻尔其实并不在乎这些不寻常的坐姿。弗里西发觉,这些非传统的行为完全不同于他在比萨和巴黎时的经历。针对朗道的风波物理学家背后的故事,弗里西后来写道,“我花了一段时间才习惯了奥斯陆理论化学研究所的那些不拘礼节的行为,在那儿,完全是按照一个人的清晰而直接的思索能力对他做出判定。”许多人把研究所里非常轻松随意的气氛叙说为是奥斯陆精神的核心要素。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

这些轻松随意的气氛超出了数学学讨论的范围。诸如,几位化学学家提起,玻尔喜欢日本东部影片,她们常常同他一起观看。下边的这个故事,起码有两位访问者喜欢:玻尔在同几位访问化学学家看完东部电影以后,提出了一套理论来说明,为何在由犯人发起的枪战中总是英雄取胜的原因所在。玻尔的推理是,按照自由意志做出的决定总是会比无意识地做出的决定更费时;为此,试图疯狂杀人的犯人的行动不如自发还击的英雄的行动敏捷。为了以科学的方法检验玻尔的理论,这群人买了两支玩具枪。饰演犯人角色的日本的乔治·伽莫夫(Gamow)对抗饰演英雄角色的玻尔,结果,充分检验和否认了这一理论。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

从左向右:约尔丹、泡利、海森伯、玻尔等人在研究所全神贯注地听报告,约1930年Pl9物理好资源网(原物理ok网)

但是,玻尔并不赞同所有的年青科学家们的恶作剧。比如,英国化学学家克里斯坦·莫勒(M?ller)曾说过,玻尔不反对在研究所的图书室里打兵乓球;他反对伽莫夫执意用书做球拍。同样,弗里西回想起享德·里克·卡西米尔(Brugt)穿着校服横渡阿姆斯特丹湖的行为,觉得这样的行为同玻尔的个性及其研究所的管理不一致。深感抱歉地说,弗里西的意思是应当把化学学家的这些幼稚行为解释成是她们作为人的特质:“科学家不得不像小孩那样有好奇心;其实,人们才能理解,他头上还有其他的幼稚特点。”弗里西似乎意指,玻尔与年青化学学家交往的特殊能力并不是他默许这种幼稚行为。更准确地说,玻尔意识到,当这些行为是对化学学家的好问精神的一种必要抒发时,他很明智地不会加以制止。在所有这种记述中,玻尔如同一位严父,满腔喜悦地凝望着他的儿子们,当他的年青同学们玩玩的太出格时,他就会客气地告诉她们,他不赞同如此做。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

玻尔作为母亲般的形象,在他与他的年青朋友怎样进行学术交流的许多记述中,得到更充分的抒发。对于许多化学学家来说,这是阿姆斯特丹精神最有价值的方面。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

在阿姆斯特丹交流科学(或非科学)理念的最普遍和最有效的语境不是即将的讲堂和讨论会。遇见玻尔,最记忆犹新的事情是私人讨论,这种讨论发生在研究所、玻尔的消暑豪宅里或沿法国海岸乘船旅行期间。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

在这种经历中,非常令人喜欢的记忆是在玻尔屋内的非即将派对,尤其是当玻尔在1932年从研究所的住处迁往保乐力加()府邸以后进行的非即将派对。这所19世纪的房屋被其主人保乐力加饮料厂的监事长雅可布·克里斯坦·雅可布逊(Jacob)在他1914年逝世时遗嘱给了“由于这些在科学、文学、艺术或其他方面的活动而被社会敬重的人来居住”。事实上,弗里西只是凭借古埃及的印象激起了他在保乐力加的经历。弗里西讲到:Pl9物理好资源网(原物理ok网)

“我在这儿倍感的是,苏格拉底又回去了,把每一次论证都推向更高的层次,迸发了我们自己都不晓得的(和尚且没有的)智慧……而且,当我穿过弥漫着紫丁香或小雪的阿姆斯特丹街道开车回去时,我觉得迷醉在令人激动的柏拉隐喻的对话中。”Pl9物理好资源网(原物理ok网)

在饱含青春活力印象的类似陈述中,玻尔在20世纪30年代的亲昵合作者英国的列昂·罗森费尔德(Leon)写道:Pl9物理好资源网(原物理ok网)

“……当(年青化学学家)加入到围绕在那位和善可亲的大师身边的这群跟随者中时,他真的倍感自己融入了精神佳苑,紧密团结在尼尔斯·玻尔的女儿般的关爱下。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

由玻尔联想到苏格拉底和耶稣意味着,对玻尔的极度敬爱和指出了玻尔周围的这群年青化学学家之间的亲昵性。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

玛格丽特和玻尔在保乐力加山庄外Pl9物理好资源网(原物理ok网)

玻尔的特殊交流形式,被他的合作者视为有益于开创科学工作,这不只是玻尔吸引和激励中学生的部份策略,并且反映了玻尔个性的基本特征。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

玻尔因为讲话声音很低物理学家背后的故事,常常被描述为是一位不完美的讲演家,这时,他发觉,以发表自白的形式,很难抒发他的数学学推理。按照他的许多朋友的观点,玻尔为了解决他在数学学或其他方面的学术问题,总是须要一位共鸣者。罗森费尔德从1931年到1940年在研究所工作期间,有能力充当了这一角色。在此之前,英国人亨德里克·安东尼·克喇末()、瑞典人奥斯卡·克莱茵(OskarKlein)、德国人沃纳·海森堡和英国人沃尔夫冈·泡利(Pauli)同样都兼任过玻尔的“助理”。从1936年夏天到1937年初,罗森费尔德不在时,魏斯科普夫从事这项工作,当罗森费尔德在1940年2月离开以后,斯特芬·罗森塔耳()延续了这一惯例。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

罗森费尔德、魏斯科普夫、罗森塔耳都说过,玻尔派给她们的主要任务是帮助他打算即发表的原稿。就这项工作而言,她们实际上不得不随叫随到。不仅时间长而无规律之外,这项工作实质上十分辛苦;记录玻尔的思想是这项工作的至少要求。玻尔总是指望助理对他的建议做出有意义的回应,随时注意玻尔的看法。由于玻尔的工作能力很强,虽然对于他的很年青的助理来说,这也不是一项小任务。助理从来不指望玻尔第二天早上对前三天完成的原稿倍感满意,这就降低了工作压力。经过了“带着问题入眠”——玻尔最喜欢的一种抒发——之后,玻尔可能会要求从另一个完全不同的角度指摘正在研究的主题。玻尔甚至在考虑发表一篇文章之前,一般会对草稿进行多次更改。化学学文章这么,更流行的文章或哲学类文章也这么。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

许多化学学家追忆说,这些不愿发表与其说反应了玻尔在探讨高超思路时的完美主义,不如说反应了他相信书面语的方式与内容之间的完全统一。每一种新的探讨都不只是改进陈述,而是延续思维过程本身。在仔细审查每一句话时,玻尔都和他的助理展开坦率的学术交流。与玻尔密切合作须要完全诚实与诚恳。因而而曝露出的弱点(假如有的话)甚少会引起揣测和阻碍关系,这见证了玻尔和他的助理之间的这些关系的力量。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

以更直接的化学学方法与玻尔合作可能是苦闷的。赫尔辛基圈子里的许多奇闻异事之一述说的是,罗森费尔德的母亲怎么为其父亲能获得博士学位证书,告诫他限制工作时间的故事。这件事情在研究所里形成了许多饶有诙谐的议论,它表明,为玻尔工作可能很容易与越来越传统地理解的家庭关系产生竞争。的确,玻尔的许多合作者都说过,玻尔在化学学研究中精力充裕,虽然她们比玻尔更年青,一般也会发觉无法跟得上玻尔的脚步。玻尔的精力持续地贯串于他的工作热情中,虽然他才能永无止窘境讨论最急迫的数学学问题。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

结果,兼任玻尔助理的这些压力,使她们无法从事独立的科学工作,她们愿意承认这一事实。但是,甚至没有人会由于玻尔要求太多而轻视他。相反,应邀兼任玻尔的助理工作,被觉得是极大的荣幸,但是,这项工作事后被觉得是最重要的人生经历之一。即使研究的问题一般由玻尔来决定,但玻尔的助理们未曾有逼迫感。相反,她们把自己看成是参与老师的思维过程,甚至有时还有所贡献。她们完全接受卷入这种琐事,这再一次表明了玻尔与他的年青合作们之间更亲昵的关系。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

像大多数家庭那样,儿子对母亲的让步是有限的,不管对他多么敬爱。有时,人们对丧失自立的焦虑可能会胜于与玻尔一起工作的快乐。在一次访谈中,威斯科普夫就表示怀疑这份工作总是“完全积极的经历”。他半开玩笑地用了“牺牲品”乃至“奴隶”这样的术语来取代更令人沮丧的“助理”一词,但是意指,常年与玻尔工作可能带来的后果是,抹杀了被觉得是独立思想家的年青化学学家。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

在20世纪20年代和30年代的研究所里,不仅非常积极的经历之外,我只能找到两个例外。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

第一个例外,也是最知名的例外,是日本化学学家约翰·克拉克·斯莱特(John)的追忆,斯莱特于1923年10月抵达赫尔辛基按照自己的看法从事光的波粒二象性的研究工作。他在这一年初获得耶鲁学院的博士学位。他在来到阿姆斯特丹之前,曾在剑桥学院渡过了冬季学期。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

物理学家背后的故事_物理学家的故事书籍_物理学家故事十篇Pl9物理好资源网(原物理ok网)

斯莱特访问的成果是与玻尔及其助理克喇末合写的一篇知名论文。这篇文章中包括的对微观过程的能量守恒概念的指责,很快因为违背实验证据,而被舍弃。据悉,在文章发表时,玻尔还是不接受作为粒子或光子的光的概念。换言之,这篇玻尔—克喇末—斯莱特合作的文章很快成为化学学历史上的一个时代性错误。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

依照斯莱特自己的追忆,他从来不同意舍弃能量守恒概念。事实上,他追忆说,当玻尔和克喇末接受了他的一个看法以后,她们俩坐出来开始写论文,没有让他参与写作过程。她们只是在论文完成以后才约请他署名。关于玻尔和他的弟子之间的关系,斯莱特强调:Pl9物理好资源网(原物理ok网)

“[克喇末]尽量像一位聪明的父亲,告诉小女孩,他必须晓得怎样处理与那位伟人的关系或怎样对待那位伟人的行为谈吐。啊,这完全是伟人和(在角落里的)小女孩的情形。我不习惯这样,在耶鲁学院,从来没有人如此做。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

斯莱特把他在赫尔辛基的日子形容为是“可怕的”。他甚至讲过,有时文章投稿以后,理解他的女业主提出,让他躲避到她的避寒四合院里。他在德国剩下的时间,就是在那儿渡过的,即,自己独立工作,在逗留的这段时间里,他再没有与玻尔碰面。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

从左向右:米顿·S.皮勒塞特、玻尔、菲力兹·卡尔喀、爱德华·泰勒和奥托·罗伯特·弗里斯在研究所讨论事情,约1934年(相片由约翰惠勒提供)Pl9物理好资源网(原物理ok网)

在研究所里,另一个悲观经历是知名的法国分子物理家和两次诺贝尔奖获得者莱纳斯·鲍林(Linus)的追忆。鲍林最初的职业是一名化学学家,1927年秋天,他借此身分在研究所访问了一个月。鲍林讲过,在他访问期间,玻尔对他的工作毫无兴趣,但是,他可以记得在研究所里根本没有讨论会。相比之下,他发觉阿诺德·索末菲()是一位杰出的老师,总是对他的中学生的工作做出回应,鲍林在抵达赫尔辛基之前,曾在阿姆斯特丹与索末菲一起渡过一年岁月。正如鲍林所提出的那样,一个月的时间太紧了,不能对奥斯陆的环境下定论。的确,鲍林和斯莱特没有使她们融入玻尔周围的群体,这正好见证了哪里的群体原本具有的密切关系。诸如,威斯科普夫承认赫尔辛基化学学家的这些精英主义。他也记得某种反美情绪,他坚持觉得,这不能溯源到玻尔。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

至于斯莱特和鲍林追忆的这两种独特的例外情况,化学学家们在她们对研究所的评价中也特别赞成。在我与两次世界大战之间和玻尔与研究所相关人员的通讯和对她们的专访中,大多数人都像这些文献中描述的那样热情地表述她们的经历。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

化学学家们完全不受教学或行政外部压力的限制,才能把她们的全部时间和精力投入化学学研究。在这些努力尝试中,玻尔,那位学术的激励者和核心,起到了引导者和凝聚点的作用。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

在理论化学研究所黑板前的热烈讨论,约1930年。从左向右:玻尔、泡利、诺德海姆等人(相片来自AIPNielsBohr:Landé)Pl9物理好资源网(原物理ok网)

本文由刘四旦摘编自[新西兰]著,译《》一书“序言”部分。有删减,原文标题“哥本哈根精神”。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

ISBN号:978-7-03--9Pl9物理好资源网(原物理ok网)

在两次世界大战之间是有组织的私人慈善事业捐助基础科学的全盛时期。《》以玻尔研究所从量子热学研究转向核化学学研究为线索,以时任校长E皮尔的科研工作与决策工作为中心,以相关人员的追忆、玻尔的科学通讯、未发表的文献以及大量珍稀的馆藏资料等为基础,把理论化学学的发展放在一个更大的历史语境中,阐明了玻尔研究所从成立到第二次世界大战日本吞并奥地利后停止研究这段时期所经历的科研制展与基金来源之间的复杂关系,非常是,英国的洛克菲勒基金会的科研捐助新政的变化对玻尔研究所的变革发展所起的关键作用,探讨了生物学研究计划在玻尔研究所的变革发展过程中所形成的积极影响。论证了玻尔作为研究所的决研究的一门多重交叉的新型学策者和筹资者为研究所的发展付出的鲜为人知的努力。这些研究对于理解基础科学及其经济支助渠道之间的复杂关系至关重要。Pl9物理好资源网(原物理ok网)

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