物理大师尼尔斯玻尔在中国的十九天科学旅程

中国人对北欧国家丹麦最深刻的印象,莫过于童话大王安徒生和他的童话作品,尤其是他的《海的女儿》、《国王的新衣》、《丑小鸭》等童话作品,最为中国读者所熟悉。

对同样出生于丹麦的物理大师、原子核物理学创始人尼尔斯·玻尔却所知甚少,而他在二十世纪三十年到中国访问和讲学的经历,则更是鲜为人知,在这即将迎来尼尔斯·玻尔诞辰133周年的日子里,让我们在一起重温这位与爱因斯坦齐名的天才物理学家在中国十九天的科学旅程。

物理大师尼尔斯玻尔在中国的十九天科学旅程

玻尔

尼尔斯·玻尔(1885—1962)犹太人,1885年10月7日出生于丹麦首都哥本哈根,1911年获得哥本哈根大学博士学位,他是丹麦皇家科学院院士,也是“哥本哈根学派”创始人,曾于1922年获得诺贝尔物理学奖,对二十世纪物理学的发展具有深远的影响。

1937年初,尼尔斯·玻尔携夫人玛格丽特及次子汉斯·玻尔在美国访问,当时正在普林斯顿高等学术研究院做访问学者的周培源教授,接受清华大学和北京大学的委托,邀请正在美国访问的玻尔,能否借此机会到中国访问和讲学。

周培源(1902—1993)当时是清华大学物理系教授,与玻尔有一定的渊源,正在利用清华的休假规定,在普林斯顿高等学术研究院从事相对论引力论和宇宙论的研究,期间曾参加了爱因斯坦领导的广义相对论讨论班。

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爱因斯坦

2月27日,时任清华大学理学院院长吴有训致电美国加州伯克利大学转玻尔,邀请他顺道访问北平,3月11日,吴有训再次致电玻尔,以极大的热情邀请玻尔访问中国。

3月27日,国立中央研究院、国立北平研究院、国立北京大学、国立清华大学、国立中央大学和中华教育文化基金会等五家单位的掌门人蔡元培、李书华、蒋梦麟、梅贻琦、罗家伦、孙洪芬联合发出邀请函,盛情邀请玻尔到中国访问。

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玻尔在讲课

4月10日,吴有训第三次致电玻尔,颇有三顾茅庐之态度,恳请玻尔接受邀请到中国访问,吴有训是1927年度诺贝尔物理学奖得主康普顿的学生,正是由于吴由训全面验证了“康普顿效应”,才使得其导师康普顿获得了诺贝尔物理学奖,如果当年吴有训没有中断研究回国,也一定会和导师康普顿一起荣获诺贝尔物理学奖。

功夫不有心人,物理学大师尼尔斯·玻尔被来自中国科学家的诚挚邀请所感动,于4月30日给吴有训回函,信中感谢来自中国大学和科学机构的热情邀请,他将于5月20日乘邮轮抵达上海,并预计在中国逗留2—3个星期,他将在中国演讲的题目是“原子核”和“原子物理中的因果性”。

5月7日,玻尔再一次致函吴有训,告知他已经收到浙江大学的邀请,拟将杭州纳入他在中国的旅程之中,吴有训收到玻尔来函之后,即刻回复玻尔,并随信寄上玻尔在中国的行程安排,以征求玻尔的意见。

1937年5月20日16时,物理大师玻尔携夫人及儿子从日本长崎乘远洋邮轮“上海丸”号抵达上海,时任中央研究院物理研究所所长丁燮林、铁道部交通大学上海本部校长黎照寰及上海科学界著名人士一行到码头迎接,并将玻尔一家安排在花园饭店下榻。

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玻尔夫妇

5月21日上午10时,丁燮林所长陪同玻尔父子参观了中研院物理研究所,当日下午又陪同玻尔到铁道部交通大学上海总部工程馆举行了“原子核”的讲座,上海广播电台即时进行了实况转播,演讲结束之后,由黎照寰校长设茶点款待玻尔。

当晚7时,丁燮林与化学所所长庄长恭共同在新亚酒楼宴请玻尔一家,物理所女研究员顾静徽出席作陪,顾静徽是芝加哥大学物理学博士,也是中国第一位获得物理学博士的女性,吴健雄就是在其引荐之下出国留学的。

5月22日上午10时,丁燮林、杨肇濂等人陪同玻尔一家到上海市中心观光,当天晚上,中国物理学会、中国化学会和中国科学社联合设宴款待玻尔一家。

5月23日8:25分,时任浙江大学文理学院院长胡刚复陪同玻尔一家乘火车前往杭州,中午12点半抵达杭州火车站,浙大物理系主任张绍忠携何增禄、束星北、王淦昌等物理系教授在车站迎接,并陪同下榻西冷饭店。

当日下午,玻尔一家游览了美丽的西湖,晚7时,时任浙江大学校长竺可桢在大华饭店宴请玻尔一家,但竺可桢却因故未能出席,晚宴由教务长郑晓沧教授代为主持。

5月24日上午9时,胡刚复、张绍宗、何增录、束星北、王淦昌及文学院教授李今英女士陪同玻尔一家游览了西湖、灵隐寺、龙井村、九溪十八涧、六和塔等杭州名胜古迹。

5月24下午17时,已年过半百的玻尔不顾观光劳顿,在浙江大学文理学院作了题为“原子核”的演讲,演讲持续了一个半小时,竺可桢校长主持了报告会,胡刚复院长对玻尔的演讲进行了简单介绍和解读。

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玻尔在演讲

玻尔在演讲时,由其次子汉斯·玻尔配合播放幻灯片,使玻尔的演讲达到了妙不可言的效果,更为让人惊诧的是,浙江大学也特意与浙江省广播电台协商,将玻尔的演讲也进行了实况转播,这在世界学术史上都是极为罕见的。

当晚7:30分,时任浙江省主席朱家骅携夫人程亦蓉尽地主之谊,在省府设宴款待玻尔一家,应邀出席作陪的有竺可桢、郑晓仓、胡刚复、楼光来及程远帆夫妇、梅光迪夫妇。

在玻尔访问杭州和浙江大学期间,浙江大学物理系教授王淦昌和束星北与玻尔曾就当时物理学领域的经典问题进行了讨论。

王淦昌当年刚过而立之年,毕业于清华大学物理系,是吴有训的得意弟子,在德国柏林大学获得博士学位,他在核物理领域贡献颇丰,是中国“两弹一星”功勋科学家。

束星北与王淦昌同庚,曾游历欧美多所名校,是一个天才物理学家,他曾直截了当地问玻尔与爱因斯坦之间的论争,玻尔与爱因斯坦是彼此惺惺相惜的科学家,但他们的争论也持续了很多年,但这并不妨碍他们之间的友谊。

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玻尔与爱因斯坦

玻尔对束星北的物理学养很是欣赏,曾赞赏束星北是像爱因斯坦一样的物理大师,这绝不是溢美之词,而是基于世界级物理大师的洞察力,可惜束星北没有遇到一个能发挥自己才华的科学环境。

玻尔曾直率地告诉束星北,爱因斯坦对量子力学的诠释是错误的,而对于这个问题的结论,直到数十年之后,对量子“纠缠态” 的实验得到科学的确认,才证明玻尔的结论是正确的。

1944年秋,束星北曾应国民政府兵工署之邀,主持研制了中国第一部雷达,同时还指导研制特工发报机等军用器材,被誉为“中国雷达之父”,由于其杰出的贡献,曾被蒋介石亲自授予“抗战英雄”称号,束星北的命运于五十年代在山东大学任教时发生逆转,其人生遭遇实在是令人扼腕叹息。

1937年5月25日上午8时,玻尔一家乘火车去上海中转,由上海前往首都南京参观访问,浙江大学物理系何增禄、王淦昌、束星北等教授到车站送行。

玻尔一家在上海小憩半天,于当晚12时乘火车由上海前往南京,丁燮林等人到上海火车站送别玻尔一家。

5月26日早晨,波尔一家抵达南京,时任国立中央研究院秘书王毅候博士和中央大学物理系主任周同庆教授到车站迎接,蔡元培当时并不在南京,但他给玻尔留信一封,表示遗憾和歉意,希望玻尔一家在南京访问愉快。

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玻尔在实验室

玻尔在国立中央大学进行了两场讲座,分别是“原子核”与“原子物理中的因果性”,游览了明孝陵和中山陵,参观了中央研究院在宁的几个研究所,并与时任中央大学校长罗家伦、历史语言研究所研究员赵元任教授等人进行了交流,还慕名前往金陵女子文理学院访问,受到物理系主任鲁淑音教授的热情接待。

5月28日上午7:45分,玻尔一家乘火车前往北平,于次日下午1:55分抵达北平前门车站,受到时任清华大学理学院院长吴有训、北京大学理学院院长饶毓泰、北平研究院院长李书华和中华教育文化基金会干事长孙洪芬等北平文化教育界著名人士的热烈欢迎,玻尔一家下榻在北京饭店休息,下午到北海公园游玩。

5月30日上午,吴有训陪同玻尔夫妇及公子游览了天坛,午餐过后,又游览了故宫,晚7时,玻尔一家人出席了设在北大教职员俱乐部的欢迎晚宴。

5月31日上午10时,饶毓泰陪同玻尔一家游览了景山,当天下午玻尔参观了北京大学的物理实验室,吴大猷、郑华炽等教授做了“拉曼效应”的光谱实验,玻尔对此极为赞赏,高度评价了中国物理学家的实验,随后玻尔在理学院又以“原子核”为题进行演讲,演讲结束之后,在花园品茗或喝咖啡,然后与蒋梦麟校长夫妇及物理学界同仁合影留念。

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玻尔与北平物理界同仁合影

从6月1日至6日,玻尔又与家人游览了颐和园、十三陵、长城等名胜古迹,并在吴有训的陪同下,参观了由赵忠尧、霍秉权主持的清华物理实验室,梅贻琦校长设家宴招待玻尔一家人。

玻尔在北平逗留期间,还参观了北平研究院、静生生物调查所、国立北平图书馆等机构,与曾昭抡、熊庆来、洪谦等化学界、数学界、文学界人士进行交流。

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玻尔(前左一)访问北平研究院时合影

6月7日是玻尔一家人在北平的最后一天,上午10时,玻尔在北大又作了一次非正式演讲并参与讨论,中午在蒋梦麟校长家中午餐,当天晚上,玻尔一家人乘火车前往山海关,再转乘火车,沿西伯利亚铁路经苏联及东欧回国。

玻尔在美国访问期间,柯达胶卷公司曾赠送玻尔一部小型电影机和一些彩色电影胶片,他在中国访问期间,曾用来拍摄旅游风光,尤其珍贵的画面是在离开杭州时,拍摄到了浙江大学何增禄、王淦昌、束星北送行的场景,这有可能是在中国拍摄的最早的彩色记录片。

玻尔一家人离开北平一个月之后,“七七事变”爆发,中国开始了艰苦卓绝的抗日战争,在此后的岁月里,物理大师玻尔只与张宗燧、胡宁、罗忠恕、冼鼎昌等少数中国学者产生过交集。

张宗燧是张东荪次子,在清华大学时曾授业于吴有训和赵忠尧,他在剑桥大学攻读博士学位时,其导师是著名统计物理学家福勒,张宗燧发表的《贝特的有序—无序相变理论在合金上的推广》、《一个系统的位形数目与合作现象》等学术论文,使他在国际理论物理学界颇具知名度和影响力。

1938年,福勒推荐张宗燧前往哥本哈根大学理论物理研究所工作,张宗燧有幸与狄拉克、泡利、罗森菲尔德、维克、莫勒、威尔逊等现代物理学先驱者一道工作,从事量子理论最前沿的研究。

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左起:玻尔、弗兰克、爱因斯坦、拉比

玻尔对这位来自中国的年轻学者非常青睐和器重,张宗燧不但得到了玻尔的赏识,而且还受到玻尔家人的关怀,与玻尔一家建立了深厚的友谊。

玻尔曾给予张宗燧的极高的评语:“在哥本哈根的半年来,张显示了很高的学术才能和人品……他在莫勒教授的指导下,研究了核理论新发展中的各种问题,特别是β蜕变现象。张在处理新的复杂的数学方法上表现出十分不平常的水平,并且还能最透彻地理解其物理内涵。”

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玻尔(居中者)

1962年11月18日,物理大师玻尔因心脏病突发,在丹麦的卡尔斯堡寓所病逝,享年77岁,直到其逝世的前一天,玻尔还在勤奋工作。

2018年10月7日是世界物理大师尼尔斯·玻尔诞辰133周年,借此纪念之机,再一次回顾玻尔七十多年前的中国之行,重新认识物理大师玻尔和中国物理学领域那些杰出学者和教授的科学人生……。


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