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物理学家尼尔斯·波尔简历揭秘:他为何曾挑战能量守恒定律?

2025-12-12 15:36:19信息公告0

尼尔斯·波尔(Niels Bohr) 图片来源:pIy物理好资源网(原物理ok网)

能量守恒定律,是目前已知、界定于自然界里、最为基本的守恒定律当中的其中一个,它最初是被德国物理学家尤利乌斯·罗伯特·冯·迈尔(von Mayer),在1841年给提出来的 。pIy物理好资源网(原物理ok网)

能量守恒定律,又被称作热力学第一定律,它有这样一种广为人知的表述,即“能量既不能自己产生,也不能自己消灭”。它是现代物理学的基石之一,几乎神圣到不可被侵犯。然而,有一些科学家曾尝试去颠覆这条如同铁般的定律,里最著名的代表人物,是量子论的创始人之一,丹麦物理学家尼尔斯·波尔 (Niels Bohr)。pIy物理好资源网(原物理ok网)

物理学家波尔简历pIy物理好资源网(原物理ok网)

20 世纪刚开始的时候,是量子论以及量子力学先后问世的不同寻常时期,那时有好些重要的科学问题,在对物理学家造成困扰,其中的一个问题,就是光跟电磁辐射的波粒二象性问题,一方面,光于双缝干涉实验里,展现出了它的波动性,另一方面,光在光电效应实验中呈现出的却是它的粒子性。pIy物理好资源网(原物理ok网)

在试着找寻一个可描述光的波粒二象性的量子理论之时,有人觉得放弃能量与动量守恒定律或许是一条行得通的途径。在此期间,有一些大物理学家,其中涵盖阿尔伯特·爱因斯坦( )以及阿诺德·索末菲( ),开始私底下探讨能量不守恒的可能性,然而在这条道路上走得最远的却是波尔。pIy物理好资源网(原物理ok网)

1924年,波尔同他的学生亨德里克·安东尼·克喇末合作,还与美国物理学家约翰·克拉克·莱斯特合作,发表了一篇题作“辐射的量子理论”的文章,公开抛出了一个极具争议的思想,即能量和动量在单个微观相互作用过程中不必守恒,只需在统计意义上保持守恒。这个挑战能量和动量守恒定律的大胆想法虽非常具有煽动性,却很快在1925年被著名的康普顿电子 - 光子散射实验证实是错误的。面对着实验所呈现出来的事实,身为大师级别的波尔即便难免会觉察到尴尬,然而却并没有心悦诚服地去舍弃他那看上去似乎疯狂的想法。pIy物理好资源网(原物理ok网)

使得让波尔再度宣扬能量不守恒的直接促使原因乃是物理学家波尔简历,查尔斯·埃利斯(Ellis)以及威廉·伍斯特()于1927年针对β衰变能谱展开精密测量。他们的实验成果证实了詹姆斯·查德威克(James)早在1914年便发觉的一个奇异现象,即原子核的β衰变能谱并非当时理论所预估的分立谱,而是呈逐渐衰减态势的连续谱。分立谱是基于两个假定的:其一,β衰变释放出一个较轻的原子核以及一个电子;其二,反应前后的能量与动量守恒。故此,若要对实验观测到的连续能谱予以解释,起码得舍弃其中一个假设。向来因思想深邃而闻名的波尔,此次依旧将希望寄托于能量与动量不守恒之上,在后续的几年里,他四处展开演讲,告知人们能量守恒定律不见得适用于亚原子的单个反应过程。pIy物理好资源网(原物理ok网)

行为和言语上的波尔,对一众物理学家进行了刺激,其中,年轻气盛的沃尔夫冈·泡利( Pauli),反应格外激烈,他,在1929年,给波尔写了一封信,信中,狠狠地指出,意思是,“我必须得说,你写出的那篇放弃掉能量守恒的文章,让我感到特不满意,我,不是在说你不可以去做这份事儿,只是在讲,那是一场充满危险的游戏”,经过一番深入仔细的思考,泡利做出的选择乃是坚持能量和动量持续守恒,不过要对第一个假设予以修改 。他所拥有的设想是极为简单的存在,β衰变这一过程,除了会释放出一个相对较轻的原子核之外,且还会释放出一个电子,另外还会放出一个特别轻的,属电中性的,其自旋为1/2的微小粒子。而后者在当时所处的实验条件之下是没有办法被探测到的,然而它却带走了一部分的能量以及动量物理学家波尔简历起步网校,进而使得反应末态情况下的电子能谱变成了连续谱。pIy物理好资源网(原物理ok网)

物理学家波尔简历pIy物理好资源网(原物理ok网)

波尔(右)与泡利一起玩陀螺pIy物理好资源网(原物理ok网)

实话说来,泡利对于自己所提出的新粒子假说,也没有充足的信心,所以在1930年年底的时候,他仅仅是以信件的形式,把这一想法透露给同行好友,并未正式发表任何论文。1933年10月,泡利在汇聚了世界顶级物理学家的索尔维会议上,进行报告,公布了他的新粒子假说。一同参与会议的恩里科·费米,将泡利的新粒子称作“中微子”,并在其后发展了弱相互作用的有效理论,成功地解释了β衰变。1956年6月的时候,泡利提出的中微子假说,终于借助反应堆实验,通过逆β衰变这个过程,得到了证实,而这也就表明,波尔所提出的能量不守恒假说,最终变成了物理史上的一个被人当作笑谈的事情。pIy物理好资源网(原物理ok网)

如下改写:科学方面的研究,它其实就是一次又一次地反复去寻觅那正确答案对应的过程,在这样的过程期间,任何显得愚蠢的那些个想法以及出现的错误,都是能够被原谅的。然而呢,对于就像波尔这样处于大师级别的人物来讲的话,一次又一次地对能量守恒定律持有怀疑态度,并且还贸然地去发表了一篇持续时间很短就没了影响力的论文,这实在是让人觉得难以想象。换从另外一个角度去进行看待的话,好像也并非是多么奇怪的事情呀:就算是在这整个世界上最为聪明的人,也会存在思维突然出现中断的那种时候。pIy物理好资源网(原物理ok网)