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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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(7)尼尔斯·玻尔(百科名片)  

2013-05-16 20:10:38|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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7)尼尔斯·玻尔(百科名片)

http://baike.baidu.com/view/15829.htm

 

尼尔斯·玻尔尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔(Niels Henrik David Bohr1885107日~19621118) ),丹麦物理学家。他通过引入量子化条件,提出了玻尔模型来解释氢原子光谱,提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学,对二十世纪物理学的发展有深远的影响。玻尔为丹麦物理学家,哥本哈根学派的创始人。哥本哈根大学科学硕士和哲学博士(PhD),丹麦皇家科学院院士,曾获丹麦皇家科学文学院金质奖章,英国曼彻斯特大学和剑桥大学名誉博士学位,诺贝尔物理学奖。

 

目录

 

  人物生平

  量子力学

  学派

  争论

  运动员

 

 

  人物生平

 

1885107日,玻尔生于哥本哈根,父亲克里斯丁·玻尔是哥本哈根大学的生理学教授,母亲出身于一个富有的犹太人家庭,从小受到良好的家庭教育,并爱好足球,曾经和弟弟哈那德·玻尔共同参加职业足球比赛。1903年玻尔进入哥本哈根大学学习物理,1911年获博士学位。随后,他曾在曼彻斯特大学卢瑟福的实验室短期工作。基于卢瑟福的原子核理论和普朗克的量子说,1913年玻尔提出了原子结构的玻尔模型。按照这一模型电子环绕原子核作轨道运动,外层轨道比内层轨道可以容纳更多的电子;较外层轨道的电子数决定了元素的化学性质。如果外层轨道的电子落入内层轨道,将释放出一个带固定能量的光子。玻尔18岁进入哥本哈根大学,很快就成了哥本哈根大学足球俱乐部的明星守门员,他习惯在足球场上一边心不在焉地守着球门,一边用粉笔在门框上排演着公式。玻尔后来进入科研机构,专心于原子物理研究,但他仍不忘心爱的足球,业余时间常把踢足球当做休息,成为一名不折不扣的“科学家球星”。不过他也有分神的时候,据丹麦AB队史料记载,在一场AB队与德国特维达队的比赛中,德国人外围远射,尼尔斯?玻尔却在门柱旁边思考一道数学难题。 

 

1903年,进入哥本哈根大学数学和自然科学系,主修物理学。

1907年,玻尔以有关水的表面张力的论文获得丹麦皇家科学文学院的金质奖章,并先后于1909年和1911年分别以关于金属电子论的论文获得哥本哈根大学的科学硕士和哲学博士学位。随后去英国学习,先在剑桥JJ.汤姆孙主持的卡文迪什实验室,几个月后转赴曼彻斯特,参加了以E.卢瑟福为首的科学集体,从此和卢瑟福建立了长期的密切关系。

1912年,玻尔考察了金属中的电子运动,并明确意识到经典理论在阐明微观现象方面的严重缺陷,赞赏普朗克和爱因斯坦在电磁理论方面引入的量子学说。创造性地把普朗克的量子说和卢瑟福的原子核概念结合了起来。

1913年初,玻尔任曼彻斯特大学物理学助教时,在朋友的建议下,开始研究原子结构,通过对光谱学资料的考察,写出了《论原子构造和分子构造》的长篇论著,提出了量子不连续性,成功地解释了氢原子和类氢原子的结构和性质。

1916年任哥本哈根大学物理学教授,

1917年当选为丹麦皇家科学院院士。

1920年创建哥本哈根理论物理研究所,任所长。他在此后的四十年,一直担任这一职务。

1921年,玻尔发表了《各元素的原子结构及其物理性质和化学性质》的长篇演讲,阐述了光谱和原子结构理论的新发展,诠释了元素周期表的形成,对周期表中从氢开始的各种元素的原子结构作了说明,同时对周期表上的第72号元素的性质作了预言;

1922年,第72号元素铪的发现证明了玻尔的理论,玻尔由于对于原子结构理论的贡献获得诺贝尔物理学奖。他所在的理论物理研究所也在二三十年代成为物理学研究的中心。

1923年,玻尔接受英国曼彻斯特大学和剑桥大学名誉博士学位。

1930年代中期,研究发现了许多中子诱发的核反应。玻尔提出了原子核的液滴模型,很好地解释了重核的裂变。

 

玻尔认识到他的理论并不是一个完整的理论体系,还只是经典理论和量子理论的混合。他的目标是建立一个能够描述微观尺度的量子过程的基本力学。为此,玻尔提出了著名的“互补原理”,即宏观与微观理论,以及不同领域相似问题之间的对应关系。互补原理指出经典理论是量子理论的极限近似,而且按照互补原理指出的方向,可以由旧理论推导出新理论。这在后来量子力学的建立发展过程中得到了充分的验证。玻尔的学生海森堡在互补原理的指导下,寻求与经典力学相对应的量子力学的各种具体对应关系和对应量,由此建立了矩阵力学。互补理论在狄拉克、薛定谔发展波动力学和量子力学的过程中起到了指导作用。

 

在对于量子力学的解释上,玻尔等人提出了哥本哈根诠释,但遭到了坚持决定论的爱因斯坦及薛定谔等人的反对。从此玻尔与爱因斯坦开始了玻尔-爱因斯坦论战,最有名的一次争论发生在第六次索尔维会议上,爱因斯坦提出了后来知名为爱因斯坦盒子的问题,以求驳倒不确定性原理。玻尔当时无言以对,但冥思一晚之后发现巧妙的进行了反驳,使得爱因斯坦只得承认不确定性原理是自洽的。这一争论一直持续至爱因斯坦去世。

193756月间,玻尔曾经到过中国访问和讲学。期间,玻尔和束星北等中国学者有过深度学术交流,玻尔称束星北是爱因斯坦一样的大师。束星北的文章《引力与电磁合论》、《爱因斯坦引力理论的非静力场解》是相对论早期的重要论述。

 

1939年,玻尔任丹麦皇家科学院院长。第二次世界大战开始,丹麦被德国法西斯占领。1943年玻尔为躲避纳粹的迫害,逃往瑞典。

1944年,玻尔在美国参加了和原子弹有关的理论研究。

1947年,丹麦政府为了表彰玻尔的功绩,封他为“骑象勋爵”。

1952年,玻尔倡议建立欧洲原子核研究中心(CERN),并且自任主席。

1955年,玻尔参加创建北欧理论原子物理学研究所,担任管委会主任。同年丹麦成立原子能委员会,玻尔被任命为主席。

19621118日,玻尔因心脏病突发在丹麦的卡尔斯堡寓所逝世,享年77岁。

 

 

二战与战后二战期间德军占领丹麦,海森堡前往哥本哈根与玻尔相见,即哥本哈根会见。此次会谈的内容各当事人说法不一,至今仍然在争论之中,但可以确定的是海森堡的话让玻尔十分生气,并损害了他们俩的友谊。为避免被德军扣留,玻尔被迫于1943年逃离丹麦,坐船前往瑞典,然后坐一架小飞机到达伦敦。为了防止被人发现,飞机要飞得很高。据说玻尔因为专心思考,而忘记了戴氧气面罩。另一种说法是玻尔的头太大,面罩尺寸不合适,使得玻尔在空中曾失去了知觉。随后玻尔从伦敦前往美国,任洛斯阿拉莫斯实验室所进行的负责研制原子弹的曼哈顿计划的顾问。按照著名物理学家费曼的说法,当时玻尔就如同物理界的神一般受到大家尊敬。1945年,玻尔回到丹麦,此后致力于推动原子能的和平利用。19621118日,玻尔在哥本哈根去世,去世前一天,他还在工作室的黑板上画了当年爱因斯坦那个光子盒的草图。

 

1965年玻尔去世三周年时,哥本哈根大学物理研究所被命名为尼尔斯·玻尔研究所。1997IUPAC正式通过将第107号元素命名为Bohrium,以纪念玻尔。其子奥格·尼尔斯·玻尔也是物理学家,于1975年获得诺贝尔物理学奖。

 

  量子力学

 

玻尔从1905年开始他的科学生涯,一生从事科学研究,整整达57年之久。他的研究工作开始于原子结构未知的年代,结束于原子科学已趋成熟,原子核物理已经得到广泛应用的时代。他对原子科学的贡献使他无疑地成了20世纪上半叶与爱因斯坦并驾齐驱的、最伟大的物理学家之一。

 

1913年发表的长篇论文《论原子构造和分子构造》中认为氢原子的原子核是一个质子,  氢原子光谱的巴尔末系原子核带正电,原子核外有一个电子,带负电,它们之间的相互作用主要是库仑力的吸引。电子环绕原子核运动时,只有满足一个条件时,运动才是稳定的。这个条件被称为量子化条件,量子化条件要求电子绕核运动的角动量不能取任意值,只能取约化普朗克常数的整数倍。这表明稳态氢原子的能量可取值也不能连续变化,而只能取某些分立的值。按照这个理论模型,稳态氢原子的能量是负的,并且与主量子数(principal quantum number)的平方成反比。当氢原子从能量较高的状态变回能量相对更低的状态时,多余的能量就要以电磁辐射的形式放出,表现为有确定能量的光量子,形成巴耳末系。玻尔的原子结构模型为一个“半经典物理学”的原子结构理论模型,这个模型很好地解释了氢原子的结构问题,而且可以精确地导出普遍描述氢原子光谱的里伯德公式

 

v=R[(n^-2)-(n'^-2)]

 

其中v为频率。nn'为两个不同的主量子数。玻尔的原子结构模型还存在着一定的缺陷,但它是原子结构上里程碑式的认识,极大地启发了海森堡、薛定谔、玻恩等人,为现代量子力学的结构模型奠定了基础。

 

互补原理

 

1928年玻尔首次提出了互补性观点,试图回答当时关于物理学研究和一些哲学问题。其基本思想是,任何事物都有许多不同的侧面,对于同一研究对象,一方面承认了它的一些侧面就不得不放弃其另一些侧面,在这种意义上它们是“互斥”的;另一方面,那些另一些侧面却又不可完全废除的,因为在适当的条件下,人们还必须用到它们,在这种意义上说二者又是“互补”的。按照玻尔的看法,追究既互斥又互补的两个方面中哪一个更“根本”,是毫无意义的;人们只有而且必须把所有的方面连同有关的条件全都考虑在内,才能而且必能(或者说“就自是”)得到事物的完备描述。

 

玻尔认为他的互补原理是一条无限广阔的哲学原理。在他看来,为了容纳和排比“我们的经验”,因果性概念已经不敷应用了,必须用互补性概念这一“更加宽广的思维构架”来代替它。因此他说,互补性是因果性的“合理推广”。尤其是在他的晚年,他用这种观点论述了物理科学、生物科学、社会科学和哲学中的无数问题,对西方学术界产生了相当重要的影响。

玻尔的互补哲学受到了许许多多有影响的学者们的拥护,但也受到另一些同样有影响的学者们的反对。围绕着这样一些问题,爆发了历史上很少有先例的学术大论战,这场论战已经进行了好几十年,至今并无最后的结论,而且看来离结束还很遥远。

 

原子核

 

作为卢瑟福的学生,玻尔除了研究原子物理学和有关量子力学的哲学问题以外,对原子核问题也是一直很关心的。从20世纪30年代开始,他的研究所花在原子核物理学方面的力量更大了。他在30年代中期提出了核的液滴模型,认为核中的粒子有点像液滴中的分子,它们的能量服从某种统计分布规律,粒子在“表面”附近的运动导致“表面张力”的出现,如此等等。这种模型能够解释某些实验事实,是历史上第一种相对正确的核模型。在这样的基础上,他又于1936年提出了复合核的概念,认为低能中子在进入原子核内以后将和许多核子发生相互作用而使它们被激发,结果就导致核的蜕变。这种颇为简单的关于核反应机制的图像至今也还有它的用处。

 

L.迈特纳和OR.弗里施根据O.哈恩等人的实验提出了重核裂变的想法时,玻尔等人立即理解了这种想法并对裂变过程进行了更详细的研究,玻尔并且预言了由慢中子引起裂变的是铀-235而不是铀-238。他和JA.惠勒于1939年在《物理评论》上发表的论文,被认为是这一期间核物理学方面的重要成就。众所周知,这方面的研究导致了核能的大规模释放。

编辑本段学派1921年,在玻尔的倡议下成立了哥本哈根大学理论物理学研究所。玻尔领导这一研究所先后达40年之久。这一研究所培养了大量的杰出物理学家,在量子力学的兴起时期曾经成为全世界最重要、最活跃的学术中心,而且至今仍有很高的国际地位。

 

玻尔是量子力学中著名的哥本哈根学派的领袖,他以自己的崇高威望在他周围吸引了国内外一大批杰出的物理学家,创建了哥本哈根学派。他们不仅创建了量子力学的基础理论,并给予合理的解释,使量子力学得到许多新应用,如原子辐射、化学键、晶体结构、金属态等。更难能可贵的是,玻尔与他的同事在创建与发展科学的同时,还创造了“哥本哈根精神”——这是一种独特的、浓厚的、平等自由地讨论和相互紧密地合作的学术气氛。直到今天,很多人还说“哥本哈根精神”在国际物理学界是独一无二的。曾经有人问玻尔:“你是怎么把那么多有才华的青年人团结在身边的?”他回答说:“因为我不怕在年青人面前承认自己知识的不足,不怕承认自己是傻瓜。”实际上,人们对原子物理的理解,即对所谓原子系统量子理论的理解,始于本世纪初,完成于20年代,然而“从开始到结束,玻尔那种充满着高度创造性,锐敏和带有批判性的精神,始终指引着他的事业的方向,使之深入,直到最后完成。”

 

  争论

 

爱因斯坦与玻尔围绕关于量子力学理论基础的解释问题,开展了长期而剧烈的争论,但他们始终是一对相互尊敬的好朋友。玻尔高度评价这种争论,认为它是自己“许多新思想产生的源泉”,而爱因斯坦则高度称赞玻尔:

“作为一位科学思想家,玻尔所以有这么惊人的吸引力,在于他具有大胆和谨慎这两种品质的难得融合;很少有谁对隐秘的事物具有这一种直觉的理解力,同时又兼有这样强有力的批判能力。他不但具有关于细节的全部知识,而且还始终坚定地注视着基本原理。他无疑是我们时代科学领域中最伟大的发现者之一。”

友谊

 

玻尔与爱因斯坦

 

玻尔和爱因斯坦是在1920年相识的。那一年,年轻的玻尔第一次到柏林讲学,和爱因斯坦结下了长达35年的友谊。但也就是在他们初次见面之后,两人即在认识上发生分歧,随之展开了终身论战。他们只要见面,就会唇枪舌剑,辩论不已。1946年,玻尔为纪念爱因斯坦70寿辰文集撰写文章。当文集出版时,爱因斯坦则在文集末尾撰写了长篇《答词》,尖锐反驳玻尔等人的观点。他们的论战长达30年之久,直至爱因斯坦去世。但是,长期论战丝毫不影响他们深厚的情谊,他们一直互相关心,互相尊重。爱因斯坦本来早该获得诺贝尔奖,但由于当时有不少人对相对论持有偏见,直到1922年秋才回避相对论的争论,授予他上年度诺贝尔物理奖,并决定把本年度的诺贝尔物理奖授予玻尔。这两项决定破例同时发表。爱因斯坦当时正赴日本,在途经上海时接到了授奖通知。而玻尔对爱因斯坦长期未能获得诺贝尔奖深感不安,怕自己在爱因斯坦之前获奖。因此,当玻尔得知这一消息后非常高兴。立即写信给旅途中的爱因斯坦。玻尔非常谦虚,他在信中表示,自己之所以能取得一些成绩,是因为爱因斯坦作出了奠基性的贡献。因此,爱因斯坦能在他之前获得诺贝尔奖,他觉得这是“莫大的幸福”。爱因斯坦在接到玻尔的信后,当即回了信。信中说:“我在日本启程之前不久收到了您热情的来信。我可以毫不夸张地说,它象诺贝尔奖一样,使我感到快乐。您担心在我之前获得这项奖金。您的这种担心我觉得特别可爱——它显示了玻尔的本色。”

 

  运动员

 

他也是一个足球运动员,20世纪初丹麦一位顶级守门员,丹麦AB队门将。

鲜为人知的是,1922年玻尔获得诺贝尔奖时,丹麦报纸普遍采用的标题是:《授予著名足球运动员尼尔斯·玻尔诺贝尔奖》。玻尔18岁进入哥本哈根大学,很快就成了哥本哈根大学足球俱乐部的明星守门员,他习惯在足球场上一边心不在焉地守着球门,一边用粉笔在门框上排演着公式。大学四年级时,由于俱乐部的成绩出众,立下汗马功劳的玻尔入选国家队。1908年的伦敦奥运会上,丹麦队获得男子足球项目的银牌,玻尔更多时候作为替补门将在场边挥舞着红白国旗。玻尔后来进入科研机构,专心于原子物理研究,但他仍不忘心爱的足球,业余时间常把踢足球当做休息,并且坚持参加国家队训练或比赛,成为一名不折不扣的“科学家球星”。

 

 

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