物理大師尼爾斯玻爾在中國的十九天科學旅程

中國人對北歐國家丹麥最深刻的印象,莫過於童話大王安徒生和他的童話作品,尤其是他的《海的女兒》、《國王的新衣》、《醜小鴨》等童話作品,最為中國讀者所熟悉。

對同樣出生于丹麥的物理大師、原子核物理學創始人尼爾斯·玻爾卻所知甚少,而他在二十世紀三十年到中國訪問和講學的經歷,則更是鮮為人知,在這即將迎來尼爾斯·玻爾誕辰133週年的日子裡,讓我們在一起重溫這位與愛因斯坦齊名的天才物理學家在中國十九天的科學旅程。

物理大師尼爾斯玻爾在中國的十九天科學旅程

玻爾

尼爾斯·玻爾(1885—1962)猶太人,1885年10月7日出生於丹麥首都哥本哈根,1911年獲得哥本哈根大學博士學位,他是丹麥皇家科學院院士,也是“哥本哈根學派”創始人,曾於1922年獲得諾貝爾物理學獎,對二十世紀物理學的發展具有深遠的影響。

1937年初,尼爾斯·玻爾攜夫人瑪格麗特及次子漢斯·玻爾在美國訪問,當時正在普林斯頓高等學術研究院做訪問學者的周培源教授,接受清華大學和北京大學的委託,邀請正在美國訪問的玻爾,能否藉此機會到中國訪問和講學。

周培源(1902—1993)當時是清華大學物理系教授,與玻爾有一定的淵源,正在利用清華的休假規定,在普林斯頓高等學術研究院從事相對論引力論和宇宙論的研究,期間曾參加了愛因斯坦領導的廣義相對論討論班。

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愛因斯坦

2月27日,時任清華大學理學院院長吳有訓致電美國加州伯克利大學轉玻爾,邀請他順道訪問北平,3月11日,吳有訓再次致電玻爾,以極大的熱情邀請玻爾訪問中國。

3月27日,國立中央研究院、國立北平研究院、國立北京大學、國立清華大學、國立中央大學和中華教育文化基金會等五家單位的掌門人蔡元培、李書華、蔣夢麟、梅貽琦、羅家倫、孫洪芬聯合發出邀請函,盛情邀請玻爾到中國訪問。

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玻爾在講課

4月10日,吳有訓第三次致電玻爾,頗有三顧茅廬之態度,懇請玻爾接受邀請到中國訪問,吳有訓是1927年度諾貝爾物理學獎得主康普頓的學生,正是由於吳由訓全面驗證了“康普頓效應”,才使得其導師康普頓獲得了諾貝爾物理學獎,如果當年吳有訓沒有中斷研究回國,也一定會和導師康普頓一起榮獲諾貝爾物理學獎。

功夫不有心人,物理學大師尼爾斯·玻爾被來自中國科學家的誠摯邀請所感動,於4月30日給吳有訓回函,信中感謝來自中國大學和科學機構的熱情邀請,他將於5月20日乘郵輪抵達上海,並預計在中國逗留2—3個星期,他將在中國演講的題目是“原子核”和“原子物理中的因果性”。

5月7日,玻爾再一次致函吳有訓,告知他已經收到浙江大學的邀請,擬將杭州納入他在中國的旅程之中,吳有訓收到玻爾來函之後,即刻回覆玻爾,並隨信寄上玻爾在中國的行程安排,以徵求玻爾的意見。

1937年5月20日16時,物理大師玻爾攜夫人及兒子從日本長崎乘遠洋郵輪“上海丸”號抵達上海,時任中央研究院物理研究所所長丁燮林、鐵道部交通大學上海本部校長黎照寰及上海科學界著名人士一行到碼頭迎接,並將玻爾一家安排在花園飯店下榻。

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玻爾夫婦

5月21日上午10時,丁燮林所長陪同玻爾父子參觀了中研院物理研究所,當日下午又陪同玻爾到鐵道部交通大學上海總部工程館舉行了“原子核”的講座,上海廣播電臺即時進行了實況轉播,演講結束之後,由黎照寰校長設茶點款待玻爾。

當晚7時,丁燮林與化學所所長莊長恭共同在新亞酒樓宴請玻爾一家,物理所女研究員顧靜徽出席作陪,顧靜徽是芝加哥大學物理學博士,也是中國第一位獲得物理學博士的女性,吳健雄就是在其引薦之下出國留學的。

5月22日上午10時,丁燮林、楊肇濂等人陪同玻爾一家到上海市中心觀光,當天晚上,中國物理學會、中國化學會和中國科學社聯合設宴款待玻爾一家。

5月23日8:25分,時任浙江大學文理學院院長鬍剛復陪同玻爾一家乘火車前往杭州,中午12點半抵達杭州火車站,浙大物理系主任張紹忠攜何增祿、束星北、王淦昌等物理系教授在車站迎接,並陪同下榻西冷飯店。

當日下午,玻爾一家遊覽了美麗的西湖,晚7時,時任浙江大學校長竺可楨在大華飯店宴請玻爾一家,但竺可楨卻因故未能出席,晚宴由教務長鄭曉滄教授代為主持。

5月24日上午9時,胡剛復、張紹宗、何增錄、束星北、王淦昌及文學院教授李今英女士陪同玻爾一家遊覽了西湖、靈隱寺、龍井村、九溪十八澗、六和塔等杭州名勝古蹟。

5月24下午17時,已年過半百的玻爾不顧觀光勞頓,在浙江大學文理學院作了題為“原子核”的演講,演講持續了一個半小時,竺可楨校長主持了報告會,胡剛復院長對玻爾的演講進行了簡單介紹和解讀。

物理大師尼爾斯玻爾在中國的十九天科學旅程

玻爾在演講

玻爾在演講時,由其次子漢斯·玻爾配合播放幻燈片,使玻爾的演講達到了妙不可言的效果,更為讓人驚詫的是,浙江大學也特意與浙江省廣播電臺協商,將玻爾的演講也進行了實況轉播,這在世界學術史上都是極為罕見的。

當晚7:30分,時任浙江省主席朱家驊攜夫人程亦蓉盡地主之誼,在省府設宴款待玻爾一家,應邀出席作陪的有竺可楨、鄭曉倉、胡剛復、樓光來及程遠帆夫婦、梅光迪夫婦。

在玻爾訪問杭州和浙江大學期間,浙江大學物理系教授王淦昌和束星北與玻爾曾就當時物理學領域的經典問題進行了討論。

王淦昌當年剛過而立之年,畢業於清華大學物理系,是吳有訓的得意弟子,在德國柏林大學獲得博士學位,他在核物理領域貢獻頗豐,是中國“兩彈一星”功勳科學家。

束星北與王淦昌同庚,曾遊歷歐美多所名校,是一個天才物理學家,他曾直截了當地問玻爾與愛因斯坦之間的論爭,玻爾與愛因斯坦是彼此惺惺相惜的科學家,但他們的爭論也持續了很多年,但這並不妨礙他們之間的友誼。

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玻爾與愛因斯坦

玻爾對束星北的物理學養很是欣賞,曾讚賞束星北是像愛因斯坦一樣的物理大師,這絕不是溢美之詞,而是基於世界級物理大師的洞察力,可惜束星北沒有遇到一個能發揮自己才華的科學環境。

玻爾曾直率地告訴束星北,愛因斯坦對量子力學的詮釋是錯誤的,而對於這個問題的結論,直到數十年之後,對量子“糾纏態” 的實驗得到科學的確認,才證明玻爾的結論是正確的。

1944年秋,束星北曾應國民政府兵工署之邀,主持研製了中國第一部雷達,同時還指導研製特工發報機等軍用器材,被譽為“中國雷達之父”,由於其傑出的貢獻,曾被蔣介石親自授予“抗戰英雄”稱號,束星北的命運於五十年代在山東大學任教時發生逆轉,其人生遭遇實在是令人扼腕嘆息。

1937年5月25日上午8時,玻爾一家乘火車去上海中轉,由上海前往首都南京參觀訪問,浙江大學物理系何增祿、王淦昌、束星北等教授到車站送行。

玻爾一家在上海小憩半天,於當晚12時乘火車由上海前往南京,丁燮林等人到上海火車站送別玻爾一家。

5月26日早晨,波爾一家抵達南京,時任國立中央研究院秘書王毅候博士和中央大學物理系主任周同慶教授到車站迎接,蔡元培當時並不在南京,但他給玻爾留信一封,表示遺憾和歉意,希望玻爾一家在南京訪問愉快。

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玻爾在實驗室

玻爾在國立中央大學進行了兩場講座,分別是“原子核”與“原子物理中的因果性”,遊覽了明孝陵和中山陵,參觀了中央研究院在寧的幾個研究所,並與時任中央大學校長羅家倫、歷史語言研究所研究員趙元任教授等人進行了交流,還慕名前往金陵女子文理學院訪問,受到物理系主任魯淑音教授的熱情接待。

5月28日上午7:45分,玻爾一家乘火車前往北平,於次日下午1:55分抵達北平前門車站,受到時任清華大學理學院院長吳有訓、北京大學理學院院長饒毓泰、北平研究院院長李書華和中華教育文化基金會幹事長孫洪芬等北平文化教育界著名人士的熱烈歡迎,玻爾一家下榻在北京飯店休息,下午到北海公園遊玩。

5月30日上午,吳有訓陪同玻爾夫婦及公子游覽了天壇,午餐過後,又遊覽了故宮,晚7時,玻爾一家人出席了設在北大教職員俱樂部的歡迎晚宴。

5月31日上午10時,饒毓泰陪同玻爾一家遊覽了景山,當天下午玻爾參觀了北京大學的物理實驗室,吳大猷、鄭華熾等教授做了“拉曼效應”的光譜實驗,玻爾對此極為讚賞,高度評價了中國物理學家的實驗,隨後玻爾在理學院又以“原子核”為題進行演講,演講結束之後,在花園品茗或喝咖啡,然後與蔣夢麟校長夫婦及物理學界同仁合影留念。

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玻爾與北平物理界同仁合影

從6月1日至6日,玻爾又與家人遊覽了頤和園、十三陵、長城等名勝古蹟,並在吳有訓的陪同下,參觀了由趙忠堯、霍秉權主持的清華物理實驗室,梅貽琦校長設家宴招待玻爾一家人。

玻爾在北平逗留期間,還參觀了北平研究院、靜生生物調查所、國立北平圖書館等機構,與曾昭掄、熊慶來、洪謙等化學界、數學界、文學界人士進行交流。

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玻爾(前左一)訪問北平研究院時合影

6月7日是玻爾一家人在北平的最後一天,上午10時,玻爾在北大又作了一次非正式演講並參與討論,中午在蔣夢麟校長家中午餐,當天晚上,玻爾一家人乘火車前往山海關,再轉乘火車,沿西伯利亞鐵路經蘇聯及東歐回國。

玻爾在美國訪問期間,柯達膠捲公司曾贈送玻爾一部小型電影機和一些彩色電影膠片,他在中國訪問期間,曾用來拍攝旅遊風光,尤其珍貴的畫面是在離開杭州時,拍攝到了浙江大學何增祿、王淦昌、束星北送行的場景,這有可能是在中國拍攝的最早的彩色記錄片。

玻爾一家人離開北平一個月之後,“七七事變”爆發,中國開始了艱苦卓絕的抗日戰爭,在此後的歲月裡,物理大師玻爾只與張宗燧、胡寧、羅忠恕、冼鼎昌等少數中國學者產生過交集。

張宗燧是張東蓀次子,在清華大學時曾授業於吳有訓和趙忠堯,他在劍橋大學攻讀博士學位時,其導師是著名統計物理學家福勒,張宗燧發表的《貝特的有序—無序相變理論在合金上的推廣》、《一個系統的位形數目與合作現象》等學術論文,使他在國際理論物理學界頗具知名度和影響力。

1938年,福勒推薦張宗燧前往哥本哈根大學理論物理研究所工作,張宗燧有幸與狄拉克、泡利、羅森菲爾德、維克、莫勒、威爾遜等現代物理學先驅者一道工作,從事量子理論最前沿的研究。

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左起:玻爾、弗蘭克、愛因斯坦、拉比

玻爾對這位來自中國的年輕學者非常青睞和器重,張宗燧不但得到了玻爾的賞識,而且還受到玻爾家人的關懷,與玻爾一家建立了深厚的友誼。

玻爾曾給予張宗燧的極高的評語:“在哥本哈根的半年來,張顯示了很高的學術才能和人品……他在莫勒教授的指導下,研究了核理論新發展中的各種問題,特別是β蛻變現象。張在處理新的複雜的數學方法上表現出十分不平常的水平,並且還能最透徹地理解其物理內涵。”

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玻爾(居中者)

1962年11月18日,物理大師玻爾因心臟病突發,在丹麥的卡爾斯堡寓所病逝,享年77歲,直到其逝世的前一天,玻爾還在勤奮工作。

2018年10月7日是世界物理大師尼爾斯·玻爾誕辰133週年,藉此紀念之機,再一次回顧玻爾七十多年前的中國之行,重新認識物理大師玻爾和中國物理學領域那些傑出學者和教授的科學人生……。


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