回忆二十世纪的科学史，人们听到最多的老是爱因斯坦那个名字。做为汗青上稀有出色的物理学家，爱因斯坦的大名早已超出科学范畴而成为人类智力顶峰的标记。爱因斯坦的名字是如斯的熠熠生辉，以致于与他同处在阿谁物理学黄金时代的别的一位旗头很少被普罗群众所知。那位旗头第一次深入显示了原子的内部构造，创建了无与伦比的哥本哈根学派，并做为学派的精神指导奠基了量子力学的根底，他所提出的互补原理与海森堡的测禁绝原理配合构成了量子力学哥本哈根诠释的重要收柱。三十年代中期，他提出了原子核的液滴模子，1936年更进一步论述了复合核的概念，为人类操纵核能展平了道路。他是二十世纪物理学大革命当之无愧的伟大旗头，他的名字喊尼尔斯#8226;玻尔。
初露矛头
1885年10月7日，哥本哈根的闻名心理学家克瑞斯蒂安#8226;玻尔收到了一份足以让他骄傲的礼品——他的大儿子尼尔斯降生了。两年后，尼尔斯的弟弟哈若德也加进到了玻尔先生的家庭。尼尔斯和哈若德的家庭气氛协调、平静，家庭身世优良的父母对兄弟俩的教诲非常关心，小兄弟俩刚学会走路时，父亲就领着他们漫步足够接触大天然了。很快父亲发现，尼尔斯对天然美景其实不过火沉浸，却对凝聚着人类聪明的各类机械安装有着深挚的兴致，他最喜欢的是“救世主”教堂塔楼上的大钟。小玻尔经常顺着螺旋型的爬梯攀到钟塔的最顶一层，那常常会引起在塔下的教堂中祈求的大人们的阵阵惊喊，而尼尔斯仅仅是想领会大钟的指针到底是怎么动弹的。
对一大堆齿轮着了迷的尼尔斯很快将视线转移到了家里，挂钟、摆钟、脚踏车……但凡有内部机械机构的工具都能引起他的兴致，将那些工具拆开再拆好是小玻尔最喜欢的游戏，固然颠末他“补缀”过的工具很快就濒于报废，但各人很快熟悉到，小玻尔的兴致在于领会那些工具的内部构造。（良多年以后，当他苦苦地探觅原子构造的时候，不知能否会在脑海中偶尔忆起那些儿时的齿轮。）
少年时代的玻尔兄弟除了父母之外，也许最喜欢的就是他们的“菡娜阿姨”。菡娜#8226;阿德勒（1859——1947）是丹麦闻名的教诲家，在哥本哈根兴办了丹麦第一所男女混合的学校，引进了全新的教学办法。玻尔兄弟固然没有进进她的学校进修，但菡娜经常操纵周末率领他们参看哥本哈根的各大展览馆、博物馆，让兄弟俩承受人文方面优良的教诲，她也经常陪兄弟俩到丛林中远足，骑车到原野中玩耍，足够引导、庇护孩子爱玩的本性。
当然，对尼尔斯影响更大的仍是他们的父亲。克瑞斯蒂安#8226;玻尔先生不只在学术上颇有成就，并且在体育、文学方面有着普遍的兴致。在他的影响下，孩子们从童年起就喜欢上了足球、滑雪、溜冰等活动。歇息的时候，孩子们会聆听父亲给他们背诵《浮士德》以及海涅、席勒的长诗，有时母亲也会加进进来，与他们一路议论莎士比亚、狄更斯和安徒生的做品。
1890年，老玻尔承受了哥本哈根大学的聘书成为了哥本哈根大学的传授，全家随即迁往哥本哈根大学外科学院。在那里，特殊是从1893年后，老玻尔与他的几位老友起头了在科学院例会后共进晚餐的习惯，那里包罗尼尔斯后来读博士时的导师、物理学家克里斯蒂昂森，尼尔斯的哲学启蒙教师、哲学家赫弗丁，语言学家威尔海姆#8226;汤姆森，四位院士的“晚餐俱乐部”轮流在各家举行。在聚会上，几位传授会就当前的学术看点停止评论，并议论一些哲学问题和一些能引起各人兴致的跨学科问题。在老玻尔家聚会时，孩子们就参与进来，与那些传授一路议论他们还懵懵懂懂的一些话题。在那种优良气氛的熏陶下，玻尔兄弟都养成了独立发现、根究问题的能耐，并领略到应该用责备的目光往对待一切典范的看念。
很快，玻尔到了上学的年龄，最后在迦莫霍姆学校中的玻尔表示其实不非常凸起，无论是在进修上仍是在足球场上，比拟于反响极快的弟弟哈若德，他总给他人留下一个“痴钝”的印象。但到了七年级（初二）的时候，玻尔在数学和物理方面的才气已经闪现无遗了，出格在物理学方面，他自学的工具已经远远超出了中学教科书的范畴，七年级的他就起头评改教科书中的错误了。那让他的菡娜阿姨感应遗憾，因为发现玻尔在文学方面的先天，菡娜阿姨原来是想让他往学文学，做丹麦的“安徒生第二”的。
1903年，尼尔斯#8226;玻尔进进哥本哈根大学数学和天然科学系，进修物理学、数学和天文学等课程，他还选修了父亲的老伴侣赫弗丁传授的哲学课。在哲学课上，他接触到了穆勒的一本小册子《一个丹麦学生的故事》，多年后，当他论述关于量子力学中的丈量问题时用到了书中的最初一句话：“既是演员，又是看寡”。
有趣的是，玻尔也和1902年的爱因斯坦一样，和包罗他弟弟在内的十一个情投意合的同窗构成了他们本身的“奥林匹亚科学院”——“黄道社”。玻尔兄弟是小组中的活泼人物，他们老是围绕一些哲学和科学问题展开猛烈的争论，在那种自在的空气中，各人都拓宽了本身的思惟，对所争论的问题有了更进一步精辟的熟悉。在以后的哥本哈根大学理论物理研究所里，玻尔始末强调协做和不拘形式的交换，也许就是源于他在“黄道社”中的美妙记忆吧。
大学里的尼尔斯除了进修和小组活动外，最喜欢的恐怕就算是足球了，他和弟弟哈若德都是优良的足球运发动，兄弟俩都是其时丹麦豪门AB队的主力。尼尔斯的位置是门将，哈若德则是中场核心。但在一次对德国米特韦达队的角逐中，德国人长途发炮，而尼尔斯却倚在门柱上根究，底子没有做出任何反响，成果一个简单扑救就能够搞定的球却轻松进了球网。角逐后，玻尔向本身的队友认可他其时正在想一道数学难题，丝毫没有重视到四周的情状。固然那个门将有时是那么心不在焉，但在丹麦球迷心中仍是留下了深入的印象，以致于1922年在瑞典斯德哥尔摩给尼尔斯#8226;玻尔授予诺贝尔奖时，丹麦一家报纸报导的题目是《授予闻名足球运发动尼尔斯#8226;玻尔诺贝尔奖》，而丹麦球迷看到报纸上玻尔拿着诺贝尔奖章的照片时，总觉得那个大鼻子有点熟悉。哈若德在足球上更为认实，在1908年举行的伦敦奥运会上，他做为国度队的中场核心率领球队攫取了一枚银牌。
立志投身于物理事业的尼尔斯在他20岁时迈出了科学生活生计的第一步。1905年，丹麦皇家科学院—文学院赏格收罗有关液体外表张力的论文，目标是开展瑞利的理论：关于在具有已知速度和横截面积的一股液流外表上构成的波，只要测出波长，就能够确定其外表张力。尼尔斯设想了一套冗杂的安装，本身脱手做了一系列尝试。最末他发现，为了测定外表张力，瑞利理论还应该包罗液体的粘滞性，不变后的振幅和周边空气的感化等一系列因素。他的尝试详尽、彻底、全面，考虑到了尽可能多的冗杂因素，从而妥帖了瑞利理论，获得了科学院的金量奖章。也许连当初的赏格者也没想到，那项关于液体外表张力的研究会在35年之后为原子核构造、原枪弹的研造以及核能的开发供给重要线索。
尼尔斯在1907年大学结业，随后他就起头动手筹办他的硕士论文，因为对“内部构造”的强烈兴致，他抉择了其时让良多物理学家挠头的金属电子论方面的课题，从而不能不在那个范畴艰辛前进。19世纪末，剑桥大学的J#8226;J#8226;汤姆逊发现了一种量量比原子还小的微粒——电子，那是一个划时代的发现，但其时没有引起人们足够的重视。尼尔斯在研究了汤姆逊等人的著做后，对那个范畴产生了深挚的兴致，决定用电子理论来阐明金属的各类性量，诸如电导率、热导率、电磁现象和热电现象等。他假定金属的所有特征都是由电子的自在运动和电子与静行分子的碰碰形成的，为此他设想了一系列尝试来查验他的假设。在尝试部门花了很长时间以后，尼尔斯从命父亲的定见，在安徒生创造出无数标致童话的福奈岛上陆续完成论文。在那个有着标致丛林的岛上，尼尔斯进一步对许多材料停止了深进的阐发和研究，往粗取精，并对许多相关问题提出本身的独到观点。我们有理由相信，在那一段时间内，尼尔斯吸收了其时最前沿的巨匠们的思惟精粹，而且关于电子那个“别致的小球”有了足够多的熟悉，那些都是他以后提出原子核式构造的根底。
1909年6月，尼尔斯毕竟完成了本身的硕士论文，但他对本身的论文有着清醒的熟悉，在他给哈若德的信中写到，“那个问题如斯宽广，以致于我纵有生花之笔也只能称心于仅仅处置此中的几个片段。”固执的尼尔斯把本身博士论文也圈定在那个课题上，不当当的说，他的硕士论文成了后来博士论文的“开题陈述”。
在获得硕士学位的假期中，年轻的尼尔斯与一位心爱的姑娘——玛格丽特#8226;诺伦德一见钟情，他喜欢姑娘的单纯娇美，而姑娘则喜欢尼尔斯的谦和温雅，两小我很快坠进爱河。热恋中的尼尔斯并没有因为甜美的恋爱而与物理小别，不久他就起头了博士论文的撰写工做，他期看能在硕士论文的根底上全面深进地阐述金属电子论。
在论文的初期，尼尔斯认为有硕士论文的根底，那项研究将会跟快完成。但在撰写的过程中他碰着了本色性的困难，出格是在阐明金属磁性的问题上，他发现典范的电动力学完全不克不及用来阐明，假设照移典范理论，就绝对推导不出金属具有磁性的结论，于是他就在论文中声称，“磁学理论无法用现有的典范电子理论来阐明”。我们无法领会是不是从那时起头尼尔斯就有成立一套适用于阐明微看粒子行为的理论，但是二十年后人们对那个问题的熟悉就已经比力明白了，而给与各人东西的恰是那个大鼻子。
就在尼尔斯的博士论文刚刚完成时，一条哀痛的动静传来了，对尼尔斯寄予厚看的父亲克瑞斯蒂安于1911年2月3日往世了，没有让父亲亲眼看到本身的博士论文成为尼尔斯末生的遗憾。1911年5月13日，他仅用一个半小时就胜利通过了论文辩论，在他论文的扉页上写着“谨以最深切的感恩之情用此文纪念先父”。他辩论的时间如斯之短，恐怕也是因为他的选题在其时其实太深邃，以致于除了文法修辞方面，辩论委员会的成员无法向他提出更有针对性的问题。辩论的当天，小小的辩论室挤满了人，各人都对那个年轻人和他的理论感应别致，不外记者更感兴致的是丹麦国度队的成员一个很多地都出席了，球员们都安然认可他们听不懂尼尔斯的讲演，但那其实不障碍他们来助威，不论是在球场上，仍是在辩论室里。玛格丽特也参与了尼尔斯的辩论会，不久，他们举行了定亲仪式。在他们渡过了一个美妙的炎天以后，尼尔斯#8226;玻尔得到了卡尔斯伯基金会一年的帮助，到英国剑桥大学卡文迪许尝试室往做拜候学者。沉浸在幸福中的尼尔斯不会想到，在英国期待他的除了大名鼎鼎的J#8226;J#8226;汤姆逊还有驯良的卢瑟福，除了不愉快的曲折还有富于功效的协做……