可以看出，“行星式”模型较“葡萄干布丁”模型更加接近了实际：一、原子内部出现了空间，原子不再被描绘为“实”的东西。二、电子动了起来，在无外力的情况下，它自身在旋转。
原子的行星模型对人们理解原子结构式样、对解释科学实验中出现的某些现象，产生了积极作用。
但行星式模型本身与原子实际结构一样，需要理论方面的突破：从理论上讲，电子围绕原子核旋转，自身会失去能量。能量越来越少，会迫使电子的运行的圆形轨道越来越小，最后坠落。可实际上，原子的结构是稳定的，就是说，并不曾出现这种电子“坠落”的情形。这是怎么回事呢？电子失去的能量从哪里不断得到了补充从而维持这种稳定呢？这方面的问题也促使人们做出回答。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起玻尔来到曼彻斯特卢瑟福的实验室
“葡萄干布丁”模型也好，“行星”模型也好，都存在着重大理论缺陷：它们都无法表示分裂，而且“行星”模型结构上存在着不稳定性。缺陷将由另一位天才来弥补。这个天才就是尼尔斯·玻尔。
卢瑟福的行星式原子结构在当时被看作是正确的，它被核物理学界所普遍接受。
但是，这个结构的设想存在着理论上的困难，这我们在上一章已经指明。
只是，当时，这种理论上的困难长时间内谁也没有认识到它。
可这种矛盾是客观存在着的，它迟早会被人看到，被人解决。
看到并解决这一矛盾的人最终出现了。
1912年3月，一个丹麦人，离开剑桥来到曼彻斯特卢瑟福的实验室。他的名字是尼尔斯·亨德利克·戴维·玻尔。那时他27岁。
欧内斯特·卢瑟福在麦吉尔的同事、传记作家A·S·伊夫记录了当时的场面，他写道：“一个瘦小的男子来到这里，卢瑟福立即把他带到书房去了。卢瑟福夫人对我解释说，来访者是一个年轻的丹麦人，她的丈夫对这位年轻人的工作评价非常之高。毫无疑问，这个年轻人就是尼尔斯·玻尔！”
一直到后来，人们也无法弄清楚，伊夫为什么使用了“瘦小”二字来形容当时的玻尔。实际上，玻尔既不瘦，也不小。他是一个高个子，仪表堂堂，长有一个巨大的圆形头，一个长而大的下巴，一双大手。他是一个不平常的运动员。在大学时，他的足球战绩给丹麦人留下了不可磨灭的印象，人们看他的比赛，曾无数次为他欢呼。他还溜冰、骑自行车并驾驶帆船。他乒乓球打遍天下无敌手，是没有败绩的。他上台阶经常是一步跨两级。年轻时他确实比后来瘦一些，他那一头蓬乱向后梳的头发也可能让像伊夫这样年纪的人——伊夫比卢瑟福还大12岁呢——看来有点孩子气。但是，无论如何尼尔斯·玻尔绝不能被说成是“瘦小的”。
我们已经讲了，尼尔斯·玻尔将解决卢瑟福提出的原子结构的理论难题——当然，他要解决的难题不仅于此。那么，他究竟是怎样的一个人呢？他有怎样的成长背景呢？他做了些什么事情呢？
人们普遍认为，尼尔斯·玻尔对20世纪物理学的贡献，仅次于爱因斯坦。
就他对核物理学所做的事情而言，换句话说，就本书而言，尼尔斯·玻尔所起的作用要重于爱因斯坦。既然如此，对于玻尔，我们就必然不惜笔墨加以介绍了。
尼尔斯·玻尔的成长背景与卢瑟福比起来是大有不同的。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起巢中的雏鸟
1888年一个秋天，克里斯琴·玻尔——他是哥本哈根大学的生物学教授——像往常一样，晚饭后，他领着他的3岁的儿子走出面对克里斯琴堡宫——这里是国会所在地——的宅子，到远一点的地方去散步。在一片树林前他们停下。这里有一排长木凳，他们在其中的一条凳子上坐了下来。
这里空气清新，瑟瑟秋风吹着，片片树叶被风吹落，在空中慢悠悠地飘一阵子之后落在了地上。
克里斯琴·玻尔手中有一根手杖，他用手杖把凳子前落下的树叶拨开，然后，依然是用手杖在土地上画了一棵树。
画完，他告诉儿子，哪里是树干，哪里是树枝，哪里是树叶，最后他要让儿子明白，树，就是由这样的几个部分组成的。
儿子听到了他的话，但是，半天没有说什么。
克里斯琴·玻尔知道，儿子这是在思考，他不想打搅儿子。
过了一会儿，儿子说话了：
“爸，您再画一棵……”
克里斯琴·玻尔按照儿子的请求又画了一棵树。
树画完了，儿子却摇着头。
“怎么，画得不像吗？”父亲问。
儿子依然摇着头，再次请求：“您再画一棵……”
克里斯琴·玻尔又画了一棵。
儿子还是摇头。
“怎么，哪里有什么不对劲吗？”
儿子说话了：“怎么每次都是先有个身子、枝子、叶子……”
父亲不明白儿子的意思，问：“难道不是这样吗？我刚刚给你讲过，整个一棵树就是由它们组成的……”
“可，它们都是树的一部分，没有树，怎么会有它们？您画的时候，总是先画出它们——您不能立刻就让它有一棵树吗？”
父亲终于明白了儿子的意思。他陷入了深思。
一个怪孩子——一个聪明的孩子！
“也许你是对的，尼尔斯！问题确实应该这样认识，树是一个整体，身子、枝子、叶子，都是树的一个部分——应该说整体分成部分，而不应该说部分组成了整体。”
儿子似乎没有听到父亲的话，依旧在思考着什么。
“看来，你应该学些更重要的东西了。”父亲又说了一句。
克里斯琴·玻尔家里有一个定期的聚会。除克里斯琴·玻尔本人外，还有当时丹麦的几位名人，其中包括哲学家哈拉尔德·霍夫丁。他们都是丹麦皇家文理科学院的会员。
星期五是他们聚会的日子。每到这一天，尼尔斯·玻尔和他的弟弟哈拉尔德·玻尔就高兴起来。大人们争论的问题他们听不懂，但尼尔斯不但喜欢看父亲与其他叔叔争执的场面，而且喜欢听大人那些他听不明白的对话，而且，要是整个对话他一句都没有听懂，他就越发高兴听。
这天尼尔斯·玻尔就很高兴——大人们这次讨论的是关于活力论与机械论的问题。他们分成了两个阵营。克里斯琴·玻尔属于一个阵营，他们相信世界是有目的的。哈拉尔德·霍夫丁属于另一个阵营，他们相信世界是按照机遇或以反复不连贯的周期自动运行的。双方的争论尼尔斯·玻尔一点也听不懂，但见父亲和哈拉尔德·霍夫丁都争得面红耳赤。
当然，当争论偃旗息鼓之时，朋友间便恢复温情脉脉的常态。这次又是如此。争论结束之后，哈拉尔德·霍夫丁把在膝下的尼尔斯·玻尔拉到怀里，问：“尼尔斯·玻尔，你倒说说，我和克里斯琴·玻尔哪个掌握着真理？”
尼尔斯·玻尔道：“我没有弄明白你们争执的问题，不便表示站在哪一方面。”
大人们都乐了。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起学生时代的玻尔
尼尔斯·玻尔上学了，他功课可以，但书写上发生了困难。母亲开始成了他的忠实的抄写员，他把作业讲给她听，她替儿子把它抄写下来。
写作的困难尤其大。母亲自然再次帮他。他写作的方式不是独自在心中把文章作好，然后叫来“抄写员”，由他“口授”把文章记录下来，而是吃力地当场作文，弄得“抄写员”必须长时间地等着他，苦不堪言。
这从小形成了习惯。于是，后来，便有许许多多玻尔论文抄写方面的逸事传下来。例如有一次，玻尔一篇重要论文发表前，为了取得批评意见，他曾不断向在苏黎世的奥地利理论物理学家沃尔夫冈·泡利发出请求，泡利知道玻尔的毛病，于是警觉起来，回答玻尔说：“假如最后的清样已经送走，那我愿意效劳。”
整个中学时代，没有更多有关玻尔的资料留下来。人们知道，他当时最喜爱的一段引文是席勒的两行诗：
只有整体导向明确，
而真理则在深渊中。
1903年秋，18岁的玻尔进入哥本哈根大学。
玻尔在大学成为“知名人士”，是由于足球。这我们已经在前面讲过了。
而他的弟弟哈拉尔德无论学业上还是足球方面，都走到了尼尔斯的前头——早于尼尔斯获得物理硕士学位，并且，作为国家足球运动员参加了奥运会。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起玻尔的第一篇论文
大学学习终于为玻尔迎来一次机会。
每年，丹麦皇家文理科学院都宣布一批为期两年的研究课题，给课题入选者两年的时间，到时科学院对入选论文进行评定，第一名授予金奖，第二名授予银奖。
1905年的物理问题是确定若干液体的表面张力。这个题目出自英国诺贝尔奖获得者瑞利勋爵，他提出问题后，还一直没有人试验过。
玻尔接受了这项挑战。
他在生理实验室进行这项实验。在那里，他曾多年观看并在后来协助他父亲工作，学到了实验的技巧。所有的工作全部由玻尔自己动手。他入了迷。
每次取得一个数值都需要若干个小时，而且实验必须在夜间进行，因为夜间实验室空着，能保证水柱不被别的实验的震动所干扰。
无疑，这是一项进度缓慢的工作，而实际上玻尔也不着急。反正科学院给了两年的时间。
玻尔老是发现一些新的细节，迫使自己去闹清楚。这也是实验时间被拖长的一个原因。
到临近末了，克里斯琴·玻尔感到儿子把实验拖延得太久了，于是，他硬性给儿子规定了实验完成和论文完成的期限。
最后，实验总算是搞完了，下面转入论文的撰写。为了提高写论文的速度，他父亲把他送到了乡下。
玻尔去了他爸爸的一个朋友在哥本哈根北边乡间的一所住宅。弟弟哈拉尔德也跟着去了，以便给玻尔“抄写”论文。尼尔斯搞出了一篇114页的论文。
这是玻尔的第一篇科学论文。论文不但报告测定了水的表面张力，而且“极好地”引申了瑞利的理论。
它获得了金奖。
1909年，伦敦皇家学会接受了这篇经过修改的表面张力论文，并把它发表在《哲学学报》上。一位权威人士看了这篇论文后，断定它必然是一位教授的手笔。这样，知情人士不得不做出解释。
我们需要记住玻尔的这篇论文。因为水的表面张力的问题，与玻尔日后的一项重要的理论创新有着不可分割的联系。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起答辩时占时之短创了记录
当年4月，哈拉尔德·玻尔去了德国哥廷根的一所大学，并在两年后获得了博土学位。尼尔斯在写给弟弟的信中故意说，他“妒忌很快就要超过屋顶了”。
实际上，尼尔斯自己也正在准备博士论文的答辩。
学校向玻尔提出一个关于金属电子理论的问题的论文题目，玻尔自己对此也很感兴趣。
他的论文于1911年1月完成，题目是《金属电子理论的研究》。
不几天，他的56岁的父亲突然死去。全家人对克里斯琴·玻尔的离去悲痛不已。玻尔把他的论文献给了教他养他的敬爱的父亲。
5月，玻尔在哥本哈根接受了论文答辩。
答辩的次日，哥本哈根日报刊登了一幅照片，并附有一篇短文。照片是一位身穿燕尾服系着白领带的年轻人站在一个笨重的讲台后面接受提问的情景，短文说：“玻尔博士，一个白净而谦虚的青年，并没有在程序中占多少时间，为时之短是创记录的。”
从此之后，日报注定将不断地提到这个名字，他将一次又一次地创建奇迹，为丹麦增光添彩。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起雏鸟出巢
他的父亲生前为了协助他儿子到国外深造，曾经从一个基金会获得一笔奖金。当年的夏天，尼尔斯去了剑桥。他去找了J·J·汤姆生。
到了那里，尼尔斯·玻尔的命运将是怎样的？他是否也像卢瑟福那样受到J·J·汤姆生的热情欢迎，并得到J·J·汤姆生的教导，走上他的成功之路？
资料中留有尼尔斯·玻尔与他弟弟哈拉尔德·玻尔和他的未婚妻的几封通信，给弟弟的一封信上写着：
嗬，哈拉尔德！
我的事一切顺利。我刚同J·J·汤姆生谈过话，并尽可能向他阐明我对放射性、磁学等的看法。你不知道同这样一个人谈话对我意味着什么。他对我特别好，我们谈得如此之多，而且我确信他认为我所谈的有些意义。他现在准备阅读我的论文，而且还邀请我星期天同他在三一学院吃饭，然后他将同我继续讨论。你可以想象我有多高兴……
实际上，玻尔与汤姆生的第一次会晤进行得并不像玻尔理解的那样好。
J·J·汤姆生并没有作假，玻尔也不会说假话。肯定是玻尔在判断上出现了问题。
而且特别要指出的是，从丹麦来的这位新学生，不仅仅阐明了他对放射性、磁学的看法，而且他还向汤姆生指出了其电子理论著作中的一处错误。这一点玻尔也并不打算向人隐瞒。随后，他给他的未婚妻写信讲了这件事，并说：“我不知道他对我不同意他的想法会说些什么。”他继续写道：“我渴望听到汤姆生会说些什么。他是一个大人物。我希望他对我的蠢话不会生气。”
汤姆生也许会生气，也许没有生气，但实际上他并没有抽空阅读玻尔的论文。
当时，汤姆生已不再对电子感到多大兴趣了，他的注意力已转向阳射线。当然，他收留了玻尔，并且指定玻尔做有关这种射线的实验，而玻尔觉得它明显地没有什么希望。
很有可能，汤姆生的冷漠玻尔有了察觉。他对其他的英国人也有了看法。他给弟弟的信中说：“可能需要半年时间才能了解一个英国人……英国的习惯是他们会很客气，并有一套，但他们并不想见什么人……在星期天我参加三一学院的聚餐……我坐在那里，许多个星期天没有人同我谈话，但以后他们就了解到我也并不想同他们谈话，正如他们不想同我谈话一样……”
了解了这一段历史，我们或许将要产生责怪J·J·汤姆生的念头。其实，这是不应该的。我们不能苛求像J·J·汤姆生这样一个人。我们应该说，他培养出了一个卢瑟福，足矣！我们不能要求他做得更多。而且，无论如何，他还是一个伟人，至少是一个好人。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起玻尔遇到了卢瑟福
玻尔是幸运的，在他事业上出现停滞时，卢瑟福出现在了剑桥。
玻尔后来回忆说：“卢瑟福是从曼彻斯特来的，要在卡文迪许年度聚餐会上讲话。虽然这一次我并没有跟他有什么个人接触，但我对他的人格魅力获有深刻的印象。他的品德能够使他不管在什么样的情况下都能做成几乎难于做成的事。”
实际上，玻尔心中已经有些想法，卢瑟福一露面，他很快就联想到了卢瑟福的核及其行星式结构理论上不稳定的问题。
聚餐会之后不久，玻尔就有了到曼彻斯特去拜访卢瑟福的机会。
按照中国的说法，可能是一种缘分。见面后，卢瑟福打量了一下这个年轻的丹麦人，立即就喜欢上了他。卢瑟福对理论家一向是怀有偏见的。后来有人问他形成这种不一致的态度的缘故，卢瑟福则用咆哮来回答对方，他大吼：“玻尔可不一样。”也许他认为应该给自己找一个恰当的理由，他继续咆哮：“他是一个足球队员！”
就这样，卢瑟福收下了玻尔这个学生，使玻尔成为他一生中培养出的11个诺贝尔奖获得者中的一个，而且使玻尔不费力地就成为其中最有才华的一个。
玻尔原想立即就去曼彻斯特，卢瑟福却劝他不要过快地放弃剑桥。他对玻尔说：“曼彻斯特总会在那里，它不会跑掉的。”
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起卢瑟福给玻尔添了一个翅膀
玻尔最终到了曼彻斯特。头几周，他听放射性研究实验方法介绍，导师中有盖革和马斯登。
但玻尔这时的主要精力却用在了原子理论的研究方面。
卢瑟福知道玻尔自己所搞的课题。有一天，他找到玻尔，问：“你对乔治·德·赫维赛印象如何？”
玻尔觉得不好回答老师提出的问题，因为他对老师提到的人印象不深——原因是接触太少。他只是经常见到一个年轻的匈牙利人，据说是一位放射化学家，生动的面孔上有一个高大的鼻子。
卢瑟福见玻尔没有回答，又道：“乔治·德·赫维赛可是一位贵族——他的父亲是一位宫廷议员，母亲是男爵夫人。童年时，他可经常在祖父宅邸旁边的奥匈帝国皇帝弗兰茨·约瑟夫的狩猎苑中打山鸡……”
玻尔不得要领。卢瑟福笑了，又道：“重要的是他是一位放射化学家。你去巴结巴结他看……”
德·赫维赛正在做卢瑟福布置的一项工作：把放射性衰变产物从原来的物质中分离出来。对老师诙谐的提示，玻尔想了又想。最终，他一下子想明白了。他开始看到放射化学同他的原子理论的联系，于是找到了德·赫维赛。而经过向德·赫维赛学习放射化学，他思路大开——他也得到了一个终生相好的忠诚朋友。
随后，玻尔直觉的突然爆发所产生的效能是非凡的。几周之内他就了解到，放射性物质来源于原子核，而化学性质主要决定于电子的数目和分布。他了解到——这是想入非非，却刚好是对的——由于电子决定化学性而核的总正电量决定电子数，因此，元素在元素周期表上的位置（“原子序数”）正好是核的电荷，例如氢在元素表上占第一位，核电荷是1，随后是氦，核电荷是2，依次下去直到第92号的铀。
德·赫维赛告诉他，已知的放射性元素已经超过周期表上可用的位置，玻尔于是做出更多直觉联系。
玻尔还勾划出后来称为放射性位移的定律。
这些最初的见解是粗放的，但即使它们粗放，别的人很可能需要花费多年的工夫才能得到。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起原子量子论诞生
这都是玻尔的开创性的思考，但他真正的开创性工作却不是这些。
他所思考的是有关原子结构的稳定性问题。是玻尔第一个窥见到了这一问题，并且努力地进行着理论的探索，通过数学的运算，以期将J·J·汤姆生的电子稳定在卢瑟福的核的运行轨道上。
进入夏天，玻尔把自己思考的结果讲给了卢瑟福。卢瑟福一下子就捕捉到了玻尔理论的巨大意义，听后立即兴奋起来，对玻尔说：“回到自己的房子里去，快些把想法写出来！”
玻尔自己当时还估计不到他所进行的工作的巨大意义。他计划回哥本哈根去，8月1日在那里同玛格丽特·诺兰德结婚。
卢瑟福没有像J·J·汤姆生当初暗示他的学生那样，让玻尔推迟婚期。他倒是鼓励玻尔按计划回哥本哈根去。
玻尔回到哥本哈根，同玛格丽特结合了，并做到了相伴终生。
但是，玻尔一刻也没有放下自己那个原子结构稳定性的问题，即使新婚之夜，他仍奋力思索着自己的原子新模型。
11月4日他给卢瑟福写信，说他希望“在几周之内能完成论文”。
但是，几周过去了，论文并没有完成。玻尔着急了，他同玛格丽特躲到了乡下。
老办法生效了，他在那里完成了论文。1913年3月6日，他把论文的第一部分寄给了卢瑟福，自豪而勇敢地题为《论原子和分子的组成》。毫无疑问，这次新娘成了“抄写员”。
他向卢瑟福报告，第二和第三部分将于年终前修改完毕。
早在玻尔进行博士论文答辩时，他就断定他正在考察的一些现象不能用牛顿物理学的机械定律来解释。这时，他的《论原子和分子的组成》里出现了这样的话：“必须假定自然界存在某些力，其性质完全不同于机械力。”
寻找这种“其性质完全不同于机械力”的力，是他全部钻研的出发点。他努力地寻找，最后，终于找到了它。
一门新的学说——原子量子论——诞生了。
它成功地解释了电子运转稳定性的问题，阐明了构造复杂的原子内部各个部分质量和能量之间的关系，使新发现的原子结构得到世人的最终承认，对核物理后来的发展的指导意义是无法估量的。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起向物理界发起了挑战
卢瑟福给自己的弟子的学说当宣传员；玛丽·居里说玻尔“向物理界发起了挑战”；爱因斯坦一度有过类似的想法，但未敢拿出来发表
9月，英国协会年会将在伯明翰召开。玻尔原本没有去参加的计划，但卢瑟福认为他应该参加。卢瑟福判定，玻尔的量子化原子将是会议的主题。玻尔心软了，并赶到了伯明翰。
旅馆住满了人。第一夜玻尔睡在一张台球桌上。第二天，善于想办法的德·赫维赛给他在一所女子学院里弄到了一个床位。
协会会长奥利弗·洛奇在他的开幕词中果然提到了玻尔的工作。
卢瑟福则对玻尔的成就大大赞扬了一番，他说：
“有创见的工作本质上就是叛逆的。玻尔的论文不仅是对物理世界的一种检查，而且也是一篇旗帜鲜明的政治文件。它在一定意义上表明，物理学需要开始一个改造运动了！”
卢瑟福继续说：
“机械论物理曾经变成权威性的。它过分地要求普遍适用，要求人们持有这样一种看法：宇宙以及其中的一切事物，都由机械论的因果关系牢牢地控制着。玻尔的论文则宣布，这样的时代结束了！”
卢瑟福之后，剑桥的数学物理学家詹姆斯·金斯诙谐地承认：
“目前为这些假设提出的惟一证明，恰恰就是玻尔那有分量的成就。”
玛丽·居里也从法国赶来了。她自然成了会议的中心之一。
她赞扬了卢瑟福，预言他定然很快会有“巨大的进展”，她说他是“有可能给人类提供无比幸福的活着的人”。
她在会上没有对玻尔的假设讲什么。可玻尔有幸结识了这位“腼腆、谦让、冷静而高贵”的女性。就在他们私下的谈话中，她引用卢瑟福的话，说玻尔“向物理界发起了挑战”。
可对玻尔的理论持反对态度的人也为数不少。虽然这种态度没有表现在这次会上。
哈拉尔德·玻尔从哥廷根写信告诉他的哥哥，那里的年轻人“不敢相信你的论文客观上会是对的；他们觉得那些假设过于‘大胆’而‘离奇’”。
但玻尔很快从德·赫维赛那里听到了好消息：德·赫维赛参加了由爱因斯坦参加的维也纳物理会议，在会上，他恰巧碰到了爱因斯坦，并向爱因斯坦讲了玻尔的理论。爱因斯坦向德·赫维赛说了这样的话：“我看过了他的论文。我自己一度有过类似的想法，但未敢发表……”
五、飞上九重——玻尔获得诺贝尔奖桂冠
一篇“小论文”引起的反响是不平常的。
玻尔一夜之间成了世界名人。
他回到了哥本哈根，要单独地创办自己的事业。当然，这一举动是在老师卢瑟福的鼓动下做出的，正像当年卢瑟福被自己的老师J·J·汤姆生鼓动去了蒙特利尔一样。
玻尔建造了一个理论物理研究所。研究所于1921年1月18日完工。研究所位于法拉德公园一侧，附近有几个足球场，每年人们都在其中的一个足球场上举行狂欢节庆祝丹麦宪法日。这说明，这里是一个喧嚣之地。可市政府只能拨出这样的地盘给玻尔。那时，玻尔还没有得到诺贝尔奖，而且他的量子论尚有强有力的、权威性的反对者。他的有关原子结构的理论尚在孕育之中。
建筑朴素，灰色的楼体，红瓦房顶，比许多私人住宅还小。内里有一个讲演厅、一个图书馆、若干个实验室、办公室，有一个厅内设有一张乒乓球台。玻尔常常来打球，以调节紧张着的神经。
第二年，即1922年，玻尔取得第二项巨大理论成就：完成了对原子结构的阐明。它成为元素周期表规律性的基础，并且无可逆转地把化学同物理结合在了一起。
玻尔提出，原子的外围是由围绕着核的一层层的电子轨道壳。每一层上能容纳多至某一数目的电子而且数目有限。最外层上的电子数决定着元素的化学性质。就是说，这些电子可用于化学化合。例如，周期表上的第56号元素钡，其原子量为13734，其电子壳上自外向内各层有2、8、18、18、8和2个电子。另一碱土金属镭，第88号元素，原子量为226，电子壳上自外向内各层有2、8、18、32、18、8和2个电子。由于它们外层都有两个价电子，尽管钡和镭原子量和电子数差别很大，但他们的化学性质却是相似的。
当时，第72号元素还没有被发现，元素周期表上，第72号的位置还空着。某些化学家曾预言，72号元素将类似从57号到71号的那种稀土元素。玻尔却断定，72号元素将不是这样的——这时，已经宣布玻尔成为当年诺贝尔物理奖的得主。
当时，乔治·德·赫维赛已经加入了玻尔的研究所，他幻想在玻尔站在斯德哥尔摩领奖台上之前能够找到那种72号元素，并祈求上帝让它符合玻尔所规定的条件。
玻尔同夫人玛格丽特是12月初前往斯德哥尔摩的。
真是上帝的特别恩赐，在玻尔走上领奖台的前一天，他接到了乔治·德·赫维赛的电话，赫维赛告诉玻尔，第72号元素被他发现了，其性质与玻尔的预料完全相同。他建议把这种新元素定名为铪(Hafnium)。这是哥本哈根的古老的拉丁名字——哈夫尼亚(Hafnia)。
第二天，玻尔在领奖台上讲演的末了，自豪地宣布了这一发现，并按照赫维赛的建议，将新元素命了名。
无疑，这是对颁奖仪式献上的一份厚礼。
玻尔的声望也随之提升。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起玻尔收了一个“童工”做弟子
1922年入夏，玻尔接到邀请，要去德国的哥廷根做一次讲演，组织者提出的题目是《原子量子论》。这对玻尔来说是一个老题目。
玻尔如期到达。讲演之前，他的一个德国朋友来看他，并带来一个年轻人，只有20岁的维尔纳·海森堡：个子很小，一脸雀斑，头发是红色的，朝上竖着，眉毛和睫毛都是淡黄色的，看上去像个孩子。
玻尔一见便喜欢上了这个年轻人，可能正是由于海森堡长得不起眼。
海森堡留下来听了玻尔的报告。
大厅里坐满了人。在海森堡的心目中，玻尔算得上一个伟人了。夏日的阳光从敞开的窗户射进来。玻尔站在讲台上，头微微倾斜着，嘴上带着友好而有些窘迫的微笑。海森堡觉得玻尔的声音相当地轻。他看得出，每一个句子都是经过仔细组织的，关键的字眼儿都经过了认真推敲，因此，表达不但清楚明白，而且富有启发性。海森堡深深被吸引了。
但是，对于玻尔在讲演中再一次提到原子的“电子轨道”，海森堡却感到不是滋味儿。这是海森堡一种根深蒂固的思想在作怪，他讨厌把不能探测的东西加以形象化。上大学时读到柏拉图的《蒂迈欧》，那里面讲了原子的几何形状，他深感吃惊，说：“一个具有批判品格的敏锐哲学家，竟然堕入幻想的深渊，这不能不使我感到悲哀。”
现在，他的批判精神对准了玻尔，他认为，玻尔的“电子轨道”同样是一种幻想。
讲演结束后，玻尔找到海森堡，真诚地提出，要听听海森堡对演讲的见解。结果，海森堡讲了自己的感受，当然包括他对“电子轨道”的反感。
玻尔已经学会让自己不要惧怕向他发起挑战的聪明学生。他听了海森堡的见解后，当时没有讲什么，只是说，下午请海森堡同他一起到海因山去散步。
海森堡不晓得将要发生什么事，心中一直惴惴不安。实际上，他的真正的科学事业从那天下午开始了。散步中，玻尔认真地听取了海森堡的见解，并且告诉海森堡，他希望海森堡能够设法到哥本哈根去，以便他们一起工作。
海森堡的头脑里充满了希望和憧憬。可玻尔由于这次散步出了麻烦。第二天晚上吃饭时， 两名穿着哥廷根警察制服的年轻人闯进了玻尔的住处， 其中的一个拍着玻尔的肩膀说： “你因为拐骗幼童罪被捕了!”
他们要保护的“幼童”是海森堡，孩子气并带着雀斑和一头坚硬的红发。
玻尔哭笑不得。
无论如何，玻尔得到了海森堡。
海森堡有了新发现：“测不准原理”。这使玻尔无功的飞翔停了下来
玻尔不会忘记，卢瑟福不但赞扬了他的假设，而且指出了他假设中理论上的“障碍”。卢瑟福给玻尔写了一封信，信中说：我感到在你的假设中存在一个严重困难，我相信你会充分理解到，那就是一个电子当它从一个稳定态进入另一个稳定态时，它如何决定自己将以怎样的速度进行运转？我感到你必须假定电子知道它将在哪里停下来，以便使自己新的运转以一种新的速度进行。
这个问题，玻尔自然像卢瑟福所讲的那样，“充分理解到”了。
为此，他必须计算。而计算在各种力相互影响下不断旋转并改变速度的电子的某一时刻的运动频率，谈何容易！
玻尔最终走投无路了。海森堡也加入了解决难题的行列，同样被弄得精疲力竭。
1927年2月末， 玻尔去了挪威，想通过滑雪轻松一下。海森堡则继续奋斗。
在玻尔研究所的屋檐下自己屋子里工作至深夜的海森堡，想休息一下。但对他来说，只要是醒着，休息，就意味着换一种方式工作。他由计算改为思考。他走下楼，到了外边。当时已经过了午夜。他穿越研究所后面的巨大的山毛榉树林，来到法拉德公园的开阔的足球场。天气很冷，天上繁星闪耀。海森堡是一个精力旺盛的步行者，寒风正好为他助兴，夜空给了他莫大的思索空间。他进入最佳的思索状态。他开始有了一个明显的想法，那就是必须假定只有在量子力学数学形式框架中能够描述时，大自然才允许实验情况发生。随后，这一判断立即使海森堡得到一个惊人的结论：在原子的极端微小的尺度上，对事件能知道的准确程度必然存在固有的极限。假如你要证实一个粒子的位置，这就意味着你让这一粒子停留在固定的位置上，而这样，你实际上就改变了它的速度因此也就失掉了速度的信息。假如你测量它的速度，你因此也就不可能准确确定它的位置。一项测量总使另一项测量不准确。
想到这里，海森堡迅速地回到自己的屋里，开始把他的想法用数学表示出来。结果，想法被计算所证实。
那天夜里海森堡构想出来的东西后来被称为“测不准原理”。这一原理意味着物理学中严格决定论的终结，因为假如原子事件本质上是界线不清的，假如不能获得关于个别粒子的位置在时空上全面的信息，那么，对它们未来行为的预测只能是统计的。
海森堡这种使原子内部民主化的举动，使玻尔最终明白了，也最终回答了老师卢瑟福所提出的问题。这时他感到，无论精神还是体力，全都得到了解放。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起飞翔中的大鹏怎样对付风浪
量子理论有些事情还没有做完，另一方面，这个理论受到了前所未有的攻击。
1927年夏，墨索里尼政府在科莫召开了一次国际物理学大会。召开大会的名义，是纪念100年前逝世的意大利物理学家阿里桑得勒·伏打，他发明了电池，人们曾按他的名字把电压的标准单位定名为伏特。除爱因斯坦外，所有的知名科学家都去了。爱因斯坦拒绝到会，是拒绝把他的声望送给法西斯。玻尔与会是去捍卫量子论，因为他预料，原子量子论在会上必然遭受到围攻。
1926年，欧文·薛定谔曾提出一种与玻尔的量子论相一致的理论，使量子论得到了有力的证明。
但薛定谔却是经典物理学的忠实维护者，因此，随后，他又把自己的理论“巧妙地”恢复到了经典物理的老一套。
许多传统的科学家却因此认为这是一次“胜利”，表示他们将带着一种“收复失地的感觉”祝贺薛定谔的这一胜利。
为了弄清真理，会议之前，玻尔邀请薛定谔去了哥本哈根。
辩论从火车站开始，一直持续到夜里。海森堡回忆当时的情况时说：
玻尔虽然是一个待人十分周到和礼貌周全的人，但在讨论到他认为极端重要的认识问题时，他会顽强地坚持己见，并以可怕的不留情面要求所有论点具有完全的明确性。甚至在若干小时的奋战后，玻尔也不让一步，直到薛定谔承认他后来的阐述是不充分的……薛定谔所有想绕过这个苦涩结果的企图都没有成功……
问题是，薛定谔不但没有成功，而且他还感冒了。
对他来说，更为不幸的是，自己不得不留在了玻尔的家里。结果，他的床头成了辩论的战场。玻尔太太看护着他，并拿来茶和蛋糕，尼尔斯·玻尔则坐在床边上对薛定谔说：“你必须承认……”
薛定谔火了，他大声叫道：“假如人们必须讨论这个该死的量子，那么，我很遗憾当初搞了原子理论。”
这时玻尔才安定了下来，道：“但我们其余的人都感谢你搞了原子理论，因为你曾给原子物理的前途带来了决定性的一步。”
会议如期举行了。玻尔获得了发言的机会。会上，玻尔顽强地捍卫了原子量子论，并第一次提到了事物的“双重性”和“互补性”的问题。我们会看到，从此以后，这种双重性和互补性的含义得到了他的进一步发挥，不但成了他在处理物理学问题上的一个重要指导原则，而且成为他在政治活动中的一个重要指导原则。
第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起两个巨星之间的辩论
科莫会议之后一个月，一年一度的索尔维年会在布鲁塞尔召开。这次，爱因斯坦出席了。出席会议的还有玻尔、马克思·普朗克、玛丽·居里、马克思·玻恩、保罗·埃伦菲斯特、欧文·薛定谔、沃尔夫冈·泡利，等等。海森堡也出席了，玻尔让他讲一讲他的“测不准原理”。
这是玻尔与爱因斯坦第一次见面，两个人一见如故。
海森堡在会上宣布了他的新发现。结果，引起了轩然大波。
这次争论的对象与科莫会议不同了，玻尔选定的争论目标不再是欧文·薛定谔，而是他第一次见面的阿尔伯特·爱因斯坦。
海森堡后来回忆说：“我们全都住在一个旅馆，发生了最尖锐的争论，不是在会议厅内而是在旅馆的餐桌上，其中玻尔和爱因斯坦争论得最为激烈。”
爱因斯坦拒绝接受在原子水平上的非决定论，反对宇宙的精微结构的不可知论。他一直用“上帝不掷骰子”来反击玻尔和海森堡。
