人物簡介
在人類認識物質秘密的道路上，有一位曾給我們以深刻啟示的科學家，他就是德國物理學家維爾納·海森伯格 （一譯海森堡）。他是現代物理學界公認的權威之一。
維爾納·海森伯格能夠成為一位著名的物理學家，用他自己的話來說，就是：對自己所從事的學術，一定要酷愛，要有興趣，這樣，才能產生研究的動力，才不會感到是被迫的，甚至是勉強的。
1901年 12月5 日，在德國維爾次堡大學教職員宿舍里，有一位婦人忍受著臨產前的煎熬。那天夜裡，天空陰沉沉的，飄拂著鵝毛大雪，道路被大雪覆蓋了，醫生沒法來，產婦也無法送往醫院，正當人們焦急萬分的時刻，一個男嬰的啼哭聲驅走了黑夜的沉寂，給焦急的父親帶來了極大的安慰：小海森伯格誕生了。
海森伯格從小就有著得天獨厚的學習環境。父親是一個歷史學權威，舅舅們也都是當時德國數一數二的科學家，他的家又居住在騰斯堡大學裡。那是一所文史、自然科學並重的大學，在德國很有名氣。但是，海森伯格並沒有繼承父業，他從小對理化有著天生的愛好和濃厚的興趣。據說在十歲那年，一天，天色已黑，學校早就放學了，孩子們都回了家。他的父親正在等待著兒子回來，但是左等右等都不見他的影子，父母親著急了，到處尋找，一直尋到掌燈時分才鬆了口氣。原來學校實驗室的玻璃窗上映出了一張圓圓的小臉。這不是小海森伯格又是誰呢？他被一個物理現象給迷住了，忘記了回家。
由於天才和優良的學習環境，這位年輕人很快成了一名科學家。他中學畢業以後，就順利地進入了慕尼黑大學。1923年，當他第一次獲得科學博士學位時，年僅22 歲。他的成長引起了人們的欽佩，他的導師——著名物理學家安諾德·索末菲老教授更是讚嘆不已。他說： “這幾年來，眼看著海森伯格輕易地完成了他的學業和研究，真令人產生 ‘智者不難’的感覺，在理論的造詣上，我們都自愧不如。”
海森伯格雖然年輕有為，卻十分謙遜好學。他對前輩的理論勇於提出自己的看法，這一獨立思考的長處深為權威學者們所賞識，他們把他當作不可多得的朋友。有一次，哥丁根大學物理研究所權威學者馬克斯·玻恩在慕尼黑大學講學，課後，海森伯格給他遞上了一張紙條，並且謙虛地說： “這是我對先生研究的學理提供的一點心得。”玻恩先生當時沒有把這個“毛孩子”放在眼裡，只是默默地把紙片折起來裝進口袋裡，連道謝的話也沒有說一句。當馬克斯·玻恩回到哥丁根以後，有一天，無意中掏口袋，翻出了海森伯格遞給他的紙片。這一看，使他十分吃驚，沒想到這個 “毛孩子”竟能提出那么深刻的見解，他這才後悔不已，深感在慕尼黑未能與海森伯格當面切磋。海森伯格向他提供的正是他研究不深入，或者是疏忽了的原理。看了這張紙條，使他對這位青年人簡直佩服得五體投地。後來，他打聽到海森伯格已經榮獲博士學位，於是在 1923年秋天，堅決邀請他到哥丁根大學去擔任自己的助教。玻恩教授手下有一大批助教，按照哥丁根大學的老規矩，助教至少要當三年才具有升任講師的資格，而海森伯格到哥丁根大學不到三個月，就被破格提升為講師。
海森伯格對原子論和核子論的創新見解引起了學術界的矚目。不久，他獲得了洛克菲勒基金會的助學金，到丹麥哥本哈根大學進修。他的導師是丹麥著名的物理學家尼爾斯·波爾。他們既是師生又是忘年之交。在哥本哈根的三年里，他們經常通宵達旦地討論問題，這使海森伯格在學術上又大大地向前邁進了一步。在海森伯格六十壽辰時，波爾回憶當年的情景時說： “那時候，我們繼續進行著在哥丁根大學開始的探討，無論是在研究所里，還是在散步中，我們都熱烈地展開討論，他那少有的天賦和才能給我留下了強烈的印象。”
1924年，海森伯格和荷蘭物理學家克拉摩斯進一步發展了色散理論，提出了克拉摩斯-海森伯格色散公式。這一理論後來成為海森伯格創立一種量子力學的階梯。海森伯格23 歲就提出了這樣高難度的理論，不能不使人對他深為尊敬。
不久，他在物理學上又有了新的重大突破。他在 1925年引入了一種最為巧妙的形式體系：將力學量表示成厄密矩陣，各矩陣元對應著定態間一切可能的躍遷過程，他發現了可以導出這些定態的能量和相應的躍遷過程的幾率。這就是海森伯格創立的矩陣量子力學，它同施羅丁格於次年創立的波動力學都是人們研究微觀世界必不可少的強大工具。
原子(含電子,質子,中子)-內部結構模型圖1926年，海森伯格關於氦光譜的奇特雙線的解釋，對處理電子原子作出了個具有決定意義的貢獻。多年來，這種雙線性一直是原子構造量子論的主要障礙之一，海森伯格探索了波函式在位形空間中的對稱性質，成功地證實了這樣一個事實：氦原子的定態分為兩類，分別與兩組不相併合的譜項相對應，並且分別以和反向電子自旋、平行電子自旋相關聯的對稱的與反對稱的空間波函式來表示。
當時，正是原子物理學迅速發展的時期，人們的興趣越來越集中在整理豐富的實驗數據上。海森伯格在哥本哈根的最後一年中，在長期考察和反覆論證的基礎上，發表了著名論文 《量子論中運動學和力學的形象化內容》，第一次提出了測不準關係，這對闡明量子力學的物理內容作出了重要貢獻。測不準關係指出：如果同時測量兩個正則共軛變數，例如位置和動量，則其測量值的不準確度之乘積不能小於大致為普朗克恆量除以2π的數。測不準6關係也反映了被觀察體系和測量工具之間的相互作用。海森伯格的測不準原理成為量子力學的重要原理，他因此於 1932年榮獲諾貝爾物理學獎金。後來，在這一原理的基礎上，尼爾斯·波爾又提出了波粒兩種觀點之間互相補充的 “並協原理”，這種原理後來成為哥本哈根學派的基本觀點。
1927年到 1941年，海森伯格擔任了萊比錫大學的教授，並且開辦理論講座。這個講座對於推動德國物理學的研究起了重要作用。當時，德國研究理論物理學中心在普朗克研究院，這個研究院的兩個重要研究所分別設在柏林和哥本哈根。他曾先後擔任過這兩個研究所的所長。在這期間，他又提出了關於韋斯鐵磁性理論的量子力學解釋，並且把電磁場看作動力學體系，與奧地利物理學家泡利 （1900～1958）共同提出了電子和電磁場相互作用的相對論量子力學，這成為後來發展起來的量子場論的先驅。1932年，海森伯格又提出了兩核子間的吸力是 “交換力”，並引入同位旋概念，用以強調這種交換力和電荷無關。
1941年到 1945年，海森伯格在柏林大學任教授，併兼任馬克斯·普朗克物理研究所所長。在這期間，他的理論又有了新的發展，1943年時，提出了粒子相互作用的散射矩陣理論。
從 1946年到 1958年，海森伯格又受聘於哥丁根大學，擔任教授，同時兼任哥丁根的馬克斯·普朗克物理學和天體物理學研究所所長。在這期間，他提出了大雷諾數湍流的統計理論，並且對於在 1951年到 1953年期間反對哥本哈根學派量子論解釋的各種意見進行了反駁。
1976年2 月1 日，著名的理論物理學家維爾納 ·海森伯格在慕尼黑逝世，終年 75 歲。
為了探索物質結構的秘密，成千上萬名物理學家、化學家進行了精確而有說服力的實驗。如果說過去這些實驗是在黑暗中進行的話，那么自從有了相對論和量子力學以後，現代物理學就有了強大的探照燈，這強大的物理學理論的燈光照亮了科學向前發展的道路。
