韋納·海森堡

韋納·海森堡

韋納·海森堡(Werner Heisenberg)德國理論物理和原子物理學家、量子力學的創立者,1932年諾貝爾物理學獎獲得者,“哥本哈根學派”代表性人物,

基本信息

簡介

韋納·海森堡(Werner Heisenberg)德國理論物理和原子物理學家、量子力學的創立者,1932年諾貝爾物理學獎獲得者,“哥本哈根學派”代表性人物,
他對物理學的主要貢獻是給出了量子力學的矩陣形式(矩陣力學),提出了“測不準原理”(又稱“不確定性原理”)和S矩陣理論等。他的《量子論的物理學基礎》是量子力學領域的一部經典著作。

履歷

1901年12月5日生於維爾茲堡;
1923年在慕尼黑大學A.索末菲的指導下獲博士學位,同年赴哥廷根隨尼爾斯.玻爾研究3年;
1927~1941年任萊比錫大學教授;
1942~1945年任柏林威廉物理研究所所長;
第二次世界大戰後任普朗克物理和天體物理研究所所長;
1976年2月1日卒於慕尼黑。

研究

1924年,海森伯到哥本哈根在N.玻爾指導下研究原子的行星模型。1925年解決了非諧振子的定態能量問題,提出量子力學基本概念的新解釋。矩陣力學就是M.玻恩和E.P.約旦後來又同海森伯一道在此基礎上加以發展而成的。海森伯於1927年提出“不確定性”,闡明了量子力學詮釋的理論局限性,對某些成對的物理變數,例如位置和動量,能量和時間等,永遠是互相影響的;雖然都可以測量,但不可能同時得出精確值。“不確定性”適用於一切巨觀和微觀現象,但它的有效性通常只明顯地表現在微觀領域。1929年,他同W.E.泡利一道曾為量子場論的建立打下基礎,首先提出基本粒子中同位旋的概念。1932年獲諾貝爾物理學獎
在第二次世界大戰期間,海森伯曾和核裂變發現者之一O.哈恩一起,為納粹發展核反應堆。他雖然不公開反對納粹統治,但阻止原子武器的發展。戰後在哥廷根他和其他科學家18人發表公告,反對德意志聯邦共和國政府發展核武器。著有《量子論的物理原理》、《原子核物理學》等。
海森堡出生於德國的維爾茨堡,在慕尼黑長大,父親是一名普通的希臘語教師。早在中學時海森堡就已展現出了他的天賦,老師曾評價說:他能看到事物的本質,而不僅僅拘泥於表象和細節。後來,海森堡成為慕尼黑的馬克斯米里揚天才基金會成員。“世界只在兩件事情上還會想到我:一是我於1941年到哥本哈根拜訪過尼爾斯·玻爾,二是我的測不準原理”。這是海森堡經常掛在嘴邊的話。的確,由海森堡創立的理論奠定了現代量子物理的基礎,它可通過數學計算將每個物理問題轉化成實實在在的、可以測量的量;它闡明了由量子力學解釋的理論局限性;它指出某些成雙的物理變數如位置和動量永遠是相互影響的,雖可測量,但其有效性不可能同時測出精確值等。他的主要貢獻,是幫助科學家更深入地了解世界。
海森堡曾在自傳中說,1925年5月,他在哥廷根給馬克斯伯爾恩當助手時,開始醞釀他的理論。當時,這位23歲的年輕科學家正患枯草熱,醫生建議他到赫爾戈蘭島休息兩周,他就是利用這段時間完成了自己的事業。他說,那時他根本就不想睡覺,每天用1/3的時間來計算量子力學、1/3的時間攀岩,餘下的時間背誦近東國家的詩集。他當時的想法,就是要讓舊理論完全讓位於新理論。除散步外,他一直在思考解決問題的數學方式,幾天后他終於搞明白,在物理中所觀察到的量應當起作用,它可取代傳統理論中的量子條件。
海森堡的理論公布之後,曾遭到納粹的猛烈批判。當時的德國結束了其科學黃金時代,最為慘烈的是大批猶太科學家被迫害,致使德國的科學和文化從一流下降到了五流水平,因此海森堡的理論也不斷遭到攻擊。納粹把猶太人趕出德國還不算,還要對付“白色猶太人”,即“精神猶太”和同情猶太人的人,即像海森堡之流的名人。正如他的一名同事所說的,只要是他們不懂的東西都是猶太的東西。“很遺憾,當時正是物理將要取得重大突破的大好時機,可惜被政治斷送了”。海森堡對此感到痛心。希特勒發動波蘭戰爭時,命令海森堡來柏林,並要他寫出核裂變可利用報告。他花了半個月的時間寫了出來,但是,他本人雖然不公開反納粹,卻反對使用原子武器。二戰結束後,他積極促進和平利用核能。1957年,他和其他科學家一道極力反對德國裝備核武器,受到了德國人的愛戴。
海森堡不僅對量子力學感興趣,對藝術和音樂也十分在行。他的研究風格與達·芬奇作畫時儘量利用素描、色彩和光線的明暗等手段相似,力求達到客觀與主觀的協調一致。海森堡對音樂的解釋是,音樂如同語言,極具個性化;而物理研究也如同作曲,古典物理猶如巴赫的交響曲。
海森堡把物理當成了作曲。不同的是,作曲家使用的是音符,海森堡則使用數學符號。他了解的是物理的自然法則,在其理論的聲音里沒有游離“音”,在他的證明空間裡發出的“音調”是原子法則,其目的是為了完善原子理論。

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