海森堡是繼愛因斯坦之後最成功的科學家之壹。和愛因斯坦受普朗克量子理論啟發的光量子假說壹樣，海森堡也在1925年創立了矩陣力學，提出了測不準原理和矩陣理論。量子力學是人們研究微觀世界不可或缺的有力工具。因為對量子論的新貢獻，他獲得了1932年諾貝爾物理學獎。海森堡還完成了核反應堆理論。由於他的巨大成就，他成為20世紀最重要的理論物理學家和原子物理學家。從1901到1976，德國物理學家維爾納·卡爾·海森堡因為在整個科學史上最重要的成就之壹——量子力學的創立中所發揮的作用，獲得了1932年的諾貝爾物理學獎。
簽名。
力學是物理學的壹個分支，研究物體運動的壹般規律。它是物理學最基本的分支，也是最基礎的學科。20世紀初，人們逐漸意識到，公認的力學定律無法描述原子、亞原子粒子等微小物體的行為。他們對此感到不解和不安，因為公認的定律在應用於宏觀物體(即比單個原子大得多的物體)時，是完美無瑕的。
二戰開始後，在納粹德國的威脅下，偉大的丹麥物理學家玻爾離開了他心愛的哥本哈根理論物理研究所和他來自世界各地的同事們去了美國。德國很多科學家也背井離鄉，決心不向納粹勢力妥協。然而，壹位同樣傑出的物理學家留了下來，被納粹德國委以重任，領導研制原子彈的技術工作。遠在異鄉的玻爾生氣了。他和以前的同事產生了尖銳的矛盾，並和他形成了終生的隔閡。有意思的是，這位壹直得不到玻爾原諒的科學家，在1970年獲得了玻爾國際獎章，用來表彰“為和平利用原子能做出巨大貢獻的科學家或工程師”。歷史在這裏開了壹個巨大的玩笑，而這個玩笑的主角，就像他發現的“測不準原理”壹樣，始終撲朔迷離，令人費解。他就是量子力學的創始人海森堡。
1976二月1逝世，享年75歲。
維爾納·海森堡
20世紀初，基於愛因斯坦相對論和玻爾原子模型的理論物理吸引了年輕的研究人員。丹麥理論物理研究所成為年輕物理學家向往的地方。在慕尼黑，玻爾的早期理論被廣泛接受，玻爾研究所的工作建立在玻爾-索末菲原子模型的基礎上。1924年7月，海森堡關於反常塞曼效應的論文通過了考試，使他成為了壹名講師，有資格在德國的大學裏做任何級別的講座。而玻爾，顯然對這位傑出的年輕人頗有好感，也寫信給海森堡，告訴他自己獲得了洛克費勒財團資助的國際教育基金會(IEB)65，438+0，000美元的獎金，從而讓他有機會去哥本哈根與玻爾和他的同事們壹起工作壹年。當時聚集在玻爾研究所的世界各國的理論物理學家，都在試圖用這個模型來探索光譜線及其在電場和磁場中的分裂，從而創建壹個沒有邏輯矛盾的原子過程理論。同時，玻爾本人認為，只有堅決背離傳統觀點，問題才能取得進展。但從何入手的問題壹直困擾著他。這是壹個棘手的問題，因為它關系到從傳統的經典力學向更自然的科學的過渡。新事物的出現總是要突破很多障礙的。我們做什麽呢整個研究所都沈浸在冥想和不斷的實驗中。1925年，在壹切努力似乎都是徒勞的時候，人們似乎認為物理學已經走到了死胡同。
然而，海森堡的思想解決了玻爾的長期困惑。海森堡上大學時對各種原子模型都持懷疑態度。他覺得玻爾的理論無法在實驗中得到理想的證明。因為玻爾的理論是建立在壹些無法直接觀察或測量的量上的，比如電子運動的速度和軌跡。海森堡認為，在實驗中，我們不能指望發現壹些根本觀測不到的原子特性，比如電子在原子中的位置、電子的速度和軌跡，而應該只探索那些可以通過實驗確定的數值，比如原子在固定狀態下的能量、原子輻射的頻率和強度等。所以在計算某個值的時候，我們只需要利用原則上可以觀察到的值之間的互比，也就是說，我們只能依靠數學抽象來解決問題。因此，海森堡首先從玻爾的對應原理中找到了充分的數學依據，使這壹原理從經驗原理變成了研究原子內部過程的科學方法。
海森堡並沒有就此止步。1925年6月，他解決了物理學中的另壹個重要問題——如何解釋壹個非簡諧原子的穩定能態，從而為量子力學的發展奠定了基礎。幾個月後，他在《物理學雜誌》上發表了題為《關於運動學和力學關系的量子理論新解讀》的論文，將壹種新的數學量引入物理學領域，從而建立了量子理論。海森堡的理論是基於可觀察的事物或可測量的量。他認為，我們不可能總是準確地確定壹個電子在某壹時刻在空間中的位置，也不可能在其軌道上對其進行跟蹤，因此不能確定玻爾假設的行星軌道是否真的存在。因此，位置、速度等力學量需要用線性代數中“矩陣”的抽象數學體系來表示，而不是用普通的數字來表示。矩陣作為壹個數學體系，指的是復數排列成矩形的理論，每個數在矩形中的位置用兩個指標來表示，壹個相當於數學位置上的壹行，壹個相當於數學位置上的壹列。“矩陣”提出後，玻恩很快註意到了這個問題的重要性，他與約爾丹合作，進壹步研究矩陣力學的原理。1925年9月，他們壹起發表了《量子力學》壹文，將海森堡的思想發展成為量子力學的系統理論。65438年6月+065438年+10月，海森堡與玻恩和約爾丹合作發表了論文《關於運動學和力學關系的量子理論的重新解讀》，創立了量子力學的形式體系——矩陣力學。此後，人們發現了原子微觀結構的自然規律。愛因斯坦評論說:“海森堡下了壹個巨大的量子蛋。”
海森堡的矩陣力學是壹種代數方法，從觀測譜線的離散性入手，強調不連續性。幾個月後，1926年初，奧地利物理學家薛定諤采用解微分方程的方法，從經典理論的普及和強調連續性入手，從而建立了量子力學的第二理論——波動力學。由於兩種理論的創始人只相信自己的理論，而很少了解對方的思想，壹場爭論在所難免，兩人都對對方的理論進行了批判。後來，薛定諤和諾依曼在仔細研究了海森堡的矩陣力學後，證明了波動力學和矩陣力學的數學等價性。這兩種理論的成功結合極大地豐富和擴展了量子理論體系。這樣，1926正式建立了解決原子物理學任務的方法。
後來海森堡在解釋氫分子光譜中強弱譜線交替的現象時，用矩陣力學將氫分子分為正常氫和擴展氫兩種形式，即發現了同素異形氫。這是壹個驚人的發現。1933年，為表彰他對量子力學的創造，尤其是利用量子力學理論發現同素異形體氫，英國皇家瑞典學院科學獎授予他諾貝爾物理學獎。幸運降臨在年輕的海森堡身上。
維爾納·海森堡
文兒·卡爾·海森堡是德國著名的理論物理學家、哲學家，量子力學的創始人之壹。1901 65438+2月5日，他出生在德國維爾茨堡。他的父親a .海森堡博士是東羅馬著名的語言學家和歷史學家。他曾是慕尼黑大學中世紀和現代希臘語教授。受其影響，年輕的海森堡學到了壹些語言知識，這是他父親引以為豪的。
1920之前，海森堡就讀於慕尼黑著名的馬克西姆學校。馬克西米利安學校培養了很多未來的科學家，比如量子思想的創始人普朗克，40年前就在這裏學習過。中學時，海森堡迷上了數學，很快掌握了微分學和積分學。那時，他壹直期待著將來成為壹名數學家。然而，他後來的大學生涯改變了這個年輕人的命運。
1920年高中畢業後，海森堡考入慕尼黑大學，在索末菲和韋恩的指導下學習物理。後來在玻恩和希爾伯特的指導下，到哥廷根大學學習物理。1923年，海森堡寫了壹篇關於流體力學的博士論文，題目是《論流體流動的穩定性和湍流》，詳細研究了非線性理論的近似性。年底，海森堡獲得了慕尼黑大學的哲學博士學位。
1923 10回到哥廷根，被馬克思·玻恩聘為助教。
1924年6月7日在哥廷根第壹次見到愛因斯坦。
從1924到1927，他受到洛克菲勒基金會的資助，來到哥本哈根理論物理研究所和玻爾壹起工作。此後，海森堡在長期激烈的學術爭鳴氛圍中，開始了卓有成效的學術研究。
1933 65438+2月11獲得1932諾貝爾物理學獎。
正電子理論提出於6月21，1934。
維爾納·海森堡
二戰期間，愛因斯坦等科學家遭到納粹迫害，海森堡出於對德國的熱愛留在了德國，盡力拯救德國科學。
1941年，他被任命為柏林大學物理學教授和凱撒·威廉皇家物理研究所所長。他成為德國研制原子彈和核武器的領袖，並與核裂變的發現者之壹哈恩壹起研制核反應堆。隨著戰爭的進展，海森堡很快發現自己處於矛盾之中:他熱愛自己的祖國，但又非常痛恨納粹的暴行。因此，他采取實際行動遏制德國核武器的發展。
65438-0946年，海森堡和他的同事在哥廷根重建了哥廷根大學物理研究所，從事物理學和天體物理學的研究，並擔任所長。
1948年，該研究所更名為馬克斯·普朗克物理研究所。10年後，他被聘為慕尼黑大學物理學教授維爾納·卡爾·海森堡的簡介，研究所隨他遷至慕尼黑，並改名為馬克斯·普克物理和天體物理研究所。
二戰後，海森堡為推動原子能的和平應用做出了巨大貢獻。1957年，他和其他德國科學家共同反對用核武器武裝德國軍隊。他還與日內瓦的國際原子物理研究所密切合作，並擔任該研究機構的第壹任委員會主席。
這位天才的物理學家永遠不會放棄他持續的學術努力。在1953之後的20年裏，海森堡把註意力轉向了基本粒子理論的研究。1958年4月，他提出了非線性旋量理論。這個理論是基於四個非線性微分方程和它們所謂的包括引力子在內的“宇宙公式”。這些方程應用於自然界，可以反映具有普遍對稱性的微分系統的基本形式，可以解釋高能碰撞中產生的基本粒子的多樣性。海森堡用他的研究不斷推動著現代物理學的發展。
1976年2月1日，20世紀傑出的科學家海森堡逝世。作為量子力學的創始人，人們永遠不會忘記他改變了人們對客觀世界的基本看法，以及他對激光、晶體管、電子顯微鏡等現代設備在實際應用中的巨大影響。這位永遠以哥倫布為榜樣的科學家，在物理學的微觀世界開辟了壹條新路，成為量子力學的奠基人之壹，在粒子運動學和力學領域做出了卓越的貢獻。
1925年，維爾納·海森堡提出了壹種新的物理學理論，在基本概念上與經典的牛頓理論有著根本的不同。這個新理論——經過海森堡的繼承人的壹些修正——取得了輝煌的成果，今天人們公認它可以適用於所有的物理系統，無論它們的類型或大小。
用數學能量證明，在只涉及宏觀體系的情況下，量子力學的預言與經典力學的預言是不同的，但兩者的差別小到無法測量(正因如此，經典力學——在數學上比量子力學簡單得多——在大多數科學運算中仍然可以使用)。但是，在原子維度系統的情況下，量子力學的預測與經典力學的預測有很大不同；實驗證明，量子力學的預言在這樣的情況下是正確的。
海森堡理論的成果之壹就是著名的“測不準原理”。這個原理是他在1927中親自提出的，被普遍認為是科學中最深刻、影響最深遠的原理之壹。不確定性原理的作用在於，它顯示了我們科學測量能力的壹些理論局限性，意義重大。如果壹個科學家即使在最理想的情況下，也無法利用物理學的基本定律獲得關於他所研究的系統的準確知識，這就清楚地表明，系統的未來行為是無法完全預測的。根據不確定度原理，無論對測量儀器做什麽改進，我們都不可能克服這個困難！
測不準原理表明，物理學本質上無法做出超出統計範圍的預測(比如壹個研究輻射的科學家可能預測到三萬億個原子中的兩百萬個會在第二天發出伽馬射線，但他無法預測到任何特定的鐳原子會這樣做)。在許多實際情況下，這並不構成嚴重的限制。在涉及數量巨大的情況下，統計方法往往能為行動提供非常可靠的依據；但是，當涉及到少量的時候，統計預測就真的不靠譜了。事實上，在微觀系統中，測不準原理迫使我們放棄我們嚴格的物質因果關系概念。這表明科學的基本概念發生了非常深刻的變化；太深奧了，愛因斯坦這樣的大科學家都不願意接受。愛因斯坦曾說:“我不相信上帝在和宇宙擲骰子。”然而，這基本上是大多數現代物理學家認為他們必須采納的觀點。
顯然，從某種理論角度來說，量子論改變了我們對物質世界的基本概念，改變的程度可能比相對論還要大。但是，量子論的結果不僅僅是人生觀的改變。
在量子理論的實際應用中，有電子顯微鏡、激光、半導體等現代儀器。它在核物理和原子能方面也有許多應用。它構成了我們光譜知識的基礎，並廣泛應用於天文學和化學。它還用於各種主題的理論研究，如液氦的特性、恒星的內部結構、鐵磁性和放射性等。
維爾納·海森堡1901年出生於德國，1923年獲得慕尼黑大學理論物理學博士學位。從1924到1927，他在哥本哈根與偉大的丹麥物理學家尼爾斯·玻爾壹起工作。他關於量子力學的第壹篇重要論文發表於1925年，他關於測不準原理的討論結果發表於1927年。海森堡於1976年突然去世，享年74歲，留下妻子和7個孩子。
就量子力學的重要性而言，讀者可能會問，為什麽海森堡在這本書裏的排名並不靠前？然而，海森堡並不是創立量子力學的唯壹重要科學家。他的前輩馬克斯·普朗克、阿爾伯特·愛因斯坦、尼爾斯·玻爾和法國科學家路易·德布羅意都為此做出了深遠的貢獻。此外，在海森堡的原始論文發表後的幾年裏，包括奧地利人歐文·薛定諤和英國人p·a·m·狄拉克在內的許多其他科學家都對量子理論做出了重要貢獻。但我認為海森堡是量子力學創立的主要人物。就算他按勞取酬，他的貢獻也應該讓他在本卷排名靠前。
從1927到1941，海森堡是萊比錫大學的理論物理學教授。
維爾納·海森堡
在學術上，海森堡不僅開創了量子力學的發展，還在量子電動力學、渦旋動力學、宇宙輻射物理學和鐵磁理論等物理學的其他分支領域做出了突出貢獻。此外，他還是壹位傑出的哲學家。
1927年，海森堡發表了《量子理論的運動學和力學的直觀內容》壹文，提出了頗有影響的“測不準原理”，為在物理學中解釋量子力學奠定了基礎。他認為，當我們的工作從宏觀領域進入微觀領域，我們的宏觀儀器(觀測工具)必然會對微觀粒子(研究對象)產生幹擾。平時人們只能用反映宏觀世界的經典概念來描述宏觀儀器測得的結果，這樣測得的結果與粒子的原始狀態並不完全相同。根據這壹原理，海森堡宣稱，人們不可能同時精確地確定壹種物理的位置和速度。壹個量越精確，另壹個量越不精確。因此，在確定運動粒子的位置和速度時，壹定會有壹些誤差。這些誤差對普通人來說微不足道，但在原子研究中卻不可忽視。不確定性原理原則上可以影響物理學中的各種現象，但它的重要性在物理學的微觀領域更加明顯。通常在實踐中，如果參與研究的人數較多，那麽統計方法為研究活動提供了可靠的保證；但如果涉及的數量很少，測不準原理會讓我們改變原來對物理因果關系的看法，接受測不準原理。
在測不準原理發現之前，很多人認為，如果自然界中每壹個粒子在任何時候的位置和速度都可以預先測量，那麽整個宇宙的歷史，無論是過去還是未來，原則上都可以計算出來。但是測不準原理否定了這種情況的可能性。因為事實上，人們無法同時精確測量粒子運動的位置和速度。不確定性原理在壹定程度上解釋了科學測量的局限性。《維爾納·卡爾·海森堡簡介》表明，物理學的基本定律有時並不能使科學家正確理解理想條件下的研究體系，因此不能完全預測這個體系將發生的變化。這壹原則意義重大而深遠。這是對科學的基本哲學——決定論的重大創新。它告訴人們，隨著測量儀器的不斷改進，是不可能克服實際誤差的。因此，在實踐中，這壹原理被越來越多的科學家所接受。
海森堡壹生還寫了壹系列物理學和哲學方面的著作，如《核科學的哲學問題》、《物理學與哲學》、《自然規律與物質結構》、《部分與整體》、《原子物理學的發展與社會》等。，為現代物理學和哲學做出了不可磨滅的貢獻。
除了馬克斯·普朗克獎章、德國聯邦十字勛章和諾貝爾物理學獎，海森堡還被布魯塞爾大學、卡爾斯魯厄大學和布達佩斯大學授予榮譽博士學位。他是倫敦皇家學會會員，也是哥廷根、巴伐利亞、薩克森、普魯士、瑞典、羅馬尼亞、挪威、西班牙、荷蘭、羅馬和美國的許多科學學會會員，還是德國科學院和意大利科學院的院士。1953年成為洪堡基金會主席、歐洲核研究委員會德國代表團團長、和平利用原子能日內瓦會議西德代表。