海森堡德国餐厅 海森堡( 四 )


显而易见,从某种理论观点来看,量子学说改变了我们对物质世界的基本观念,其改变的程度也许甚至比相对论还要大 。然而量子学说带来的结果并不仅仅是人生观的变化 。
在量子学说的实际应用的行列之中,有诸如电子显微镜、激光器和半导体等现代仪器 。它在核物理学和原子能领域里也有着许许多多的应用;它构成了我们的光谱学知识的基础,广泛地用于天文学和化学领域;它还用于对各种不同论题的理论研究,诸如液态氦的特性、星体的内部构造、铁磁性和放射性等等 。
维尔纳·海森堡于1901年出生在德国,1923年在慕尼黑大学获得理论物理学博士学位 。从1924年到1927年他在哥本哈根与伟大的丹麦物理学家尼尔斯·玻尔共事 。他的关于量子力学的第一篇重要论文发表于1925年,他对测不准原理论述的结果于1927年问世 。海森堡1976年溘然长逝,享年七十四岁,他留下了妻子和七个儿女 。
就量子力学的重要性而论,读者可能要问为什么不把海森堡的名次在本册中排得更加高些 。然而海森堡并不是量子力学创立中的唯一重要的科学家,为此做出了有深远意义贡献的有他的前辈马克斯·普朗克、阿尔伯特·爱因斯坦、尼尔斯·玻尔和法国科学家路易·德布罗意 。此外,在海森堡的那篇具有独创性的论文发表不久以后的年月里,许多其他科学家其中包括奥地利人欧文·施罗丁格和英国人P·A·M狄拉克都对量子学说做出了重要的贡献 。但是我认为海森堡是量子力学创立中的主要人物,即使按劳分功,他的贡献也理应使他在本册中名列高位 。
1927年至1941年期间,海森堡在莱比锡大学担任理论物理学教授 。
沃纳·海森堡
在学术上,海森堡不仅开拓了量子力学的发展道路,而且为物理学的其他分支(如量子电动力学、涡动力学、宇宙辐射性物理和铁磁性理论等)都做出了杰出的贡献 。除此以外,他还是一个杰出的哲学家 。
1927年,海森堡发表了《量子理论运动学和力学的直观内容》一文,提出了深具影响力的“测不准原则”,奠定了从物理学上解释量子力学的基础 。他认为,当我们的工作从宏观领域进入微观领域时,我们的宏观仪器(观测工具)必然会对微观粒子(研究对象)产生干扰 。平时.人们只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所测量到的结果,这样,所测量到的结果就同粒子的原来状态不完全相同 。根据这个原理,海森堡宣称,人们不可能同时准确地确定一个物理的位置和速度,其中一个量测定得越准确,则另一个量就越不准确 。因此,在确定运动粒子的位置和速度时一定存在一些误差 。这些误差对于普通人来说是微不足道的,但在原子研究中却不容忽视 。“测不准原则”原则上可以影响到物理学上或大或小的各种现象,但它的重要性在物理学上的微观领域表现得更加明显 。通常,在实践中,如果研究中涉及的数量很大,那么统计的方法就为研究活动提供可靠的保障;然而如果涉及的数量很小时,那么测不准原理会让我们改变原有的物理因果关系的观点,并且接受测不准原理 。
在测不准原理发现之前,很多人认为,如果能预先测量到自然界中每个粒子在任何时刻运动的位置和速度,那么对于整个宇宙的历史,无论是过去,还是将来,原则上来说都是可以计算出来的 。然而,测不准原理却否定了这种情况存在的可能性 。因为事实上,人们并不能在同一时刻准确地测量到粒子运动的位置和速度 。测不准原理在一定程度上说明了科学测量存在的局限性沃纳·卡尔·海森堡简介,它说明物理学上的基本定律有时也不能让科学家在理想的状况下正确认识研究体系,因而无法完全预测这一体系将要发生的变化 。这一原理的提出具有巨大而深远的意义,它是对科学上的基本哲学观——决定论思想的一次重大革新:它告诉人们,测量仪器的不断改进,也不可能克服实际存在的误差 。因而,在实践中,这一原理被越来越多的科学家所接受 。
在海森堡的一生中,他还撰写了一系列物理学和哲学方面的著作,如《原子核科学的哲学问题》、《物理学与哲学》,《自然规律与物质结构》、《部分与全部》、《原子物理学的发展和社会》等等,为现代物理学和哲学做出了不可磨灭的贡献 。
除了获得马克斯·普朗克奖章、德国联邦十字勋章等奖章,诺贝尔物理学奖等奖项外,海森堡还被布鲁塞尔大学、卡尔斯鲁厄大学和布达佩斯大学授予荣誉博士头衔 。他是伦敦皇家学会的会员、以及哥廷根、巴伐利亚、萨克森、普鲁士、瑞典、罗马尼亚、挪威、西班牙、荷兰、罗马、美国等众多科学学会的成员,德国科学院和意大利科学院的院士 。1953年成为洪堡基金会的主席,欧洲核研究委员会德国代表团团长,日内瓦和平利用原子能会议上西德的代表 。

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