沃(wo)納·卡爾·海森(sen)(sen)堡(bao)(德文原(yuan)名(ming):Werner Karl Heisenberg,1901年12月(yue)5日—1976年2月(yue)1日),男,德國著(zhu)名(ming)物(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)家,量(liang)子力學(xue)的(de)主要創始人(ren)(ren)(ren),哥本(ben)哈根(gen)學(xue)派的(de)代表人(ren)(ren)(ren)物(wu)(wu),1932年諾貝爾物(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)獎獲得者(zhe)。量(liang)子力學(xue)是(shi)整(zheng)個科學(xue)史上最(zui)重要的(de)成就(jiu)之一(yi),他(ta)的(de)《量(liang)子論的(de)物(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)基礎》是(shi)量(liang)子力學(xue)領域的(de)一(yi)部經典著(zhu)作。鑒于(yu)他(ta)的(de)重要影(ying)響(xiang),在美國學(xue)者(zhe)麥克·哈特(te)所著(zhu)的(de)《影(ying)響(xiang)人(ren)(ren)(ren)類歷史進程的(de)100名(ming)人(ren)(ren)(ren)排行(xing)榜》,海森(sen)(sen)堡(bao)名(ming)列(lie)第(di)43位(wei)。
海(hai)森堡是(shi)繼愛(ai)因(yin)斯坦之后最有作為的(de)(de)(de)(de)科學(xue)(xue)(xue)家之一。與愛(ai)因(yin)斯坦受普朗克的(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)理(li)論(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)啟發而(er)提出(chu)了(le)(le)光量(liang)子(zi)假設一樣,海(hai)森堡也是(shi)得(de)益于(yu)(yu)(yu)愛(ai)因(yin)斯坦的(de)(de)(de)(de)相對(dui)論(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)思路而(er)于(yu)(yu)(yu)1925年(nian)創立起了(le)(le)矩陣力(li)學(xue)(xue)(xue),并提出(chu)不(bu)確(que)定(ding)性原(yuan)(yuan)理(li)及矩陣理(li)論(lun)(lun)。量(liang)子(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)是(shi)人(ren)們研究(jiu)微(wei)觀世界(jie)必(bi)不(bu)可少的(de)(de)(de)(de)有力(li)工(gong)具。由于(yu)(yu)(yu)對(dui)量(liang)子(zi)理(li)論(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)新(xin)貢(gong)獻,他(ta)于(yu)(yu)(yu)1932年(nian)獲得(de)了(le)(le)諾貝爾(er)物(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)獎。海(hai)森堡還(huan)完成(cheng)了(le)(le)核反應堆理(li)論(lun)(lun)。由于(yu)(yu)(yu)他(ta)取得(de)的(de)(de)(de)(de)上述巨大(da)成(cheng)就,使(shi)他(ta)成(cheng)了(le)(le)20世紀最重要的(de)(de)(de)(de)理(li)論(lun)(lun)物(wu)理(li)和(he)原(yuan)(yuan)子(zi)物(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)家。公元1901~公元1976,德國物(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)家維爾(er)納·卡爾(er)·海(hai)森堡由于(yu)(yu)(yu)在(zai)取得(de)整個科學(xue)(xue)(xue)史上的(de)(de)(de)(de)最重要的(de)(de)(de)(de)成(cheng)就之一——量(liang)子(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)創立中所起的(de)(de)(de)(de)作用,于(yu)(yu)(yu)1932年(nian)獲得(de)諾貝爾(er)物(wu)理(li)獎。
力學是(shi)研(yan)究物(wu)(wu)體運(yun)動普(pu)遍(bian)規律的(de)(de)物(wu)(wu)理(li)學分(fen)支。它(ta)是(shi)物(wu)(wu)理(li)學的(de)(de)最基本(ben)分(fen)支,又是(shi)最基礎(chu)學科(ke)。在20世紀初的(de)(de)年月里,人們逐漸認識到(dao)公認的(de)(de)力學定(ding)律不能描寫極其微小物(wu)(wu)體如原(yuan)子和亞原(yuan)子粒子的(de)(de)行為(wei);他們對此(ci)感到(dao)迷惑不解,忐忑不安,因(yin)為(wei)公認的(de)(de)定(ding)律應用于宏觀物(wu)(wu)體(即比(bi)個體原(yuan)子大得多的(de)(de)物(wu)(wu)體)時是(shi)白璧無(wu)瑕(xia),完美無(wu)缺(que)的(de)(de)。
第(di)二次世界大(da)(da)戰開(kai)始(shi)后,迫(po)于(yu)納(na)粹德(de)(de)國(guo)(guo)的威脅,丹麥(mai)的大(da)(da)物(wu)理(li)學(xue)家(jia)玻(bo)爾離(li)開(kai)了(le)心愛(ai)的哥本哈根理(li)論物(wu)理(li)研究所(suo),離(li)開(kai)了(le)朝夕相處的來自世界各地的同事(shi),遠赴美國(guo)(guo)。德(de)(de)國(guo)(guo)的許(xu)多科(ke)學(xue)家(jia)也(ye)紛紛背井(jing)離(li)鄉,堅決不與(yu)納(na)粹勢(shi)力(li)妥協。然而,有一(yi)位(wei)同樣(yang)(yang)優秀的物(wu)理(li)學(xue)家(jia)卻(que)留下(xia)來了(le),并被納(na)粹德(de)(de)國(guo)(guo)委以重任(ren),負責(ze)領(ling)導研制原(yuan)子彈的技(ji)術工作,遠在(zai)(zai)異鄉的玻(bo)爾憤(fen)怒(nu)了(le),他與(yu)這位(wei)過去的同事(shi)產生(sheng)了(le)尖銳的矛(mao)盾,并與(yu)他形成了(le)終生(sheng)未(wei)能化解(jie)(jie)的隔閡(he)。有趣的是,這位(wei)一(yi)直(zhi)(zhi)未(wei)能被玻(bo)爾諒解(jie)(jie)的科(ke)學(xue)家(jia)卻(que)在(zai)(zai)1970年獲得了(le)“玻(bo)爾國(guo)(guo)際獎章”,而這一(yi)獎章是用以表彰(zhang)“在(zai)(zai)原(yuan)子能和平利用方面做(zuo)出了(le)巨(ju)大(da)(da)貢獻的科(ke)學(xue)家(jia)或工程師”的。歷史在(zai)(zai)此開(kai)了(le)個巨(ju)大(da)(da)的玩(wan)笑,這玩(wan)笑的主人(ren)公就像(xiang)他發現的“不確(que)定性原(yuan)理(li)”一(yi)樣(yang)(yang),一(yi)直(zhi)(zhi)讓人(ren)感到困惑(huo)和不解(jie)(jie)。他就是量(liang)子力(li)學(xue)的創始(shi)人(ren)——海森堡。
1976年(nian)2月1日(ri)逝(shi)世,享年(nian)75歲。
20世紀初(chu),以愛因斯坦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對論和(he)玻爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)模(mo)型(xing)(xing)(xing)為(wei)(wei)(wei)基礎(chu)而(er)形成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理論物理學(xue)(xue)(xue)(xue)吸引著(zhu)年(nian)(nian)輕(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)者們。丹麥的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理論物理研(yan)究(jiu)(jiu)所(suo)成了年(nian)(nian)輕(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理學(xue)(xue)(xue)(xue)家(jia)向往的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地方(fang);在(zai)慕(mu)尼黑,玻爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)早期學(xue)(xue)(xue)(xue)說被人(ren)們廣(guang)泛接受,玻爾(er)研(yan)究(jiu)(jiu)所(suo)工作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)正(zheng)是(shi)玻爾(er)一索(suo)末菲(fei)原(yuan)子(zi)(zi)模(mo)型(xing)(xing)(xing)。1924年(nian)(nian)7月,海(hai)森堡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關于反(fan)常塞曼效應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)論文通過審核,從而(er)使他(ta)晉身為(wei)(wei)(wei)講師,獲得德國(guo)大學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任意級(ji)別中講學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)資格(ge)。而(er)波(bo)爾(er)--他(ta)對這位出色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)輕(qing)(qing)人(ren)顯然有著(zhu)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)好感--也來信告訴海(hai)森堡,他(ta)已經(jing)獲得了由洛克(ke)菲(fei)勒(le)(Rockerfeller)財團(tuan)資助的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)國(guo)際教育(yu)基金會(IEB)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)獎(jiang)金,為(wei)(wei)(wei)數1000美(mei)元,從而(er)讓他(ta)有機會遠赴哥本(ben)哈根,與波(bo)爾(er)和(he)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)事共(gong)同(tong)工作一年(nian)(nian)。當(dang)時,云(yun)集在(zai)玻爾(er)研(yan)究(jiu)(jiu)所(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)來自(zi)世界(jie)各國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理論物理學(xue)(xue)(xue)(xue)家(jia),正(zheng)試圖用這種模(mo)型(xing)(xing)(xing)來探索(suo)光(guang)譜(pu)線及其在(zai)電場和(he)磁場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)裂,以便創立沒有邏輯矛盾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)過程(cheng)理論,同(tong)時,玻爾(er)本(ben)人(ren)認為(wei)(wei)(wei),只有堅決背離傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀點(dian),問題才能獲得進(jin)(jin)展。但究(jiu)(jiu)竟(jing)從何入手(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題卻一直困(kun)擾著(zhu)他(ta)。這是(shi)一個棘手(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題,因為(wei)(wei)(wei)它事關從傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經(jing)典力學(xue)(xue)(xue)(xue)向一種更(geng)合乎(hu)自(zi)然的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)過渡。新(xin)事物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生總要沖破重重阻礙(ai),該怎么辦呢?整個研(yan)究(jiu)(jiu)所(suo)陷(xian)入了沉思和(he)不斷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗之(zhi)中。1925年(nian)(nian),當(dang)所(suo)有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)努力都顯得徒勞(lao)無(wu)益時,人(ren)們似乎(hu)覺得物理學(xue)(xue)(xue)(xue)已經(jing)走進(jin)(jin)了一條死胡同(tong)。
然而(er),海(hai)森堡(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)思想讓玻爾(er)(er)長期(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)困惑迎刃而(er)解。海(hai)森堡(bao)在大學(xue)(xue)時就對各種原(yuan)子(zi)模型持懷疑態度(du)。他感到(dao)玻爾(er)(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論不(bu)可(ke)能在實驗(yan)(yan)中(zhong)得到(dao)理(li)(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)證實。因為(wei)玻爾(er)(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論建(jian)立(li)在一些(xie)不(bu)可(ke)直接觀察或不(bu)可(ke)測量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)上(shang),如電(dian)(dian)子(zi)運動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)和軌(gui)跡等(deng)。海(hai)森堡(bao)認為(wei),在實驗(yan)(yan)中(zhong),我們不(bu)能期(qi)望找(zhao)到(dao)像電(dian)(dian)子(zi)在原(yuan)子(zi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置,電(dian)(dian)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)和軌(gui)跡等(deng)一些(xie)根本無(wu)法(fa)觀察到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)特征,而(er)應該只探索那些(xie)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)實驗(yan)(yan)來確(que)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi),如固定狀態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能量(liang)、原(yuan)子(zi)輻射的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率和強度(du)等(deng)。因此,在計算某(mou)個(ge)數(shu)值(zhi)時,只需(xu)要(yao)利用原(yuan)則上(shang)可(ke)以(yi)觀察到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)互(hu)比值(zhi),即只有依靠數(shu)學(xue)(xue)抽象才能解決(jue)問(wen)題。因此,海(hai)森堡(bao)首先從玻爾(er)(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)對應原(yuan)理(li)(li)出發,從中(zhong)找(zhao)到(dao)充分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)學(xue)(xue)根據,使這一原(yuan)理(li)(li)由經驗(yan)(yan)原(yuan)則變為(wei)研(yan)究原(yuan)子(zi)內部過(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一種科學(xue)(xue)方法(fa)。
海(hai)(hai)森(sen)堡(bao)沒有(you)就此止步不(bu)(bu)前。1925年(nian)(nian)6月,他(ta)(ta)又解(jie)決(jue)了(le)(le)(le)物理學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)重要(yao)問題——如何解(jie)釋一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)非簡諧原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定能(neng)態,從(cong)而(er)奠定了(le)(le)(le)量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)綱領。幾個(ge)月后,他(ta)(ta)在(zai)(zai)物理學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)雜志(zhi)上(shang)發(fa)表(biao)了(le)(le)(le)題為《關(guan)(guan)于(yu)(yu)運動學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)和(he)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)關(guan)(guan)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)論(lun)新釋》的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文,將一(yi)(yi)(yi)(yi)類(lei)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)量(liang)引入了(le)(le)(le)物理學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)領域,從(cong)而(er)創立了(le)(le)(le)量(liang)子(zi)(zi)理論(lun)。海(hai)(hai)森(sen)堡(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理論(lun)基礎是(shi)可(ke)以(yi)觀察的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)事(shi)物或可(ke)以(yi)測量(liang)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)。他(ta)(ta)認為,我們不(bu)(bu)是(shi)總能(neng)準確(que)地(di)確(que)定某一(yi)(yi)(yi)(yi)時(shi)間電子(zi)(zi)在(zai)(zai)空間上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置,也(ye)不(bu)(bu)可(ke)能(neng)在(zai)(zai)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌道上(shang)跟蹤它,因而(er)玻(bo)爾假定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星軌道是(shi)不(bu)(bu)是(shi)真(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)還(huan)不(bu)(bu)能(neng)確(que)定。因此,像位(wei)置.速度等力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)量(liang),需要(yao)用線性代數中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“矩(ju)(ju)陣”這種(zhong)抽象的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)體系(xi)(xi)來(lai)表(biao)示,而(er)不(bu)(bu)應該用一(yi)(yi)(yi)(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數來(lai)表(biao)示。作為一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)數學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)體系(xi)(xi),矩(ju)(ju)陣是(shi)指(zhi)復(fu)數在(zai)(zai)矩(ju)(ju)形中(zhong)排列(lie)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)列(lie),每個(ge)數字(zi)在(zai)(zai)矩(ju)(ju)形中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置由兩個(ge)指(zhi)標來(lai)表(biao)示,一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)相當(dang)于(yu)(yu)數學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)位(wei)置上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行(xing),另一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)相當(dang)于(yu)(yu)數學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)位(wei)置上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理論(lun)。“矩(ju)(ju)陣”被(bei)提出后,玻(bo)恩(en)很(hen)快(kuai)注意到了(le)(le)(le)這個(ge)問題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)性,他(ta)(ta)與約爾丹(dan)共同合作對矩(ju)(ju)陣力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)原(yuan)理進(jin)行(xing)了(le)(le)(le)進(jin)一(yi)(yi)(yi)(yi)步的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究。1925年(nian)(nian)9月,他(ta)(ta)倆一(yi)(yi)(yi)(yi)起發(fa)表(biao)了(le)(le)(le)《論(lun)量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)》一(yi)(yi)(yi)(yi)文,將海(hai)(hai)森(sen)堡(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)思想發(fa)展(zhan)成為量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)系(xi)(xi)統(tong)理論(lun)。11月,海(hai)(hai)森(sen)堡(bao)在(zai)(zai)與玻(bo)恩(en)和(he)約爾丹(dan)協作下,發(fa)表(biao)《關(guan)(guan)于(yu)(yu)運動學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)和(he)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)關(guan)(guan)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)論(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重新解(jie)釋》的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文,創立了(le)(le)(le)量(liang)子(zi)(zi)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)形式體系(xi)(xi)——矩(ju)(ju)陣力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)。從(cong)此,人(ren)們找(zhao)到了(le)(le)(le)原(yuan)子(zi)(zi)微觀結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自然規律。愛因斯坦評價道:“海(hai)(hai)森(sen)堡(bao)下了(le)(le)(le)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)巨大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)蛋(dan)。”
海(hai)森堡的(de)(de)(de)(de)矩陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)所(suo)采用的(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)是一(yi)種代(dai)數方(fang)法(fa),它從所(suo)觀(guan)測到的(de)(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)線的(de)(de)(de)(de)分立性(xing)(xing)入(ru)手,強調(diao)(diao)不連續性(xing)(xing)。幾個(ge)月后(hou)的(de)(de)(de)(de)1926年(nian)初(chu),奧地利物(wu)理學(xue)(xue)家薛定(ding)諤采用解(jie)微(wei)分方(fang)程的(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa),從推(tui)廣(guang)經典理論(lun)(lun)(lun)(lun)入(ru)手,強調(diao)(diao)連續性(xing)(xing),從而創(chuang)立了(le)(le)量子力(li)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)第二種理論(lun)(lun)(lun)(lun)——波(bo)動力(li)學(xue)(xue)。由(you)于兩(liang)個(ge)理論(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)創(chuang)始人都只對(dui)自己的(de)(de)(de)(de)理淪深信不疑(yi),而較少領會對(dui)方(fang)的(de)(de)(de)(de)思想,因而一(yi)場爭論(lun)(lun)(lun)(lun)就(jiu)不可避免(mian)了(le)(le),他們(men)都對(dui)對(dui)方(fang)的(de)(de)(de)(de)理論(lun)(lun)(lun)(lun)提出了(le)(le)批評。后(hou)來,薛定(ding)諤在(zai)認(ren)真研究了(le)(le)海(hai)森堡的(de)(de)(de)(de)矩陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)之(zhi)后(hou),與諾依曼一(yi)起(qi)證明了(le)(le)波(bo)動力(li)學(xue)(xue)和矩陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)在(zai)數學(xue)(xue)上(shang)的(de)(de)(de)(de)等價性(xing)(xing)。這兩(liang)種理論(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)成功結合(he),大(da)大(da)豐富(fu)和拓展了(le)(le)量子理論(lun)(lun)(lun)(lun)體系。這樣,解(jie)決原子物(wu)理任務(wu)的(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)在(zai)1926年(nian)就(jiu)正式創(chuang)立起(qi)來了(le)(le)。
后來,在解釋氫分(fen)(fen)子光譜中(zhong)強弱譜線交替出(chu)現(xian)的(de)現(xian)象(xiang)時,海森堡運用(yong)(yong)矩陣力學將(jiang)氫分(fen)(fen)子分(fen)(fen)成兩種形式:正氫和伸(shen)氫,即發現(xian)了(le)(le)同素(su)異形氫。這可是(shi)個了(le)(le)不(bu)起的(de)發現(xian)。1933年(nian),為了(le)(le)表(biao)彰他(ta)創立的(de)量子力學,尤其是(shi)運用(yong)(yong)量子力學理論發現(xian)了(le)(le)同素(su)異形氫,瑞典皇家科學院給他(ta)頒發了(le)(le)諾貝爾物理學獎。幸運之神降落(luo)到了(le)(le)年(nian)輕的(de)海森堡身上。
維(wei)爾納·卡爾·海森(sen)堡(bao)(Wener Karl Heisenberg)是(shi)德(de)國(guo)著名的(de)理論物理學家、哲學家,量子力學的(de)創始(shi)人之(zhi)一(yi)(yi)。1901年(nian)12月5日,他出(chu)生(sheng)于德(de)國(guo)的(de)維(wei)爾茨堡(bao)。他的(de)父(fu)親A.海森(sen)堡(bao)博士是(shi)名噪一(yi)(yi)時的(de)語(yu)言學家和(he)東羅馬史學家,曾經在(zai)慕尼黑大學擔(dan)任(ren)中世紀和(he)現代希臘(la)語(yu)教授。受(shou)其影響,年(nian)幼的(de)海森(sen)堡(bao)學到(dao)了一(yi)(yi)定的(de)語(yu)言知識,其父(fu)對此引(yin)以為豪。
1920年以前(qian),海(hai)森(sen)堡在著名的(de)慕尼黑麥克(ke)西米(mi)學(xue)校(xiao)讀(du)書。麥克(ke)西米(mi)學(xue)校(xiao)培養了(le)不(bu)少(shao)未來(lai)的(de)科(ke)學(xue)家(jia),如量子思想的(de)創始人普朗(lang)克(ke)40年前(qian)就在此求學(xue)。中(zhong)學(xue)時(shi),海(hai)森(sen)堡迷上了(le)數學(xue),并且很快掌握了(le)微(wei)分學(xue)和積分學(xue)。那時(shi)的(de)他,一直憧憬著在未來(lai)成為一名數學(xue)家(jia)。可是(shi),后(hou)來(lai)的(de)大學(xue)生(sheng)涯卻(que)改變了(le)這個年輕人的(de)命運。
1920年中學畢(bi)業后(hou)(hou),海森堡考(kao)入(ru)慕尼黑大學,在索末菲、維恩(en)等指導(dao)(dao)下(xia)攻讀物(wu)理(li)(li)(li)學。后(hou)(hou)來,他又前(qian)往哥廷根大學,在玻(bo)恩(en)和希爾伯特的(de)指導(dao)(dao)下(xia)學習物(wu)理(li)(li)(li)。1923年,海森堡寫出了(le)題(ti)為《關于流體流動的(de)穩定(ding)和湍流》這(zhe)篇流體力學的(de)博(bo)士論文,詳(xiang)細研究了(le)非線性(xing)理(li)(li)(li)論的(de)近似(si)性(xing),年終取(qu)得了(le)慕尼黑大學的(de)哲學博(bo)士學位。
1923年10月回到哥廷根,由馬克思(si)· 玻恩(en)私(si)人出資聘請(qing)為助教(jiao)。
1924年6月7日在哥廷根第一次遇見愛因斯坦。
1924年至1927年間(jian),他(ta)得到洛克菲勒基金(jin)會的贊助,來到哥(ge)本(ben)哈根的理(li)論物理(li)研(yan)究(jiu)所與玻爾一起工作。從(cong)此,海森堡置(zhi)身(shen)于長期激烈的學(xue)術爭鳴的氛圍中,開始卓(zhuo)有成(cheng)效的學(xue)術研(yan)究(jiu)工作。
1933年12月11日獲得1932年度的(de)諾貝爾物理學獎。
1934年6月(yue)21日提出正子(zi)理論。
第二次世(shi)界大戰期間,當愛因(yin)(yin)斯坦等科學(xue)家受到納(na)粹迫(po)害(hai)時,海(hai)森堡(bao)因(yin)(yin)其對德(de)(de)國的熱(re)愛而(er)留在德(de)(de)國,并盡可(ke)能地挽救德(de)(de)國的科學(xue)。
1941年(nian),他(ta)被任命為柏林(lin)大學物理學教授和凱澤·威廉(lian)皇家物理所(suo)所(suo)長(chang),成為德國研(yan)制原子彈核(he)(he)武器的領導(dao)人,與核(he)(he)裂變的發現者之(zhi)一哈恩一起研(yan)制核(he)(he)反(fan)應堆。隨(sui)著戰爭進(jin)程的推進(jin),海森堡很快發現自己陷入矛盾之(zhi)中:他(ta)熱(re)愛(ai)自己的祖國,但又對(dui)納粹的暴行非常仇恨。因此,他(ta)便采取實際行動來(lai)遏制德國核(he)(he)武器的發展(zhan)。
1946年,海森堡與(yu)同事一道在哥廷根重建了(le)哥廷根大學(xue)物(wu)理(li)(li)研究所,從事物(wu)理(li)(li)學(xue)和天文物(wu)理(li)(li)學(xue)研究,并(bing)擔任(ren)所長。
1948年,該(gai)研究(jiu)所(suo)(suo)易名為(wei)馬克斯(si)·普朗克物理(li)研究(jiu)所(suo)(suo)。10年以后,他又被聘(pin)為(wei)慕(mu)尼(ni)黑大學(xue)的物理(li)教授,研究(jiu)所(suo)(suo)也隨他遷入慕(mu)尼(ni)黑,并改名為(wei)馬克斯(si)·普克物理(li)及(ji)天(tian)文(wen)物理(li)研究(jiu)所(suo)(suo)。
第二次世(shi)界(jie)大(da)戰后(hou),海森堡在促進原子能和(he)平應(ying)用上做(zuo)出了很(hen)大(da)貢獻。1957年(nian),他(ta)和(he)其他(ta)德(de)國(guo)科學家聯合反對用核武(wu)器武(wu)裝(zhuang)德(de)國(guo)軍隊。他(ta)還與日內(nei)瓦國(guo)際原子物(wu)理(li)學研究(jiu)(jiu)所密切合作,并(bing)擔(dan)任了這個研究(jiu)(jiu)機構(gou)的第一任委員會(hui)主席。
這位天才的(de)物理學家永遠不(bu)會(hui)放棄(qi)學術上的(de)不(bu)斷(duan)努力(li)。自1953年后的(de)20年中(zhong),海(hai)森堡把重點轉向基(ji)本(ben)粒子(zi)理論的(de)研究。1958年4月,他提出(chu)了非(fei)線性旋量理論。這個(ge)理論的(de)基(ji)礎是4個(ge)非(fei)線性微分方程(cheng)及(ji)其包括(kuo)引力(li)子(zi)在內的(de)所謂“宇(yu)宙公式(shi)”。這些方程(cheng)系運用(yong)于自然界中(zhong),能(neng)體現(xian)(xian)出(chu)普遍對稱性的(de)基(ji)本(ben)形式(shi)的(de)微分系統,而且能(neng)解釋高能(neng)碰(peng)撞中(zhong)產生的(de)基(ji)本(ben)粒子(zi)的(de)多(duo)樣性。海(hai)森堡以(yi)他的(de)研究不(bu)斷(duan)推動現(xian)(xian)代物理向前發展。
1976年2月1日,海森堡這(zhe)位20世紀(ji)杰出的(de)(de)科學(xue)家(jia)與世長(chang)辭。作為(wei)(wei)量(liang)子力(li)(li)學(xue)的(de)(de)奠基(ji)者,人(ren)們(men)永遠不會(hui)忘記他改(gai)變了人(ren)們(men)對客觀(guan)世界(jie)的(de)(de)基(ji)本觀(guan)點及其在(zai)實際應用中(zhong)對激光、晶(jing)體管、電子顯微(wei)鏡(jing)等現代化設備中(zhong)所(suo)產生的(de)(de)巨大影(ying)響。這(zhe)位“永遠以哥倫布為(wei)(wei)榜樣”的(de)(de)科學(xue)家(jia),在(zai)物理學(xue)微(wei)觀(guan)世界(jie)中(zhong),開拓了新的(de)(de)途徑,成為(wei)(wei)量(liang)子力(li)(li)學(xue)的(de)(de)創始人(ren)之(zhi)一,在(zai)微(wei)觀(guan)粒(li)子運動學(xue)和(he)力(li)(li)學(xue)領域中(zhong)做出了卓(zhuo)越的(de)(de)貢獻(xian)。
1925年,維爾納·海(hai)森堡提出(chu)了一(yi)個新(xin)的(de)物(wu)理學(xue)說(shuo),一(yi)個在(zai)基本概念上與經(jing)典牛頓學(xue)說(shuo)有(you)著根(gen)本不同的(de)學(xue)說(shuo)。這個新(xin)學(xue)說(shuo)──在(zai)海(hai)森堡的(de)繼(ji)承人做了某些修(xiu)正后──取得了光輝(hui)的(de)成果(guo),今(jin)天被公認為(wei)可以應用于(yu)所有(you)的(de)物(wu)理體系,而不管其(qi)類(lei)型如何或規(gui)模大(da)小。
用數(shu)(shu)學(xue)(xue)能(neng)演(yan)證出:在只涉及宏觀體(ti)系的情(qing)況(kuang)下,量(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)的預(yu)測不同于經(jing)典(dian)力(li)學(xue)(xue)的預(yu)測,不過由于兩者在量(liang)上差別太(tai)小而無法度量(liang)出來(由于這(zhe)種原(yuan)因,經(jing)典(dian)力(li)學(xue)(xue)──在數(shu)(shu)學(xue)(xue)上比量(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)簡單(dan)得多──仍可用于大多數(shu)(shu)的科(ke)學(xue)(xue)運算)。但(dan)是在涉及原(yuan)子(zi)(zi)(zi)量(liang)綱體(ti)系的情(qing)況(kuang)下,量(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)的預(yu)測與經(jing)典(dian)力(li)學(xue)(xue)的預(yu)測迥然(ran)各異(yi);實驗(yan)表(biao)明在這(zhe)樣(yang)的情(qing)況(kuang)下,量(liang)子(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)的預(yu)測是正確(que)的。
海森堡(bao)學說所得(de)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)成果之一是著(zhu)名的(de)(de)(de)(de)(de)“不(bu)(bu)(bu)(bu)確定性(xing)原理(li)(li)”。這條原理(li)(li)由(you)他(ta)(ta)在(zai)1927親自提出(chu),被一般認為(wei)(wei)是科(ke)學中所有道(dao)理(li)(li)最(zui)深奧、意(yi)義最(zui)深遠的(de)(de)(de)(de)(de)原理(li)(li)之一。測不(bu)(bu)(bu)(bu)準(zhun)原理(li)(li)所起的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)就在(zai)于它(ta)說明了我們(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)學度量的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力在(zai)理(li)(li)論上存在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)某些局限(xian)性(xing),具有巨(ju)大的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義。如(ru)果一個科(ke)學家用(yong)物(wu)理(li)(li)學基本定律甚至在(zai)最(zui)理(li)(li)想(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)也不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)獲得(de)有關他(ta)(ta)正在(zai)研(yan)究的(de)(de)(de)(de)(de)體系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)準(zhun)確知識,那么就顯然(ran)表明該體系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)將來(lai)行為(wei)(wei)是不(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)完全預測出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)。根據測不(bu)(bu)(bu)(bu)準(zhun)原理(li)(li),不(bu)(bu)(bu)(bu)管對測量儀器做(zuo)出(chu)何種改(gai)進都不(bu)(bu)(bu)(bu)可能(neng)會使(shi)我們(men)(men)克(ke)服這個困難!
不(bu)確(que)定性原(yuan)(yuan)理(li)表明從(cong)本質上來講物(wu)理(li)學不(bu)能(neng)做出超越統計(ji)學范圍的(de)(de)(de)預測(ce)(ce)(例(li)如,一(yi)位研(yan)究放(fang)射(she)(she)的(de)(de)(de)科學家(jia)可(ke)能(neng)會(hui)(hui)(hui)預測(ce)(ce)出在(zai)(zai)(zai)三兆個原(yuan)(yuan)子中將(jiang)會(hui)(hui)(hui)有兩百萬個在(zai)(zai)(zai)翌(yi)日放(fang)射(she)(she)Υ射(she)(she)線(xian),但(dan)是他卻(que)無法預測(ce)(ce)出任何一(yi)個具體(ti)(ti)的(de)(de)(de)鐳原(yuan)(yuan)子將(jiang)會(hui)(hui)(hui)是如此)。在(zai)(zai)(zai)許多實際情況(kuang)(kuang)中,這(zhe)并不(bu)構成一(yi)種嚴(yan)重的(de)(de)(de)限制(zhi)。在(zai)(zai)(zai)牽涉到巨大數(shu)(shu)目的(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia),統計(ji)方法經(jing)常(chang)可(ke)以為行動提(ti)供十分(fen)可(ke)靠(kao)的(de)(de)(de)依據;但(dan)是在(zai)(zai)(zai)牽涉到小數(shu)(shu)目的(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia),統計(ji)預測(ce)(ce)就確(que)實靠(kao)不(bu)住了。事實上在(zai)(zai)(zai)微觀(guan)體(ti)(ti)系里,測(ce)(ce)不(bu)準原(yuan)(yuan)理(li)迫使我(wo)(wo)們(men)不(bu)得(de)不(bu)拋(pao)棄我(wo)(wo)們(men)的(de)(de)(de)嚴(yan)格的(de)(de)(de)物(wu)質因果觀(guan)念。這(zhe)就表明了科學基本觀(guan)發生了非(fei)(fei)常(chang)深(shen)刻的(de)(de)(de)變(bian)化;的(de)(de)(de)確(que)是非(fei)(fei)常(chang)深(shen)刻的(de)(de)(de)變(bian)化以致于象愛因斯坦(tan)這(zhe)樣的(de)(de)(de)一(yi)位偉大的(de)(de)(de)科學家(jia)都(dou)不(bu)愿意接受(shou)。愛因斯坦(tan)曾經(jing)說過(guo):“我(wo)(wo)不(bu)相信上帝在(zai)(zai)(zai)和宇宙投(tou)骰子。”然而這(zhe)卻(que)基本上是大多數(shu)(shu)現代(dai)物(wu)理(li)學家(jia)感到必(bi)須(xu)得(de)采納的(de)(de)(de)觀(guan)點。
顯而易見,從某(mou)種理論觀(guan)點(dian)來(lai)(lai)看,量子學說改變了我們對物(wu)質世(shi)界的基(ji)本(ben)觀(guan)念,其改變的程(cheng)度也許甚至比相對論還要大。然而量子學說帶來(lai)(lai)的結果(guo)并不僅僅是人生觀(guan)的變化。
在量(liang)子(zi)學說的(de)(de)(de)實際應用的(de)(de)(de)行列之中,有諸如(ru)電(dian)子(zi)顯微鏡、激(ji)光器和(he)半導體等現代儀器。它在核(he)物(wu)理學和(he)原子(zi)能(neng)領(ling)域里也有著許許多(duo)多(duo)的(de)(de)(de)應用;它構成了我們的(de)(de)(de)光譜學知識的(de)(de)(de)基(ji)礎(chu),廣泛地用于天(tian)文學和(he)化學領(ling)域;它還用于對各(ge)種不同論題的(de)(de)(de)理論研(yan)究,諸如(ru)液態氦的(de)(de)(de)特性、星體的(de)(de)(de)內部構造、鐵(tie)磁性和(he)放射性等等。
維爾(er)(er)納·海森堡于(yu)1901年(nian)出生在(zai)德國(guo),1923年(nian)在(zai)慕尼(ni)黑大學獲得理論物(wu)理學博士學位。從1924年(nian)到1927年(nian)他(ta)在(zai)哥(ge)本哈(ha)根與偉大的(de)(de)丹麥物(wu)理學家尼(ni)爾(er)(er)斯·玻爾(er)(er)共事。他(ta)的(de)(de)關(guan)于(yu)量子力(li)學的(de)(de)第(di)一篇重要論文(wen)發表于(yu)1925年(nian),他(ta)對測不準原理論述的(de)(de)結果于(yu)1927年(nian)問(wen)世(shi)。海森堡1976年(nian)溘然長逝,享年(nian)七十四(si)歲,他(ta)留下了妻子和七個兒女。
就量(liang)(liang)子(zi)(zi)力(li)學(xue)的(de)(de)重要性而(er)論(lun),讀者可能要問為什么(me)不把海(hai)森堡(bao)(bao)的(de)(de)名(ming)次在本冊(ce)(ce)中(zhong)排得(de)更加高(gao)些。然而(er)海(hai)森堡(bao)(bao)并不是量(liang)(liang)子(zi)(zi)力(li)學(xue)創立(li)(li)中(zhong)的(de)(de)唯(wei)一(yi)重要的(de)(de)科(ke)學(xue)家,為此做(zuo)出(chu)了有深(shen)遠(yuan)意義(yi)貢(gong)獻(xian)的(de)(de)有他的(de)(de)前輩馬克(ke)(ke)斯·普朗克(ke)(ke)、阿爾(er)伯特·愛因(yin)斯坦(tan)、尼爾(er)斯·玻爾(er)和法(fa)國(guo)科(ke)學(xue)家路易·德布羅意。此外(wai),在海(hai)森堡(bao)(bao)的(de)(de)那篇(pian)具有獨創性的(de)(de)論(lun)文(wen)發表不久以后的(de)(de)年月里,許多其他科(ke)學(xue)家其中(zhong)包括奧地利人歐文(wen)·施(shi)羅丁格(ge)和英國(guo)人P·A·M狄拉克(ke)(ke)都對量(liang)(liang)子(zi)(zi)學(xue)說做(zuo)出(chu)了重要的(de)(de)貢(gong)獻(xian)。但是我(wo)認為海(hai)森堡(bao)(bao)是量(liang)(liang)子(zi)(zi)力(li)學(xue)創立(li)(li)中(zhong)的(de)(de)主要人物,即使按勞分功(gong),他的(de)(de)貢(gong)獻(xian)也(ye)理(li)應(ying)使他在本冊(ce)(ce)中(zhong)名(ming)列高(gao)位(wei)。
1927年至1941年期間,海森堡在萊(lai)比(bi)錫大學擔(dan)任(ren)理論物理學教(jiao)授。
在(zai)學(xue)術上,海(hai)森堡不僅開拓(tuo)了量子力學(xue)的發展道路(lu),而(er)且為物(wu)理(li)學(xue)的其他分支(如量子電動力學(xue)、渦(wo)動力學(xue)、宇宙輻射性(xing)物(wu)理(li)和(he)鐵磁(ci)性(xing)理(li)論(lun)等)都做出了杰出的貢(gong)獻。除(chu)此以外,他還是一個杰出的哲學(xue)家。
1927年,海森(sen)堡發(fa)表了《量(liang)(liang)子理(li)(li)論運(yun)(yun)動學(xue)和(he)力學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)觀(guan)(guan)(guan)內(nei)容》一(yi)(yi)(yi)文,提出了深具影響力的(de)(de)(de)(de)(de)“測(ce)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)則(ze)(ze)”,奠定(ding)了從物理(li)(li)學(xue)上(shang)解(jie)釋量(liang)(liang)子力學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)基礎。他(ta)認為,當我們(men)(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)從宏觀(guan)(guan)(guan)領(ling)域(yu)(yu)進入微(wei)觀(guan)(guan)(guan)領(ling)域(yu)(yu)時(shi)(shi),我們(men)(men)(men)的(de)(de)(de)(de)(de)宏觀(guan)(guan)(guan)儀器(qi)(觀(guan)(guan)(guan)測(ce)工具)必(bi)然(ran)(ran)會對微(wei)觀(guan)(guan)(guan)粒(li)子(研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)對象(xiang)(xiang))產生干擾。平時(shi)(shi).人們(men)(men)(men)只(zhi)能用反映宏觀(guan)(guan)(guan)世界的(de)(de)(de)(de)(de)經典概(gai)念來(lai)描述宏觀(guan)(guan)(guan)儀器(qi)所測(ce)量(liang)(liang)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo),這樣,所測(ce)量(liang)(liang)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)就(jiu)同粒(li)子的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)來(lai)狀態(tai)不(bu)完全(quan)相同。根據這個原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li),海森(sen)堡宣稱,人們(men)(men)(men)不(bu)可能同時(shi)(shi)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)確地確定(ding)一(yi)(yi)(yi)個物理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)(zhi)和(he)速(su)度(du),其中(zhong)一(yi)(yi)(yi)個量(liang)(liang)測(ce)定(ding)得越(yue)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)確,則(ze)(ze)另(ling)一(yi)(yi)(yi)個量(liang)(liang)就(jiu)越(yue)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)確。因(yin)(yin)此,在(zai)(zai)確定(ding)運(yun)(yun)動粒(li)子的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)(zhi)和(he)速(su)度(du)時(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)定(ding)存在(zai)(zai)一(yi)(yi)(yi)些誤差。這些誤差對于普通人來(lai)說是微(wei)不(bu)足道的(de)(de)(de)(de)(de),但(dan)在(zai)(zai)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)子研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)中(zhong)卻不(bu)容忽(hu)視(shi)。“測(ce)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)則(ze)(ze)”原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)則(ze)(ze)上(shang)可以(yi)影響到(dao)物理(li)(li)學(xue)上(shang)或大(da)或小的(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)種現(xian)象(xiang)(xiang),但(dan)它的(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)性在(zai)(zai)物理(li)(li)學(xue)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)(guan)(guan)領(ling)域(yu)(yu)表現(xian)得更(geng)加明(ming)顯。通常,在(zai)(zai)實(shi)踐中(zhong),如果(guo)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)中(zhong)涉(she)及的(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang)(liang)很大(da),那(nei)么統計的(de)(de)(de)(de)(de)方法就(jiu)為研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)活(huo)動提供可靠(kao)的(de)(de)(de)(de)(de)保障;然(ran)(ran)而如果(guo)涉(she)及的(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang)(liang)很小時(shi)(shi),那(nei)么測(ce)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)會讓我們(men)(men)(men)改變原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)有的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)(li)因(yin)(yin)果(guo)關系的(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)點,并且接受測(ce)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)。
在(zai)測不(bu)準原(yuan)(yuan)理(li)(li)發現之(zhi)前,很多(duo)人(ren)認為(wei),如果(guo)能(neng)預先測量到自然(ran)界中每個粒子在(zai)任何時(shi)(shi)刻運動的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)(zhi)和速(su)度,那么對于整個宇宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)歷史,無論(lun)(lun)是(shi)過去,還是(shi)將來(lai),原(yuan)(yuan)則上(shang)來(lai)說(shuo)都是(shi)可(ke)以計算出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)。然(ran)而,測不(bu)準原(yuan)(yuan)理(li)(li)卻否定(ding)(ding)了(le)這種情況(kuang)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性。因為(wei)事實上(shang),人(ren)們并不(bu)能(neng)在(zai)同一(yi)時(shi)(shi)刻準確地測量到粒子運動的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)(zhi)和速(su)度。測不(bu)準原(yuan)(yuan)理(li)(li)在(zai)一(yi)定(ding)(ding)程度上(shang)說(shuo)明(ming)了(le)科(ke)學(xue)(xue)測量存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)局(ju)限性,它(ta)(ta)說(shuo)明(ming)物理(li)(li)學(xue)(xue)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)定(ding)(ding)律(lv)有(you)時(shi)(shi)也不(bu)能(neng)讓科(ke)學(xue)(xue)家在(zai)理(li)(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)狀況(kuang)下正確認識(shi)研(yan)究體(ti)系,因而無法完全預測這一(yi)體(ti)系將要(yao)發生的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)。這一(yi)原(yuan)(yuan)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)提出(chu)具有(you)巨大而深遠的(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi),它(ta)(ta)是(shi)對科(ke)學(xue)(xue)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)哲(zhe)學(xue)(xue)觀——決(jue)定(ding)(ding)論(lun)(lun)思(si)想的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)次(ci)重大革新:它(ta)(ta)告(gao)訴人(ren)們,測量儀器的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)斷改進,也不(bu)可(ke)能(neng)克服實際存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)誤差(cha)。因而,在(zai)實踐中,這一(yi)原(yuan)(yuan)理(li)(li)被越來(lai)越多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)家所接受。
在(zai)海森(sen)堡的(de)(de)一生中,他還撰寫了一系列物(wu)理學(xue)(xue)(xue)和哲學(xue)(xue)(xue)方面的(de)(de)著作,如《原(yuan)子核科學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)哲學(xue)(xue)(xue)問(wen)題》、《物(wu)理學(xue)(xue)(xue)與哲學(xue)(xue)(xue)》,《自然規律與物(wu)質結(jie)構》、《部分與全部》、《原(yuan)子物(wu)理學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)發展和社會》等等,為現(xian)代物(wu)理學(xue)(xue)(xue)和哲學(xue)(xue)(xue)做出了不(bu)可磨滅(mie)的(de)(de)貢獻。
除了獲得馬(ma)(ma)克(ke)斯(si)·普(pu)朗克(ke)獎章(zhang)、德國聯邦(bang)十字勛(xun)章(zhang)等獎章(zhang),諾貝爾物理學(xue)獎等獎項外,海(hai)森堡還被布魯(lu)塞爾大(da)學(xue)、卡爾斯(si)魯(lu)厄(e)大(da)學(xue)和(he)布達(da)佩(pei)斯(si)大(da)學(xue)授予榮(rong)譽博士(shi)頭(tou)銜(xian)。他是倫敦皇家學(xue)會(hui)的會(hui)員(yuan)(yuan)、以及哥廷根(gen)、巴伐利亞、薩克(ke)森、普(pu)魯(lu)士(shi)、瑞(rui)典、羅馬(ma)(ma)尼(ni)亞、挪威、西(xi)班(ban)牙、荷蘭、羅馬(ma)(ma)、美國等眾多科學(xue)學(xue)會(hui)的成員(yuan)(yuan),德國科學(xue)院(yuan)和(he)意大(da)利科學(xue)院(yuan)的院(yuan)士(shi)。1953年(nian)成為洪堡基金會(hui)的主席(xi),歐洲核研究委員(yuan)(yuan)會(hui)德國代(dai)表團團長,日內瓦和(he)平利用原子能會(hui)議上西(xi)德的代(dai)表。