维尔纳·海森堡

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Werner Heisenberg
维尔纳·海森堡

出生 1901年12月5日
德国巴伐利亞维尔茨堡
逝世 1976年2月1日
西德慕尼黑
居住地 德国
国籍 Flag of Germany.svg德国
研究領域 物理
任职於 格丁根大学
哥本哈根大学
莱比锡大学
柏林洪堡大学
圣安德鲁斯大学
慕尼黑大学
母校 慕尼黑大学
博士導師 阿諾·索末菲
博士學生 费利克斯·布洛赫Nobel prize medal.svg
爱德华·特勒
著名成就 測不準原理量子力学
獲獎 Nobel prize medal.svg诺贝尔物理学奖(1932年)

维尔纳·海森堡Werner Heisenberg,1901年12月5日-1976年2月1日),德国物理学家量子力学的创始人之一,“哥本哈根学派”代表性人物。1932年,海森堡因為“创立量子力学以及由此导致的同素异形体的发现”而榮获诺贝尔物理学奖

他对物理学的主要贡献是给出了量子力学的矩阵形式(矩阵力学),提出了“測不準原理”(又称“海森堡不确定性原理”)和S矩阵理论等。他的《量子论的物理学基础》是量子力学领域的一部经典著作。

生平[编辑]

维尔纳·海森堡1901年12月5日出生于德国维尔茨堡,1920年从慕尼黑的一所中学毕业后,在慕尼黑大学学习物理学,师从阿諾·索末菲威廉·維恩等,1922年冬天转去哥廷根大学,师从马克斯·玻恩(1954年诺贝尔物理学奖)、詹姆斯·弗兰克(1925年诺贝尔物理学奖)和大卫·希尔伯特。1923年他在慕尼黑大学获得博士学位,并去哥廷根大学担任玻恩的助手,1924年获得大学任教资格。

從1924年至1927年,海森堡在哥廷根擔任講師。1924年9月17日至1925年5月1日,由於一項國際教育委員會洛克菲勒基金會獎學金的支持,海森堡與哥本哈根大學物理主任玻爾進行研究。之後他回到哥廷根尼尔斯·玻尔(1922年诺贝尔物理学奖)共事並共同發表了矩陣力學。1926年又前往哥本哈根大学教授理论物理学。1927年,發展了海森堡不確定性原理,為後來知名的哥本哈根詮釋奠定了基礎,於同年,年仅26岁的海森堡被任命为莱比锡大学的教授,他的第一篇論文發表於萊比錫。1929年,他又前往美国日本印度巡回讲学。1941年成为柏林洪堡大学的物理学教授和物理研究所主任。

第二次世界大战结束后,他和其他德国物理学家作为囚犯,被美国军队送往英国Farm Hall。1946年重返德国后,他和他的同事们重建了哥廷根物理研究所,该研究所在1948年改名为马克斯-普朗克物理学研究所。1948年他在英国剑桥讲学数月,1950年和1954年又应邀前往美国讲学,1955年冬天他在苏格兰圣安德鲁斯大学教书,这些课程后来出版成书。1955年作为马克斯-普朗克物理学研究所的主任,与研究所一起迁往慕尼黑,1958年成为慕尼黑大学的物理学教授,他的研究所被改名为“马克斯-普朗克物理学和天体物理学研究所”(现为马克斯-普朗克天体物理学研究所)。

海森堡爱好古典音乐,是个出色的钢琴手,1937年与伊丽莎白·徐赫(Elisabeth Xuher)结婚,生有7个孩子,居住在慕尼黑。海森堡在1976年2月1日因癌症於家中逝世。

研究[编辑]

海森堡的名字一直都和他的量子力学理论联系在一起,这一理论发表时他年仅23岁,他也因为提出这一理论及其应用(尤其是氢同位素的发现),获得了1932年的诺贝尔物理学奖

海森堡提出的新理论,是完全基于对原子辐射的观察,他认为,在某一个给定的时间点,一个电子所处的位置是无法确定的,也无法跟踪它的轨迹,所以玻尔假定的电子轨道并不存在;诸如位置速度力学量,无法用通常的数字来描述,但可以用抽象的数学结构即矩阵来表达,海森堡用矩阵形式给出了他的新理论(矩阵力学)。

此后,海森堡又提出了著名的“不确定性原理”(又称“海森堡測不準原理”),在一个量子力学系统中,一个运动粒子的位置和它的动量不可被同时确定,位置的不确定性\Delta x和动量的不确定性\Delta p是不可避免的,它们的乘积不小于h/4\pih普朗克常数),这些误差对于人类来说虽然是微小的,但是在原子研究中并不能被忽略。

莱比锡期间,海森堡为原子核物理学做出了重要贡献,为基本粒子理论引入了内部对称量子数(1932年,1933年),发展了一种铁磁性理论(1928年),和沃尔夫冈·泡利量子场论进行了开创性研究工作。海森堡和John Archibald Wheeler同为S矩阵(1942年,1944年)之父,他很早就研究了量子场论的基本长度模型(1938年)。1940年代,他还研究了宇宙射线及其产生的离子碎片,导致不久后在英国发现了第一个介子

1957年起,海森堡的研究兴趣转向了等离子体物理和高热原子核反应问题,并与日内瓦国际原子物理研究所紧密合作,他担任该研究所的科学政策委员会主席,并一直是该委员会的成员。在他于1953年成为洪堡基金会主席后,为基金会做了很多促进工作,他邀请各国科学家来德国,并协助他们在德国开展研究工作。

1953年起,他的理论工作偏向基本粒子的统一场论,这对于他来说,是理解基本粒子物理学的关键。

荣誉[编辑]

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,德国科学院意大利科学院的院士。1953年成为洪堡基金会的主席。

纳粹德国的核武器计划[编辑]

海森堡曾经是纳粹德国的核武器的领导人,不过纳粹德国自始至终都没有能力将核武器从理论变为现实。一种似乎是海森堡本人提供的说法称海森堡其实并不信任希特勒政权,他在尽力拖延纳粹德国的研究计划。不过一些科学家则对这种说法嗤之以鼻,他们认为恰恰是因为海森堡的“无能”才导致了纳粹德国核武器计划的失败。

参閱[编辑]

参考资料[编辑]

  • Nobel Lectures, Physics 1922-1941, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1965.
  • Werner Heisenberg - Biography. The Nobel Foundation. (诺贝尔官方网站关于维尔纳·海森堡简介)
  • Ivan Todorov: Werner Heisenberg. Institut für Theoretische Physik, Universität Göttingen. Göttingen, Germany.

外部链结[编辑]