沃納·卡爾(er)·海森堡(德(de)文原名(ming):Werner Karl Heisenberg,1901年(nian)12月5日—1976年(nian)2月1日),男,德(de)國(guo)著(zhu)名(ming)物(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)家(jia),量(liang)子力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要創始人(ren),哥本(ben)哈(ha)根學(xue)(xue)(xue)派(pai)的(de)(de)(de)(de)代表人(ren)物(wu),1932年(nian)諾貝爾(er)物(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)獎(jiang)獲得者。量(liang)子力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)是整個科(ke)學(xue)(xue)(xue)史上(shang)最重要的(de)(de)(de)(de)成就之一(yi),他的(de)(de)(de)(de)《量(liang)子論的(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)學(xue)(xue)(xue)基礎》是量(liang)子力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)領域的(de)(de)(de)(de)一(yi)部經典著(zhu)作。鑒于他的(de)(de)(de)(de)重要影(ying)響,在(zai)美國(guo)學(xue)(xue)(xue)者麥克·哈(ha)特所著(zhu)的(de)(de)(de)(de)《影(ying)響人(ren)類歷史進程的(de)(de)(de)(de)100名(ming)人(ren)排(pai)行榜》,海森堡名(ming)列第43位。
海森(sen)堡(bao)是(shi)繼愛因斯(si)坦(tan)(tan)之后最(zui)(zui)有(you)作為的(de)科學(xue)家之一。與愛因斯(si)坦(tan)(tan)受普(pu)朗(lang)克的(de)量(liang)子理(li)(li)論(lun)的(de)啟發而提出了(le)光量(liang)子假設一樣,海森(sen)堡(bao)也是(shi)得(de)(de)益于(yu)愛因斯(si)坦(tan)(tan)的(de)相(xiang)對論(lun)的(de)思路而于(yu)1925年創立(li)(li)起了(le)矩陣力學(xue),并提出不確定(ding)性原理(li)(li)及矩陣理(li)(li)論(lun)。量(liang)子力學(xue)是(shi)人們研究微觀世(shi)界(jie)必不可(ke)少(shao)的(de)有(you)力工具。由于(yu)對量(liang)子理(li)(li)論(lun)的(de)新貢獻,他(ta)于(yu)1932年獲(huo)得(de)(de)了(le)諾(nuo)貝(bei)爾(er)物理(li)(li)學(xue)獎(jiang)。海森(sen)堡(bao)還(huan)完成(cheng)了(le)核(he)反(fan)應堆理(li)(li)論(lun)。由于(yu)他(ta)取得(de)(de)的(de)上述巨大成(cheng)就(jiu),使他(ta)成(cheng)了(le)20世(shi)紀最(zui)(zui)重(zhong)要的(de)理(li)(li)論(lun)物理(li)(li)和原子物理(li)(li)學(xue)家。公元1901~公元1976,德國物理(li)(li)學(xue)家維爾(er)納(na)·卡爾(er)·海森(sen)堡(bao)由于(yu)在取得(de)(de)整個(ge)科學(xue)史上的(de)最(zui)(zui)重(zhong)要的(de)成(cheng)就(jiu)之一——量(liang)子力學(xue)的(de)創立(li)(li)中所起的(de)作用,于(yu)1932年獲(huo)得(de)(de)諾(nuo)貝(bei)爾(er)物理(li)(li)獎(jiang)。
力學(xue)是研究物(wu)體(ti)運動普遍規(gui)律(lv)的(de)(de)(de)(de)物(wu)理學(xue)分支。它是物(wu)理學(xue)的(de)(de)(de)(de)最基本分支,又是最基礎學(xue)科(ke)。在20世紀初的(de)(de)(de)(de)年月里(li),人們(men)逐漸認(ren)識到公認(ren)的(de)(de)(de)(de)力學(xue)定律(lv)不(bu)能描寫極其微小物(wu)體(ti)如原子(zi)和(he)亞原子(zi)粒子(zi)的(de)(de)(de)(de)行為;他們(men)對此(ci)感(gan)到迷惑不(bu)解,忐忑不(bu)安,因為公認(ren)的(de)(de)(de)(de)定律(lv)應用于宏(hong)觀物(wu)體(ti)(即比個體(ti)原子(zi)大得(de)多(duo)的(de)(de)(de)(de)物(wu)體(ti))時是白璧無瑕,完美無缺的(de)(de)(de)(de)。
第(di)二次世界大戰(zhan)開(kai)始后,迫(po)于納粹(cui)德(de)國的(de)(de)(de)威脅,丹麥的(de)(de)(de)大物(wu)理學家(jia)玻(bo)(bo)爾(er)離開(kai)了(le)(le)(le)心愛的(de)(de)(de)哥本哈根理論物(wu)理研究所(suo),離開(kai)了(le)(le)(le)朝夕相處的(de)(de)(de)來自世界各地的(de)(de)(de)同(tong)事,遠赴美國。德(de)國的(de)(de)(de)許多科學家(jia)也紛(fen)紛(fen)背井離鄉,堅決不(bu)(bu)與納粹(cui)勢力妥協。然而,有一(yi)位同(tong)樣(yang)優秀的(de)(de)(de)物(wu)理學家(jia)卻留下來了(le)(le)(le),并被(bei)納粹(cui)德(de)國委以重任,負責領導研制原子彈的(de)(de)(de)技術工(gong)(gong)作,遠在異鄉的(de)(de)(de)玻(bo)(bo)爾(er)憤(fen)怒(nu)了(le)(le)(le),他(ta)與這位過去的(de)(de)(de)同(tong)事產生了(le)(le)(le)尖銳的(de)(de)(de)矛(mao)盾,并與他(ta)形成了(le)(le)(le)終生未能(neng)(neng)化解(jie)的(de)(de)(de)隔閡。有趣的(de)(de)(de)是(shi),這位一(yi)直未能(neng)(neng)被(bei)玻(bo)(bo)爾(er)諒解(jie)的(de)(de)(de)科學家(jia)卻在1970年獲得了(le)(le)(le)“玻(bo)(bo)爾(er)國際獎章(zhang)”,而這一(yi)獎章(zhang)是(shi)用以表彰(zhang)“在原子能(neng)(neng)和平(ping)利用方面做出了(le)(le)(le)巨大貢(gong)獻的(de)(de)(de)科學家(jia)或工(gong)(gong)程(cheng)師”的(de)(de)(de)。歷史在此開(kai)了(le)(le)(le)個巨大的(de)(de)(de)玩(wan)笑(xiao),這玩(wan)笑(xiao)的(de)(de)(de)主人公就像他(ta)發(fa)現的(de)(de)(de)“不(bu)(bu)確定性(xing)原理”一(yi)樣(yang),一(yi)直讓(rang)人感到困惑和不(bu)(bu)解(jie)。他(ta)就是(shi)量(liang)子力學的(de)(de)(de)創始人——海森堡。
1976年(nian)(nian)2月1日逝(shi)世(shi),享年(nian)(nian)75歲。
20世(shi)紀初,以愛(ai)因(yin)斯坦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對(dui)論(lun)和(he)玻(bo)(bo)爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原子(zi)模(mo)型為基礎而形成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)物(wu)(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)吸引著(zhu)年(nian)(nian)輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)者(zhe)們(men)。丹麥(mai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)物(wu)(wu)(wu)理(li)(li)研究(jiu)所(suo)(suo)成了(le)年(nian)(nian)輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)家向往的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地方(fang);在(zai)慕尼黑,玻(bo)(bo)爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)早(zao)期學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)說被(bei)人(ren)(ren)(ren)們(men)廣泛接受,玻(bo)(bo)爾(er)研究(jiu)所(suo)(suo)工(gong)作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎正是玻(bo)(bo)爾(er)一索(suo)末菲原子(zi)模(mo)型。1924年(nian)(nian)7月,海森堡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關于反常塞(sai)曼效應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文通過審(shen)核,從(cong)而使他(ta)晉身為講師,獲得德國大學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任意(yi)級(ji)別中講學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)資格。而波爾(er)--他(ta)對(dui)這(zhe)位(wei)出色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)輕人(ren)(ren)(ren)顯然(ran)有(you)(you)著(zhu)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)好感--也來(lai)(lai)信告訴海森堡,他(ta)已經獲得了(le)由(you)洛克菲勒(Rockerfeller)財團資助的(de)(de)(de)(de)(de)(de)國際教育(yu)基金(jin)會(hui)(IEB)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)獎金(jin),為數1000美元,從(cong)而讓他(ta)有(you)(you)機會(hui)遠赴哥本哈根,與波爾(er)和(he)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同事共同工(gong)作一年(nian)(nian)。當時(shi)(shi),云集在(zai)玻(bo)(bo)爾(er)研究(jiu)所(suo)(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)來(lai)(lai)自世(shi)界各(ge)國的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)物(wu)(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)家,正試圖用(yong)這(zhe)種模(mo)型來(lai)(lai)探索(suo)光譜線及其在(zai)電(dian)場和(he)磁場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分裂(lie),以便創立沒有(you)(you)邏輯矛盾(dun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原子(zi)過程(cheng)理(li)(li)論(lun),同時(shi)(shi),玻(bo)(bo)爾(er)本人(ren)(ren)(ren)認(ren)為,只有(you)(you)堅決背離(li)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)點,問題(ti)(ti)才能獲得進展。但究(jiu)竟從(cong)何入手(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)(ti)卻一直困擾(rao)著(zhu)他(ta)。這(zhe)是一個(ge)棘手(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)(ti),因(yin)為它(ta)事關從(cong)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經典力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)向一種更合乎自然(ran)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)科學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)過渡(du)。新事物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生總要沖破(po)重重阻礙,該怎么辦呢?整(zheng)個(ge)研究(jiu)所(suo)(suo)陷入了(le)沉思(si)和(he)不斷(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗之中。1925年(nian)(nian),當所(suo)(suo)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)努(nu)力都顯得徒勞無益(yi)時(shi)(shi),人(ren)(ren)(ren)們(men)似乎覺得物(wu)(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)已經走進了(le)一條死胡(hu)同。
然而(er),海(hai)森(sen)堡的(de)(de)(de)(de)(de)思想讓玻爾長期(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)困惑(huo)迎刃而(er)解。海(hai)森(sen)堡在(zai)大學時(shi)就對各種(zhong)原(yuan)(yuan)子(zi)模型持懷疑態(tai)度(du)(du)。他感到(dao)(dao)(dao)(dao)玻爾的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論(lun)不(bu)可能(neng)在(zai)實驗(yan)中(zhong)得到(dao)(dao)(dao)(dao)理(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)證實。因(yin)(yin)為(wei)玻爾的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論(lun)建立在(zai)一(yi)(yi)些(xie)(xie)不(bu)可直接(jie)觀(guan)察或不(bu)可測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)上(shang)(shang),如電(dian)子(zi)運動的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)和(he)軌(gui)跡等(deng)(deng)。海(hai)森(sen)堡認為(wei),在(zai)實驗(yan)中(zhong),我們不(bu)能(neng)期(qi)望找到(dao)(dao)(dao)(dao)像(xiang)電(dian)子(zi)在(zai)原(yuan)(yuan)子(zi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)位置,電(dian)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)(du)和(he)軌(gui)跡等(deng)(deng)一(yi)(yi)些(xie)(xie)根本無法(fa)觀(guan)察到(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)特(te)征(zheng),而(er)應該只探索那(nei)些(xie)(xie)可以(yi)通過(guo)(guo)實驗(yan)來確定的(de)(de)(de)(de)(de)數值(zhi)(zhi),如固定狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)、原(yuan)(yuan)子(zi)輻射的(de)(de)(de)(de)(de)頻率和(he)強(qiang)度(du)(du)等(deng)(deng)。因(yin)(yin)此(ci),在(zai)計(ji)算某個(ge)數值(zhi)(zhi)時(shi),只需(xu)要利用原(yuan)(yuan)則上(shang)(shang)可以(yi)觀(guan)察到(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)數值(zhi)(zhi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)相互比值(zhi)(zhi),即只有依靠數學抽(chou)象才能(neng)解決問題。因(yin)(yin)此(ci),海(hai)森(sen)堡首(shou)先從(cong)玻爾的(de)(de)(de)(de)(de)對應原(yuan)(yuan)理(li)出發,從(cong)中(zhong)找到(dao)(dao)(dao)(dao)充分的(de)(de)(de)(de)(de)數學根據(ju),使這一(yi)(yi)原(yuan)(yuan)理(li)由經驗(yan)原(yuan)(yuan)則變(bian)為(wei)研(yan)究原(yuan)(yuan)子(zi)內(nei)部過(guo)(guo)程的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)科學方法(fa)。
海森(sen)堡(bao)沒有(you)就此(ci)(ci)止步不前。1925年6月(yue),他又解(jie)決了(le)(le)(le)(le)物(wu)(wu)理(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)重要問題——如何(he)解(jie)釋(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)非簡諧原子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)能態(tai),從而奠定(ding)了(le)(le)(le)(le)量(liang)子(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)綱(gang)領。幾個(ge)(ge)(ge)(ge)月(yue)后,他在物(wu)(wu)理(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)雜志上(shang)發(fa)表了(le)(le)(le)(le)題為(wei)(wei)《關(guan)(guan)(guan)于(yu)運(yun)動學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)和力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)關(guan)(guan)(guan)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)論(lun)(lun)(lun)新(xin)釋(shi)》的(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)(lun)(lun)文(wen),將(jiang)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)類(lei)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)量(liang)引入了(le)(le)(le)(le)物(wu)(wu)理(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)領域,從而創立(li)了(le)(le)(le)(le)量(liang)子(zi)(zi)理(li)(li)(li)論(lun)(lun)(lun)。海森(sen)堡(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)(li)論(lun)(lun)(lun)基礎是可以觀(guan)(guan)察的(de)(de)(de)(de)(de)事物(wu)(wu)或可以測量(liang)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)。他認為(wei)(wei),我們(men)不是總能準(zhun)確(que)地確(que)定(ding)某一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)時(shi)間電子(zi)(zi)在空間上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)(zhi)(zhi),也不可能在它的(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)道(dao)上(shang)跟蹤(zong)它,因而玻(bo)(bo)爾假定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)軌(gui)道(dao)是不是真(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在還(huan)不能確(que)定(ding)。因此(ci)(ci),像位置(zhi)(zhi)(zhi).速度等力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)量(liang),需要用線性(xing)代數(shu)中的(de)(de)(de)(de)(de)“矩(ju)(ju)陣(zhen)”這(zhe)種抽(chou)象的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)體系(xi)(xi)來表示(shi),而不應該用一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)來表示(shi)。作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)種數(shu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)體系(xi)(xi),矩(ju)(ju)陣(zhen)是指復數(shu)在矩(ju)(ju)形(xing)中排(pai)列(lie)(lie)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)列(lie)(lie),每個(ge)(ge)(ge)(ge)數(shu)字在矩(ju)(ju)形(xing)中的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)(zhi)(zhi)由兩個(ge)(ge)(ge)(ge)指標(biao)來表示(shi),一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)相(xiang)當(dang)于(yu)數(shu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)位置(zhi)(zhi)(zhi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing),另(ling)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)相(xiang)當(dang)于(yu)數(shu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)位置(zhi)(zhi)(zhi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)列(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)(li)論(lun)(lun)(lun)。“矩(ju)(ju)陣(zhen)”被(bei)提出(chu)后,玻(bo)(bo)恩(en)很快注意到(dao)了(le)(le)(le)(le)這(zhe)個(ge)(ge)(ge)(ge)問題的(de)(de)(de)(de)(de)重要性(xing),他與(yu)(yu)約(yue)爾丹共同(tong)合作(zuo)(zuo)對矩(ju)(ju)陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)原理(li)(li)(li)進行(xing)了(le)(le)(le)(le)進一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)步的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)。1925年9月(yue),他倆一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)起發(fa)表了(le)(le)(le)(le)《論(lun)(lun)(lun)量(liang)子(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)》一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)文(wen),將(jiang)海森(sen)堡(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)思想發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)(wei)量(liang)子(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)種系(xi)(xi)統理(li)(li)(li)論(lun)(lun)(lun)。11月(yue),海森(sen)堡(bao)在與(yu)(yu)玻(bo)(bo)恩(en)和約(yue)爾丹協(xie)作(zuo)(zuo)下(xia),發(fa)表《關(guan)(guan)(guan)于(yu)運(yun)動學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)和力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)關(guan)(guan)(guan)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)論(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)重新(xin)解(jie)釋(shi)》的(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)(lun)(lun)文(wen),創立(li)了(le)(le)(le)(le)量(liang)子(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)中的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)種形(xing)式(shi)體系(xi)(xi)——矩(ju)(ju)陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)。從此(ci)(ci),人們(men)找(zhao)到(dao)了(le)(le)(le)(le)原子(zi)(zi)微觀(guan)(guan)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)自然(ran)規律。愛因斯(si)坦(tan)評價道(dao):“海森(sen)堡(bao)下(xia)了(le)(le)(le)(le)一(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)巨(ju)大的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)蛋(dan)。”
海森堡的(de)(de)(de)矩(ju)陣力(li)學(xue)所采用的(de)(de)(de)方法(fa)(fa)是一種(zhong)代數方法(fa)(fa),它從(cong)(cong)所觀測(ce)到的(de)(de)(de)光譜線的(de)(de)(de)分立(li)性(xing)(xing)入手,強調不(bu)連續性(xing)(xing)。幾個(ge)月(yue)后(hou)的(de)(de)(de)1926年(nian)初,奧地利物理(li)(li)(li)(li)學(xue)家薛(xue)定(ding)諤采用解(jie)微分方程(cheng)的(de)(de)(de)方法(fa)(fa),從(cong)(cong)推廣經典理(li)(li)(li)(li)論(lun)入手,強調連續性(xing)(xing),從(cong)(cong)而創立(li)了(le)(le)量子(zi)力(li)學(xue)的(de)(de)(de)第二種(zhong)理(li)(li)(li)(li)論(lun)——波(bo)動(dong)力(li)學(xue)。由(you)于兩個(ge)理(li)(li)(li)(li)論(lun)的(de)(de)(de)創始人都只對(dui)自(zi)己的(de)(de)(de)理(li)(li)(li)(li)淪(lun)深信(xin)不(bu)疑,而較少領會對(dui)方的(de)(de)(de)思(si)想,因而一場爭(zheng)論(lun)就(jiu)不(bu)可避免了(le)(le),他們都對(dui)對(dui)方的(de)(de)(de)理(li)(li)(li)(li)論(lun)提出了(le)(le)批評。后(hou)來(lai),薛(xue)定(ding)諤在(zai)認真研究了(le)(le)海森堡的(de)(de)(de)矩(ju)陣力(li)學(xue)之后(hou),與諾依曼一起證明了(le)(le)波(bo)動(dong)力(li)學(xue)和矩(ju)陣力(li)學(xue)在(zai)數學(xue)上的(de)(de)(de)等(deng)價性(xing)(xing)。這(zhe)兩種(zhong)理(li)(li)(li)(li)論(lun)的(de)(de)(de)成(cheng)功結合,大大豐富和拓展了(le)(le)量子(zi)理(li)(li)(li)(li)論(lun)體系(xi)。這(zhe)樣,解(jie)決原子(zi)物理(li)(li)(li)(li)任務的(de)(de)(de)方法(fa)(fa)在(zai)1926年(nian)就(jiu)正(zheng)式創立(li)起來(lai)了(le)(le)。
后來,在解釋氫(qing)分(fen)子光譜中強弱譜線交(jiao)替出現(xian)的(de)現(xian)象(xiang)時,海(hai)(hai)森堡(bao)運(yun)用(yong)(yong)矩陣(zhen)力學(xue)將氫(qing)分(fen)子分(fen)成兩種形式:正氫(qing)和伸(shen)氫(qing),即發(fa)現(xian)了(le)(le)同素異形氫(qing)。這可是(shi)個了(le)(le)不起(qi)的(de)發(fa)現(xian)。1933年,為了(le)(le)表彰(zhang)他(ta)(ta)創立的(de)量子力學(xue),尤其是(shi)運(yun)用(yong)(yong)量子力學(xue)理論發(fa)現(xian)了(le)(le)同素異形氫(qing),瑞典(dian)皇家科學(xue)院給他(ta)(ta)頒發(fa)了(le)(le)諾貝爾(er)物理學(xue)獎。幸運(yun)之(zhi)神(shen)降落到了(le)(le)年輕(qing)的(de)海(hai)(hai)森堡(bao)身上。
維(wei)爾(er)納·卡爾(er)·海(hai)森堡(Wener Karl Heisenberg)是(shi)(shi)德(de)國著名的(de)(de)理(li)論物理(li)學(xue)家(jia)、哲學(xue)家(jia),量子(zi)力學(xue)的(de)(de)創(chuang)始人之一(yi)。1901年12月5日,他出生于德(de)國的(de)(de)維(wei)爾(er)茨(ci)堡。他的(de)(de)父親A.海(hai)森堡博士(shi)是(shi)(shi)名噪一(yi)時的(de)(de)語(yu)(yu)言學(xue)家(jia)和東羅馬(ma)史學(xue)家(jia),曾經(jing)在(zai)慕尼黑大學(xue)擔任中世紀和現代希臘語(yu)(yu)教(jiao)授。受其影響,年幼的(de)(de)海(hai)森堡學(xue)到了一(yi)定的(de)(de)語(yu)(yu)言知識,其父對(dui)此引(yin)以為豪(hao)。
1920年(nian)以(yi)前(qian),海森堡(bao)在著(zhu)名的慕尼黑麥克西米學(xue)(xue)校讀書(shu)。麥克西米學(xue)(xue)校培養了(le)不少未來(lai)的科學(xue)(xue)家,如量子思(si)想的創始人普(pu)朗克40年(nian)前(qian)就在此求學(xue)(xue)。中學(xue)(xue)時,海森堡(bao)迷上(shang)了(le)數學(xue)(xue),并且很快掌握了(le)微(wei)分(fen)學(xue)(xue)和積分(fen)學(xue)(xue)。那時的他,一直憧憬(jing)著(zhu)在未來(lai)成為一名數學(xue)(xue)家。可(ke)是,后來(lai)的大學(xue)(xue)生涯卻改變了(le)這個年(nian)輕人的命(ming)運。
1920年中學(xue)(xue)畢業后,海森堡考(kao)入慕(mu)尼(ni)(ni)黑大學(xue)(xue),在(zai)索(suo)末菲、維恩等指導(dao)下攻讀物(wu)理(li)學(xue)(xue)。后來,他又前往哥(ge)廷根大學(xue)(xue),在(zai)玻恩和(he)希爾伯特的指導(dao)下學(xue)(xue)習(xi)物(wu)理(li)。1923年,海森堡寫(xie)出了(le)題為《關(guan)于流(liu)(liu)體流(liu)(liu)動的穩定和(he)湍流(liu)(liu)》這(zhe)篇流(liu)(liu)體力學(xue)(xue)的博士論文,詳細研究了(le)非線性理(li)論的近似(si)性,年終取得了(le)慕(mu)尼(ni)(ni)黑大學(xue)(xue)的哲學(xue)(xue)博士學(xue)(xue)位。
1923年10月回(hui)到哥廷根,由馬(ma)克思(si)· 玻恩私人出(chu)資(zi)聘請(qing)為助教。
1924年6月7日在哥(ge)廷根第一次遇見愛因斯坦(tan)。
1924年(nian)至1927年(nian)間,他得到洛克菲(fei)勒基金(jin)會的(de)贊(zan)助,來到哥本哈根的(de)理(li)論物理(li)研究所與玻(bo)爾(er)一起工(gong)作(zuo)。從此,海森堡置(zhi)身于長期激烈的(de)學術(shu)爭鳴(ming)的(de)氛(fen)圍中,開始(shi)卓有(you)成效(xiao)的(de)學術(shu)研究工(gong)作(zuo)。
1933年(nian)12月(yue)11日獲得1932年(nian)度(du)的諾貝爾物理學獎。
1934年6月21日提出正子理(li)論(lun)。
第(di)二次(ci)世界(jie)大戰期間,當(dang)愛因(yin)斯坦等科(ke)學(xue)家受到納粹迫害時,海(hai)森(sen)堡(bao)因(yin)其對德國的熱愛而(er)留在德國,并盡可能(neng)地挽救德國的科(ke)學(xue)。
1941年,他被任命為柏林(lin)大學(xue)物(wu)理學(xue)教授和凱(kai)澤·威廉皇(huang)家物(wu)理所所長,成為德(de)國研制原子彈(dan)核(he)(he)(he)武(wu)器的(de)(de)領導人,與核(he)(he)(he)裂變的(de)(de)發現者之(zhi)一哈(ha)恩一起研制核(he)(he)(he)反應堆。隨(sui)著戰爭(zheng)進(jin)程的(de)(de)推進(jin),海森堡很(hen)快發現自己(ji)陷(xian)入(ru)矛盾(dun)之(zhi)中:他熱愛自己(ji)的(de)(de)祖國,但(dan)又對納粹的(de)(de)暴行非常仇恨。因(yin)此,他便采取實(shi)際行動來(lai)遏(e)制德(de)國核(he)(he)(he)武(wu)器的(de)(de)發展。
1946年,海森堡(bao)與(yu)同(tong)事一道在哥廷根重建(jian)了哥廷根大(da)學(xue)物(wu)理(li)研究所,從事物(wu)理(li)學(xue)和(he)天(tian)文物(wu)理(li)學(xue)研究,并擔任所長。
1948年,該研究所易名為馬克(ke)斯·普朗(lang)克(ke)物(wu)理(li)(li)研究所。10年以(yi)后,他又(you)被(bei)聘為慕(mu)尼(ni)黑大學的物(wu)理(li)(li)教授,研究所也隨他遷入慕(mu)尼(ni)黑,并改名為馬克(ke)斯·普克(ke)物(wu)理(li)(li)及天文物(wu)理(li)(li)研究所。
第二(er)次世界大戰后,海森堡(bao)在促進原子能和(he)(he)平(ping)應用上做出了很(hen)大貢獻。1957年,他(ta)(ta)和(he)(he)其他(ta)(ta)德(de)國(guo)科學(xue)家聯(lian)合反(fan)對(dui)用核武器武裝(zhuang)德(de)國(guo)軍(jun)隊。他(ta)(ta)還與日內瓦國(guo)際原子物理學(xue)研(yan)(yan)究所密切(qie)合作,并擔(dan)任(ren)了這個(ge)研(yan)(yan)究機構(gou)的第一任(ren)委員會主席(xi)。
這(zhe)位天才(cai)的(de)(de)物理(li)學家永(yong)遠不會放(fang)棄學術上的(de)(de)不斷努力(li)。自1953年(nian)后的(de)(de)20年(nian)中,海森(sen)堡(bao)把(ba)重點轉向基(ji)本粒(li)子理(li)論的(de)(de)研(yan)究。1958年(nian)4月,他提出(chu)了(le)非(fei)線性旋量理(li)論。這(zhe)個理(li)論的(de)(de)基(ji)礎(chu)是(shi)4個非(fei)線性微分(fen)方程(cheng)及其(qi)包括(kuo)引力(li)子在(zai)內的(de)(de)所謂“宇宙(zhou)公(gong)式”。這(zhe)些(xie)方程(cheng)系(xi)運用(yong)于自然界中,能(neng)體現出(chu)普(pu)遍對稱性的(de)(de)基(ji)本形式的(de)(de)微分(fen)系(xi)統,而且(qie)能(neng)解(jie)釋高能(neng)碰(peng)撞(zhuang)中產(chan)生的(de)(de)基(ji)本粒(li)子的(de)(de)多樣性。海森(sen)堡(bao)以他的(de)(de)研(yan)究不斷推動(dong)現代物理(li)向前發展。
1976年2月1日,海森堡這位20世紀(ji)杰出的(de)科學(xue)(xue)(xue)(xue)家與世長(chang)辭。作為(wei)量(liang)子(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)奠(dian)基(ji)者,人(ren)們永(yong)遠不會忘記他(ta)改變(bian)了人(ren)們對客(ke)觀(guan)世界的(de)基(ji)本觀(guan)點(dian)及其在實際應用中對激光、晶體(ti)管(guan)、電子(zi)顯(xian)微鏡等(deng)現代化設備中所產生的(de)巨大影響(xiang)。這位“永(yong)遠以哥倫布為(wei)榜樣”的(de)科學(xue)(xue)(xue)(xue)家,在物理學(xue)(xue)(xue)(xue)微觀(guan)世界中,開拓了新的(de)途徑,成為(wei)量(liang)子(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)創始(shi)人(ren)之一,在微觀(guan)粒子(zi)運(yun)動學(xue)(xue)(xue)(xue)和力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)領域中做出了卓越(yue)的(de)貢獻(xian)。
1925年(nian),維爾納·海森堡(bao)提出了(le)一個新(xin)的物(wu)理學說(shuo),一個在基本概念上與經典牛頓學說(shuo)有(you)著(zhu)根本不同的學說(shuo)。這個新(xin)學說(shuo)──在海森堡(bao)的繼承人做了(le)某(mou)些修正后──取得了(le)光輝的成果,今天被公(gong)認為可以應用于所(suo)有(you)的物(wu)理體(ti)系,而不管其類型(xing)如何或規模(mo)大小。
用數(shu)(shu)學(xue)能演(yan)證(zheng)出:在只涉及宏觀體(ti)系的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),量(liang)(liang)子力學(xue)的(de)(de)(de)預測不同于經(jing)典力學(xue)的(de)(de)(de)預測,不過由于兩者在量(liang)(liang)上差別(bie)太(tai)小而(er)無法度(du)量(liang)(liang)出來(由于這種(zhong)原因,經(jing)典力學(xue)──在數(shu)(shu)學(xue)上比(bi)量(liang)(liang)子力學(xue)簡單得多──仍可用于大多數(shu)(shu)的(de)(de)(de)科學(xue)運算)。但是(shi)在涉及原子量(liang)(liang)綱體(ti)系的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),量(liang)(liang)子力學(xue)的(de)(de)(de)預測與(yu)經(jing)典力學(xue)的(de)(de)(de)預測迥(jiong)然各異;實驗表(biao)明在這樣的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)(xia),量(liang)(liang)子力學(xue)的(de)(de)(de)預測是(shi)正確的(de)(de)(de)。
海森堡學(xue)說(shuo)所得出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成果之一是著名的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“不確定性原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)”。這條原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)由他在(zai)1927親自提(ti)出,被(bei)一般認為是科(ke)學(xue)中所有(you)(you)道理(li)(li)(li)最(zui)深奧(ao)、意義(yi)最(zui)深遠(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)之一。測不準(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li)所起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用就在(zai)于它(ta)說(shuo)明(ming)了(le)我們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)學(xue)度量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力在(zai)理(li)(li)(li)論上存在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)某些局限(xian)性,具有(you)(you)巨大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)。如果一個科(ke)學(xue)家用物理(li)(li)(li)學(xue)基本(ben)定律甚至在(zai)最(zui)理(li)(li)(li)想(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下也(ye)不能(neng)獲(huo)得有(you)(you)關他正在(zai)研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)體系的(de)(de)(de)(de)(de)(de)準(zhun)確知(zhi)識,那么(me)就顯(xian)然表明(ming)該體系的(de)(de)(de)(de)(de)(de)將(jiang)來行為是不能(neng)完全預測出來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。根據測不準(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)(li),不管(guan)對測量儀器做出何(he)種改進都不可(ke)能(neng)會使(shi)我們(men)克服這個困難!
不(bu)(bu)(bu)確定(ding)性原(yuan)理表明從(cong)本(ben)(ben)質(zhi)上(shang)(shang)來講物(wu)理學(xue)不(bu)(bu)(bu)能做(zuo)出超越統計學(xue)范(fan)圍的(de)(de)(de)(de)預測(ce)(例如(ru),一(yi)位研究放(fang)射的(de)(de)(de)(de)科學(xue)家可(ke)能會(hui)(hui)預測(ce)出在(zai)三兆個原(yuan)子(zi)中(zhong)將會(hui)(hui)有兩百萬個在(zai)翌日放(fang)射Υ射線(xian),但是他卻無法預測(ce)出任何(he)一(yi)個具體的(de)(de)(de)(de)鐳原(yuan)子(zi)將會(hui)(hui)是如(ru)此)。在(zai)許多實際情況(kuang)中(zhong),這并不(bu)(bu)(bu)構成一(yi)種嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)限制。在(zai)牽(qian)(qian)涉到(dao)巨大(da)數目(mu)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),統計方(fang)法經常(chang)可(ke)以(yi)為(wei)行動提供十分可(ke)靠(kao)的(de)(de)(de)(de)依據(ju);但是在(zai)牽(qian)(qian)涉到(dao)小(xiao)數目(mu)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),統計預測(ce)就確實靠(kao)不(bu)(bu)(bu)住了(le)。事實上(shang)(shang)在(zai)微觀(guan)體系里(li),測(ce)不(bu)(bu)(bu)準原(yuan)理迫使我(wo)們(men)不(bu)(bu)(bu)得(de)不(bu)(bu)(bu)拋棄(qi)我(wo)們(men)的(de)(de)(de)(de)嚴(yan)格的(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)因(yin)果觀(guan)念。這就表明了(le)科學(xue)基本(ben)(ben)觀(guan)發生(sheng)了(le)非常(chang)深(shen)刻的(de)(de)(de)(de)變(bian)化;的(de)(de)(de)(de)確是非常(chang)深(shen)刻的(de)(de)(de)(de)變(bian)化以(yi)致于(yu)象愛(ai)因(yin)斯坦這樣的(de)(de)(de)(de)一(yi)位偉大(da)的(de)(de)(de)(de)科學(xue)家都不(bu)(bu)(bu)愿意(yi)接受。愛(ai)因(yin)斯坦曾(ceng)經說過:“我(wo)不(bu)(bu)(bu)相信上(shang)(shang)帝在(zai)和宇宙投骰子(zi)。”然而(er)這卻基本(ben)(ben)上(shang)(shang)是大(da)多數現代物(wu)理學(xue)家感到(dao)必(bi)須得(de)采納的(de)(de)(de)(de)觀(guan)點(dian)。
顯而易見,從(cong)某種理論(lun)(lun)觀(guan)點來看,量(liang)子學說改變(bian)了我們對(dui)(dui)物質世界的基本(ben)觀(guan)念(nian),其改變(bian)的程度(du)也許甚至比相對(dui)(dui)論(lun)(lun)還(huan)要大。然而量(liang)子學說帶來的結果(guo)并不僅(jin)僅(jin)是人生觀(guan)的變(bian)化。
在量子學(xue)(xue)說的(de)實際應(ying)用的(de)行列之中,有諸如(ru)電子顯微(wei)鏡、激(ji)光(guang)器(qi)和半導體等(deng)現(xian)代儀器(qi)。它(ta)在核物理學(xue)(xue)和原子能領域里(li)也有著許許多(duo)多(duo)的(de)應(ying)用;它(ta)構成了我們的(de)光(guang)譜學(xue)(xue)知識的(de)基(ji)礎,廣泛(fan)地用于天(tian)文學(xue)(xue)和化學(xue)(xue)領域;它(ta)還用于對(dui)各種不同論題的(de)理論研究(jiu),諸如(ru)液態氦的(de)特(te)性、星體的(de)內(nei)部構造、鐵(tie)磁(ci)性和放射性等(deng)等(deng)。
維爾(er)納·海森(sen)堡于(yu)1901年(nian)出生在(zai)德國,1923年(nian)在(zai)慕尼黑大(da)學(xue)獲得理(li)(li)論物理(li)(li)學(xue)博士學(xue)位。從(cong)1924年(nian)到1927年(nian)他在(zai)哥本(ben)哈根與(yu)偉大(da)的(de)丹(dan)麥物理(li)(li)學(xue)家尼爾(er)斯·玻爾(er)共事。他的(de)關(guan)于(yu)量子(zi)力(li)學(xue)的(de)第一篇重要論文發(fa)表于(yu)1925年(nian),他對測不準原理(li)(li)論述的(de)結果于(yu)1927年(nian)問世。海森(sen)堡1976年(nian)溘然長(chang)逝,享年(nian)七十四歲(sui),他留下了妻子(zi)和七個兒(er)女。
就量子力(li)學(xue)的(de)(de)重要性而(er)論,讀者可能要問為什么不(bu)把海(hai)森(sen)(sen)堡(bao)的(de)(de)名(ming)次在(zai)本冊(ce)中(zhong)(zhong)排得(de)更加(jia)高些(xie)。然而(er)海(hai)森(sen)(sen)堡(bao)并不(bu)是(shi)(shi)量子力(li)學(xue)創(chuang)立(li)中(zhong)(zhong)的(de)(de)唯一(yi)重要的(de)(de)科學(xue)家,為此(ci)(ci)做出了(le)有深遠意義貢獻的(de)(de)有他(ta)的(de)(de)前輩馬克(ke)(ke)(ke)斯·普朗克(ke)(ke)(ke)、阿爾(er)伯(bo)特·愛因斯坦、尼爾(er)斯·玻爾(er)和法國(guo)(guo)科學(xue)家路(lu)易·德布(bu)羅(luo)意。此(ci)(ci)外,在(zai)海(hai)森(sen)(sen)堡(bao)的(de)(de)那篇具有獨(du)創(chuang)性的(de)(de)論文發(fa)表不(bu)久以后的(de)(de)年月里,許多其他(ta)科學(xue)家其中(zhong)(zhong)包括奧地利人(ren)歐文·施羅(luo)丁格和英國(guo)(guo)人(ren)P·A·M狄拉克(ke)(ke)(ke)都對量子學(xue)說做出了(le)重要的(de)(de)貢獻。但是(shi)(shi)我認為海(hai)森(sen)(sen)堡(bao)是(shi)(shi)量子力(li)學(xue)創(chuang)立(li)中(zhong)(zhong)的(de)(de)主要人(ren)物,即(ji)使按勞分(fen)功,他(ta)的(de)(de)貢獻也理應使他(ta)在(zai)本冊(ce)中(zhong)(zhong)名(ming)列高位。
1927年至1941年期間,海(hai)森堡在萊比錫大學擔任理論物理學教授。
在學(xue)術上,海(hai)森堡不僅(jin)開拓(tuo)了量子力學(xue)的發展道路(lu),而(er)且為(wei)物理學(xue)的其他分支(如量子電動力學(xue)、渦動力學(xue)、宇(yu)宙輻射性(xing)物理和(he)鐵(tie)磁(ci)性(xing)理論等)都做出了杰(jie)出的貢獻。除(chu)此以(yi)外,他還是一(yi)個杰(jie)出的哲學(xue)家。
1927年,海森(sen)堡發表了(le)《量(liang)(liang)子(zi)(zi)理(li)(li)論運動(dong)學(xue)和力(li)學(xue)的(de)(de)(de)直觀(guan)(guan)(guan)內容》一(yi)(yi)文,提出了(le)深(shen)具影響(xiang)力(li)的(de)(de)(de)“測(ce)(ce)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)則”,奠(dian)定(ding)了(le)從(cong)物(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)上解釋量(liang)(liang)子(zi)(zi)力(li)學(xue)的(de)(de)(de)基礎。他認為,當我(wo)們(men)的(de)(de)(de)工作(zuo)從(cong)宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)領(ling)域進入微觀(guan)(guan)(guan)領(ling)域時,我(wo)們(men)的(de)(de)(de)宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)儀器(qi)(觀(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)工具)必然會(hui)對微觀(guan)(guan)(guan)粒(li)子(zi)(zi)(研(yan)(yan)究對象)產生(sheng)干擾。平時.人(ren)(ren)們(men)只能用反(fan)映宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)世(shi)界的(de)(de)(de)經典概(gai)念來描述宏(hong)觀(guan)(guan)(guan)儀器(qi)所(suo)(suo)測(ce)(ce)量(liang)(liang)到(dao)的(de)(de)(de)結果(guo),這樣,所(suo)(suo)測(ce)(ce)量(liang)(liang)到(dao)的(de)(de)(de)結果(guo)就(jiu)(jiu)同粒(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)來狀態不(bu)完(wan)全相同。根據這個(ge)(ge)(ge)原(yuan)(yuan)理(li)(li),海森(sen)堡宣(xuan)稱,人(ren)(ren)們(men)不(bu)可(ke)能同時準(zhun)(zhun)(zhun)確(que)(que)地(di)確(que)(que)定(ding)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)物(wu)(wu)理(li)(li)的(de)(de)(de)位(wei)置和速(su)度(du),其(qi)中一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)量(liang)(liang)測(ce)(ce)定(ding)得越(yue)準(zhun)(zhun)(zhun)確(que)(que),則另一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)量(liang)(liang)就(jiu)(jiu)越(yue)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)確(que)(que)。因此(ci),在(zai)(zai)確(que)(que)定(ding)運動(dong)粒(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)位(wei)置和速(su)度(du)時一(yi)(yi)定(ding)存在(zai)(zai)一(yi)(yi)些(xie)誤(wu)差。這些(xie)誤(wu)差對于(yu)普通人(ren)(ren)來說是微不(bu)足道的(de)(de)(de),但在(zai)(zai)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)研(yan)(yan)究中卻不(bu)容忽視。“測(ce)(ce)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)則”原(yuan)(yuan)則上可(ke)以影響(xiang)到(dao)物(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)上或(huo)大(da)或(huo)小的(de)(de)(de)各種現(xian)象,但它(ta)的(de)(de)(de)重要性在(zai)(zai)物(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)上的(de)(de)(de)微觀(guan)(guan)(guan)領(ling)域表現(xian)得更(geng)加明顯。通常,在(zai)(zai)實踐中,如果(guo)研(yan)(yan)究中涉及的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)(liang)很(hen)大(da),那(nei)么(me)統計的(de)(de)(de)方法就(jiu)(jiu)為研(yan)(yan)究活動(dong)提供可(ke)靠的(de)(de)(de)保障;然而(er)如果(guo)涉及的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)(liang)很(hen)小時,那(nei)么(me)測(ce)(ce)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)理(li)(li)會(hui)讓(rang)我(wo)們(men)改變原(yuan)(yuan)有的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)因果(guo)關系的(de)(de)(de)觀(guan)(guan)(guan)點,并且接受測(ce)(ce)不(bu)準(zhun)(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)理(li)(li)。
在(zai)測不準(zhun)原理(li)(li)發現之(zhi)前,很多(duo)人認為,如果能(neng)預先測量(liang)到(dao)自然(ran)界中(zhong)每個粒(li)子在(zai)任(ren)何時(shi)刻運動的位(wei)置(zhi)和(he)速度(du),那么對于整個宇宙(zhou)的歷史,無論(lun)是(shi)過去,還是(shi)將(jiang)來(lai)(lai),原則上來(lai)(lai)說都是(shi)可(ke)以(yi)計算出(chu)來(lai)(lai)的。然(ran)而,測不準(zhun)原理(li)(li)卻否定了(le)這種情況存(cun)在(zai)的可(ke)能(neng)性(xing)。因(yin)為事實上,人們并(bing)不能(neng)在(zai)同一(yi)時(shi)刻準(zhun)確地測量(liang)到(dao)粒(li)子運動的位(wei)置(zhi)和(he)速度(du)。測不準(zhun)原理(li)(li)在(zai)一(yi)定程度(du)上說明(ming)了(le)科(ke)學(xue)測量(liang)存(cun)在(zai)的局限性(xing),它(ta)說明(ming)物(wu)理(li)(li)學(xue)上的基(ji)本定律有時(shi)也(ye)不能(neng)讓科(ke)學(xue)家(jia)在(zai)理(li)(li)想(xiang)的狀(zhuang)況下正確認識研(yan)究體系(xi)(xi),因(yin)而無法(fa)完全預測這一(yi)體系(xi)(xi)將(jiang)要發生的變化。這一(yi)原理(li)(li)的提出(chu)具(ju)有巨大(da)而深遠的意義(yi),它(ta)是(shi)對科(ke)學(xue)上的基(ji)本哲學(xue)觀(guan)——決定論(lun)思(si)想(xiang)的一(yi)次重大(da)革新:它(ta)告訴人們,測量(liang)儀器的不斷改進,也(ye)不可(ke)能(neng)克(ke)服實際存(cun)在(zai)的誤差。因(yin)而,在(zai)實踐(jian)中(zhong),這一(yi)原理(li)(li)被越來(lai)(lai)越多(duo)的科(ke)學(xue)家(jia)所接受。
在海森(sen)堡的(de)一生中,他(ta)還撰寫了(le)(le)一系列物理學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)哲學(xue)(xue)(xue)方面(mian)的(de)著作,如《原子核科學(xue)(xue)(xue)的(de)哲學(xue)(xue)(xue)問(wen)題》、《物理學(xue)(xue)(xue)與(yu)哲學(xue)(xue)(xue)》,《自然規(gui)律(lv)與(yu)物質(zhi)結構》、《部(bu)分與(yu)全部(bu)》、《原子物理學(xue)(xue)(xue)的(de)發展和(he)(he)社會》等等,為現代物理學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)哲學(xue)(xue)(xue)做出了(le)(le)不(bu)可(ke)磨滅的(de)貢(gong)獻。
除了獲得馬克斯(si)·普(pu)(pu)朗克獎(jiang)章、德(de)國(guo)聯邦十(shi)字勛(xun)章等(deng)獎(jiang)章,諾貝(bei)爾(er)物理(li)學(xue)(xue)(xue)獎(jiang)等(deng)獎(jiang)項外(wai),海森堡還被布(bu)魯塞爾(er)大學(xue)(xue)(xue)、卡爾(er)斯(si)魯厄大學(xue)(xue)(xue)和布(bu)達佩斯(si)大學(xue)(xue)(xue)授予榮譽博士頭銜(xian)。他是倫敦皇家學(xue)(xue)(xue)會(hui)(hui)的(de)(de)會(hui)(hui)員(yuan)、以(yi)及哥廷根、巴伐利亞、薩(sa)克森、普(pu)(pu)魯士、瑞典(dian)、羅(luo)馬尼亞、挪威、西班牙、荷蘭、羅(luo)馬、美國(guo)等(deng)眾(zhong)多科學(xue)(xue)(xue)學(xue)(xue)(xue)會(hui)(hui)的(de)(de)成員(yuan),德(de)國(guo)科學(xue)(xue)(xue)院(yuan)和意大利科學(xue)(xue)(xue)院(yuan)的(de)(de)院(yuan)士。1953年成為(wei)洪堡基(ji)金會(hui)(hui)的(de)(de)主席(xi),歐洲(zhou)核研究委員(yuan)會(hui)(hui)德(de)國(guo)代(dai)表(biao)團團長,日內瓦和平利用原(yuan)子能會(hui)(hui)議上西德(de)的(de)(de)代(dai)表(biao)。