沃納(na)·卡爾(er)·海森(sen)堡(bao)(德文(wen)原名:Werner Karl Heisenberg,1901年(nian)12月(yue)5日—1976年(nian)2月(yue)1日),男,德國著名物理學(xue)家,量(liang)(liang)子力學(xue)的(de)(de)(de)主要創(chuang)始人,哥本哈(ha)(ha)根(gen)學(xue)派的(de)(de)(de)代(dai)表人物,1932年(nian)諾貝爾(er)物理學(xue)獎獲(huo)得者。量(liang)(liang)子力學(xue)是(shi)整個(ge)科學(xue)史上最重要的(de)(de)(de)成就(jiu)之一,他的(de)(de)(de)《量(liang)(liang)子論的(de)(de)(de)物理學(xue)基礎》是(shi)量(liang)(liang)子力學(xue)領域(yu)的(de)(de)(de)一部(bu)經典著作。鑒于(yu)他的(de)(de)(de)重要影響,在美國學(xue)者麥克·哈(ha)(ha)特所著的(de)(de)(de)《影響人類歷史進程的(de)(de)(de)100名人排行榜(bang)》,海森(sen)堡(bao)名列第(di)43位(wei)。
海(hai)森(sen)堡是(shi)繼(ji)愛因斯(si)(si)坦(tan)(tan)之(zhi)后最有作為的(de)科學家(jia)之(zhi)一(yi)。與愛因斯(si)(si)坦(tan)(tan)受普朗(lang)克的(de)量子(zi)(zi)理(li)(li)(li)論(lun)的(de)啟發(fa)而提(ti)出(chu)了光量子(zi)(zi)假設(she)一(yi)樣,海(hai)森(sen)堡也是(shi)得(de)益于愛因斯(si)(si)坦(tan)(tan)的(de)相(xiang)對(dui)論(lun)的(de)思路而于1925年(nian)(nian)創立(li)起(qi)了矩陣(zhen)力(li)學,并提(ti)出(chu)不(bu)確(que)定(ding)性原(yuan)理(li)(li)(li)及矩陣(zhen)理(li)(li)(li)論(lun)。量子(zi)(zi)力(li)學是(shi)人(ren)們研(yan)究微觀世(shi)界(jie)必不(bu)可少的(de)有力(li)工(gong)具(ju)。由于對(dui)量子(zi)(zi)理(li)(li)(li)論(lun)的(de)新貢獻,他(ta)于1932年(nian)(nian)獲得(de)了諾貝(bei)爾(er)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)(li)學獎(jiang)(jiang)。海(hai)森(sen)堡還完成(cheng)了核反(fan)應堆理(li)(li)(li)論(lun)。由于他(ta)取得(de)的(de)上述巨大成(cheng)就,使他(ta)成(cheng)了20世(shi)紀最重(zhong)要的(de)理(li)(li)(li)論(lun)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)(li)和原(yuan)子(zi)(zi)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)(li)學家(jia)。公元1901~公元1976,德國物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)(li)學家(jia)維爾(er)納(na)·卡爾(er)·海(hai)森(sen)堡由于在取得(de)整(zheng)個(ge)科學史(shi)上的(de)最重(zhong)要的(de)成(cheng)就之(zhi)一(yi)——量子(zi)(zi)力(li)學的(de)創立(li)中(zhong)所起(qi)的(de)作用,于1932年(nian)(nian)獲得(de)諾貝(bei)爾(er)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)(li)(li)獎(jiang)(jiang)。
力(li)學是研究物(wu)(wu)體(ti)(ti)運動普遍規律的(de)(de)物(wu)(wu)理學分(fen)(fen)支(zhi)。它是物(wu)(wu)理學的(de)(de)最(zui)基本(ben)分(fen)(fen)支(zhi),又是最(zui)基礎(chu)學科。在20世紀(ji)初(chu)的(de)(de)年(nian)月里,人們逐(zhu)漸認識到(dao)公(gong)(gong)認的(de)(de)力(li)學定(ding)律不能描寫極其微小物(wu)(wu)體(ti)(ti)如(ru)原(yuan)子(zi)(zi)和亞(ya)原(yuan)子(zi)(zi)粒子(zi)(zi)的(de)(de)行為;他們對此感到(dao)迷(mi)惑不解,忐忑不安,因為公(gong)(gong)認的(de)(de)定(ding)律應用于宏(hong)觀物(wu)(wu)體(ti)(ti)(即(ji)比(bi)個體(ti)(ti)原(yuan)子(zi)(zi)大得多的(de)(de)物(wu)(wu)體(ti)(ti))時是白璧無瑕,完美無缺的(de)(de)。
第(di)二次世(shi)界(jie)大(da)戰開(kai)始后,迫(po)于(yu)納(na)粹(cui)德國(guo)的(de)威脅,丹麥的(de)大(da)物(wu)(wu)理(li)學家(jia)玻(bo)爾離(li)開(kai)了(le)(le)(le)心愛的(de)哥本哈根理(li)論物(wu)(wu)理(li)研究所,離(li)開(kai)了(le)(le)(le)朝夕相處(chu)的(de)來自世(shi)界(jie)各地的(de)同事,遠(yuan)赴美國(guo)。德國(guo)的(de)許多科(ke)學家(jia)也紛(fen)紛(fen)背井(jing)離(li)鄉,堅決不與(yu)納(na)粹(cui)勢(shi)力(li)妥協。然而,有一(yi)位(wei)(wei)同樣優秀的(de)物(wu)(wu)理(li)學家(jia)卻留下來了(le)(le)(le),并被(bei)納(na)粹(cui)德國(guo)委以重任,負責領(ling)導研制原(yuan)子(zi)(zi)彈的(de)技術(shu)工作,遠(yuan)在(zai)(zai)異(yi)鄉的(de)玻(bo)爾憤(fen)怒(nu)了(le)(le)(le),他與(yu)這位(wei)(wei)過去的(de)同事產生(sheng)(sheng)了(le)(le)(le)尖(jian)銳的(de)矛(mao)盾,并與(yu)他形成了(le)(le)(le)終生(sheng)(sheng)未能(neng)化解(jie)(jie)(jie)的(de)隔閡。有趣(qu)的(de)是,這位(wei)(wei)一(yi)直(zhi)未能(neng)被(bei)玻(bo)爾諒解(jie)(jie)(jie)的(de)科(ke)學家(jia)卻在(zai)(zai)1970年獲得(de)了(le)(le)(le)“玻(bo)爾國(guo)際獎章”,而這一(yi)獎章是用以表彰“在(zai)(zai)原(yuan)子(zi)(zi)能(neng)和(he)平(ping)利用方面(mian)做出了(le)(le)(le)巨大(da)貢獻(xian)的(de)科(ke)學家(jia)或工程師”的(de)。歷史在(zai)(zai)此開(kai)了(le)(le)(le)個巨大(da)的(de)玩笑,這玩笑的(de)主人公就像他發現的(de)“不確定性原(yuan)理(li)”一(yi)樣,一(yi)直(zhi)讓人感到困惑和(he)不解(jie)(jie)(jie)。他就是量子(zi)(zi)力(li)學的(de)創始人——海森(sen)堡。
1976年2月1日逝世,享年75歲。
20世(shi)紀初,以愛因斯坦(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相對論(lun)和(he)(he)玻爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原子(zi)模型(xing)(xing)為(wei)基(ji)礎(chu)而形成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)物(wu)理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)吸引著(zhu)(zhu)年(nian)輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)(jiu)者(zhe)們。丹麥的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)物(wu)理(li)(li)研究(jiu)(jiu)(jiu)所成了(le)年(nian)輕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)家(jia)向往的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地方;在(zai)慕尼(ni)黑,玻爾(er)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)早期學(xue)(xue)(xue)說被人(ren)(ren)們廣泛接受,玻爾(er)研究(jiu)(jiu)(jiu)所工作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)礎(chu)正(zheng)是玻爾(er)一(yi)索(suo)末菲原子(zi)模型(xing)(xing)。1924年(nian)7月,海(hai)森堡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關于反(fan)常塞(sai)曼(man)效應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)論(lun)文通過(guo)審核,從而使他(ta)晉身為(wei)講師(shi),獲得德國大(da)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任意級別中講學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)資(zi)格。而波(bo)爾(er)--他(ta)對這位出色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)輕人(ren)(ren)顯(xian)然有著(zhu)(zhu)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)好(hao)感--也來信告訴海(hai)森堡,他(ta)已經獲得了(le)由洛克菲勒(Rockerfeller)財(cai)團資(zi)助的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)國際教育基(ji)金(jin)會(IEB)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)獎金(jin),為(wei)數(shu)1000美元,從而讓他(ta)有機會遠赴哥本(ben)哈(ha)根,與(yu)波(bo)爾(er)和(he)(he)他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)事共同(tong)工作一(yi)年(nian)。當時(shi),云(yun)集在(zai)玻爾(er)研究(jiu)(jiu)(jiu)所的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)來自世(shi)界各國的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)物(wu)理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)家(jia),正(zheng)試(shi)圖用這種(zhong)模型(xing)(xing)來探索(suo)光(guang)譜線及其在(zai)電場(chang)和(he)(he)磁場(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分裂,以便創(chuang)立沒有邏輯(ji)矛盾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原子(zi)過(guo)程理(li)(li)論(lun),同(tong)時(shi),玻爾(er)本(ben)人(ren)(ren)認為(wei),只有堅決背離傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀點,問題(ti)(ti)(ti)才能獲得進展。但(dan)究(jiu)(jiu)(jiu)竟(jing)從何(he)入(ru)手的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)(ti)(ti)卻一(yi)直困擾著(zhu)(zhu)他(ta)。這是一(yi)個(ge)棘手的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)(ti)(ti),因為(wei)它(ta)事關從傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經典力學(xue)(xue)(xue)向一(yi)種(zhong)更合乎(hu)自然的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)(xue)過(guo)渡(du)。新事物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產生總要(yao)沖破重重阻礙(ai),該怎么辦(ban)呢?整(zheng)個(ge)研究(jiu)(jiu)(jiu)所陷入(ru)了(le)沉(chen)思和(he)(he)不(bu)斷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗之中。1925年(nian),當所有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)努力都顯(xian)得徒勞無(wu)益時(shi),人(ren)(ren)們似乎(hu)覺得物(wu)理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)已經走進了(le)一(yi)條死胡(hu)同(tong)。
然而,海(hai)森堡(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)思想讓玻(bo)爾長(chang)期的(de)(de)(de)(de)(de)(de)困惑迎刃(ren)而解(jie)(jie)。海(hai)森堡(bao)(bao)在(zai)大學時(shi)就對各(ge)種原(yuan)子(zi)(zi)模型持懷疑態度(du)(du)(du)。他感(gan)到(dao)(dao)玻(bo)爾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論不可(ke)(ke)能(neng)在(zai)實(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)得到(dao)(dao)理(li)想的(de)(de)(de)(de)(de)(de)證實(shi)(shi)。因(yin)(yin)為玻(bo)爾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論建立在(zai)一(yi)(yi)些(xie)不可(ke)(ke)直接觀察或不可(ke)(ke)測量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量上,如電子(zi)(zi)運動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)(du)和(he)軌(gui)跡(ji)等。海(hai)森堡(bao)(bao)認(ren)為,在(zai)實(shi)(shi)驗(yan)中(zhong),我們(men)不能(neng)期望(wang)找(zhao)到(dao)(dao)像電子(zi)(zi)在(zai)原(yuan)子(zi)(zi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位置,電子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)(du)和(he)軌(gui)跡(ji)等一(yi)(yi)些(xie)根(gen)本無法(fa)(fa)觀察到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)特(te)征,而應該只(zhi)探索那些(xie)可(ke)(ke)以(yi)通過實(shi)(shi)驗(yan)來確定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi),如固定狀(zhuang)態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)量、原(yuan)子(zi)(zi)輻(fu)射的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率和(he)強度(du)(du)(du)等。因(yin)(yin)此(ci),在(zai)計算某個數(shu)值(zhi)時(shi),只(zhi)需要利用原(yuan)則上可(ke)(ke)以(yi)觀察到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)值(zhi)之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相互比值(zhi),即只(zhi)有依靠數(shu)學抽象才能(neng)解(jie)(jie)決問題。因(yin)(yin)此(ci),海(hai)森堡(bao)(bao)首先從玻(bo)爾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)對應原(yuan)理(li)出(chu)發,從中(zhong)找(zhao)到(dao)(dao)充(chong)分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)學根(gen)據(ju),使這一(yi)(yi)原(yuan)理(li)由經驗(yan)原(yuan)則變為研究原(yuan)子(zi)(zi)內部過程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種科學方法(fa)(fa)。
海(hai)(hai)森堡沒有(you)就(jiu)此(ci)止步(bu)不(bu)前(qian)。1925年6月,他(ta)(ta)(ta)又解決(jue)了(le)物理(li)學(xue)(xue)(xue)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)個(ge)(ge)重(zhong)要問題(ti)——如何(he)解釋一(yi)個(ge)(ge)非簡諧原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)能態,從而奠定(ding)了(le)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)發展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)綱領。幾個(ge)(ge)月后,他(ta)(ta)(ta)在(zai)(zai)物理(li)學(xue)(xue)(xue)雜志上(shang)發表了(le)題(ti)為《關(guan)于運動學(xue)(xue)(xue)和(he)力(li)學(xue)(xue)(xue)關(guan)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)論新(xin)釋》的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)論文(wen),將一(yi)類(lei)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)學(xue)(xue)(xue)量(liang)(liang)(liang)(liang)引(yin)入(ru)了(le)物理(li)學(xue)(xue)(xue)領域(yu),從而創立了(le)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)理(li)論。海(hai)(hai)森堡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論基礎(chu)是(shi)(shi)可以(yi)觀察(cha)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)事物或(huo)可以(yi)測量(liang)(liang)(liang)(liang)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)。他(ta)(ta)(ta)認為,我們(men)不(bu)是(shi)(shi)總能準確地確定(ding)某一(yi)時(shi)間電子(zi)(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)空間上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi),也不(bu)可能在(zai)(zai)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌道上(shang)跟蹤(zong)它,因而玻爾假(jia)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行星軌道是(shi)(shi)不(bu)是(shi)(shi)真的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)還(huan)不(bu)能確定(ding)。因此(ci),像位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi).速(su)度等力(li)學(xue)(xue)(xue)量(liang)(liang)(liang)(liang),需(xu)要用線(xian)性代數(shu)(shu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“矩陣(zhen)”這種(zhong)抽(chou)象的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)學(xue)(xue)(xue)體(ti)系(xi)來表示,而不(bu)應該用一(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)來表示。作(zuo)為一(yi)種(zhong)數(shu)(shu)學(xue)(xue)(xue)體(ti)系(xi),矩陣(zhen)是(shi)(shi)指(zhi)復數(shu)(shu)在(zai)(zai)矩形(xing)中(zhong)(zhong)排列成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行列,每個(ge)(ge)數(shu)(shu)字在(zai)(zai)矩形(xing)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)由(you)兩個(ge)(ge)指(zhi)標來表示,一(yi)個(ge)(ge)相(xiang)當于數(shu)(shu)學(xue)(xue)(xue)位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行,另一(yi)個(ge)(ge)相(xiang)當于數(shu)(shu)學(xue)(xue)(xue)位(wei)置(zhi)(zhi)(zhi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論。“矩陣(zhen)”被(bei)提出(chu)后,玻恩很快注意到(dao)了(le)這個(ge)(ge)問題(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要性,他(ta)(ta)(ta)與(yu)約爾丹(dan)共(gong)同合(he)作(zuo)對矩陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)(xue)原(yuan)理(li)進行了(le)進一(yi)步(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究。1925年9月,他(ta)(ta)(ta)倆一(yi)起發表了(le)《論量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)》一(yi)文(wen),將海(hai)(hai)森堡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)思想發展成為量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)系(xi)統理(li)論。11月,海(hai)(hai)森堡在(zai)(zai)與(yu)玻恩和(he)約爾丹(dan)協(xie)作(zuo)下,發表《關(guan)于運動學(xue)(xue)(xue)和(he)力(li)學(xue)(xue)(xue)關(guan)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)論的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)新(xin)解釋》的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)論文(wen),創立了(le)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)形(xing)式體(ti)系(xi)——矩陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)(xue)。從此(ci),人(ren)們(men)找到(dao)了(le)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)微觀結(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自然規律。愛因斯坦(tan)評價道:“海(hai)(hai)森堡下了(le)一(yi)個(ge)(ge)巨大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)蛋。”
海森(sen)堡的(de)(de)(de)(de)(de)矩(ju)陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)(fang)法(fa)是(shi)一(yi)(yi)種代數(shu)方(fang)(fang)(fang)法(fa),它從所(suo)觀(guan)測(ce)到的(de)(de)(de)(de)(de)光譜線的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)立性(xing)入手,強調不連續性(xing)。幾個月后的(de)(de)(de)(de)(de)1926年初,奧地利(li)物理(li)(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)家薛定諤(e)采(cai)用(yong)解微分(fen)方(fang)(fang)(fang)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)(fang)法(fa),從推(tui)廣(guang)經典理(li)(li)論(lun)入手,強調連續性(xing),從而(er)(er)創立了(le)(le)量(liang)子(zi)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)第二種理(li)(li)論(lun)——波動(dong)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)。由于(yu)兩個理(li)(li)論(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)創始(shi)人都(dou)只對自己(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)淪(lun)深信不疑,而(er)(er)較少領會對方(fang)(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)思(si)想,因(yin)而(er)(er)一(yi)(yi)場爭(zheng)論(lun)就(jiu)不可避免(mian)了(le)(le),他們(men)都(dou)對對方(fang)(fang)(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)提出了(le)(le)批評(ping)。后來(lai),薛定諤(e)在認真研究了(le)(le)海森(sen)堡的(de)(de)(de)(de)(de)矩(ju)陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)之后,與諾(nuo)依(yi)曼一(yi)(yi)起證明了(le)(le)波動(dong)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)和矩(ju)陣(zhen)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)在數(shu)學(xue)(xue)(xue)(xue)上的(de)(de)(de)(de)(de)等價性(xing)。這兩種理(li)(li)論(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)成功結合,大(da)大(da)豐富和拓展了(le)(le)量(liang)子(zi)理(li)(li)論(lun)體系。這樣,解決原子(zi)物理(li)(li)任務的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)(fang)法(fa)在1926年就(jiu)正式(shi)創立起來(lai)了(le)(le)。
后(hou)來,在解釋氫(qing)(qing)(qing)分(fen)(fen)子(zi)光譜中(zhong)強弱譜線(xian)交替(ti)出現(xian)(xian)的現(xian)(xian)象時,海森(sen)堡(bao)運(yun)(yun)用矩(ju)陣力學(xue)將氫(qing)(qing)(qing)分(fen)(fen)子(zi)分(fen)(fen)成兩種形式(shi):正(zheng)氫(qing)(qing)(qing)和伸氫(qing)(qing)(qing),即發(fa)(fa)(fa)現(xian)(xian)了(le)(le)(le)(le)同素異(yi)形氫(qing)(qing)(qing)。這可是個了(le)(le)(le)(le)不起的發(fa)(fa)(fa)現(xian)(xian)。1933年,為了(le)(le)(le)(le)表(biao)彰他創立的量(liang)子(zi)力學(xue),尤其是運(yun)(yun)用量(liang)子(zi)力學(xue)理論發(fa)(fa)(fa)現(xian)(xian)了(le)(le)(le)(le)同素異(yi)形氫(qing)(qing)(qing),瑞典皇家科(ke)學(xue)院給(gei)他頒發(fa)(fa)(fa)了(le)(le)(le)(le)諾(nuo)貝爾(er)物理學(xue)獎。幸運(yun)(yun)之(zhi)神降(jiang)落(luo)到(dao)了(le)(le)(le)(le)年輕(qing)的海森(sen)堡(bao)身上(shang)。
維爾(er)納·卡爾(er)·海森(sen)(sen)堡(bao)(Wener Karl Heisenberg)是(shi)德國(guo)著(zhu)名(ming)的(de)理論物(wu)理學(xue)(xue)家(jia)(jia)、哲(zhe)學(xue)(xue)家(jia)(jia),量子力(li)學(xue)(xue)的(de)創始人之(zhi)一。1901年12月5日,他出生于德國(guo)的(de)維爾(er)茨堡(bao)。他的(de)父親A.海森(sen)(sen)堡(bao)博士是(shi)名(ming)噪一時的(de)語言學(xue)(xue)家(jia)(jia)和東(dong)羅馬史(shi)學(xue)(xue)家(jia)(jia),曾經(jing)在(zai)慕(mu)尼黑大(da)學(xue)(xue)擔任中世紀和現代希臘語教授。受其影響,年幼的(de)海森(sen)(sen)堡(bao)學(xue)(xue)到了一定的(de)語言知識,其父對(dui)此引以(yi)為豪。
1920年以前,海森堡在著名的(de)慕尼黑麥(mai)克西(xi)(xi)米學校(xiao)讀書。麥(mai)克西(xi)(xi)米學校(xiao)培養了(le)(le)不少未(wei)來的(de)科學家(jia),如量子思想的(de)創(chuang)始人(ren)(ren)普朗克40年前就在此求學。中學時,海森堡迷上了(le)(le)數(shu)學,并且很快掌握了(le)(le)微分學和(he)積分學。那時的(de)他(ta),一直憧憬著在未(wei)來成為一名數(shu)學家(jia)。可是(shi),后來的(de)大學生涯(ya)卻改變了(le)(le)這個年輕人(ren)(ren)的(de)命運。
1920年(nian)中學(xue)(xue)畢(bi)業后(hou),海森堡考入(ru)慕(mu)尼黑(hei)大學(xue)(xue),在索末菲(fei)、維恩等指導下攻讀(du)物理(li)學(xue)(xue)。后(hou)來,他又前往(wang)哥廷(ting)根(gen)大學(xue)(xue),在玻恩和(he)希爾伯(bo)特(te)的(de)指導下學(xue)(xue)習物理(li)。1923年(nian),海森堡寫出(chu)了題(ti)為《關(guan)于流體(ti)流動的(de)穩定(ding)和(he)湍(tuan)流》這篇流體(ti)力學(xue)(xue)的(de)博(bo)士論文,詳細研究了非(fei)線性(xing)理(li)論的(de)近似性(xing),年(nian)終取(qu)得(de)了慕(mu)尼黑(hei)大學(xue)(xue)的(de)哲(zhe)學(xue)(xue)博(bo)士學(xue)(xue)位。
1923年10月回到哥廷根,由馬克思(si)· 玻恩私人出資聘請為助教。
1924年6月7日在哥(ge)廷根第一次遇見(jian)愛因斯(si)坦。
1924年至1927年間,他得到洛克菲勒(le)基金會的(de)贊助(zhu),來到哥(ge)本(ben)哈根的(de)理論物理研究所與玻爾一起工(gong)作(zuo)。從此,海森堡置身于長期激烈的(de)學術爭(zheng)鳴的(de)氛圍中(zhong),開始(shi)卓有成效的(de)學術研究工(gong)作(zuo)。
1933年(nian)12月(yue)11日(ri)獲得(de)1932年(nian)度的(de)諾貝爾物理學獎。
1934年6月21日提出正子理論。
第二次(ci)世界大戰(zhan)期間,當(dang)愛(ai)因斯坦等科學(xue)家(jia)受到納粹迫害時,海(hai)森堡因其對(dui)德(de)國的熱愛(ai)而留在德(de)國,并(bing)盡可(ke)能(neng)地挽救德(de)國的科學(xue)。
1941年(nian),他被(bei)任命為柏林大學物理學教授(shou)和(he)凱澤·威廉皇家(jia)物理所所長(chang),成為德國(guo)研制(zhi)(zhi)原子彈核武器(qi)的(de)領(ling)導人,與核裂變的(de)發現者之一哈恩(en)一起研制(zhi)(zhi)核反(fan)應堆(dui)。隨著戰(zhan)爭進程的(de)推進,海森堡很快發現自(zi)己(ji)陷入矛(mao)盾之中:他熱愛自(zi)己(ji)的(de)祖國(guo),但(dan)又對(dui)納粹的(de)暴(bao)行(xing)非常仇恨。因此,他便采取實(shi)際行(xing)動(dong)來遏制(zhi)(zhi)德國(guo)核武器(qi)的(de)發展。
1946年,海森(sen)堡與同事一道在哥(ge)廷根重建(jian)了哥(ge)廷根大學(xue)物(wu)理(li)研究所,從事物(wu)理(li)學(xue)和天(tian)文(wen)物(wu)理(li)學(xue)研究,并擔任所長。
1948年,該(gai)研究(jiu)(jiu)所易名(ming)為馬(ma)克斯·普朗克物理(li)研究(jiu)(jiu)所。10年以(yi)后,他又被聘為慕尼(ni)(ni)黑大(da)學的物理(li)教授(shou),研究(jiu)(jiu)所也隨他遷入慕尼(ni)(ni)黑,并改名(ming)為馬(ma)克斯·普克物理(li)及(ji)天文物理(li)研究(jiu)(jiu)所。
第二(er)次世界大戰后,海森堡在促進原子能和平應用上做出了很大貢獻(xian)。1957年,他(ta)和其(qi)他(ta)德國(guo)(guo)科學(xue)家聯合反對(dui)用核(he)武器武裝(zhuang)德國(guo)(guo)軍隊。他(ta)還(huan)與日內(nei)瓦國(guo)(guo)際原子物理學(xue)研(yan)究所(suo)密(mi)切合作,并擔任了這個研(yan)究機構(gou)的第一任委員(yuan)會主席。
這(zhe)位天才的(de)物(wu)理學家永遠不(bu)(bu)(bu)會放棄學術上的(de)不(bu)(bu)(bu)斷努(nu)力(li)。自(zi)1953年后的(de)20年中,海(hai)森堡把重點(dian)轉(zhuan)向基本粒子(zi)理論(lun)的(de)研究(jiu)。1958年4月,他(ta)提(ti)出(chu)了非線(xian)性(xing)(xing)旋(xuan)量理論(lun)。這(zhe)個理論(lun)的(de)基礎(chu)是4個非線(xian)性(xing)(xing)微分(fen)方(fang)程及其包(bao)括引力(li)子(zi)在內的(de)所謂(wei)“宇宙(zhou)公式”。這(zhe)些方(fang)程系(xi)運用于自(zi)然界(jie)中,能體(ti)現出(chu)普(pu)遍對(dui)稱性(xing)(xing)的(de)基本形(xing)式的(de)微分(fen)系(xi)統,而且能解釋高能碰(peng)撞中產生的(de)基本粒子(zi)的(de)多(duo)樣性(xing)(xing)。海(hai)森堡以他(ta)的(de)研究(jiu)不(bu)(bu)(bu)斷推動現代物(wu)理向前(qian)發展。
1976年(nian)2月(yue)1日,海森堡(bao)這(zhe)位(wei)20世(shi)紀杰出的(de)(de)(de)科(ke)學家與世(shi)長辭(ci)。作為量子力(li)學的(de)(de)(de)奠基者(zhe),人(ren)們永遠不會忘記他(ta)改變了人(ren)們對客觀世(shi)界的(de)(de)(de)基本觀點及其在實(shi)際應用中(zhong)(zhong)對激光、晶體管、電子顯(xian)微鏡等現代化設備中(zhong)(zhong)所產(chan)生的(de)(de)(de)巨大影(ying)響。這(zhe)位(wei)“永遠以哥倫布為榜樣”的(de)(de)(de)科(ke)學家,在物理學微觀世(shi)界中(zhong)(zhong),開拓了新的(de)(de)(de)途徑,成為量子力(li)學的(de)(de)(de)創始人(ren)之一,在微觀粒子運動學和(he)力(li)學領(ling)域中(zhong)(zhong)做(zuo)出了卓(zhuo)越的(de)(de)(de)貢(gong)獻(xian)。
1925年,維爾(er)納·海森(sen)堡(bao)提出了一個(ge)新(xin)的(de)物理學(xue)說(shuo),一個(ge)在(zai)基本概念上與經典牛頓學(xue)說(shuo)有著根本不同的(de)學(xue)說(shuo)。這個(ge)新(xin)學(xue)說(shuo)──在(zai)海森(sen)堡(bao)的(de)繼承人做了某些(xie)修正后──取(qu)得了光輝的(de)成果,今天被公認(ren)為可以應用于所有的(de)物理體系,而不管其(qi)類型如何或規模(mo)大小。
用數學(xue)能演證出:在只涉及(ji)宏觀體系的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),量(liang)子(zi)力(li)學(xue)的(de)(de)(de)預測(ce)不同于經(jing)(jing)典力(li)學(xue)的(de)(de)(de)預測(ce),不過(guo)由(you)于兩(liang)者在量(liang)上差別(bie)太(tai)小而無法度(du)量(liang)出來(lai)(由(you)于這種原(yuan)因,經(jing)(jing)典力(li)學(xue)──在數學(xue)上比量(liang)子(zi)力(li)學(xue)簡單得多──仍可用于大多數的(de)(de)(de)科學(xue)運算)。但是在涉及(ji)原(yuan)子(zi)量(liang)綱體系的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),量(liang)子(zi)力(li)學(xue)的(de)(de)(de)預測(ce)與經(jing)(jing)典力(li)學(xue)的(de)(de)(de)預測(ce)迥(jiong)然各異;實驗表明(ming)在這樣(yang)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia),量(liang)子(zi)力(li)學(xue)的(de)(de)(de)預測(ce)是正(zheng)確的(de)(de)(de)。
海森堡學說所得出(chu)的(de)(de)成(cheng)果之一(yi)是(shi)著名(ming)的(de)(de)“不(bu)(bu)確定性原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)”。這(zhe)條原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)由他(ta)在(zai)1927親自提出(chu),被一(yi)般認(ren)為(wei)是(shi)科學中所有道理(li)(li)最深(shen)奧、意(yi)義最深(shen)遠的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)之一(yi)。測(ce)不(bu)(bu)準(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li)所起的(de)(de)作用(yong)就(jiu)在(zai)于它說明(ming)了我(wo)們的(de)(de)科學度量的(de)(de)能力在(zai)理(li)(li)論(lun)上存在(zai)的(de)(de)某(mou)些局(ju)限性,具有巨大的(de)(de)意(yi)義。如果一(yi)個(ge)科學家用(yong)物理(li)(li)學基本定律甚(shen)至在(zai)最理(li)(li)想(xiang)的(de)(de)情況下(xia)也不(bu)(bu)能獲得有關(guan)他(ta)正在(zai)研究的(de)(de)體系(xi)(xi)的(de)(de)準(zhun)(zhun)確知識,那么(me)就(jiu)顯然表明(ming)該體系(xi)(xi)的(de)(de)將來行為(wei)是(shi)不(bu)(bu)能完(wan)全預測(ce)出(chu)來的(de)(de)。根(gen)據測(ce)不(bu)(bu)準(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)(li),不(bu)(bu)管對測(ce)量儀(yi)器做出(chu)何種改進都不(bu)(bu)可(ke)能會(hui)使我(wo)們克(ke)服這(zhe)個(ge)困(kun)難!
不(bu)(bu)(bu)確定性原理表明(ming)從本質上來講物理學(xue)(xue)不(bu)(bu)(bu)能做出(chu)超越統(tong)計(ji)學(xue)(xue)范圍的(de)預測(例(li)如(ru),一(yi)(yi)位(wei)(wei)研(yan)究放射的(de)科(ke)學(xue)(xue)家(jia)可能會預測出(chu)在(zai)(zai)(zai)三(san)兆(zhao)個(ge)原子中(zhong)將會有兩百萬個(ge)在(zai)(zai)(zai)翌日放射Υ射線(xian),但是(shi)(shi)他卻(que)無法預測出(chu)任何一(yi)(yi)個(ge)具體的(de)鐳原子將會是(shi)(shi)如(ru)此)。在(zai)(zai)(zai)許多(duo)實際情(qing)況(kuang)中(zhong),這并不(bu)(bu)(bu)構成一(yi)(yi)種嚴重的(de)限(xian)制。在(zai)(zai)(zai)牽涉到(dao)(dao)巨大(da)數(shu)目(mu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),統(tong)計(ji)方法經常(chang)可以(yi)為(wei)行動提供十分可靠的(de)依據;但是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)牽涉到(dao)(dao)小(xiao)數(shu)目(mu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),統(tong)計(ji)預測就確實靠不(bu)(bu)(bu)住了。事實上在(zai)(zai)(zai)微觀(guan)體系里,測不(bu)(bu)(bu)準原理迫使(shi)我們不(bu)(bu)(bu)得(de)不(bu)(bu)(bu)拋棄我們的(de)嚴格的(de)物質因(yin)果觀(guan)念(nian)。這就表明(ming)了科(ke)學(xue)(xue)基本觀(guan)發生了非(fei)常(chang)深(shen)刻的(de)變(bian)化;的(de)確是(shi)(shi)非(fei)常(chang)深(shen)刻的(de)變(bian)化以(yi)致于象愛因(yin)斯坦這樣的(de)一(yi)(yi)位(wei)(wei)偉大(da)的(de)科(ke)學(xue)(xue)家(jia)都不(bu)(bu)(bu)愿意接受。愛因(yin)斯坦曾經說過(guo):“我不(bu)(bu)(bu)相(xiang)信上帝(di)在(zai)(zai)(zai)和宇宙投骰(tou)子。”然而這卻(que)基本上是(shi)(shi)大(da)多(duo)數(shu)現代物理學(xue)(xue)家(jia)感到(dao)(dao)必須得(de)采納的(de)觀(guan)點。
顯而易(yi)見(jian),從某種理論觀點來看(kan),量子學(xue)說改(gai)變了我們對物質世界的基本(ben)觀念,其改(gai)變的程度也許(xu)甚至比相對論還要(yao)大。然而量子學(xue)說帶來的結果并(bing)不(bu)僅僅是人生觀的變化。
在量(liang)子(zi)學說(shuo)的(de)實際應用(yong)(yong)的(de)行列之(zhi)中,有諸如電子(zi)顯微(wei)鏡、激(ji)光器和(he)半導體等現代儀器。它(ta)在核(he)物理學和(he)原(yuan)子(zi)能領域里也有著許(xu)許(xu)多(duo)多(duo)的(de)應用(yong)(yong);它(ta)構(gou)成了我們的(de)光譜學知識的(de)基礎(chu),廣泛地用(yong)(yong)于天文學和(he)化(hua)學領域;它(ta)還用(yong)(yong)于對各種不(bu)同論題的(de)理論研究,諸如液態(tai)氦的(de)特性(xing)、星體的(de)內部構(gou)造、鐵磁性(xing)和(he)放射性(xing)等等。
維(wei)爾(er)納·海森堡(bao)于(yu)1901年出生在(zai)德國,1923年在(zai)慕尼(ni)黑大(da)學(xue)獲(huo)得理(li)論物(wu)理(li)學(xue)博士學(xue)位。從1924年到(dao)1927年他在(zai)哥本哈根與偉大(da)的(de)丹(dan)麥物(wu)理(li)學(xue)家尼(ni)爾(er)斯·玻爾(er)共(gong)事。他的(de)關(guan)于(yu)量子力學(xue)的(de)第一篇(pian)重要(yao)論文發(fa)表于(yu)1925年,他對測不準原理(li)論述的(de)結果于(yu)1927年問世(shi)。海森堡(bao)1976年溘然長(chang)逝(shi),享年七十(shi)四(si)歲,他留下了妻子和(he)七個兒女。
就(jiu)量子(zi)(zi)力(li)(li)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)重要(yao)性(xing)而論(lun),讀(du)者可能要(yao)問為(wei)(wei)什么不把海森堡的(de)(de)(de)名次在(zai)(zai)本(ben)冊(ce)中(zhong)(zhong)排得(de)更加高(gao)些。然而海森堡并不是量子(zi)(zi)力(li)(li)學(xue)(xue)創立(li)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)唯一(yi)重要(yao)的(de)(de)(de)科學(xue)(xue)家(jia),為(wei)(wei)此做出了有(you)深(shen)遠(yuan)意義貢(gong)獻的(de)(de)(de)有(you)他的(de)(de)(de)前(qian)輩馬克(ke)(ke)斯·普朗克(ke)(ke)、阿爾伯特·愛因斯坦、尼爾斯·玻爾和法國科學(xue)(xue)家(jia)路易·德(de)布羅(luo)意。此外,在(zai)(zai)海森堡的(de)(de)(de)那(nei)篇具有(you)獨創性(xing)的(de)(de)(de)論(lun)文發表不久(jiu)以后的(de)(de)(de)年月(yue)里,許多其他科學(xue)(xue)家(jia)其中(zhong)(zhong)包括奧地(di)利人歐文·施羅(luo)丁格和英國人P·A·M狄拉克(ke)(ke)都對(dui)量子(zi)(zi)學(xue)(xue)說做出了重要(yao)的(de)(de)(de)貢(gong)獻。但是我認為(wei)(wei)海森堡是量子(zi)(zi)力(li)(li)學(xue)(xue)創立(li)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)主要(yao)人物,即使按勞分功,他的(de)(de)(de)貢(gong)獻也理應(ying)使他在(zai)(zai)本(ben)冊(ce)中(zhong)(zhong)名列高(gao)位。
1927年(nian)至1941年(nian)期間,海森堡在萊(lai)比(bi)錫大學(xue)擔(dan)任理(li)論物理(li)學(xue)教授。
在學術上(shang),海森(sen)堡不僅開拓了量子力(li)學的發展(zhan)道(dao)路,而(er)且為物(wu)理學的其他(ta)分支(如量子電動力(li)學、渦動力(li)學、宇宙輻(fu)射性物(wu)理和(he)鐵(tie)磁(ci)性理論(lun)等(deng))都(dou)做(zuo)出(chu)了杰出(chu)的貢獻。除此以外,他(ta)還是一個(ge)杰出(chu)的哲學家。
1927年,海森堡發表了(le)《量子(zi)(zi)理(li)(li)(li)論運(yun)(yun)動(dong)學和(he)力(li)學的(de)(de)(de)直觀(guan)(guan)內(nei)容》一(yi)文(wen),提出了(le)深具影響(xiang)力(li)的(de)(de)(de)“測(ce)(ce)不(bu)準(zhun)原則(ze)”,奠定(ding)(ding)了(le)從(cong)物(wu)理(li)(li)(li)學上解釋(shi)量子(zi)(zi)力(li)學的(de)(de)(de)基(ji)礎。他認為,當(dang)我們(men)的(de)(de)(de)工作從(cong)宏觀(guan)(guan)領(ling)域進入微(wei)觀(guan)(guan)領(ling)域時(shi),我們(men)的(de)(de)(de)宏觀(guan)(guan)儀器(觀(guan)(guan)測(ce)(ce)工具)必然會(hui)對(dui)微(wei)觀(guan)(guan)粒(li)(li)子(zi)(zi)(研究(jiu)對(dui)象)產生干擾(rao)。平(ping)時(shi).人(ren)(ren)們(men)只能用反映宏觀(guan)(guan)世界的(de)(de)(de)經(jing)典(dian)概念來(lai)描述(shu)宏觀(guan)(guan)儀器所(suo)測(ce)(ce)量到(dao)(dao)的(de)(de)(de)結果(guo),這樣,所(suo)測(ce)(ce)量到(dao)(dao)的(de)(de)(de)結果(guo)就(jiu)(jiu)同(tong)粒(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)原來(lai)狀態不(bu)完(wan)全相同(tong)。根據這個(ge)(ge)(ge)原理(li)(li)(li),海森堡宣稱,人(ren)(ren)們(men)不(bu)可(ke)能同(tong)時(shi)準(zhun)確(que)(que)地(di)確(que)(que)定(ding)(ding)一(yi)個(ge)(ge)(ge)物(wu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)位置和(he)速(su)度,其(qi)中一(yi)個(ge)(ge)(ge)量測(ce)(ce)定(ding)(ding)得(de)越(yue)準(zhun)確(que)(que),則(ze)另(ling)一(yi)個(ge)(ge)(ge)量就(jiu)(jiu)越(yue)不(bu)準(zhun)確(que)(que)。因(yin)此,在(zai)(zai)確(que)(que)定(ding)(ding)運(yun)(yun)動(dong)粒(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)位置和(he)速(su)度時(shi)一(yi)定(ding)(ding)存在(zai)(zai)一(yi)些誤差。這些誤差對(dui)于普通人(ren)(ren)來(lai)說是微(wei)不(bu)足(zu)道的(de)(de)(de),但(dan)在(zai)(zai)原子(zi)(zi)研究(jiu)中卻不(bu)容忽視。“測(ce)(ce)不(bu)準(zhun)原則(ze)”原則(ze)上可(ke)以影響(xiang)到(dao)(dao)物(wu)理(li)(li)(li)學上或大(da)或小(xiao)的(de)(de)(de)各種現象,但(dan)它的(de)(de)(de)重要性在(zai)(zai)物(wu)理(li)(li)(li)學上的(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)(guan)領(ling)域表現得(de)更加明顯(xian)。通常,在(zai)(zai)實(shi)踐中,如果(guo)研究(jiu)中涉及(ji)的(de)(de)(de)數量很(hen)大(da),那么(me)統計的(de)(de)(de)方法就(jiu)(jiu)為研究(jiu)活動(dong)提供可(ke)靠的(de)(de)(de)保障;然而如果(guo)涉及(ji)的(de)(de)(de)數量很(hen)小(xiao)時(shi),那么(me)測(ce)(ce)不(bu)準(zhun)原理(li)(li)(li)會(hui)讓我們(men)改變原有的(de)(de)(de)物(wu)理(li)(li)(li)因(yin)果(guo)關系(xi)的(de)(de)(de)觀(guan)(guan)點,并且接受測(ce)(ce)不(bu)準(zhun)原理(li)(li)(li)。
在(zai)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)不(bu)(bu)準(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)理發(fa)現之前,很(hen)多人認為(wei),如果能(neng)預(yu)先測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量到自然界中(zhong)每個粒子在(zai)任何(he)時刻(ke)(ke)運動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)位置和(he)速度(du)(du),那么對于整個宇(yu)宙的(de)(de)(de)(de)歷史,無論(lun)是(shi)(shi)過去(qu),還是(shi)(shi)將(jiang)來(lai),原(yuan)(yuan)(yuan)則(ze)上來(lai)說都(dou)是(shi)(shi)可以(yi)計算(suan)出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)(de)。然而,測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)不(bu)(bu)準(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)理卻(que)否定(ding)(ding)了這(zhe)種情況(kuang)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)。因(yin)為(wei)事實(shi)(shi)上,人們并不(bu)(bu)能(neng)在(zai)同一(yi)時刻(ke)(ke)準(zhun)(zhun)確(que)地測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量到粒子運動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)位置和(he)速度(du)(du)。測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)不(bu)(bu)準(zhun)(zhun)原(yuan)(yuan)(yuan)理在(zai)一(yi)定(ding)(ding)程度(du)(du)上說明了科(ke)學(xue)(xue)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)局限性(xing),它說明物(wu)理學(xue)(xue)上的(de)(de)(de)(de)基本(ben)定(ding)(ding)律有時也不(bu)(bu)能(neng)讓科(ke)學(xue)(xue)家(jia)在(zai)理想的(de)(de)(de)(de)狀況(kuang)下正確(que)認識研究體(ti)系(xi),因(yin)而無法完(wan)全(quan)預(yu)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)這(zhe)一(yi)體(ti)系(xi)將(jiang)要發(fa)生的(de)(de)(de)(de)變化(hua)。這(zhe)一(yi)原(yuan)(yuan)(yuan)理的(de)(de)(de)(de)提出(chu)(chu)具有巨大而深遠的(de)(de)(de)(de)意義,它是(shi)(shi)對科(ke)學(xue)(xue)上的(de)(de)(de)(de)基本(ben)哲學(xue)(xue)觀(guan)——決定(ding)(ding)論(lun)思想的(de)(de)(de)(de)一(yi)次重大革新:它告訴人們,測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量儀器的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)斷(duan)改進,也不(bu)(bu)可能(neng)克服實(shi)(shi)際存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)誤(wu)差。因(yin)而,在(zai)實(shi)(shi)踐中(zhong),這(zhe)一(yi)原(yuan)(yuan)(yuan)理被越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)多的(de)(de)(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)家(jia)所(suo)接受。
在海(hai)森堡(bao)的(de)一生中(zhong),他還撰寫了(le)一系列物(wu)理學(xue)(xue)和(he)哲學(xue)(xue)方面的(de)著作,如《原子核科學(xue)(xue)的(de)哲學(xue)(xue)問題》、《物(wu)理學(xue)(xue)與(yu)哲學(xue)(xue)》,《自然規律與(yu)物(wu)質結構》、《部(bu)分與(yu)全部(bu)》、《原子物(wu)理學(xue)(xue)的(de)發(fa)展和(he)社會(hui)》等等,為現代物(wu)理學(xue)(xue)和(he)哲學(xue)(xue)做(zuo)出了(le)不(bu)可磨(mo)滅的(de)貢獻。
除了(le)獲得馬克斯(si)·普(pu)朗克獎(jiang)(jiang)章、德國(guo)(guo)聯邦十字(zi)勛章等獎(jiang)(jiang)章,諾貝爾物(wu)理學(xue)獎(jiang)(jiang)等獎(jiang)(jiang)項外,海森(sen)堡(bao)還(huan)被(bei)布(bu)魯塞(sai)爾大(da)(da)學(xue)、卡(ka)爾斯(si)魯厄大(da)(da)學(xue)和(he)(he)布(bu)達佩斯(si)大(da)(da)學(xue)授予榮(rong)譽博士頭銜。他是(shi)倫敦皇家(jia)學(xue)會(hui)(hui)的會(hui)(hui)員、以及哥廷根、巴伐利(li)亞(ya)、薩克森(sen)、普(pu)魯士、瑞(rui)典(dian)、羅馬尼(ni)亞(ya)、挪威、西班牙、荷蘭、羅馬、美國(guo)(guo)等眾多科學(xue)學(xue)會(hui)(hui)的成員,德國(guo)(guo)科學(xue)院和(he)(he)意大(da)(da)利(li)科學(xue)院的院士。1953年成為洪(hong)堡(bao)基金會(hui)(hui)的主(zhu)席,歐洲(zhou)核研究委員會(hui)(hui)德國(guo)(guo)代表(biao)團團長,日內瓦和(he)(he)平利(li)用原子能會(hui)(hui)議上西德的代表(biao)。