沃納·海森堡（量子力學(xué)的主要?jiǎng)?chuàng)始人）

沃納·卡爾·海森堡（德文原名：Werner Karl Heisenberg，1901年12月5日—1976年2月1日），男，德國(guó)著名物理學(xué)家，量子力學(xué)的主要?jiǎng)?chuàng)始人，哥本哈根學(xué)派的代表人物，1932年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者?。量子力學(xué)是整個(gè)科學(xué)史上最重要的成就之一，他的《量子論的物理學(xué)基礎(chǔ)》是量子力學(xué)領(lǐng)域的一部經(jīng)典著作。

人物生平

海森堡是繼愛(ài)因斯坦之后最有作為的科學(xué)家之一。23歲的海森堡于1925年創(chuàng)立了矩陣力學(xué)，并提出不確定性原理及矩陣?yán)碚摗?量子力學(xué)是人們研究微觀世界必不可少的有力工具。由于對(duì)量子理論的新貢獻(xiàn)，他于1932年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。海森堡還完成了核反應(yīng)堆理論。由于他取得的上述巨大成就，使他成了20世紀(jì)最重要的理論物理和原子物理學(xué)家。公元1901～公元1976，德國(guó)物理學(xué)家維爾納·卡爾·海森堡由于在取得整個(gè)科學(xué)史上的最重要的成就之一——“創(chuàng)立量子力學(xué)，并運(yùn)用量子力學(xué)發(fā)現(xiàn)同素異形氫”，于1932年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)。

力學(xué)是研究物體運(yùn)動(dòng)普遍規(guī)律的物理學(xué)分支。它是物理學(xué)的最基本分支，又是最基礎(chǔ)學(xué)科。在20世紀(jì)初的年月里，人們逐漸認(rèn)識(shí)到公認(rèn)的力學(xué)定律不能描寫(xiě)極其微小物體如原子和亞原子粒子的行為；他們對(duì)此感到迷惑不解，忐忑不安，因?yàn)楣J(rèn)的定律應(yīng)用于宏觀物體（即比個(gè)體原子大得多的物體）時(shí)是白璧無(wú)瑕，完美無(wú)缺的。

第二次世界大戰(zhàn)開(kāi)始后，迫于納粹德國(guó)的威脅，丹麥的大物理學(xué)家玻爾離開(kāi)了心愛(ài)的哥本哈根理論物理研究所，離開(kāi)了朝夕相處的來(lái)自世界各地的同事，遠(yuǎn)赴美國(guó)。德國(guó)的許多科學(xué)家也紛紛背井離鄉(xiāng)，堅(jiān)決不與納粹勢(shì)力妥協(xié)。然而，有一位同樣優(yōu)秀的物理學(xué)家卻留下來(lái)了，并被納粹德國(guó)委以重任，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)研制原子彈的技術(shù)工作，遠(yuǎn)在異鄉(xiāng)的玻爾憤怒了，他與這位過(guò)去的同事產(chǎn)生了尖銳的矛盾，并與他形成了終生未能化解的隔閡。有趣的是，這位一直未能被玻爾諒解的科學(xué)家卻在1970年獲得了“玻爾國(guó)際獎(jiǎng)?wù)隆?，而這一獎(jiǎng)?wù)率怯靡员碚谩霸谠幽芎推嚼梅矫孀龀隽司薮筘暙I(xiàn)的科學(xué)家或工程師”的。歷史在此開(kāi)了個(gè)巨大的玩笑，這玩笑的主人公就像他發(fā)現(xiàn)的“不確定性原理”一樣，一直讓人感到困惑和不解。他就是量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一——海森堡。

1976年2月1日逝世，享年75歲。

成長(zhǎng)之路

20世紀(jì)初，以愛(ài)因斯坦的相對(duì)論和玻爾的原子模型為基礎(chǔ)而形成的理論物理學(xué)吸引著年輕的研究者們。丹麥的理論物理研究所成了年輕的物理學(xué)家向往的地方；在慕尼黑，玻爾的早期學(xué)說(shuō)被人們廣泛接受，玻爾研究所工作的基礎(chǔ)正是玻爾一索末菲原子模型。1924年7月，海森堡的關(guān)于反常塞曼效應(yīng)的論文通過(guò)審核，從而使他晉身為講師，獲得德國(guó)大學(xué)的任意級(jí)別中講學(xué)的資格。而波爾--他對(duì)這位出色的年輕人顯然有著明顯的好感--也來(lái)信告訴海森堡，他已經(jīng)獲得了由洛克菲勒（Rockerfeller）財(cái)團(tuán)資助的國(guó)際教育基金會(huì)（IEB）的獎(jiǎng)金，為數(shù)1000美元，從而讓他有機(jī)會(huì)遠(yuǎn)赴哥本哈根，與波爾和他的同事共同工作一年。當(dāng)時(shí)，云集在玻爾研究所的來(lái)自世界各國(guó)的理論物理學(xué)家，正試圖用這種模型來(lái)探索光譜線及其在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的分裂，以便創(chuàng)立沒(méi)有邏輯矛盾的原子過(guò)程理論，同時(shí)，玻爾本人認(rèn)為，只有堅(jiān)決背離傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，問(wèn)題才能獲得進(jìn)展。但究竟從何入手的問(wèn)題卻一直困擾著他。這是一個(gè)棘手的問(wèn)題，因?yàn)樗玛P(guān)從傳統(tǒng)的經(jīng)典力學(xué)向一種更合乎自然的科學(xué)過(guò)渡。新事物的產(chǎn)生總要沖破重重阻礙，該怎么辦呢?整個(gè)研究所陷入了沉思和不斷的實(shí)驗(yàn)之中。1925年，當(dāng)所有的努力都顯得徒勞無(wú)益時(shí)，人們似乎覺(jué)得物理學(xué)已經(jīng)走進(jìn)了一條死胡同。

然而，海森堡的思想讓玻爾長(zhǎng)期的困惑迎刃而解。海森堡在大學(xué)時(shí)就對(duì)各種原子模型持懷疑態(tài)度。他感到玻爾的理論不可能在實(shí)驗(yàn)中得到理想的證實(shí)。因?yàn)椴柕睦碚摻⒃谝恍┎豢芍苯佑^察或不可測(cè)量的量上，如電子運(yùn)動(dòng)的速度和軌跡等。海森堡認(rèn)為，在實(shí)驗(yàn)中，我們不能期望找到像電子在原子中的位置，電子的速度和軌跡等一些根本無(wú)法觀察到的原子特征，而應(yīng)該只探索那些可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定的數(shù)值，如固定狀態(tài)的原子的能量、原子輻射的頻率和強(qiáng)度等。因此，在計(jì)算某個(gè)數(shù)值時(shí)，只需要利用原則上可以觀察到的數(shù)值之間的相互比值，即只有依靠數(shù)學(xué)抽象才能解決問(wèn)題。因此，海森堡首先從玻爾的對(duì)應(yīng)原理出發(fā)，從中找到充分的數(shù)學(xué)根據(jù)，使這一原理由經(jīng)驗(yàn)原則變?yōu)檠芯吭觾?nèi)部過(guò)程的一種科學(xué)方法。

海森堡沒(méi)有就此止步不前。1925年6月，他又解決了物理學(xué)上的另一個(gè)重要問(wèn)題——如何解釋一個(gè)非簡(jiǎn)諧原子的穩(wěn)定能態(tài)，從而奠定了量子力學(xué)發(fā)展的綱領(lǐng)。幾個(gè)月后，他在物理學(xué)雜志上發(fā)表了題為《關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)關(guān)系的量子論新釋》的論文，將一類新的數(shù)學(xué)量引入了物理學(xué)領(lǐng)域，從而創(chuàng)立了量子力學(xué)。海森堡的理論基礎(chǔ)是可以觀察的事物或可以測(cè)量到的量。他認(rèn)為，我們不是總能準(zhǔn)確地確定某一時(shí)間電子在空間上的位置，也不可能在它的軌道上跟蹤它，因而玻爾假定的行星軌道是不是真的存在還不能確定。因此，像位置、速度等力學(xué)量，需要用線性代數(shù)中的“矩陣”這種抽象的數(shù)學(xué)體系來(lái)表示，而不應(yīng)該用一般的數(shù)來(lái)表示。作為一種數(shù)學(xué)體系，矩陣是指復(fù)數(shù)在矩形中排列成的行列，每個(gè)數(shù)字在矩形中的位置由兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表示，一個(gè)相當(dāng)于數(shù)學(xué)位置上的行，另一個(gè)相當(dāng)于數(shù)學(xué)位置上的列的理論?！熬仃嚒北惶岢龊?，玻恩很快注意到了這個(gè)問(wèn)題的重要性，他與約爾丹共同合作對(duì)矩陣力學(xué)原理進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。1925年9月，他倆一起發(fā)表了《論量子力學(xué)》一文，將海森堡的思想發(fā)展成為量子力學(xué)的一種系統(tǒng)理論。11月，海森堡在與玻恩和約爾丹協(xié)作下，發(fā)表《關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)關(guān)系的量子論的重新解釋》的論文，創(chuàng)立了量子力學(xué)中的一種形式體系——矩陣力學(xué)。從此，人們找到了原子微觀結(jié)構(gòu)的自然規(guī)律。愛(ài)因斯坦評(píng)價(jià)道：“海森堡下了一個(gè)巨大的量子蛋?！?/p>

海森堡的矩陣力學(xué)所采用的方法是一種代數(shù)方法，它從所觀測(cè)到的光譜線的分立性入手，強(qiáng)調(diào)不連續(xù)性。幾個(gè)月后的1926年初，奧地利物理學(xué)家薛定諤采用解微分方程的方法，從推廣經(jīng)典理論入手，強(qiáng)調(diào)連續(xù)性，從而創(chuàng)立了量子力學(xué)的第二種理論——波動(dòng)力學(xué)。由于兩個(gè)理論的創(chuàng)始人都只對(duì)自己的理淪深信不疑，而較少領(lǐng)會(huì)對(duì)方的思想，因而一場(chǎng)爭(zhēng)論就不可避免了，他們都對(duì)對(duì)方的理論提出了批評(píng)。后來(lái)，薛定諤在認(rèn)真研究了海森堡的矩陣力學(xué)之后，與諾依曼一起證明了波動(dòng)力學(xué)和矩陣力學(xué)在數(shù)學(xué)上的等價(jià)性。這兩種理論的成功結(jié)合，大大豐富和拓展了量子理論體系。這樣，解決原子物理任務(wù)的方法在1926年就正式創(chuàng)立起來(lái)了。

后來(lái)，在解釋氫分子光譜中強(qiáng)弱譜線交替出現(xiàn)的現(xiàn)象時(shí)，海森堡運(yùn)用矩陣力學(xué)將氫分子分成兩種形式：正氫和伸氫，即發(fā)現(xiàn)了同素異形氫。這可是個(gè)了不起的發(fā)現(xiàn)。1933年，為了表彰他創(chuàng)立的量子力學(xué)，尤其是運(yùn)用量子力學(xué)理論發(fā)現(xiàn)了同素異形氫，瑞典皇家科學(xué)院給他頒發(fā)了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。幸運(yùn)之神降落到了年輕的海森堡身上。

人物履歷

維爾納·卡爾·海森堡(Wener Karl Heisenberg)是德國(guó)著名的理論物理學(xué)家、哲學(xué)家，量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一。1901年12月5日，他出生于德國(guó)的維爾茨堡。他的父親A．海森堡博士是名噪一時(shí)的語(yǔ)言學(xué)家和東羅馬史學(xué)家，曾經(jīng)在慕尼黑大學(xué)擔(dān)任中世紀(jì)和現(xiàn)代希臘語(yǔ)教授。受其影響，年幼的海森堡學(xué)到了一定的語(yǔ)言知識(shí)，其父對(duì)此引以為豪。

1920年以前，海森堡在著名的慕尼黑麥克西米學(xué)校讀書(shū)。麥克西米學(xué)校培養(yǎng)了不少未來(lái)的科學(xué)家，如量子思想的創(chuàng)始人普朗克40年前就在此求學(xué)。中學(xué)時(shí)，海森堡迷上了數(shù)學(xué)，并且很快掌握了微分學(xué)和積分學(xué)。那時(shí)的他，一直憧憬著在未來(lái)成為一名數(shù)學(xué)家?？墒牵髞?lái)的大學(xué)生涯卻改變了這個(gè)年輕人的命運(yùn)。

1920年中學(xué)畢業(yè)后，海森堡考入慕尼黑大學(xué)，在索末菲、維恩等指導(dǎo)下攻讀物理學(xué)。后來(lái)，他又前往哥廷根大學(xué)，在玻恩和希爾伯特的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)物理。1923年，海森堡寫(xiě)出了題為《關(guān)于流體流動(dòng)的穩(wěn)定和湍流》這篇流體力學(xué)的博士論文，詳細(xì)研究了非線性理論的近似性，年終取得了慕尼黑大學(xué)的博士學(xué)位。

1923年10月回到哥廷根，由馬克思· 玻恩私人出資聘請(qǐng)為助教。

1924年6月7日在哥廷根第一次遇見(jiàn)愛(ài)因斯坦。

1924年至1927年間，他得到洛克菲勒基金會(huì)的贊助，來(lái)到哥本哈根的理論物理研究所與玻爾一起工作。從此，海森堡置身于長(zhǎng)期激烈的學(xué)術(shù)爭(zhēng)鳴的氛圍中，開(kāi)始卓有成效的學(xué)術(shù)研究工作。

1933年12月11日獲得1932年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1934年6月21日提出正子理論。

學(xué)術(shù)征程

第二次世界大戰(zhàn)期間，當(dāng)愛(ài)因斯坦等科學(xué)家受到納粹迫害時(shí)，海森堡因其對(duì)德國(guó)的熱愛(ài)而留在德國(guó)，并盡可能地挽救德國(guó)的科學(xué)。

1941年，他被任命為柏林大學(xué)物理學(xué)教授和凱澤·威廉皇家物理所所長(zhǎng)，成為德國(guó)研制原子彈核武器的領(lǐng)導(dǎo)人，與核裂變的發(fā)現(xiàn)者之一哈恩一起研制核反應(yīng)堆。隨著戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)程的推進(jìn)，海森堡很快發(fā)現(xiàn)自己陷入矛盾之中：他熱愛(ài)自己的祖國(guó)，但又對(duì)納粹的暴行非常仇恨。

1946年，海森堡與同事一道在哥廷根重建了哥廷根大學(xué)物理研究所，從事物理學(xué)和天文物理學(xué)研究，并擔(dān)任所長(zhǎng)。

1948年，該研究所易名為馬克斯·普朗克物理研究所。10年以后，他又被聘為慕尼黑大學(xué)的物理教授，研究所也隨他遷入慕尼黑，并改名為馬克斯·普朗克物理及天文物理研究所。

第二次世界大戰(zhàn)后，海森堡在促進(jìn)原子能和平應(yīng)用上做出了很大貢獻(xiàn)。1957年，他和其他德國(guó)科學(xué)家聯(lián)合反對(duì)用核武器武裝德國(guó)軍隊(duì)。他還與日內(nèi)瓦國(guó)際原子物理學(xué)研究所密切合作，并擔(dān)任了這個(gè)研究機(jī)構(gòu)的第一任委員會(huì)主席。

這位天才的物理學(xué)家永遠(yuǎn)不會(huì)放棄學(xué)術(shù)上的不斷努力。自1953年后的20年中，海森堡把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向基本粒子理論的研究。1958年4月，他提出了非線性旋量理論。這個(gè)理論的基礎(chǔ)是4個(gè)非線性微分方程及其包括引力子在內(nèi)的所謂“宇宙公式”。這些方程系運(yùn)用于自然界中，能體現(xiàn)出普遍對(duì)稱性的基本形式的微分系統(tǒng)，而且能解釋高能碰撞中產(chǎn)生的基本粒子的多樣性。海森堡以他的研究不斷推動(dòng)現(xiàn)代物理向前發(fā)展。

1976年2月1日，海森堡這位20世紀(jì)杰出的科學(xué)家與世長(zhǎng)辭。作為量子力學(xué)的奠基者，人們永遠(yuǎn)不會(huì)忘記他改變了人們對(duì)客觀世界的基本觀點(diǎn)及其在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)激光、晶體管、電子顯微鏡等現(xiàn)代化設(shè)備中所產(chǎn)生的巨大影響。這位“永遠(yuǎn)以哥倫布為榜樣”的科學(xué)家，在物理學(xué)微觀世界中，開(kāi)拓了新的途徑，成為量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一，在微觀粒子運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)領(lǐng)域中做出了卓越的貢獻(xiàn)。

主要成就

量子力學(xué)

1925年，維爾納·海森堡提出了一個(gè)新的物理學(xué)說(shuō)，一個(gè)在基本概念上與經(jīng)典牛頓學(xué)說(shuō)有著根本不同的學(xué)說(shuō)。這個(gè)新學(xué)說(shuō)──在海森堡的繼承人做了某些修正后──取得了光輝的成果，今天被公認(rèn)為可以應(yīng)用于所有的物理體系，而不管其類型如何或規(guī)模大小。

用數(shù)學(xué)能演證出：在只涉及宏觀體系的情況下，量子力學(xué)的預(yù)測(cè)不同于經(jīng)典力學(xué)的預(yù)測(cè)，不過(guò)由于兩者在量上差別太小而無(wú)法度量出來(lái)（由于這種原因，經(jīng)典力學(xué)──在數(shù)學(xué)上比量子力學(xué)簡(jiǎn)單得多──仍可用于大多數(shù)的科學(xué)運(yùn)算）。但是在涉及原子量綱體系的情況下，量子力學(xué)的預(yù)測(cè)與經(jīng)典力學(xué)的預(yù)測(cè)迥然各異；實(shí)驗(yàn)表明在這樣的情況下，量子力學(xué)的預(yù)測(cè)是正確的。

海森堡學(xué)說(shuō)所得出的成果之一是著名的“不確定性原理”。這條原理由他在1927親自提出，被一般認(rèn)為是科學(xué)中所有道理最深?yuàn)W、意義最深遠(yuǎn)的原理之一。測(cè)不準(zhǔn)原理所起的作用就在于它說(shuō)明了我們的科學(xué)度量的能力在理論上存在的某些局限性，具有巨大的意義。如果一個(gè)科學(xué)家用物理學(xué)基本定律甚至在最理想的情況下也不能獲得有關(guān)他正在研究的體系的準(zhǔn)確知識(shí)，那么就顯然表明該體系的將來(lái)行為是不能完全預(yù)測(cè)出來(lái)的。根據(jù)測(cè)不準(zhǔn)原理，不管對(duì)測(cè)量?jī)x器做出何種改進(jìn)都不可能會(huì)使我們克服這個(gè)困難！

不確定性原理表明從本質(zhì)上來(lái)講物理學(xué)不能做出超越統(tǒng)計(jì)學(xué)范圍的預(yù)測(cè)（例如，一位研究放射的科學(xué)家可能會(huì)預(yù)測(cè)出在三兆個(gè)原子中將會(huì)有兩百萬(wàn)個(gè)在翌日放射Υ射線，但是他卻無(wú)法預(yù)測(cè)出任何一個(gè)具體的鐳原子將會(huì)是如此）。在許多實(shí)際情況中，這并不構(gòu)成一種嚴(yán)重的限制。在牽涉到巨大數(shù)目的情況下，統(tǒng)計(jì)方法經(jīng)?？梢詾樾袆?dòng)提供十分可靠的依據(jù)；但是在牽涉到小數(shù)目的情況下，統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)就確實(shí)靠不住了。事實(shí)上在微觀體系里，測(cè)不準(zhǔn)原理迫使我們不得不拋棄我們的嚴(yán)格的物質(zhì)因果觀念。這就表明了科學(xué)基本觀發(fā)生了非常深刻的變化；的確是非常深刻的變化以致于象愛(ài)因斯坦這樣的一位偉大的科學(xué)家都不愿意接受。愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“我不相信上帝在和宇宙投骰子。”然而這卻基本上是大多數(shù)現(xiàn)代物理學(xué)家感到必須得采納的觀點(diǎn)。

顯而易見(jiàn)，從某種理論觀點(diǎn)來(lái)看，量子學(xué)說(shuō)改變了我們對(duì)物質(zhì)世界的基本觀念，其改變的程度也許甚至比相對(duì)論還要大。然而量子學(xué)說(shuō)帶來(lái)的結(jié)果并不僅僅是人生觀的變化。

在量子學(xué)說(shuō)的實(shí)際應(yīng)用的行列之中，有諸如電子顯微鏡、激光器和半導(dǎo)體等現(xiàn)代儀器。它在核物理學(xué)和原子能領(lǐng)域里也有著許許多多的應(yīng)用；它構(gòu)成了我們的光譜學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)，廣泛地用于天文學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域；它還用于對(duì)各種不同論題的理論研究，諸如液態(tài)氦的特性、星體的內(nèi)部構(gòu)造、鐵磁性和放射性等等。

維爾納·海森堡于1901年出生在德國(guó)，1923年在慕尼黑大學(xué)獲得理論物理學(xué)博士學(xué)位。從1924年到1927年他在哥本哈根與偉大的丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾共事。他的關(guān)于量子力學(xué)的第一篇重要論文發(fā)表于1925年，他對(duì)測(cè)不準(zhǔn)原理論述的結(jié)果于1927年問(wèn)世。海森堡1976年溘然長(zhǎng)逝，享年七十四歲，他留下了妻子和七個(gè)兒女。

就量子力學(xué)的重要性而論，讀者可能要問(wèn)為什么不把海森堡的名次在本冊(cè)中排得更加高些。然而海森堡并不是量子力學(xué)創(chuàng)立中的唯一重要的科學(xué)家，為此做出了有深遠(yuǎn)意義貢獻(xiàn)的有他的前輩馬克斯·普朗克、阿爾伯特·愛(ài)因斯坦、尼爾斯·玻爾和法國(guó)科學(xué)家路易·德布羅意。此外，在海森堡的那篇具有獨(dú)創(chuàng)性的論文發(fā)表不久以后的年月里，許多其他科學(xué)家其中包括奧地利人歐文·施羅丁格和英國(guó)人P·A·M狄拉克都對(duì)量子學(xué)說(shuō)做出了重要的貢獻(xiàn)。但是我認(rèn)為海森堡是量子力學(xué)創(chuàng)立中的主要人物，即使按勞分功，他的貢獻(xiàn)也理應(yīng)使他在本冊(cè)中名列高位。

學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)

1927年至1941年期間，海森堡在萊比錫大學(xué)擔(dān)任理論物理學(xué)教授。

在學(xué)術(shù)上，海森堡不僅開(kāi)拓了量子力學(xué)的發(fā)展道路，而且為物理學(xué)的其他分支(如量子電動(dòng)力學(xué)、渦動(dòng)力學(xué)、宇宙輻射性物理和鐵磁性理論等)都做出了杰出的貢獻(xiàn)。除此以外，他還是一個(gè)杰出的哲學(xué)家。

1927年，海森堡發(fā)表了《量子理論運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)的直觀內(nèi)容》一文，提出了深具影響力的“測(cè)不準(zhǔn)原則”，奠定了從物理學(xué)上解釋量子力學(xué)的基礎(chǔ)。他認(rèn)為，當(dāng)我們的工作從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域時(shí)，我們的宏觀儀器(觀測(cè)工具)必然會(huì)對(duì)微觀粒子(研究對(duì)象)產(chǎn)生干擾。平時(shí)．人們只能用反映宏觀世界的經(jīng)典概念來(lái)描述宏觀儀器所測(cè)量到的結(jié)果，這樣，所測(cè)量到的結(jié)果就同粒子的原來(lái)狀態(tài)不完全相同。根據(jù)這個(gè)原理，海森堡宣稱，人們不可能同時(shí)準(zhǔn)確地確定一個(gè)物理的位置和速度，其中一個(gè)量測(cè)定得越準(zhǔn)確，則另一個(gè)量就越不準(zhǔn)確。因此，在確定運(yùn)動(dòng)粒子的位置和速度時(shí)一定存在一些誤差。這些誤差對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)是微不足道的，但在原子研究中卻不容忽視?！皽y(cè)不準(zhǔn)原則”原則上可以影響到物理學(xué)上或大或小的各種現(xiàn)象，但它的重要性在物理學(xué)上的微觀領(lǐng)域表現(xiàn)得更加明顯。通常，在實(shí)踐中，如果研究中涉及的數(shù)量很大，那么統(tǒng)計(jì)的方法就為研究活動(dòng)提供可靠的保障；然而如果涉及的數(shù)量很小時(shí)，那么測(cè)不準(zhǔn)原理會(huì)讓我們改變?cè)械奈锢硪蚬P(guān)系的觀點(diǎn)，并且接受測(cè)不準(zhǔn)原理。

在測(cè)不準(zhǔn)原理發(fā)現(xiàn)之前，很多人認(rèn)為，如果能預(yù)先測(cè)量到自然界中每個(gè)粒子在任何時(shí)刻運(yùn)動(dòng)的位置和速度，那么對(duì)于整個(gè)宇宙的歷史，無(wú)論是過(guò)去，還是將來(lái)，原則上來(lái)說(shuō)都是可以計(jì)算出來(lái)的。然而，測(cè)不準(zhǔn)原理卻否定了這種情況存在的可能性。因?yàn)槭聦?shí)上，人們并不能在同一時(shí)刻準(zhǔn)確地測(cè)量到粒子運(yùn)動(dòng)的位置和速度。測(cè)不準(zhǔn)原理在一定程度上說(shuō)明了科學(xué)測(cè)量存在的局限性，它說(shuō)明物理學(xué)上的基本定律有時(shí)也不能讓科學(xué)家在理想的狀況下正確認(rèn)識(shí)研究體系，因而無(wú)法完全預(yù)測(cè)這一體系將要發(fā)生的變化。這一原理的提出具有巨大而深遠(yuǎn)的意義，它是對(duì)科學(xué)上的基本哲學(xué)觀——決定論思想的一次重大革新：它告訴人們，測(cè)量?jī)x器的不斷改進(jìn)，也不可能克服實(shí)際存在的誤差。因而，在實(shí)踐中，這一原理被越來(lái)越多的科學(xué)家所接受。

在海森堡的一生中，他還撰寫(xiě)了一系列物理學(xué)和哲學(xué)方面的著作，如《原子核科學(xué)的哲學(xué)問(wèn)題》、《物理學(xué)與哲學(xué)》，《自然規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)》、《部分與全部》、《原子物理學(xué)的發(fā)展和社會(huì)》等等，為現(xiàn)代物理學(xué)和哲學(xué)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

人物評(píng)價(jià)

除了獲得馬克斯·普朗克獎(jiǎng)?wù)?、德?guó)聯(lián)邦十字勛章等獎(jiǎng)?wù)拢Z貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)外，海森堡還被布魯塞爾大學(xué)、卡爾斯魯厄大學(xué)和布達(dá)佩斯大學(xué)授予榮譽(yù)博士頭銜。他是倫敦皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員、以及哥廷根、巴伐利亞、薩克森、普魯士、瑞典、羅馬尼亞、挪威、西班牙、荷蘭、羅馬、美國(guó)等眾多科學(xué)學(xué)會(huì)的成員，德國(guó)科學(xué)院和意大利科學(xué)院的院士。1953年成為洪堡基金會(huì)的主席，歐洲核研究委員會(huì)德國(guó)代表團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)，日內(nèi)瓦和平利用原子能會(huì)議上西德的代表。

人物爭(zhēng)議

“海森堡之謎”

“海森堡之謎”主要指的是海森堡本人在二次大戰(zhàn)期間主持納粹德國(guó)核物理研究期間所起的作用，以及納粹德國(guó)為什么沒(méi)有利用他們當(dāng)時(shí)在這方面的優(yōu)勢(shì)，成為世界上第一個(gè)掌握制造原子彈的國(guó)家。

戰(zhàn)后，人們譴責(zé)與納粹合作的科學(xué)家，自然針對(duì)海森堡的作用提出問(wèn)題。對(duì)此，海森堡辯解說(shuō)，他實(shí)際上是為納粹在這方面的研究設(shè)置了種種障礙，才使得納粹沒(méi)有研制出原子彈。海森堡在1942年要求撥款時(shí)，也確實(shí)只要求了區(qū)區(qū)幾百萬(wàn)當(dāng)時(shí)的“帝國(guó)馬克”，這對(duì)于研制原子彈簡(jiǎn)直就是開(kāi)玩笑。但是，反對(duì)這樣說(shuō)法的人也大有人在，他們認(rèn)為海森堡確實(shí)是在為納粹服務(wù)，只是他數(shù)學(xué)和理論計(jì)算能力較差，影響了研究信心和進(jìn)度。

“哥本哈根之謎”

“哥本哈根之謎”本來(lái)是“海森堡之謎”的一部分，但也可自成一章。1941年9月，丹麥已被納粹德國(guó)占領(lǐng)，但玻爾還沒(méi)有離開(kāi)丹麥，此時(shí)，海森堡和另外一名德國(guó)物理學(xué)家馮·魏茨澤克突然來(lái)到哥本哈根訪問(wèn)玻爾。直至今日，人們對(duì)這兩人哥本哈根之行的動(dòng)機(jī)還有爭(zhēng)論。支持海森堡的人說(shuō)，海森堡的目的是告訴玻爾，納粹德國(guó)不會(huì)制造出原子彈，讓玻爾利用他的影響使反對(duì)納粹的國(guó)家也不研究原子彈。另一派則認(rèn)為，海森堡想勸說(shuō)玻爾放棄不與納粹合作的立場(chǎng)，幫助研制。