沃纳·海森堡(Wener Heisenberg),德国著名的理论物理学家、哲学家,量子力学的主要创始人,哥本哈根学派的代表人物之一。
沃纳·海森堡的亲笔签名
1901年12月5日,海森堡出生于德国的维尔茨堡。
他自幼因受父亲的影响(其父亲是名噪一时的语言学家和东罗马史学家,曾经在慕尼黑大学担任中世纪和现代希腊语教授),学到了丰富的语言知识。
1920年以前,海森堡在著名的慕尼黑麦克西米学校读书。麦克西米学校培养了不少未来的科学家,如量子思想的创始人普朗克40年前就在此求学。
中学时,海森堡迷上了数学,并且很快掌握了微分学和积分学。
那时的他,一直憧憬着在未来成为一名数学家。
可是,后来的大学生涯却改变了这个年轻人的命运。
1920年中学毕业后,海森堡考入慕尼黑大学,在索末菲、维恩等指导下攻读物理学。
后来,他又前往哥廷根大学,在玻恩和希尔伯特的指导下学习物理。
1923年,海森堡写出了题为《关于流体流动的稳定和湍流》这篇流体力学的博士论文,详细研究了非线性理论的近似性,年终取得了慕尼黑大学的哲学博士学位。
1923年10月回到哥廷根,由马克思· 玻恩私人出资聘请为助教。
1924年6月7日在哥廷根第一次遇见爱因斯坦。
1924年至1927年间,他得到洛克菲勒基金会的赞助,来到哥本哈根的理论物理研究所与玻尔一起工作。从此,海森堡置身于长期激烈的学术争鸣的氛围中,开始卓有成效的学术研究工作。
图中从左至右依次为尼尔斯·波尔、沃纳·海森堡和沃尔夫冈·泡利(三人都先后获得诺贝尔物理学奖)
1925年,年仅24岁的海森堡发表了关于量子力学的第一篇重要论文。
1927年,海森堡发表了《量子理论运动学和力学的直观内容》一文,提出了深具影响力的“测不准原则”,奠定了从物理学上解释量子力学的基础。
1933年12月11日,因创立量子力学,以及由此导致的氢的同素异形体的发现,海森堡被授予1932年度的诺贝尔物理学奖。
沃纳·海森堡(1933年)
第二次世界大战期间,当爱因斯坦等科学家受到纳粹迫害时,海森堡因其对德国的热爱而留在德国,并尽可能地挽救德国的科学。
1941年,他被任命为柏林大学物理学教授和凯泽·威廉皇家物理所所长,成为德国研制原子弹核武器的领导人,与核裂变的发现者之一哈恩一起研制核反应堆。
随着战争进程的推进,海森堡很快发现自己陷入矛盾之中:他热爱自己的祖国,但又对纳粹的暴行非常仇恨。
因此,他便采取实际行动来遏制德国核武器的发展。
第二次世界大战开始后,迫于纳粹德国的威胁,丹麦的大物理学家玻尔离开了心爱的哥本哈根理论物理研究所,离开了朝夕相处的来自世界各地的同事,远赴美国。
德国的许多科学家也纷纷背井离乡,坚决不与纳粹势力妥协。
然而,有一位同样优秀的物理学家却留下来了,并被纳粹德国委以重任,负责领导研制原子弹的技术工作,远在异乡的玻尔愤怒了,他与这位过去的同事产生了尖锐的矛盾,并与他形成了终生未能化解的隔阂。
有趣的是,这位一直未能被玻尔谅解的科学家却在1970年获得了“玻尔国际奖章”,而这一奖章是用以表彰“在原子能和平利用方面做出了巨大贡献的科学家或工程师”的。
历史在此开了个巨大的玩笑,这玩笑的主人公就像他发现的“不确定性原理”一样,成为谜一样的传奇故事,至今仍让人感到困惑和不解。
他就是量子力学的创始人——沃纳·海森堡。
二战期间缴获的德国核反应堆部件(复制品)
1946年,海森堡与同事一道在哥廷根重建了哥廷根大学物理研究所,从事物理学和天文物理学研究,并担任所长。
1948年,该研究所易名为马克斯·普朗克物理研究所。
10年以后,他又被聘为慕尼黑大学的物理教授,研究所也随他迁入慕尼黑,并改名为马克斯·普克物理及天文物理研究所。
正在授课的沃纳·海森堡
第二次世界大战后,海森堡在促进原子能和平应用上做出了很大贡献。
1957年,他和其他德国科学家联合反对用核武器武装德国军队。
他还与日内瓦国际原子物理学研究所密切合作,并担任了这个研究机构的第一任委员会主席。
这位天才的物理学家永远不会放弃学术上的不断努力。
自1953年后的20年中,海森堡把重点转向基本粒子理论的研究。
1958年4月,他提出了非线性旋量理论。
这个理论的基础是4个非线性微分方程及其包括引力子在内的所谓“宇宙公式”。
这些方程系运用于自然界中,能体现出普遍对称性的基本形式的微分系统,而且能解释高能碰撞中产生的基本粒子的多样性。
海森堡以他的研究不断推动现代物理向前发展。
1976年2月1日,海森堡这位20世纪杰出的科学家与世长辞。
海森堡晚年时期的半身纪念像
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、卡尔斯鲁厄大学和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,德国科学院和意大利科学院的院士。
1953年成为洪堡基金会的主席,欧洲核研究委员会德国代表团团长,日内瓦和平利用原子能会议上西德的代表。
量子力学是整个科学史上最重要的成就之一,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。鉴于他的重要影响,在美国学者麦克·哈特所著的《影响人类历史进程的100名人排行榜》,海森堡名列第43位。
作为量子力学的奠基者,海森堡被誉为是继爱因斯坦之后最有作为的科学家之一。
人们永远不会忘记他改变了人们对客观世界的基本观点及其在实际应用中对激光、晶体管、电子显微镜等现代化设备中所产生的巨大影响。
这位“永远以哥伦布为榜样”的科学家,在物理学微观世界中,开拓了新的途径,成为量子力学的创始人之一,在微观粒子运动学和力学领域中做出了卓越的贡献。
沃纳·海森堡位于右起第3排第3位的位置
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