「下了一個巨大的量子蛋」的海森堡

2020-12-05 笑看科普吧

維爾納·卡爾·海森堡是德國的物理學家,也是哥本哈根學派的代表人物。他出生在日耳曼族的一家庭中,父親是語言學家和史學家,在慕尼黑大學擔任希臘語教授,所以海森堡很小的時候就掌握了語言知識,中學時他在普朗克的母校慕尼黑麥克西米學校讀書,他很快喜歡上了數學,希望自己將來成為一名數學家,並掌握了微分學和積分學。大學就讀於慕尼黑大學,跟隨索末菲、維恩等人學習物理學,好來前往哥廷根大學,在玻恩和希爾伯特的指導下學習物理。1923年獲得慕尼黑大學哲學博士學位,同年十月被玻恩聘請為私人助教,次年結實愛因斯坦。後來在哥本哈根的理論物理研究所與玻爾一起工作,並獲得1932年度的諾貝爾物理學獎。

二戰期間,迫於納粹的威脅玻爾離開了哥本哈根物理研究所,好多同事也都離開到了世界各國,由於海森堡對自己國家的熱愛選擇留下來,還成了德國研究核武器的主要負責人,玻爾知道消息後很憤怒,從此兩人反目成仇。隨著他認識到納粹的暴行陷入矛盾之中,於是他採取了遏制德國核武器發展的行動。海森堡在促進原子能和平應用上做出了很大貢獻,二戰結束後他和其他德國科學家聯合反對德國軍隊武裝核武器,還與日內瓦國際原子物理學研究所密切合作,並擔任了這個研究機構的第一任委員會主席。

海森堡對量子力學有著不可磨滅的貢獻,他拓寬了量子力學的道路。他在玻爾對應原理的基礎上找到充分的數學根據,使對應原理由經驗原則變為研究原子內部過程的一種科學方法。他解釋一個非簡諧原子的穩定能態,奠定了量子力學發展的綱領。海森堡用矩陣力學方法證明量子的不連續性,薛丁格用微分方程證明量子的連續性,後來薛丁格通過研究海森堡的理論把二者結合起來,豐富了量子理論體系。海森堡學說所得出的成果之一是著名的"不確定性原理",被認為是科學中所有道理最深奧、意義最深遠的原理之一。測不準原理所起的作用就在於它說明了我們的科學度量的能力在理論上存在的某些局限性,具有巨大的意義。

海森堡一生獲得無數獎章,普朗克獎章、德國聯邦十字勳章等獎章,諾貝爾物理學獎等,最有趣的是獲得曾經的同事後來的仇人命名的玻爾國際獎章。他還是好多國家的科學學會成員,他對量子力學的貢獻雖然比不上普朗克等人,但也應該有更高的位置。他還是哲學家,攥寫了很多哲學著作。與七十四歲時與世長辭。

相關焦點

  • 轟動世界的「海森堡之謎」是怎麼回事,它是如何影響二戰的
    1920年中學畢業後,海森堡考入慕尼黑大學,在索末菲、維恩等指導下攻讀物理學。後來,他又前往哥廷根大學,在玻恩和希爾伯特的指導下學習物理。1923年,海森堡寫出了題為《關於流體流動的穩定和湍流》這篇流體力學的博士論文,詳細研究了非線性理論的近似性,年終取得了慕尼黑大學的博士學位。1923年10月回到哥廷根,由馬克思· 玻恩私人出資聘請為助教。
  • 海森堡之謎—20世紀科學史上最大的謎題!海森堡真的計算錯誤了嗎
    沃納·海森堡,德國著名的理論物理學家、哲學家。作為量子力學的奠基者,他改變了人們對客觀世界的基本觀點及其在實際應用中對雷射、電晶體、電子顯微鏡等現代化設備中都產生了巨大影響。他於20世紀20年代創立的量子力學,可用於研究電子、質子、中子以及原子和分子內部的其它粒子的運動,從而引發了物理界的巨大變化,開闢了20世紀物理時代的新紀元。
  • 一個充滿爭議的科學家-海森堡
    海森堡是德國理論物理學家和量子力學的關鍵先驅之一。他以海森堡不確定性原理而聞名,即無法同時確定一個粒子的位置和動量。海森堡於1932年被授予諾貝爾物理學獎,以獎勵其對量子力學的創造,其應用還導致了氫的同素異形體的發現。
  • 歷史檔案:海森堡是否真的為納粹賣命(下)
    這個話題之所以如此敏感,是因為海森堡參與了納粹的原子彈製造計劃。因此,海森堡在與玻爾交談時十分謹慎,很多話不能直說,這也因此給玻爾留下這一印象,海森堡全力以赴地為德國製造原子彈。事實上,德國當時的情況是,1939年9月,在陸軍裝備局領導下成立了鈾協會」,研究如何將鈾裂變並用於軍事,但許多技術問題根本沒弄清,如製造一枚原子彈需要幾千克或幾噸裂變物。此外,德國手裡當時除了有鈾-235外,一無所有。
  • 資料:歷史上的海森堡與波爾
    沃納·海森堡(Werner Heisenberg,1901—1976):德國物理學家,猶太人。1932年,獲諾貝爾物理獎。海森堡以兩件事著稱於世:一是提出了著名的量子「測不準原理」,揭示了微觀世界混沌的本性;二是他主持過希特勒的原子彈計劃,但未能造出原子彈。  儘管海森堡承擔了德國的原子彈計劃,但他並不認同希特勒。
  • 海森堡:一個在不確定的世界裡深情活著的人
    除此之外,演員李曄在經過了從第一次演話劇《哥本哈根》至今,他的劇本上已經有密密麻麻的記錄了,大到一個舞臺調度,小到某處細節調整,他都落在筆頭上,便於每輪演出前復盤一下,能夠保證新一輪的場次「百尺竿頭更進一步」。好了,閒言少敘,我們今天就來聊一聊物理學家海森堡。
  • 海森堡的測不準原理
    月,年輕的海森堡(Werner Heisenberg)發展出了量子理論中的一個主要關鍵——測不準原理,涵義極為深遠。 海森堡1901 年 12 月,海森堡誕生於德國一個中上階級的學術家庭。孩童時期,他喜歡數學和科技小機件,老師們都認為他極有天賦。1920 年時,他到慕尼黑大學就讀,在大師索末菲(Arnold Sommerfeld)的指導下,兩年內就發表了四篇物理論文。
  • 量子力學:一個測不準的世界——海森堡和他的測不準原理
    海森堡覺得這事兒不對勁。怎麼的呢?你們都說有軌道,誰看見過呢?假如不能檢測,憑什麼說這東西是存在的呢?玻爾前輩,還有索末菲老師,你們啥也沒看到,你們僅僅看到了光的能級差,你們僅僅看到了電子從一個能級跳到了另一個能級就認為是從一個軌道跳到了另一個軌道,能級就一定是軌道嗎?海森堡於是就開始拋開圓軌道概念。開始了另外一條道路的探索。
  • 海森堡的物理成長之路
    接上期海森堡的父親帶著他來到了物理系,見了一個教授,是誰呢?就我們上節課說的索默菲,他把玻爾的原子軌道模型給它拓展成一個橢圓軌道了,還記得吧?然後索默菲就問了海森堡同樣的問題,說小夥子說你想學物理,你看過什麼書?
  • 德國造出了原子彈,是海森堡的謊言,還是歷史真相
    在科學史也是戰爭史上有一個謎案,那就是二戰時期德國有沒有造出原子彈。在1945年8月6日,和8月9日,美國在日本的廣島和長崎投下了兩顆原子彈,當時原子彈所產生的亮光超過一千個太陽亮度。此後日本不得不宣布無條件投降。美國人的原子彈工程是在曼哈頓實施的,因此也叫曼哈頓計劃,整個計劃從1942年開始,到試爆成功只用了短短3年時間。
  • 擁有哲學思想的海森堡
    上回說了海森堡當時正在小島上養病,海森堡是有一定的哲學思想,他就想他說玻爾的現在原子模型它能解釋氫原子光譜,那就證明他肯定是存在某種真理,但是它不能解釋其他的問題,同樣也證明它有一定的問題,這個問題就是他的問題在哪呢?忽然之間海森堡就意識到了,這後兩條都沒毛病,但是你第一條說定軌道,你這個軌道誰看見了?
  • 海森堡的錯誤估計誤導了德國
    年8月9日美國人核爆日本廣島後,被拘押在英國劍橋附近的海森堡等第三帝國的頂尖核物理學家們展開了一場激烈的爭論。一個上午激烈的爭論,最後達成的共識是:美國在現階段根本不可能做到核武器小型化,唯一的可能就是向廣島空投了一整座核反應堆!由此可見德國與美國在原子彈研究方面的差距。諾貝爾物理學獎的獲得者著名物理學家德國佬海森堡是上個世紀最頂尖的核物理學家。這是因為如此,元首就任命他為第三帝國核武器的主管。
  • 愛因斯坦-薛丁格VS玻爾-海森堡,誰的量子理論是對的?下
    因為如果只要觀測,它一定會給出你一個確定的值,就是它會告訴你,它到底有沒有粒子把它填滿。因此我就用一個間接的方法,通過一個反向推導的方法來判斷第一激發態到底處在一個什麼樣的狀態,就是實驗的基本原理。這就充分的證明了所謂的量子態的轉變,或者說量子波函數坍縮的過程,不是瞬間的,它是有一個中間狀態的。所以,就此看來愛因斯坦這一派是正確的。這也是為什麼主流媒體上,包括很多科普的自媒體都會說量子力學被推翻了。但是,這個論斷其實是不準確的,不能說量子力學被推翻了,你只能說海森堡跟波爾他們這種對量子力學,原來現有大部分人承認的這一套量子力學,有可能是不夠完備的。
  • 物理帥哥的成長之海森堡
    另外一個地方也在德國,德國的慕尼黑大學,我們今天的故事就從這講起。說慕尼黑大學有一個歷史學教授,專門研究東羅馬帝國史的,的同時還教希臘語。不過我們說的不是他,而是他的兒子叫做海森堡,這海森堡從小就很聰明,還很帥,是公認的大帥哥。沒事就自己學學微積分,看看相對論,十幾歲的時候看過一本書,叫做時間空間與物質。
  • 大家囧事: 海森堡差點掛掉的博士答辯
    作為哥廷根大學的一名訪問學生,他要在最後一個學期回到慕尼黑大學,趕出他的博士論文。導師阿諾·索末菲 (Arnold Sommerfeld) 深知海森堡在量子力學領域的工作頗具爭議,因此建議他選擇更傳統的問題 -- 流體動力學,作為博士論文課題,免得引來麻煩,畢不了業。不過麻煩還是來了。
  • 《絕命毒師》是否給了海森堡,這個傳奇的人物,一個理想的結局?
    美劇史上最令人印象深刻的角色:沃爾特·懷特《絕命毒師》是有史以來最偉大的電視劇之一,該劇的主角傑西,他的高中化學老師變成了冷血的冰毒頭目海森堡。沃爾特·懷特這一著名的毒師形象成了美劇歷史上最不可磨滅的角色之一。
  • 最新研究:海森堡極限取得有意義的更新
    這一題為「π校正的海森堡極限」的研究成果論文發表在最近的《物理學評論快報》上。研究人員解釋說,「海森堡極限可以看作是海森堡不確定性關係的改進變體,適用於量子估計理論和量子計量學。」量子計量學利用量子效應(例如糾纏)來進行高解析度、高靈敏度的測量。在處理包含多個可能糾纏的狀態時,海森堡限制通常會出現在該領域。
  • 20世紀史上最大謎團海森堡之謎
    這兩朵巨大的蘑菇雲,雖然提前結束了二戰,但也標誌著人類從此正式步入核武器時代,有了可以瞬間毀滅我們自身文明的能力。  此後,在1923年至1927年間,海森堡頻繁來往於德國哥廷根(G?ttingen)和丹麥哥本哈根之間,不斷汲取兩地的學術營養。同時也和波爾建立了亦師亦友的深厚感情。波爾後來也成為了海森堡之謎中的一個重要角色。  1925年,24歲的海森堡發表了他的第一篇關於量子力學的論文,創立了矩陣形式的量子理論。