維爾納·海森堡檢視原始碼討論檢視歷史
維爾納·海森堡 | |
|---|---|
 | |
| 出生 |
1901年12月5日 德國巴伐利亞維爾茨堡 |
| 逝世 |
1976年2月1日 西德慕尼黑 |
| 居住地 | 德國 |
| 國籍 | 德國 |
| 母校 | 慕尼黑大學 |
| 知名於 | 測不準原理、量子力學 |
| 獎項 | 諾貝爾物理學獎（1932年） |
| 科學生涯 | |
| 研究領域 | 物理 |
| 機構 |
格丁根大學 哥本哈根大學 萊比錫大學 柏林洪堡大學 聖安德魯斯大學 慕尼黑大學 |
| 博士導師 | 阿諾·索末菲 |
| 博士生 |
費利克斯·布洛赫 愛德華·特勒 |
維爾納·海森堡（德語：Werner Heisenberg，1901年12月5日－1976年2月1日）是德國一位物理學家，也是量子力學的創始人之一，「哥本哈根學派」代表性人物。1932年，海森堡因為「創立量子力學以及由此導致的氫的同素異形體的發現」而榮獲諾貝爾物理學獎。
他對物理學的主要貢獻是給出了量子力學的矩陣形式（矩陣力學），提出了「測不準原理」（又稱「海森堡不確定性原理」）和S矩陣理論等。他的《量子論的物理學基礎》是量子力學領域的一部經典著作。
生平
維爾納·海森堡1901年12月5日出生於德國維爾茨堡，1920年從慕尼黑的一所中學畢業後，在慕尼黑大學學習物理學，師從阿諾·索末菲、威廉·維恩等，1922年冬天轉去哥廷根大學，師從馬克斯·玻恩（1954年諾貝爾物理學獎）、詹姆斯·弗蘭克（1925年諾貝爾物理學獎）和大衛·希爾伯特。1923年他在慕尼黑大學獲得博士學位，並去哥廷根大學擔任玻恩的助手，1924年獲得大學任教資格。
從1924年至1927年，海森堡在哥廷根擔任講師。1924年9月17日至1925年5月1日，由於一項國際教育委員會洛克菲勒基金會獎學金的支持，海森堡與哥本哈根大學物理主任玻爾進行研究。之後他回到哥廷根和尼爾斯·玻爾（1922年諾貝爾物理學獎）共事並共同發表了矩陣力學。1926年又前往哥本哈根大學教授理論物理學。1927年，發展了海森堡不確定性原理，為後來知名的哥本哈根詮釋奠定了基礎，於同年，年僅26歲的海森堡被任命為萊比錫大學的教授，他的第一篇論文發表於萊比錫。1929年，他又前往美國、日本和印度巡迴講學。1941年成為柏林洪堡大學的物理學教授和物理研究所主任。
第二次世界大戰結束後，他和其他德國物理學家作為囚犯，被美國軍隊送往英國Farm Hall。1946年重返德國後，他和他的同事們重建了哥廷根物理研究所，該研究所在1948年改名為馬克斯-普朗克物理學研究所。1948年他在英國劍橋講學數月，1950年和1954年又應邀前往美國講學，1955年冬天他在蘇格蘭的聖安德魯斯大學教書，這些課程後來出版成書。1955年作為馬克斯-普朗克物理學研究所的主任，與研究所一起遷往慕尼黑，1958年成為慕尼黑大學的物理學教授，他的研究所被改名為「馬克斯-普朗克物理學和天體物理學研究所」（現為馬克斯-普朗克天體物理學研究所）。
海森堡愛好古典音樂，是個出色的鋼琴手，1937年與伊麗莎白·徐赫（Elisabeth Xuher）結婚，生有7個孩子，居住在慕尼黑。海森堡在1976年2月1日因癌症於家中逝世，中國當時著名的核物理學家，其學生張蜀江教授專程前往海森堡的葬禮。
研究
海森堡的名字一直都和他的量子力學理論聯繫在一起，這一理論發表時他年僅23歲，他也因為提出這一理論及其應用（尤其是氫同位素的發現），獲得了1932年的諾貝爾物理學獎。
海森堡提出的新理論，是完全基於對原子輻射的觀察，他認為，在某一個給定的時間點，一個電子所處的位置是無法確定的，也無法跟蹤它的軌跡，所以玻爾假定的電子軌道並不存在；諸如位置、速度等力學量，無法用通常的數字來描述，但可以用抽象的數學結構即矩陣來表達，海森堡用矩陣形式給出了他的新理論（矩陣力學）。
此後，海森堡又提出了著名的「不確定性原理」（又稱「海森堡測不準原理」），在一個量子力學系統中，一個運動粒子的位置和它的動量不可被同時確定，位置的不確定性<math>\Delta x</math>和動量的不確定性<math>\Delta p</math>是不可避免的，它們的乘積不小於<math>h/4\pi</math>（<math>h</math>為普朗克常數），這些誤差對於人類來說雖然是微小的，但是在原子研究中並不能被忽略。
在萊比錫期間，海森堡為原子核物理學做出了重要貢獻，為基本粒子理論引入了內部對稱量子數（1932年，1933年），發展了一種鐵磁性理論（1928年），和沃爾夫岡·泡利對量子場論進行了開創性研究工作。海森堡和John Archibald Wheeler同為S矩陣（1942年，1944年）之父，他很早就研究了量子場論的基本長度模型（1938年）。1940年代，他還研究了宇宙射線及其產生的離子碎片，導致不久後在英國發現了第一個介子。
1957年起，海森堡的研究興趣轉向了等離子體物理和高熱原子核反應問題，並與日內瓦國際原子物理研究所緊密合作，他擔任該研究所的科學政策委員會主席，並一直是該委員會的成員。在他於1953年成為洪堡基金會主席後，為基金會做了很多促進工作，他邀請各國科學家來德國，並協助他們在德國開展研究工作。
1953年起，他的理論工作偏向基本粒子的統一場論，這對於他來說，是理解基本粒子物理學的關鍵。
榮譽
除了獲得馬克斯·普朗克獎章、德國聯邦十字勳章等獎章，諾貝爾物理學獎等獎項外，海森堡還被布魯塞爾大學、卡爾斯魯厄大學和布達佩斯大學授予榮譽博士頭銜。他是倫敦皇家學會的會員、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、美國等眾多科學學會的成員，德國科學院和意大利科學院的院士。1953年成為洪堡基金會的主席。
參閱
參考資料
- Nobel Lectures, Physics 1922-1941, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1965.
- Werner Heisenberg - Biography. The Nobel Foundation. （諾貝爾官方網站關於維爾納·海森堡簡介）
- Ivan Todorov: Werner Heisenberg. Institut für Theoretische Physik, Universität Göttingen. Göttingen, Germany.
外部鏈結
- 《Remarks on the origin of the relations of uncertainty》全文翻譯（出自台大物理系系刊《時空》第23期）