沃納·海森堡

沃納·海森堡(11張)

1901年12月5日，沃納·海森堡出生於德國維爾茨堡。早年在慕尼黑麥克西米學校讀書。

1920年，中學畢業後考入慕尼黑大學，在阿諾德·索末菲、威廉·維恩等指導下攻讀物理學。後來前往哥廷根大學，在馬克斯·玻恩和戴維·希爾伯特的指導下學習物理。

1923年，寫出了題為《關於流體流動的穩定和湍流》的博士論文，並獲得慕尼黑大學理論物理學博士學位 ^[6]  ；10月，回到哥廷根，由馬克斯·玻恩私人出資聘請為助教。

1924年7月，關於反常塞曼效應的論文通過審核，使他晉身為講師，獲得德國大學的任意級別中講學資格。

1924年—1927年，得到洛克菲勒基金會的贊助，前往哥本哈根理論物理研究所與尼爾斯·玻爾一起工作。

1927年—1941年，在萊比錫大學擔任理論物理學教授 ^[8]  。

1933年12月11日，獲得1932年度諾貝爾物理學獎 ^[1]  。

1941年，被任命為柏林大學物理學教授和凱澤·威廉皇家物理所所長，成為德國研製原子彈核武器的領導人，與核裂變的發現者之一哈恩一起研製核反應堆。

1946年，擔任哥廷根大學物理研究所所長。

1953年，擔任洪堡基金會主席。

1976年2月1日，逝世，享年75歲 ^[4]  。

1925年6月，沃納·海森堡解釋了一個非簡諧原子的穩定能態，從而奠定了量子力學發展的綱領。幾個月後，他在物理學雜誌上發表了題為《關於運動學和力學關係的量子論新釋》的論文，將一類新的數學量引入了物理學領域，從而創立了量子力學；9月，他與尼爾斯·玻爾發表了《論量子力學》一文，將海森堡的思想發展成為量子力學的一種系統理論；11月，海森堡在與玻恩和約爾丹協作下，發表《關於運動學和力學關係的量子論的重新解釋》的論文，創立了量子力學中的一種形式體系——矩陣力學。

沃納·海森堡在解釋氫分子光譜中強弱譜線交替出現的現象時，運用矩陣力學將氫分子分成兩種形式：正氫和伸氫，即發現了同素異形氫。

1927年，沃納·海森堡發表了《量子理論運動學和力學的直觀內容》一文，發表了不確定性原理，該原理指出不可能同時定位粒子的動量和位置，粒子位置的測量越精確，其動量的測量就越不精確，反之亦然 ^[16]  。

1934年6月21日，沃納·海森堡提出正子理論。1953年後，把重點轉向基本粒子理論的研究。1958年4月，提出了非線性旋量理論。這個理論的基礎是4個非線性微分方程及其包括引力子在內的所謂“宇宙公式”。這些方程系運用於自然界中，能體現出普遍對稱性的基本形式的微分系統，而且能解釋高能碰撞中產生的基本粒子的多樣性。

沃納·海森堡撰寫了一系列物理學和哲學方面的著作，如《原子核科學的哲學問題》《物理學與哲學》《自然規律與物質結構》《部分與全部》《原子物理學的發展和社會》等。

沃納·海森堡一生中指導的研究生以及和他一起工作的助手有多位獲得諾貝爾獎 ^[13-14]  ，以及領導和參與曼哈頓計劃，具體信息如下：

沃納·海森堡的父親奧古斯特·海森堡（August Heisenberg）士是語言學家和東羅馬史學家，曾經在慕尼黑大學擔任中世紀和現代希臘語教授，弟弟歐文（Erwin）是一名化學家 ^[11]  。

1937年4月29日，沃納·海森堡與柏林經濟學教授赫爾曼·舒馬赫（Hermann Schumacher）的女兒伊麗莎白·舒馬赫（Elisabeth Schumacher）結婚，婚後共育有七個兒女 ^[11]  。

沃納·海森堡被認為是20世紀最重要的物理學家之一。他對基本粒子物理學和核物理學做出了重要貢獻（Werner Heisenberg war ein deutscher Physiker. Er gilt als einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts. Er lieferte wichtige Beiträge zur Elementarteilchenphysik sowie zur Kernphysik） ^[11]  。（德國國家科學院評）

沃納·海森堡在物理學微觀世界中，開拓了新的途徑，成為量子力學的創始人之一，在微觀粒子運動學和力學領域中做出了卓越的貢獻。在學術上，他不僅開拓了量子力學的發展道路，而且為物理學的其他分支（如量子電動力學、渦動力學、宇宙輻射性物理和鐵磁性理論等）都做出了傑出的貢獻。

“海森堡之謎”主要指的是海森堡本人在二次大戰期間主持納粹德國核物理研究期間所起的作用，以及納粹德國為什麼沒有利用他們當時在這方面的優勢，成為世界上第一個掌握製造原子彈的國家。戰後，人們譴責與納粹合作的科學家，自然針對海森堡的作用提出問題。對此，海森堡辯解説，他實際上是為納粹在這方面的研究設置了種種障礙，才使得納粹沒有研製出原子彈。海森堡在1942年要求撥款時，也確實只要求了區區幾百萬當時的“帝國馬克”，這對於研製原子彈簡直就是開玩笑。但是，反對這樣説法的人也大有人在，他們認為海森堡確實是在為納粹服務，只是他數學和理論計算能力較差，影響了研究信心和進度 ^[2]  。

“哥本哈根之謎”本來是“海森堡之謎”的一部分，但也可自成一章。1941年9月，丹麥已被納粹德國佔領，但玻爾還沒有離開丹麥，此時，海森堡和另外一名德國物理學家馮·魏茨澤克突然來到哥本哈根訪問玻爾。直至今日，人們對這兩人哥本哈根之行的動機還有爭論。支持海森堡的人説，海森堡的目的是告訴玻爾，納粹德國不會製造出原子彈，讓玻爾利用他的影響使反對納粹的國家也不研究原子彈。另一派則認為，海森堡想勸説玻爾放棄不與納粹合作的立場，幫助研製。

德國科學基金會成立了海森堡計劃（Heisenberg Programme），主要是針對那些通過艾美諾特計劃有資格擔任教授職位的研究人員，初級研究小組的領導，德國科學基金會項目人員職位，私營部門研究或中級教師職位。還包括初級教授，從國外歸來的德國研究人員，以及希望在德國從事職業的適當合格的外國研究人員（尚未獲得正教授職位）。海森堡計劃有四種類型的資金：海森堡教授（Heisenberg professorship）、海森堡職位（Heisenberg position）、海森堡臨牀醫生的臨時替代職位（Heisenberg temporary substitute position for clinicians）、海森堡獎學金（Heisenberg fellowship） ^[12]  。