仪器信息网APP

选仪器、听讲座、看资讯

立即体验

当前位置：仪器社区 >基础知识专区 > 物理知识 > 帖子详情

【转帖】测不准原理的奠基人-海森堡

hhhmonkey

2009/10/28

德国物理学家。1901年12月5日生于维尔兹堡，1976年2月1日卒于慕尼黑。1923年在慕尼黑大学A.索末菲的指导下获博士学位，同年赴格丁根随N.玻尔研究3年。
　　1924年，海森伯到哥本哈根在N.玻尔指导下研究原子的行星模型。1925年解决了非谐振子的定态能量问题，提出量子力学基本概念的新解释。矩阵力学就是M.玻恩和E.P.约旦后来又同海森伯一道在此基础上加以发展而成的。海森伯于1927年提出“不确定性”，阐明了量子力学诠释的理论局限性，对某些成对的物理变量，例如位置和动量，永远是互相影响的。虽然都可以测量，但不可能同时得出精确值。“不确定性”适用于一切宏观和微观现象，但它的有效性通常只限于微观物理学。1929年，他同W.E.泡利一道曾为量子场论的建立打下基础，首先提出基本粒子中同位旋的概念。1932年获诺贝尔物理学奖。
　　他帮助建立了量子力学的现代科学，从中提出了著名的不确定性原理。他对流体力学的湍流理论、原子核理论、铁磁性、宇宙线和基本粒子理论都有重要贡献；第二次世界大战后，他是设在卡尔斯鲁厄的西德第一台核反应堆的规划者。
　　在海森伯的哲学著作和方法论著作中可以看到，他深受N．玻尔和A．爱因斯坦的影响。从前者，他导出了科学发明的社会和对话性质的概念；宏观物理学和微观物理学之间的对应原理(实用主义和模型—理论的连续性)；经典物理学的永恒性，但不一定有普适性；在微观物理学中，科学观测者的作用是相互的而不是被动的，因而微观物理学的定理有按照上下文而定的特点。从爱因斯坦那里，他导出自然界的中心规律的准则一定是简单的这一概念；科学的唯实论(即科学描写自然本身，而不仅是自然怎样可以被利用)；还有理论应载满科学的各种观测。他也是玻尔的互补性哲学的合著者。在后期工作中，他构想自然界的中心规律包含一组普适的对称素，这些对称素对于各种不同的微粒物质系统而言，可以用一个数学方程来表达。作为社会活动家，在第二次世界大战后，他积极促进和平利用核能。1957年，他带领其他德国科学家反对用核武器武装西德军队。1954年，他曾是日内瓦欧洲核研究委员会(CERN，以后改称海森伯早年在慕尼黑大学A．索末菲指导下攻读物理学。他和他的同班同学 W．泡利是终身好友，也是合作者。他在1923年完成了关于流体流动中的湍流的博士论文。其后，海森伯跟着泡利到了格丁根大学，在M．玻恩指导下进行研究工作。1924年秋，他到了哥本哈根的理论物理研究所，在玻尔指导下工作。
　　海森伯对于原子的玻尔行星式模型很感兴趣，他对于这一模型的局限性的理解，促使他为建立一个新模型而寻找理论基础。玻尔的概念，在1913年以后被认为是旧量子论的核心部分，这一概念认定各电子在确定的绕核轨道上作经典的运动，并把量子的约束视为外加的；用此模型后，可使计算所得结果符合实验数据。作为已有实验的总结，和作为刺激进一步研究而言，玻尔的原子模型是很成功的，而且得到了高度评价，但新的研究结果越来越难以和这一简单模型计算所得相符。
　　1925年6月，海森伯由于害了花粉热病而在北海的黑尔戈兰岛休养。他在岛上解决了一个重要的物理问题，即如何求解非谐振荡器的稳定(离散)能态。由于这一问题和简单行星型原子问题相类似，所以，他所用的解法必然可以用来指导发展原子系统的量子力学(量子力学是处理有离散能态——如原子光谱所显示的离散能态——和其他形式的量子化能量，以及原子系统所显示的稳定现象的科学)。海森伯的这些结果是在几个月后以《量子论关于动力学和力学关系的新解释》为题发表在《物理学时报》上的。在这篇论文中他提出了对力学基础概念的一种最新解释的建议。
　　海森伯处理这一问题的观点和玻尔处理同一问题的观点相差很大，甚至与玻尔观点和19世纪信条的差别基本相仿。在原子中，粒子与粒子运动的路线都是测不出来的，海森伯情愿放弃这种离散的粒子在预定的路线上运动的思想，改用直接处理实验事实的理论，使量子条件不再是事先特设的约定，而是理论的结论。物理变量应该用一组数字来表示；在爱因斯坦关于相对论(1905)的论文影响下，他使这些变量不再代表隐藏、不可接近的结构，而代表可以观测(或可以测定)的量。玻恩看到这组数字服从矩阵代数的运算规律，玻恩、P．约旦和海森伯就把这一新理论用矩阵分析这一数学分支来表达，而新量子论就变成了矩阵力学。量子论的每一个矩阵 (一般是无限维度)是一个物理变量的一组可能的特定值，矩阵的每一项都能导出有关能态的发生概率和有关能态间的跃迁概率。海森伯利用了新的矩阵力学来解释氦原子的二重性光谱(亦即把两种形式的光谱叠加起来，其中一种光谱的两个电子的自旋平行，而另一种则是反平行的)。用这种方法，氢分子的光谱也应有类似的双重性。他和其他人在一起研究了不少原子光谱和分子光谱、铁磁现象和电磁性态。新量子论还有各种不同的重要形式，它们分别是由E．薛定谔在1926年提出的波动力学和P．A．M．狄拉克提出的变换论。
　　1927年，海森伯发表了不确定性原理。他在论文上发表的不确定性原理的形式，是为了说明矩阵力学如何能用经典力学大家直觉所能知道的概念来解释。如果g为电子在某一特定状态中的位置坐标，而"则为其动量，假定g和P可以在许多电子上独立测定，则海森伯证明：式中4Q为Q的测定的标准偏差，p为p的测定的标准偏差，而h为普朗克常量(等于 6．626176x10—21尔格·秒)。不确定性原理是量子物理学的特性；这些原理说明，对任何一对不能对易的(即共轭的)变量而言，这是一个强加的和必须服从的理论限制条件。例如，分别代表位置和动量的两个矩阵就是这样一对共轭变量；在这种情况下，一种量的测量精度一定影响另一种量的测量精度。所有科学家都认识到不确定性原理的巨大意义；但怎样从物理学上理解它还无定论：它是不是为了使用直觉的经典的(或互补的)图像来解释量子系统而产生的?它是不是另外一种新的量子统计学的原理?从某种意义上讲，它是不是还通过所选用数学模型的一些特殊性质，来描写某些个别量子系统的特性?这些到现在还是争论不休的问题。玻尔认为，这一原理是用来说明一个量子系统的互补图像的，这些量子系统在经典的直觉空间内可以是一个粒子，也可以是一个波包；海森伯原来是用这原理说明量子系统的非直觉性质的，这种量子系统当然有别于经典系统。

相关话题

zj2635

第1楼2009/10/29

以前还真不知道，谢谢分享！

0

pve-123

第2楼2009/10/30

有一个大牛人

0

letible

第3楼2009/11/03

这个原理就一直都没有真正理解过，
时间和空间不可能同时精确：（
一种量的测量精度一定影响另一种量的测量精度。

太抽象了~

0

近期热榜

热门活动

猜你喜欢最新推荐热门推荐更多推荐

品牌合作伙伴

日立科学仪器

珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer）

珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer）

日本电子株式会社

赛默飞世尔科技

马尔文帕纳科

上海仪电科仪

梅特勒托利多

布鲁克核磁

举报帖子

点赞用户

好友列表

加载中...

正在为您切换请稍后...