维尔纳·海森堡

维尔纳·卡尔·海森堡[註 1]（德語：Werner Karl Heisenberg，发音：[ˈvɛʁnɐ kaʁl ˈhaɪzn̩bɛʁk] （ⓘ）；1901年12月5日—1976年2月1日），德国物理学家，量子力学创始人之一，“哥本哈根学派”代表性人物。1933年，海森堡因為“创立量子力学以及由此导致的氢的同素异形体的发现”而獲得1932年度的诺贝尔物理学奖。他对物理学的主要贡献是给出了量子力学的矩阵形式（矩阵力学），提出了“不确定性原理”（又称“海森堡不确定性原理”）和S矩阵理论等。他的《量子论的物理学原理》是量子力学领域的一部經典著作。 维尔纳·海森堡1901年12月5日出生于德国维尔茨堡，1920年从慕尼黑的一所中学毕业后，在慕尼黑大学学习物理学，师从阿諾·索末菲、威廉·維恩等，1922年冬天转去哥廷根大学，师从马克斯·玻恩（1954年诺贝尔物理学奖）、詹姆斯·弗兰克（1925年诺贝尔物理学奖）和大卫·希尔伯特。1923年他在慕尼黑大学获得博士学位，并去哥廷根大学担任玻恩的助手，1924年获得大学任教资格。 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进行研究。之後他回到哥廷根和马克斯·玻恩共事並共同發表了矩陣力學。1926年又前往哥本哈根大学教授理论物理学。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，年仅26岁的海森堡被任命为莱比锡大学的教授，他的第一篇論文發表於萊比錫。1929年，他又前往美国、日本和印度巡回讲学。1941年成为柏林洪堡大学的物理学教授和物理研究所主任。 第二次世界大战结束后，他和其他德国物理学家作为囚犯，被美国军队送往英国Farm Hall。1946年重返德国后，他和他的同事们重建了哥廷根物理研究所，该研究所在1948年改名为马克斯-普朗克物理学研究所。1948年他在英国剑桥讲学数月，1950年和1954年又应邀前往美国讲学，1955年冬天他在苏格兰的圣安德鲁斯大学教书，这些课程后来出版成书。1955年作为马克斯-普朗克物理学研究所的主任，与研究所一起迁往慕尼黑，1958年成为慕尼黑大学的物理学教授，他的研究所被改名为“马克斯-普朗克物理学和天体物理学研究所”（现为马克斯-普朗克天体物理学研究所）。 海森堡于1937年与伊丽莎白·舒马赫（Elisabeth Schumacher）结婚，育有7个孩子，居住在慕尼黑。1976年2月1日，他因癌症於家中逝世。 海森堡的名字一直都和他的量子力学理论联系在一起，这一理论发表时他年仅23岁，他也因为提出这一理论及其应用（尤其是氢的自旋異構體发现），获得了1932年度的诺贝尔物理学奖（1933年頒發）。 海森堡提出的新理论，是完全基于对原子辐射的观察，他认为，在某一个给定的时间点，一个电子所处的位置是无法确定的，也无法跟踪它的轨迹，所以玻尔假定的电子轨道不存在；诸如位置、速度等力学量，无法用通常的数字来描述，但可以用抽象的数学结构即矩阵来表达，海森堡用矩阵形式给出了他的新理论（矩阵力学）。 此后，海森堡又提出了著名的“不确定性原理”（又称“海森堡測不準原理”），在一个量子力学系统中，一个运动粒子的位置和它的动量不可被同时确定，位置的不确定性Δ𝑥和动量的不确定性Δ𝑝是不可避免的，它们的乘积不小于ℎ/4𝜋（ℎ为普朗克常数），这些误差对于人类来说虽然是微小的，但是在原子研究中并不能被忽略。 在莱比锡期间，海森堡为原子核物理学做出了重要贡献，为基本粒子理论引入了内部对称量子数（1932年，1933年），发展了一种铁磁性理论（1928年），和沃尔夫冈·泡利对量子场论进行了开创性研究工作。海森堡和約翰·惠勒同为S矩阵（1942年，1944年）之父，他很早就研究了量子场论的基本长度模型（1938年）。1940年代，他还研究了宇宙射线及其产生的离子碎片，导致不久后在英国发现了第一个介子。 1957年起，海森堡的研究兴趣转向了等离子体物理和高热原子核反应问题，并与日内瓦国际原子物理研究所紧密合作，他担任该研究所的科学政策委员会主席，并一直是该委员会的成员。在他于1953年成为德国洪堡基金会主席后，为基金会做了很多促进工作，他邀请各国科学家来德国，并协助他们在德国开展研究工作。 1953年起，他的理论工作偏向基本粒子的统一场论，这对于他来说，是理解基本粒子物理学的关键。 除了获得马克斯·普朗克奖章、德意志联邦共和国功绩勋章等奖章，诺贝尔物理学奖等奖项外，海森堡还被布鲁塞尔自由大学、卡尔斯鲁厄大学和罗兰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。 海森堡曾经是德国核武器开发计划研制的参与者，不过纳粹德国自始至终都没有能力将核武器从理论变为现实。海森堡本人提供的一种说法称，他其实不信任希特勒政权，因此在尽力拖延纳粹德国的研究计划。但古德施密特等一些人对这种说法嗤之以鼻，这也被称之为“海森堡之谜”。 1901年：伦琴 / 1902年：洛伦兹、塞曼 / 1903年：贝克勒、皮埃尔·居里、玛丽·居里 / 1904年：瑞利 / 1905年：菲利普·莱纳德 / 1906年：汤姆孙 / 1907年：迈克耳孙 / 1908年：李普曼 / 1909年：马可尼、布劳恩 / 1910年：范德瓦耳斯 / 1911年：维恩 / 1912年：达伦 / 1913年：昂內斯 / 1914年：劳厄 / 1915年：劳伦斯·布拉格、亨利·布拉格 / 1917年：巴克拉 / 1918年：普朗克 / 1919年：施塔克 / 1920年：纪尧姆 / 1921年：爱因斯坦 / 1922年：玻尔 / 1923年：密立根 / 1924年：西格巴恩 / 1925年：弗兰克、赫兹 1926年：让·佩兰 / 1927年：康普顿、威耳逊 / 1928年：理查森 / 1929年：德布罗意 / 1930年：拉曼 / 1932年：海森堡 / 1933年：薛定谔、狄拉克 / 1935年：查德威克 / 1936年：赫斯、安德森 / 1937年：戴维孙、汤姆孙 / 1938年：费米 / 1939年：劳伦斯 / 1943年：施特恩 / 1944年：拉比 / 1945年：泡利 / 1946年：布里奇曼 / 1947年：阿普尔顿 / 1948年：布萊克特 / 1949年：汤川秀树 / 1950年：鲍威尔 1951年：考克饶夫、沃爾頓 / 1952年：布洛赫、珀塞尔 / 1953年：泽尔尼克 / 1954年：玻恩、博特 / 1955年：兰姆、库施 / 1956年：肖克利、巴丁、布拉顿 / 1957年：杨振宁、李政道 / 1958年：切连科夫、弗兰克、塔姆 / 1959年：塞格雷、张伯伦 / 1960年：格拉泽 / 1961年：霍夫施塔特、穆斯堡尔 / 1962年：朗道 / 1963年：维格纳、梅耶、延森 / 1964年：汤斯、巴索夫、普罗霍罗夫 / 1965年：朝永振一郎、施温格、费曼 / 1966年：卡斯特勒 / 1967年：贝特 / 1968年：阿尔瓦雷茨 / 1969年：盖尔-曼 / 1970年：阿耳文、奈爾 / 1971年：伽博 / 1972年：巴丁、库珀、施里弗 / 1973年：江崎玲於奈、贾埃弗、约瑟夫森 / 1974年：赖尔、休伊什 / 1975年：玻尔、莫特森、雷恩沃特 1976年：里克特、丁肇中 / 1977年：安德森、莫特、范扶累克 / 1978年：卡皮察、彭齐亚斯、威尔逊 / 1979年：格拉肖、萨拉姆、温伯格 / 1980年：克罗宁、菲奇 / 1981年：布隆伯根、肖洛、西格巴恩 / 1982年：威爾森 / 1983年：钱德拉塞卡、福勒 / 1984年：鲁比亚、范德梅尔 / 1985年：克利青 / 1986年：鲁斯卡、宾宁、罗雷尔 / 1987年：贝德诺尔茨、米勒 / 1988年：莱德曼、施瓦茨、施泰因贝格尔 / 1989年：拉姆齐、德默尔特、保罗 / 1990年：弗里德曼、肯德尔、泰勒 / 1991年：德热纳 / 1992年：夏帕克 / 1993年：赫尔斯、泰勒 / 1994年：布罗克豪斯、沙尔 / 1995年：佩尔、莱因斯 / 1996年：戴维·李、奥谢罗夫、理查森 / 1997年：朱棣文、科恩-塔诺季、菲利普斯 / 1998年：勞夫林、施特默、崔琦 / 1999年：胡夫特、韦尔特曼 / 2000年：阿尔费罗夫、克勒默、基尔比 2001年：康奈尔、克特勒、威曼 / 2002年：戴维斯、小柴昌俊、贾科尼 / 2003年：阿布里科索夫、金兹堡、萊格特 / 2004年：格娄斯、波利策、韦尔切克 / 2005年：格劳伯、霍尔、亨施 / 2006年：马瑟、斯穆特 / 2007年：费尔、格林贝格 / 2008年：南部陽一郎、小林誠、益川敏英 / 2009年：史密斯、博伊尔、高錕 / 2010年：海姆、诺沃肖洛夫 / 2011年：珀尔马特、施密特、里斯 / 2012年：阿罗什、瓦恩兰 / 2013年：恩格勒、希格斯 / 2014年：赤崎勇、天野浩、中村修二 / 2015年：梶田隆章、麥克唐納 / 2016年：索利斯、霍尔丹、科斯特利茨 / 2017年：魏斯、巴里什、索恩 / 2018年：阿什金、穆鲁、斯特里克兰 / 2019年：皮布尔斯、奎洛兹、马约尔 / 2020年：彭罗斯、根策尔、盖兹 / 2021年：真鍋淑郎、哈塞尔曼、帕里西 / 2022年：阿斯佩、克劳泽、蔡林格 / 2023年：阿戈斯蒂尼、克劳斯、呂利耶 / 2024年：霍普菲尔德、辛顿