恰同學少年
風華正茂
——海森堡的黃金年代
圍棋界有句話， “20歲不成國手，終生無望”?？茖W界的大師們也常常在非常年輕時就表現(xiàn)出了過人的天賦，在物理學遭遇前所未有的挑戰(zhàn)、激蕩、*，并且蓬勃發(fā)展的20世紀初期更是如此，年輕人活躍的思維在劇變的物理中更有著無限的發(fā)展方向與空間。
維納•海森堡就是這樣一個走上了時代浪尖的年輕人。
第五次索爾維會議----號稱匯集全球三分之一智慧的照片
在1922年，年輕的慕尼黑大學理論物理博士生，阿諾德•索末菲教授的學生，有著一頭漂亮頭發(fā)的21歲的海森堡，迎來了人生一個重要的轉(zhuǎn)折點。雖然索末菲教授給海森堡布置的博士課題是關(guān)于湍流的，但這個睿智的導(dǎo)師知道海森堡的興趣已經(jīng)轉(zhuǎn)向了量子物理，便把海森堡作為交流生推薦給了量子物理的圣地之一——哥廷根大學，跟隨日后同樣成為量子力學奠基人之一的馬克思•玻恩學習。
哥廷根的海森堡馬上遇到了來學術(shù)訪問的另一個傳奇人物——量子力學的教父級人物，玻爾。他在玻爾的講座之后與其交流，并獲得了量子力學教父的賞識。有趣的是，在哥廷根深入學習研究量子物理的這一年，海森堡卻發(fā)現(xiàn)根據(jù)玻爾的原子模型計算得到的結(jié)果與氫原子的光譜無法吻合，這讓海森堡意識到量子物理走到了一個巨大的變革前面。
在哥廷根學習 的經(jīng)歷在時間上只是短短的一年，卻在海森堡的心里刻下了深深的烙印。他的心牢牢地被量子物理抓住，即使回到了慕尼黑，需要面對他必須完成的博士課題，他也不能從中脫身。他陷入了與量子力學的戀愛中，急于探尋這個美人莫測的心——究竟什么樣的理論能代替玻爾的模型，精確地解釋量子物理的奧妙呢？在思考這些問題的間隙，他運用了一些小技巧把博士課題應(yīng)付了過去，用不嚴格的方法得到了問題的一些近似解（盡管如此，他的博士論文還是在當時好的物理期刊上發(fā)表了，呵呵）。在他得到博士學位的第二天，已經(jīng)回到了他魂牽夢縈的地方——哥廷根，繼續(xù)追隨玻恩。這一年，他才22歲。
又過了一年，海森堡再次迎來一個重要的人生節(jié)點，他得到了去哥本哈根，與玻爾一起工作的機會。當時的哥本哈根，可以說是量子物理研究的中心，海森堡沒有任何理由拒絕這種機會。而這個時候，1924、1925年間，玻爾的模型中出現(xiàn)的裂痕越來越大，波動論和粒子論的爭論也越來越激烈，理論與試驗的差別已經(jīng)不能用繁雜的修正來彌補，世界呼喚一個新的解釋站出來。這時的海森堡，終于站到了量子物理的前面。
矩陣，海森堡用這個線性代數(shù)里我們熟悉的東西來描述量子物理的世界。他考慮到玻爾的模型中的“軌道”的概念并不能由實驗現(xiàn)象推出，從光譜中能看出的只是“能級”之間的差，只是電子的動量和能量的變化，這讓分立軌道和能級的假設(shè)有些不自然；同時大量不符合玻爾模型預(yù)言的光譜觀測數(shù)據(jù)被發(fā)表，玻爾模型顯然來到了他的黃昏。海森堡腦海中漸漸有了自己的想法。1925年，海森堡24歲，這年夏天的海森堡受到一場熱病的感染，不得已到一個叫赫爾格蘭的小島上休養(yǎng)。這并沒有阻礙他大腦思考的步伐，他不斷嘗試著去解釋手術(shù)的許多光譜試驗數(shù)據(jù)，終于在一個凌晨，經(jīng)過通宵的計算，他發(fā)現(xiàn)可以摒棄軌道的概念，只要把矩陣的規(guī)則運用到經(jīng)典的動力學公式中，就能自然的推導(dǎo)出量子化的原子能級和頻率！回到哥廷根，他把這個想法寫成論文交給了玻恩，經(jīng)過討論修改后論文發(fā)表，標志著量子力學的第一種形式——矩陣力學正式誕生。經(jīng)過計算，由矩陣力學推導(dǎo)出來的結(jié)果，與實驗數(shù)據(jù)完全符合。
量子力學的黃金年代由此拉開帷幕，年僅24歲的海森堡意氣風發(fā)，屬于他的時代才剛剛開始。他用他年輕的大腦，開闊的思維，打破了物理學界固有的錯誤的“軌道”的概念，這是他對物理學界的第*。
接下來的幾年，海森堡參與到了快速發(fā)展的量子力學的研究中，他和他的同行，包括玻爾，狄拉克，薛定諤，泡利和許多同樣名字響當當?shù)膫ゴ笪锢韺W家，不斷思考著，嘗試著，希望給量子力學建立一個嚴謹?shù)捏w系。
1927年，26歲的海森堡的人生的第二個高光時刻來臨。他一直在思考量子力學的基本原理，發(fā)現(xiàn)了非對易關(guān)系與粒子波動性之間存在一個原理的橋梁，那就是日后大名鼎鼎的測不準原理（或者成為不確定性原理比較準確）。這個理論又是一個*性的理論，在物理學界引起了軒然大波，這已經(jīng)波及了這么多年來物理學發(fā)展的根基——決定論。測不準原理遭到了大批物理學家的反對，其中也包括海森堡的偶像，愛因斯坦。雙方多年的論戰(zhàn)從此開始。后，在理論和實驗方面，都是量子力學取得了終勝利（當然，這時很多年后的事情了）。
1932年的諾貝爾物理學獎屬于海森堡，以表彰他在量子力學的創(chuàng)立上的無與倫比的貢獻。此時的海森堡也僅僅只有31歲而已。在20歲到30歲的這十年，他完成了他此生重要的貢獻，為人類物理學和社會的發(fā)展序?qū)懥诵碌钠?，在哲學上也有著巨大的影響。此后的人生中，海森堡還有其他的很多貢獻，但都無法與這段時間的發(fā)現(xiàn)媲美。
二三十歲，是一個人身體、智力的巔峰，達芬奇30歲創(chuàng)作了《后的晚餐》，毛澤東29歲開始參加中央領(lǐng)導(dǎo)工作，喬布斯29歲造出第一臺Mac，扎克伯格26歲登上福布斯榜，韓寒23歲出版的文集獲得當年全國圖書暢銷排行榜第一名，劉翔21歲時已經(jīng)獲得了奧運冠軍。我們的主角，海森堡，在他20到30歲的這十年里完成了他一生重要的工作——為量子力學奠基。而手機屏幕前的你，在二三十歲時，想要完成些什么呢？
風華正茂
——海森堡的黃金年代
圍棋界有句話， “20歲不成國手，終生無望”?？茖W界的大師們也常常在非常年輕時就表現(xiàn)出了過人的天賦，在物理學遭遇前所未有的挑戰(zhàn)、激蕩、*，并且蓬勃發(fā)展的20世紀初期更是如此，年輕人活躍的思維在劇變的物理中更有著無限的發(fā)展方向與空間。
維納•海森堡就是這樣一個走上了時代浪尖的年輕人。
第五次索爾維會議----號稱匯集全球三分之一智慧的照片
在1922年，年輕的慕尼黑大學理論物理博士生，阿諾德•索末菲教授的學生，有著一頭漂亮頭發(fā)的21歲的海森堡，迎來了人生一個重要的轉(zhuǎn)折點。雖然索末菲教授給海森堡布置的博士課題是關(guān)于湍流的，但這個睿智的導(dǎo)師知道海森堡的興趣已經(jīng)轉(zhuǎn)向了量子物理，便把海森堡作為交流生推薦給了量子物理的圣地之一——哥廷根大學，跟隨日后同樣成為量子力學奠基人之一的馬克思•玻恩學習。
哥廷根的海森堡馬上遇到了來學術(shù)訪問的另一個傳奇人物——量子力學的教父級人物，玻爾。他在玻爾的講座之后與其交流，并獲得了量子力學教父的賞識。有趣的是，在哥廷根深入學習研究量子物理的這一年，海森堡卻發(fā)現(xiàn)根據(jù)玻爾的原子模型計算得到的結(jié)果與氫原子的光譜無法吻合，這讓海森堡意識到量子物理走到了一個巨大的變革前面。
在哥廷根學習 的經(jīng)歷在時間上只是短短的一年，卻在海森堡的心里刻下了深深的烙印。他的心牢牢地被量子物理抓住，即使回到了慕尼黑，需要面對他必須完成的博士課題，他也不能從中脫身。他陷入了與量子力學的戀愛中，急于探尋這個美人莫測的心——究竟什么樣的理論能代替玻爾的模型，精確地解釋量子物理的奧妙呢？在思考這些問題的間隙，他運用了一些小技巧把博士課題應(yīng)付了過去，用不嚴格的方法得到了問題的一些近似解（盡管如此，他的博士論文還是在當時好的物理期刊上發(fā)表了，呵呵）。在他得到博士學位的第二天，已經(jīng)回到了他魂牽夢縈的地方——哥廷根，繼續(xù)追隨玻恩。這一年，他才22歲。
又過了一年，海森堡再次迎來一個重要的人生節(jié)點，他得到了去哥本哈根，與玻爾一起工作的機會。當時的哥本哈根，可以說是量子物理研究的中心，海森堡沒有任何理由拒絕這種機會。而這個時候，1924、1925年間，玻爾的模型中出現(xiàn)的裂痕越來越大，波動論和粒子論的爭論也越來越激烈，理論與試驗的差別已經(jīng)不能用繁雜的修正來彌補，世界呼喚一個新的解釋站出來。這時的海森堡，終于站到了量子物理的前面。
矩陣，海森堡用這個線性代數(shù)里我們熟悉的東西來描述量子物理的世界。他考慮到玻爾的模型中的“軌道”的概念并不能由實驗現(xiàn)象推出，從光譜中能看出的只是“能級”之間的差，只是電子的動量和能量的變化，這讓分立軌道和能級的假設(shè)有些不自然；同時大量不符合玻爾模型預(yù)言的光譜觀測數(shù)據(jù)被發(fā)表，玻爾模型顯然來到了他的黃昏。海森堡腦海中漸漸有了自己的想法。1925年，海森堡24歲，這年夏天的海森堡受到一場熱病的感染，不得已到一個叫赫爾格蘭的小島上休養(yǎng)。這并沒有阻礙他大腦思考的步伐，他不斷嘗試著去解釋手術(shù)的許多光譜試驗數(shù)據(jù)，終于在一個凌晨，經(jīng)過通宵的計算，他發(fā)現(xiàn)可以摒棄軌道的概念，只要把矩陣的規(guī)則運用到經(jīng)典的動力學公式中，就能自然的推導(dǎo)出量子化的原子能級和頻率！回到哥廷根，他把這個想法寫成論文交給了玻恩，經(jīng)過討論修改后論文發(fā)表，標志著量子力學的第一種形式——矩陣力學正式誕生。經(jīng)過計算，由矩陣力學推導(dǎo)出來的結(jié)果，與實驗數(shù)據(jù)完全符合。
量子力學的黃金年代由此拉開帷幕，年僅24歲的海森堡意氣風發(fā)，屬于他的時代才剛剛開始。他用他年輕的大腦，開闊的思維，打破了物理學界固有的錯誤的“軌道”的概念，這是他對物理學界的第*。
接下來的幾年，海森堡參與到了快速發(fā)展的量子力學的研究中，他和他的同行，包括玻爾，狄拉克，薛定諤，泡利和許多同樣名字響當當?shù)膫ゴ笪锢韺W家，不斷思考著，嘗試著，希望給量子力學建立一個嚴謹?shù)捏w系。
1927年，26歲的海森堡的人生的第二個高光時刻來臨。他一直在思考量子力學的基本原理，發(fā)現(xiàn)了非對易關(guān)系與粒子波動性之間存在一個原理的橋梁，那就是日后大名鼎鼎的測不準原理（或者成為不確定性原理比較準確）。這個理論又是一個*性的理論，在物理學界引起了軒然大波，這已經(jīng)波及了這么多年來物理學發(fā)展的根基——決定論。測不準原理遭到了大批物理學家的反對，其中也包括海森堡的偶像，愛因斯坦。雙方多年的論戰(zhàn)從此開始。后，在理論和實驗方面，都是量子力學取得了終勝利（當然，這時很多年后的事情了）。
1932年的諾貝爾物理學獎屬于海森堡，以表彰他在量子力學的創(chuàng)立上的無與倫比的貢獻。此時的海森堡也僅僅只有31歲而已。在20歲到30歲的這十年，他完成了他此生重要的貢獻，為人類物理學和社會的發(fā)展序?qū)懥诵碌钠?，在哲學上也有著巨大的影響。此后的人生中，海森堡還有其他的很多貢獻，但都無法與這段時間的發(fā)現(xiàn)媲美。
二三十歲，是一個人身體、智力的巔峰，達芬奇30歲創(chuàng)作了《后的晚餐》，毛澤東29歲開始參加中央領(lǐng)導(dǎo)工作，喬布斯29歲造出第一臺Mac，扎克伯格26歲登上福布斯榜，韓寒23歲出版的文集獲得當年全國圖書暢銷排行榜第一名，劉翔21歲時已經(jīng)獲得了奧運冠軍。我們的主角，海森堡，在他20到30歲的這十年里完成了他一生重要的工作——為量子力學奠基。而手機屏幕前的你，在二三十歲時，想要完成些什么呢？