沃纳·卡尔·海森德国著名物理学家

中文名:沃纳·卡尔·海森

外文名:Werner Karl Heisenberg

别 名:沃纳·卡尔·海森伯格

国 籍:德国

民 族:日耳曼人

出生地:德国维尔茨堡

职 业:学者、物理学家毕业院校慕尼黑大学(学士),哥廷根大学(硕士,博士)

主要成就:不确定性原理、矩阵力学

代表作品:《量子论的物理学基础》《关于流体流动的稳定和湍流》

博士导师:阿诺德·索末菲

沃纳·海森堡有哪些成就?德国著名物理学家海森堡生平简介

海森堡是继爱因斯坦之后最有作为的科学家之一。与爱因斯坦受普朗克的量子理论的启发而提出了光量子假设一样,海森堡也是得益于爱因斯坦的相对论的思路而于1925年创立起了矩阵力学,并提出不确定性原理及矩阵理论。量子力学是人们研究微观世界必不可少的有力工具。由于对量子理论的新贡献,他于1932年获得了诺贝尔物理学奖。海森堡还完成了核反应堆理论。由于他取得的上述巨大成就,使他成了20世纪最重要的理论物理和原子物理学家。公元1901~公元1976,德国物理学家维尔纳·卡尔·海森堡由于在取得整个科学史上的最重要的成就之一——量子力学的创立中所起的作用,于1932年获得诺贝尔物理奖。

力学是研究物体运动普遍规律的物理学分支。它是物理学的最基本分支,又是最基础学科。在20世纪初的年月里,人们逐渐认识到公认的力学定律不能描写极其微小物体如原子和亚原子粒子的行为;他们对此感到迷惑不解,忐忑不安,因为公认的定律应用于宏观物体(即比个体原子大得多的物体)时是白璧无瑕,完美无缺的。

第二次世界大战开始后,迫于纳粹德国的威胁,丹麦的大物理学家玻尔离开了心爱的哥本哈根理论物理研究所,离开了朝夕相处的来自世界各地的同事,远赴美国。德国的许多科学家也纷纷背井离乡,坚决不与纳粹势力妥协。然而,有一位同样优秀的物理学家却留下来了,并被纳粹德国委以重任,负责领导研制原子弹的技术工作,远在异乡的玻尔愤怒了,他与这位过去的同事产生了尖锐的矛盾,并与他形成了终生未能化解的隔阂。有趣的是,这位一直未能被玻尔谅解的科学家却在1970年获得了“玻尔国际奖章”,而这一奖章是用以表彰“在原子能和平利用方面做出了巨大贡献的科学家或工程师”的。历史在此开了个巨大的玩笑,这玩笑的主人公就像他发现的“不确定性原理”一样,一直让人感到困惑和不解。他就是量子力学的创始人——海森堡。

1976年2月1日逝世,享年75岁。

成长之路

20世纪初,以爱因斯坦的相对论和玻尔的原子模型为基础而形成的理论物理学吸引着年轻的研究者们。丹麦的理论物理研究所成了年轻的物理学家向往的地方;在慕尼黑,玻尔的早期学说被人们广泛接受,玻尔研究所工作的基础正是玻尔一索末菲原子模型。1924年7月,海森堡的关于反常塞曼效应的论文通过审核,从而使他晋身为讲师,获得德国大学的任意级别中讲学的资格。而波尔--他对这位出色的年轻人显然有着明显的好感--也来信告诉海森堡,他已经获得了由洛克菲勒(Rockerfeller)财团资助的国际教育基金会(IEB)的奖金,为数1000美元,从而让他有机会远赴哥本哈根,与波尔和他的同事共同工作一年。当时,云集在玻尔研究所的来自世界各国的理论物理学家,正试图用这种模型来探索光谱线及其在电场和磁场的分裂,以便创立没有逻辑矛盾的原子过程理论,同时,玻尔本人认为,只有坚决背离传统的观点,问题才能获得进展。但究竟从何入手的问题却一直困扰着他。这是一个棘手的问题,因为它事关从传统的经典力学向一种更合乎自然的科学过渡。新事物的产生总要冲破重重阻碍,该怎么办呢?整个研究所陷入了沉思和不断的实验之中。1925年,当所有的努力都显得徒劳无益时,人们似乎觉得物理学已经走进了一条死胡同。

然而,海森堡的思想让玻尔长期的困惑迎刃而解。海森堡在大学时就对各种原子模型持怀疑态度。他感到玻尔的理论不可能在实验中得到理想的证实。因为玻尔的理论建立在一些不可直接观察或不可测量的量上,如电子运动的速度和轨迹等。海森堡认为,在实验中,我们不能期望找到像电子在原子中的位置,电子的速度和轨迹等一些根本无法观察到的原子特征,而应该只探索那些可以通过实验来确定的数值,如固定状态的原子的能量、原子辐射的频率和强度等。因此,在计算某个数值时,只需要利用原则上可以观察到的数值之间的相互比值,即只有依靠数学抽象才能解决问题。因此,海森堡首先从玻尔的对应原理出发,从中找到充分的数学根据,使这一原理由经验原则变为研究原子内部过程的一种科学方法。

海森堡没有就此止步不前。1925年6月,他又解决了物理学上的另一个重要问题——如何解释一个非简谐原子的稳定能态,从而奠定了量子力学发展的纲领。几个月后,他在物理学杂志上发表了题为《关于运动学和力学关系的量子论新释》的论文,将一类新的数学量引入了物理学领域,从而创立了量子理论。海森堡的理论基础是可以观察的事物或可以测量到的量。他认为,我们不是总能准确地确定某一时间电子在空间上的位置,也不可能在它的轨道上跟踪它,因而玻尔假定的行星轨道是不是真的存在还不能确定。因此,像位置.速度等力学量,需要用线性代数中的“矩阵”这种抽象的数学体系来表示,而不应该用一般的数来表示。作为一种数学体系,矩阵是指复数在矩形中排列成的行列,每个数字在矩形中的位置由两个指标来表示,一个相当于数学位置上的行,另一个相当于数学位置上的列的理论。“矩阵”被提出后,玻恩很快注意到了这个问题的重要性,他与约尔丹共同合作对矩阵力学原理进行了进一步的研究。1925年9月,他俩一起发表了《论量子力学》一文,将海森堡的思想发展成为量子力学的一种系统理论。11月,海森堡在与玻恩和约尔丹协作下,发表《关于运动学和力学关系的量子沦的重新解释》的论文,创立了量子力学中的一种形式体系——矩阵力学。从此,人们找到了原子微观结构的自然规律。爱因斯坦评价道:“海森堡下了一个巨大的量子蛋。”

海森堡的矩阵力学所采用的方法是一种代数方法,它从所观测到的光谱线的分立性入手,强调不连续性。几个月后的1926年初,奥地利物理学家薛定谔采用解微分方程的方法,从推广经典理论人手,强调连续性,从而创立了量子力学的第二种理论——波动力学。由于两个理论的创始人都只对自己的理沦深信不疑,而较少领会对方的思想,因而一场争论就不可避免了,他们都对对方的理论提出了批评。后来,薛定谔在认真研究了海森堡的矩阵力学之后,与诺依曼一起证明了波动力学和矩阵力学在数学上的等价性。这两种理论的成功结合,大大丰富和拓展了量子理论体系。这样,解决原子物理任务的方法在1926年就正式创立起来了。

后来,在解释氢分子光谱中强弱谱线交替出现的现象时,海森堡运用矩阵力学将氢分子分成两种形式:正氢和伸氢,即发现了同素异形氢。这可是个了不起的发现。1933年,为了表彰他创立的量子力学,尤其是运用量子力学理论发现了同素异形氢,瑞典皇家科学院给他颁发了诺贝尔物理学奖。幸运之神降落到了年轻的海森堡身上。

人物履历

维尔纳·卡尔·海森堡(Wener Karl Heisenberg)是德国著名的理论物理学家、哲学家,量子力学的创始人之一。1901年12月5日,他出生于德国的维尔茨堡。他的父亲A.海森堡博士是名噪一时的语言学家和东罗马史学家,曾经在慕尼黑大学担任中世纪和现代希腊语教授。受其影响,年幼的海森堡学到了一定的语言知识,其父对此引以为豪。

1920年以前,海森堡在著名的慕尼黑麦克西米学校读书。麦克西米学校培养了不少未来的科学家,如量子思想的创始人普朗克40年前就在此求学。中学时,海森堡迷上了数学,并且很快掌握了微分学和积分学。那时的他,一直憧憬着在未来成为一名数学家。可是,后来的大学生涯却改变了这个年轻人的命运。

1920年中学毕业后,海森堡考入慕尼黑大学,在索末菲、维恩等指导下攻读物理学。后来,他又前往哥廷根大学,在玻恩和希尔伯特的指导下学习物理。1923年,海森堡写出了题为《关于流体流动的稳定和湍流》这篇流体力学的博士论文,详细研究了非线性理论的近似性,年终取得了慕尼黑大学的哲学博士学位。

1923年10月回到哥廷根,由马克思· 玻恩私人出资聘请为助教。

1924年6月7日在哥廷根第一次遇见爱因斯坦。

1924年至1927年间,他得到洛克菲勒基金会的赞助,来到哥本哈根的理论物理研究所与玻尔一起工作。从此,海森堡置身于长期激烈的学术争鸣的氛围中,开始卓有成效的学术研究工作。

1933年12月11日获得1932年度的诺贝尔物理学奖。

1934年6月21日提出正子理论。

学术征程

第二次世界大战期间,当爱因斯坦等科学家受到纳粹迫害时,海森堡因其对德国的热爱而留在德国,并尽可能地挽救德国的科学。

1941年,他被任命为柏林大学物理学教授和凯泽·威廉皇家物理所所长,成为德国研制原子弹核武器的领导人,与核裂变的发现者之一哈恩一起研制核反应堆。随着战争进程的推进,海森堡很快发现自己陷入矛盾之中:他热爱自己的祖国,但又对纳粹的暴行非常仇恨。因此,他便采取实际行动来遏制德国核武器的发展。

1946年,海森堡与同事一道在哥廷根重建了哥廷根大学物理研究所,从事物理学和天文物理学研究,并担任所长。

1948年,该研究所易名为马克斯·普朗克物理研究所。10年以后,他又被聘为慕尼黑大学的物理教授,研究所也随他迁入慕尼黑,并改名为马克斯·普克物理及天文物理研究所。

第二次世界大战后,海森堡在促进原子能和平应用上做出了很大贡献。1957年,他和其他德国科学家联合反对用核武器武装德国军队。他还与日内瓦国际原子物理学研究所密切合作,并担任了这个研究机构的第一任委员会主席。

这位天才的物理学家永远不会放弃学术上的不断努力。自1953年后的20年中,海森堡把重点转向基本粒子理论的研究。1958年4月,他提出了非线性旋量理论。这个理论的基础是4个非线性微分方程及其包括引力子在内的所谓“宇宙公式”。这些方程系运用于自然界中,能体现出普遍对称性的基本形式的微分系统,而且能解释高能碰撞中产生的基本粒子的多样性。海森堡以他的研究不断推动现代物理向前发展。

1976年2月1日,海森堡这位20世纪杰出的科学家与世长辞。作为量子力学的奠基者,人们永远不会忘记他改变了人们对客观世界的基本观点及其在实际应用中对激光、晶体管、电子显微镜等现代化设备中所产生的巨大影响。这位“永远以哥伦布为榜样”的科学家,在物理学微观世界中,开拓了新的途径,成为量子力学的创始人之一,在微观粒子运动学和力学领域中做出了卓越的贡献。

海森堡之谜是故意而为还是天意?

  如果说玻尔-爱因斯坦之争是二十世纪科学史上最有名的辩论,那么海森堡在二战中的角色恐怕就是二十世纪科学史上最大的谜题。不知多少历史学家为此费尽口水,牵涉到数不清的跨国界的争论。甚至到现在,还有人不断地提出异议。

纳粹德国为什么没能造出原子弹?

二战时期,德国的希特勒为首的纳粹主义在那时候也开始进行对于原子弹的研究,而那时候的希特勒对于犹太人进行惨绝人寰的屠杀行动,但是以爱因斯坦为首的几大科学家却逃亡到曼哈顿,开始了曼哈顿的原子弹计划。而德国海森堡带领的科学家关于对原子弹的计划成了二战时期的一个谜,史称“海森堡之谜”。

受到德国纳粹迫害的人太多,有许多有志之士都在努力的阻挠德国关于原子弹的实验计划。

1944年,盟军在诺曼底登陆,形成两面夹攻之势。到1945年4月,纳粹德国大势已去,欧洲战场战斗的结束已经近在眼前。

而且1942年6月,海森堡向军备部长斯佩尔(Albert Speer)报告说,铀计划因为技术原因在短时间内难以产出任何实际的结果,在战争期间造出原子弹是不大可能的。但他同时也使斯佩尔相信,德国的研究仍处在领先的地位。

德国似乎已经放弃整个原子弹计划,而改为研究制造一个能提供能源的原子核反应堆。

对于海森堡的原子弹算法出错被海森堡本人称之为故意算错,虽然事后遭到了他的朋友尼尔斯的的推翻证明海森堡是个认的德国纳粹统治称霸世界的人。

而不管海森堡是否故意算错,但是那时候德国关于这方面的科学家数量严重不足,第一个提出原子结构的玻尔也跑到了美国的科研队伍当中。

而德国凭借一百多个科学家想要研制出原子弹概率太低,美国是集结了15000人的庞大队伍共同研发原子弹。

不管人们怎么说,我们还是回过头来看看海森堡宣称的一切。首先非常明显可以感受到的就是他对于德国物理学的一种极其的自负,这种态度是如此明显,以致后来一位德国教授评论时都说:“我真不敢相信他们竟能有如此傲慢的态度。”海森堡大约是死也不肯承认德国人在理论上“技不如人”的了,他说直到1942年双方的进展还“基本相当”,这本身就很奇怪。

海森堡的这种骄傲心理是明显的,当然这不是什么坏事,但似乎能够使我们更好地揣摩他的心理。当广岛的消息传来,众人都陷入震惊。没心计的哈恩对海森堡说:“你只是一个二流人物,不如卷铺盖回家吧。”而且……前后说了两次。海森堡要是可以容忍“二流”,那也不是海森堡了。

德国物理学家海森堡出生

海森堡(Werner Heisenberg,1901年12月5日-1976年),德国著名物理学家,量子力学的创立人。他于20世纪20年代创立的量子力学,可用于研究电子、质子、中子以及原子和分子内部的其它粒子的运动,从而引发了物理界的巨大变化,开辟了20世纪物理时代的新纪元。为此,1932年,他获得诺贝尔物理奖,成为继爱因斯坦和波尔之后的世界级的伟大科学家。

评论:伟大的物理学家

海森堡在研究原子弹时算错了一个公式 拯救了几亿人类生命

众所周知,知识的力量是无穷的,很多伟大的发明都是从理论开始的,不要看一个小小的公式,正是因为一个小小的公式才有了这些惊世的发明。物理学家在人类社会中起到了很关键的作用。物理学家往往发现或者发明出一个公式,就可以改变整个世界。同样物理学家算错一个公式,也可以改变整个世界。在二战期间他算出了一个公式,同样改变了整个世界,不然人类也许又要死几亿人了。

说到二战,不得不提一个人物,那么这个人物就是希特勒,希特勒是二战的罪魁祸首之一。希特勒是法西斯主义最大的一个推行者,法西斯主义的创始人是意大利的墨索里尼,墨索里尼与希特勒是二战期间最大的罪人。两个人臭名昭著,发动了第二次世界大战。

但是墨索里尼这个人在打仗方面可以说是一个庸才,此人最大的特点就是搞政治,善演讲。他的演讲能力可以与希特勒相比肩。当时法西斯迫害了很多科学家,其中爱因斯坦就受到了法西斯的迫害,还有一个伟大的科学家叫做海森堡,也被法西斯控制了起来,希特勒让海森堡研究原子弹。

当时海森堡非常的矛盾,他如果顺从希特勒,那就成了法西斯的元凶了,他如果反对希特勒,那么希特勒就要杀掉很多优秀的科学家。于是海森堡就想到了一个方法,他表面上配合希特勒,但是他给希特勒提供了一些资料与知识都是有误的。

比如说他在研究原子弹的时候故意算错了一个公式。正是由于这个公式,导致希特勒错误的认为制造原子弹需要很多吨的铀,希特勒非常的绝望。其实制造一颗原子弹,不需要那么多铀,只需要几公斤就足够了。且不说海森堡能不能研究出来这原子弹,但是正是因为他算错了这一个公式,也同样改变了整个世界。要知道海森堡是与爱因斯坦比肩的科学家。

他是极有可能会研究出来原子弹的。如果他真的配合希特勒,又研究出了原子弹,那个时候人类又要遭殃了,几亿人类将要丧生。作为看官的您怎么看?

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