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物理八卦21(海森堡)2010-09-2010:55(分类:物理奥赛)海森堡:天才的“福尔摩斯”比狄拉克年长一岁(获诺奖早一年)的海森堡是20世纪另一位大物理学家,有人认为他比狄拉克还要略高一筹。他于1925年夏天写了一篇文章,引导出了量子力学的发展。38年后科学史家库恩访问他,谈到构思那个工作时的情景,海森堡说:爬山的时候,你想爬某个山峰,但往往到处是雾……你有地图,或别的索引之类的东西,知道你的目的地,但是仍堕入雾中。然后……忽然,你模糊地,只数秒钟的工失,自雾中看到一些形象,你说:“哦,这就是我要找的大石。”整个情形自此而发生了突变,因为显然你仍不知道你能不能爬到那块大石,但是那一瞬间你说:“我现在知道我在什么地方了。我必须爬近那块大石,然后就知道该如何前进了。”1925年夏天,23岁的海森堡在雾中摸索,终于摸到了方向,写了上面所提到的那篇文章。有人说这是300年来物理学史上继牛顿的《自然哲学的数学原理》以后影响最深远的一篇文章。可是这篇文章只开创了一个摸索前进的方向,此后两年间还要通过玻恩、狄拉克、薛定谔、玻尔等人和海森堡自己的努力,量子力学的整体架构才逐渐完成。量子力学使物理学跨入崭新的时代,更直接影响20世纪的工业发展,举凡核能发电、核武器、激光、半导体元件等都是量子力学的产物。1927年夏,25岁尚未结婚的海森堡当了德国莱比锡大学理论物理系主任。海森堡爱好经典音乐,是个出色的钢琴手,他喜欢乒乓球,而且极好胜。第一年他在系中称霸。1928年秋自美国来了一位博士后,自此海森堡只能屈居亚军。这位博士后的名字是大家都很熟悉——周培源。海森堡所有的文章都有一共同特点:朦胧、不清楚、有渣滓,有时似乎茫然乱摸索,与狄拉克的文章风格形成一个鲜明的对比。读了海森堡的文章,你会惊叹他天才的独创力,然而会觉得问题还没有做完,没有做干净,还要发展下去。1、有些人的工作是由于数理功底扎实,水到渠成,他们从事的问题别人同样去做也可能成功,但是海森堡的研究就非常奇怪,比如他不会严格计算湍流,但是猜出了二维湍流解,最后这个解被林家翘严格证明了,诺伊曼作数值计算也发现他是对的。2、量子力学的创立也是如此,谁也没想到他能够一开始就完全放弃轨道等经典概念,只从可观测量出发建立量子力学。戈德史密特作过氦光谱的问题,他想用轨道自旋耦合解释,费尽力气也没找到答案,然后海森堡开始做,他从一开始就意识到这可能与反对称波函数有关,结果作出了答案,这好像是反对称波函数的第一次应用。3、当博士当的最郁闷的莫过于海森堡。做实验答辩,结果委员会中有老师对他不满,差点没让毕业。做理论,老板索莫菲,给了个做不出来的题目,湍流,差点不能完成任务。不过超人毕竟是超人,他在不知道怎么计算精确解的情况下,猜了一个近似解,毕业了。最后那个结果也被证明是正确的。4、重新讲一下海森堡的答辩海森堡当年在慕尼黑跟索莫菲做博士,系里另一个老大是wien,wien认为每个学生都必须在理论和实验方面都做得很好,因此对实验水平要求的特别高,但是海森堡。。。咋说呢,估计实验水平跟俺大学时候差不多,数据伪造的多。据说他有次测音叉频率,直接拿耳朵听了一下就交差了,所以wien老大好像对他不是很满意。5、到了毕业的时候,可就麻烦了,因为wien也是老大阿,所以毕业答辩,wien和索莫菲是评委,分数是两个人共同给的,索莫菲那边没啥,