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第43名- 沃纳·海森堡

作者:玛嗒嗒   发表于:2008-09-02   查看:   评论:   

公元1901~公元1976

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德国物理学家沃纳·卡尔·海森堡由于在取得整个科学史上的最重要的成就之──量子力学的创立中所起的作用,于1932年获得诺贝尔物理奖。

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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。

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1925年,沃纳·海森堡提出了一个新的物理学说,一个在基本概念上与经典牛顿学说有着根本不同的学说。这个新学说──在海森堡的继承人做了某些修正后──取得了光辉的成果,今天被公认为可以应用于所有的物理体系,而不管其类型如何或规模大小。

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用数学能演证出:在只涉及宏观体系的情况下,量子力学的预测不同于经典力学的预测,不过由于两者在量上差别太小而无法度量出来(由于这种原因,经典力学──在数学上比量子力学简单得多──仍可用于大多数的科学运算)。但是在涉及原子量纲体系的情况下,量子力学的预测与经典力学的预测迥然各异;实验表明在这样的情况下,量子力学的预测是正确的。

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海森堡学说所得出的成果之一是著名的“测不准原理”。这条原理由他在1927亲自提出,被一般认为是科学中所有道理最深奥、意义最深远的原理之一。测不准原理所起的作用就在于它说明了我们的科学度量的能力在理论上存在的某些局限性,具有巨大的意义。如果一个科学家用物理学基本定律甚至在最理想的情况下也不能获得有关他正在研究的体系的准确知识,那么就显然表明该体系的将来行为是不能完全预测出来的。根据测不准原理,不管对测量仪器做出何种改进都不可能会使我们克服这个困难!

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测不准原理表明从本质上来讲物理学不能做出超越统计学范围的预测(例如,一位研究放射的科学家可能会预测出在三兆个原子中将会有两百万个在翌日放射Υ射线,但是他却无法预测出任何一个具体的镭原子将会是如此)。在许多实际情况中,这并不构成一种严重的限制。在牵涉到巨大数目的情况下,统计方法经常可以为行动提供十分可靠的依据;但是在牵涉到小数目的情况下,统计预测就确实靠不住了。事实上在微观体系里,测不准原理迫使我们不得不抛弃我们的严格的物质因果观念。这就表明了科学基本观发生了非常深刻的变化;的确是非常深刻的变化以致于象爱因斯坦这样的一位伟大的科学家都不愿意接受。爱因斯坦曾经说过:“我不相信上帝在和宇宙投骰子。”然而这却基本上是大多数现代物理学家感到必须得采纳的观点。

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