海森堡提出“测不准原理”的时间 海森堡不确定性原理

物理学家海森堡

  1927年,哥本哈根的春天,阳光明媚,鲜花盛开。一位年青人沿着郁郁葱葱的林荫道缓步走来。眼前的景色似乎对他有所触动,他突然停住脚步,喃喃自语道:“大自然啊,你是否真的像我们在原子试验中所感到的那样荒谬?”

  这位青年,就是杰出的德国物理学家海森堡。他苦苦思索的问题,也就是著名的测不准原理,这是量子力学中的一条基本原理。

  量子力学的建立和发展,是物理学史上最有意义的大事之一。它大大加深了人们对原子过程和物质结构的认识,从而导致了原子能的利用,以及半导体、激光、电子计算机等新兴科学技术的诞生。而在创立量子力学的整整一代物理学家中,海森堡的贡献是十分杰出的。

  1924年,法国著名物理学家德布罗意在他的博士论文中指出,构成物质的微观粒子既具有粒子性,又具有波动性,也就是说,微观粒子与宏观物体不同,具有波粒二象性。

  与此相联系,还有一个重要的观念。宏观物体具有严格确定的动量,并且在特定的时间处于严格确定的位置上。例如,用手抛出一个小球,小球的位置和运动速度,也就是小球的动量,在任何时刻都可以准确地被测量和计算出来。然而,微观粒子却不是这样。要在同一时间以同样的精确度测定微观粒子,比如原子的位置和动量,不仅在实验中做不到,而且在理论上也是不可能的。实际上,对于微观粒子的位置和动量,只能精确地测定二者中的一个。这两个量,其中一个测定得愈精确,愈清楚,则另一个就愈不精确,愈不清楚。这也就是微观粒子的“双方测不准”现象,这是微观粒子所固有的性质,也是物理学进入到微观世界所遇到的一个重大课题。

λ粒子衰变图

  对于这样一个重大课题,海森堡用数学方法把它表现为“测不准关系”。这一原理的提出,总结了微观粒子所具有的普遍特性,为进一步探索物质的微观世界解决了一大难题。当海森堡提出这个重大原理时,年仅26岁。

  这一年秋天,海森堡接到聘请书,赴莱比锡大学担任理论物理教授。年仅26岁的海森堡被破格提升为德国当时最年轻的教授,成为西欧物理学界的一位奇才。

  1932年,海森堡获诺贝尔物理学奖。

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