历史百科走进神秘的原子世界——海森堡提出“测不准原理”

Posted 2022-02-23 海

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历史百科走进神秘的原子世界——海森堡提出“测不准原理”

走进神秘的原子世界——海森堡提出“测不准原理”

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。

物理学家海森堡

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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