沃纳·海森堡学术贡献1927年至1941年期间

沃纳·海森堡学术贡献1927年至1941年期间,海森堡在莱比锡大学担任理论物理学教授

在学术上,海森堡不仅开拓了量子力学的发展道路,而且为物理学的其他分支(如量子电动力学、涡动力学、宇宙辐射性物理和铁磁性理论等)都做出了杰出的贡献

除此以外,他还是一个杰出的哲学家

1927年,海森堡发表了《量子理论运动学和力学的直观内容》一文,提出了深具影响力的“测不准原则”,奠定了从物理学上解释量子力学的基础

他认为,当我们的工作从宏观领域进入微观领域时,我们的宏观仪器(观测工具)必然会对微观粒子(研究对象)产生干扰

平时.人们只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所测量到的结果,这样,所测量到的结果就同粒子的原来状态不完全相同

根据这个原理,海森堡宣称,人们不可能同时准确地确定一个物理的位置和速度,其中一个量测定得越准确,则另一个量就越不准确

因此,在确定运动粒子的位置和速度时一定存在一些误差

这些误差对于普通人来说是微不足道的,但在原子研究中却不容忽视

“测不准原则”原则上可以影响到物理学上或大或小的各种现象,但它的重要性在物理学上的微观领域表现得更加明显

通常,在实践中,如果研究中涉及的数量很大,那么统计的方法就为研究活动提供可靠的保障;然而如果涉及的数量很小时,那么测不准原理会让我们改变原有的物理因果关系的观点,并且接受测不准原理

在测不准原理发现之前,很多人认为,如果能预先测量到自然界中每个粒子在任何时刻运动的位置和速度,那么对于整个宇宙的历史,无论是过去,还是将来,原则上来说都是可以计算出来的

然而,测不准原理却否定了这种情况存在的可能性

因为事实上,人们并不能在同一时刻准确地测量到粒子运动的位置和速度

测不准原理在一定程度上说明了科学测量存在的局限性,它说明物理学上的基本定律有时也不能让科学家在理想的状况下正确认识研究体系,因而无法完全预测这一体系将要发生的变化

这一原理的提出具有巨大而深远的意义,它是对科学上的基本哲学观——决定论思想的一次重大革新:它告诉人们,测量仪器的不断改进,也不可能克服实际存在的误差

因而,在实践中,这一原理被越来越多的科学家所接受

在海森堡的一生中,他还撰写了一系列物理学和哲学方面的著作,如《原子核科学的哲学问题》、《物理学与哲学》,《自然规律与物质结构》、《部分与全部》、《原子物理学的发展和社会》等等,为现代物理学和哲学做出了不可磨灭的贡献

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