对量子力学贡献较大的物理学家

• 1924年，海森伯到哥本哈根在N.玻尔指导下研究原子的行星模型。1925年解
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决了非谐振子的定态能量问题，提出量子力学基本概念的新解释。矩阵力学 就是M.玻恩和E.P.约旦后来又同海森伯一道在此基础上加以发展而成的。海 森伯于1927年提出“不确定性”，阐明了量子力学诠释的理论局限性，对某 些成对的物理变量，例如位置和动量，能量和时间等，永远是互相影响的； 虽然都可以测量，但不可能同时得出精确值。“不确定性”适用于一切宏观 和微观现象，但它的有效性通常只明显地表现在微观领域。1929年，他同 W.E.泡利一道曾为量子场论的建立打下基础，首先提出基本粒子中同位旋的 概念。1932年获诺贝尔物理学奖。 在第二次世界大战期间，海森伯曾和核裂变发现者之一O.哈恩一起，为 纳粹发展核反应堆。他虽然不公开反对纳粹统治，但阻止原子武器的发展。 战后在格丁根他和其他科学家18人发表公告，反对德意志联邦共和国政府发 展核武器。著有《量子论的物理原理》、《原子核物理学》等。 海森堡出生于德国的维尔茨堡，在慕尼黑长大，父亲是一名普通的希腊 语教师。早在中学时海森堡就已展现出了他的天赋，老师曾评价说：他能看 到事物的本质，而不仅仅拘泥于表象和细节。后来，海森堡成为慕尼黑的马 克斯米里扬天才基金会成员。“世界只在两件事情上还会想到我：一是我于 1941年到哥本哈根拜访过尼尔斯· 玻尔，二是我的测不准原理”。这是海森堡 经常挂在嘴边的话。的确，由海森堡创立的理论奠定了现代量子物理的基础， 它可通过数学计算将每个物理问题转化成实实在在的、可以测量的量；它阐 明了由量子力学解释的理论局限性；它指出某些成双的物理变量如位置和动 量永远是相互影响的，虽可测量，但其有效性不可能同时测出精确值等。他 的主要贡献，是帮助科学家更深入地了解世界。
• 海森堡曾在自传中说，1925年5月，他在哥廷根给马克斯伯尔恩当助手时，
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开始酝酿他的理论。当时，这位23岁的年轻科学家正患枯草热，医生建议他 到赫尔戈兰岛休息两周，他就是利用这段时间完成了自己的事业。他说，那 时他根本就不想睡觉，每天用1/3的时间来计算量子力学、1/3的时间攀岩， 余下的时间背诵近东国家的诗集。他当时的想法，就是要让旧理论完全让位 于新理论。除散步外，他一直在思考解决问题的数学方式，几天后他终于搞 明白，在物理中所观察到的量应当起作用，它可取代传统理论中的量子条件。 海森堡的理论公布之后，曾遭到纳粹的猛烈批判。当时的德国结束了其 科学黄金时代，最为惨烈的是大批犹太科学家被迫害，致使德国的科学和文 化从一流下降到了五流水平，因此海森堡的理论也不断遭到攻击。纳粹把犹 太人赶出德国还不算，还要对付“白色犹太人”，即“精神犹太”和同情犹 太人的人，即像海森堡之流的名人。正如他的一名同事所说的，只要是他们 不懂的东西都是犹太的东西。“很遗憾，当时正是物理将要取得重大突破的 大好时机，可惜被政治断送了”。海森堡对此感到痛心。希特勒发动波兰战 争时，命令海森堡来柏林，并要他写出核裂变可利用报告。他花了半个月的 时间写了出来，但是，他本人虽然不公开反纳粹，却反对使用原子武器。二 战结束后，他积极促进和平利用核能。1957年，他和其他科学家一道极力反 对德国装备核武器，受到了德国人的爱戴。 海森堡不仅对量子力学感兴趣，对艺术和音乐也十分在行。他的研究风 格与达· 芬奇作画时尽量利用素描、色彩和光线的明暗等手段相似，力求达到 客观与主观的协调一致。海森堡对音乐的解释是，音乐如同语言，极具个性 化；而物理研究也如同作曲，古典物理犹如巴赫的交响曲。 海森堡把物理当成了作曲。不同的是，作曲家使用的是音符，海森堡则 使用数学符号。他了解的是物理的自然法则，在其理论的声音里没有游离 “音”，在他的证明空间里发出的“音调”是原子法则，其目的是为了完善 原子理论。
• 韦纳· 海森堡（Werner Heisenberg）
狄拉克（Paul Adrie Maurice Dirac1902年8月8日～1984年10 月20日），英国理论物理学家，量 子力学的奠基者之一，因狄拉克方 程获得1933年诺贝尔奖。
• 狄拉克出生于英格兰西南部的布里斯托，在布里斯托大学取得电子工 • • • •
• 狄拉克对物理学的主要贡献是发展了量子力学，提出了著名的狄拉克方程，
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并且从理论上预言了正电子的存在。 狄拉克原来从事相对论动力学的研究，自从1925年海森伯访问剑桥大学 以后，狄拉克深受影响，把精力转向量子力学的研究。1928年他把相对论引 进了量子力学，建立了相对论形式的薛定谔方程，也就是著名的狄拉克方程。 这一方程具有两个特点：一是满足相对论的所有要求，适用于运动速度无论 多快电子；二是它能自动地导出电子有自旋的结论。这一方程的解很特别， 既包括正能态，也包括负能态。狄拉克由此做出了存在正电子的预言，认为 正电子是电子的一个镜像，它们具有严格相同的质量，但是电荷符号相反。 狄拉克根据这个图象，还预料存在着一个电子和一个正电子互相湮灭放出光 子的过程；相反，这个过程的逆过程，就是一个光子湮灭产生出一个电子和 一个正电子的过程也是可能存在的。1932年，美国物理学家安德森（1923-） 在研究宇宙射线簇射中高能电子径迹的时候，奇怪地发现强磁场中有一半电 子向一个方向偏转，另一半向相反方向偏转，经过仔细辨认，这就是狄拉克 预言的正电子。后来很快又发现了γ射线产生电子对，正、负电子碰撞“湮灭” 成光子等现象，全面印证了狄拉克预言的正确性。狄拉克的工作，开创了反 粒子和反物质的理论和实验研究。 狄拉克是量子辐射理论的创始人，曾经和费米各自独立发现了费米-狄拉 克统计法。狄拉克还在美国佛罗里达州立大学发表过大量有关宇宙学方面的 论文，推动宇宙学研究的发展。特别值得一提的是，狄拉克早在本世纪三十 年代，就从理论上提出可能存在磁单极的预言。近年来有关磁单极的理论研 究和实验探测取得了迅速发展。1982年国外已有报道，宣称有人发现了磁单 极存在的证据。当然，假如真能从实验上证实磁单极存在，一定会引起物理 理论的深刻变化。 他的主要著作有《量子力学原理》于1930年出版。
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欧洲政局的混乱导致了二战，也分裂了原本完整的欧洲学术环境。 量子力学就是诞生于这样的环境中。狄拉克和这场冲突中的每一方都 保持着忠实的朋友关系。他曾试图营救被苏联政权扣押的俄罗斯物理 学家Peter Kapitza，但没有成功。他还真诚地对待被怀疑为纳粹拥护 者的德国物理学家Werner Heisenberg。 • 狄拉克是出了名的沉默。他很少讲话，安静成了他的标签。他不 愿与人争执。他情感上孤僻，似乎丧失了对社会的敏感。在他的很多 同事看来，他对数学之外的事物毫无兴趣，以致当他结婚时同事们都 感到惊讶。然而，就像Graham Farmelo为他作的传中所说的，狄拉 克不仅仅是一个无趣的计算器。他很喜欢看连环画和米老鼠电影，后 来还迷上了一个美国女歌手Cher。 • Farmelo充满同情地描述了狄拉克不幸的家庭背景。他的父母似 乎憎恨着对方，他的哥哥是自杀身亡的。狄拉克把哥哥的死这归结为 父亲的错，当然他父亲的某些行为也证实了这一点。在狄拉克赢得了 剑桥大学的两项奖学金时，他只需要5英镑就可以离开这个地方了。 他的父亲给了儿子这笔钱，让他认为是父亲让他开始自己的事业。后 来狄拉克才了解到事实。在他父亲于1936年逝世后，他才发现那重要 的5英镑并不是父亲给的，而是当地的一个教育机构，但是他父亲积 攒了7500英镑，相当于他年薪的15倍。 • 狄拉克因为发现反物质而赢得了1933年的诺贝尔物理学奖。在那 群发展量子力学和改革物理学的年轻人中，他的确是最出色的一个。 保罗· 狄拉克是奇怪世界中的一个奇怪的人。这篇迟到的传记也是最 受欢迎的。
• 1927年薛定谔接替普朗克到柏林大学担任理论物理教授。1933年希
特勒上台后，薛定谔对于纳粹政权迫害爱因斯坦等杰出科学家的法西 斯行为深为愤慨，移居牛津，在马达伦学院任访问教授。同年他与狄 拉克共同获得诺贝尔物理学奖。 • 1936年他回到奥地利任格拉茨大学理论物理教授。不到两年，奥 地利被纳粹并吞后，他又陷入了逆境。1939年10月流亡到爱尔兰首府 都柏林，就任都柏林高级研究所所长，从事理论物理研究。在此期间 还进行了科学哲学、生物物理研究，颇有建树。出版了《生命是什么》 一书，试图用量子物理阐明遗传结构的稳定性。1956年薛定谔回到了 奥地利，被聘为维也纳大学理论物理教授，奥地利政府给予他极大的 荣誉，设定了以薛定谔命名的国家奖金，由奥地利科学院授给。
程和数学两个学位之後，於1926年在剑桥大学取得博士学位。 贡献 他对物理学的主要贡献是：给出描述相对论性费米粒子的量子力 学方程（狄拉克方程），给出反粒子解；预言磁单极；费米—狄拉克 统计。另外在量子场论尤其是量子电动力学方面也作出了奠基性的工 作。在引力论和引力量子化方面也有杰出的工作。 著作 他一生著作不少．他的《量子力学原理》，一直是该领域的权威 性经典名著，甚至有人称之为「量子力学的圣经」。
• 埃尔温· 薛定谔
• 韦纳· 海森堡（Werner Heisenberg）德国理
论物理和原子物理学家、量子力学的创立 者，1932年诺贝尔物理学奖获得者，“哥 本哈根学派”代表性人物， • 他对物理学的主要贡献是给出了量子 力学的矩阵形式（矩阵力学），提出了 “测不准原理”（又称“不确定性原理”） 和S矩阵理论等。他的《量子论的物理学基 础》是量子力学领域的一部经典著作。
• 简介 • 狄拉克（1902—1984）是英国物理学家。1902年8月8日诞生在
英格兰布里斯托尔。 • 狄拉克在职业学校上中学，1918年毕业后考入布里斯托尔大学电 机系。1921年大学毕业，获电气工程学士学位。1923年考入剑桥大 学圣约翰学院当数学研究生。1925年开始研究由海森伯等人创立的量 子力学，1926年发表题为《量子力学》的论文，获剑桥大学物理学博 士学位，应邀任圣约翰学院研究员。1929年周 天才有两种。一种是 普通的天才，他们的成就其他人也可以做到，只要他足够的努力并且 有一点好运。另一种是超常的天才（数学家Mark Kac称他们为“魔术 师”）。他们有着惊人的、不遵常理的洞察力，很难有其他人能达到 那一种智慧。爱因斯坦就是这样一类天才。1984年辞世的保罗· 狄拉 克也是一位超常的天才，他的方程预示了反物质的存在，他可以说是 继牛顿之后英国最伟大的理论物理学家。 狄拉克在23岁时成为量子 力学的创始人之一。该理论是在二十世纪二三十年代发展起来的，提 出了很多看起来很古怪的论断，其中包括世界是不可能被完全了解的 基本事实。但是当他的同事还在被方程的哲学含义而困扰时，狄拉克 认为语言是危险的，而只注重数学上的价值。对他而言，方程是美丽 的。随着年龄的增长，他愈发确认没是通往真理的向导。他认为基础 物理是可以从优雅的数学中拾取的，这一观点现已渗入到整个探索自 然的领域。