对量子力学做出贡献的科学家

• 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。
路易· 维克多· 德布罗意（Louis Victor de Broglie，1892.08.15—1987.03.19）出生 于迪耶普，法国著名理论物理学家，波动 力学的创始人，物质波理论的创立者，量 子力学的奠基人之一。1929年获诺贝尔物 理学奖。1932年任巴黎大学理论物理学教 授，1933年被选为法国科学院院士。
• 路易· 维克多· 德布罗意
• 埃尔温· 薛定谔（Erwin Schrodinger，1887—1961年）1887年8月12
日出生于奥地利首都维也纳。1906年至1910年，他就学于维也纳大 学物理系。1910年获得博士学位。毕业后，在维也纳大学第二物理研 究所从事实验物理的工作。第一次世界大战期间，他应征服役于一个 偏僻的炮兵要塞，利用闲暇时间研究理论物理。战后他仍回到第二物 理研究所。1920年他到耶拿大学协助维恩工作。1921年薛定谔受聘 到瑞士的苏黎世大学任数学物理教授，在那里工作了6年，薛定谔方 程就是在这一期间提出的。 • 埃尔温· 薛定谔
• 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。
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」。
• 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。
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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。
• 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。