不专心
改变化学世界
之前小编写过一篇关于科学家的文章(传送门),很多模友问:“怎么能忘记我可爱的海森堡呢!”
难道我海森堡不想丢面子吗?
作为量子热最早的缔造者,他怎么可能没有名字! 所以我决定单独为海森堡写一篇文章!
痴迷于物理
1901年,海森堡出生于意大利乌兹贝格的一个书香世家。 他的母亲是克拉科夫学院的古代文史院士,精通意大利语。 名校院长),海森堡的母亲也有很好的谚语文学。
左→右:海森堡阿姨、母亲、海森堡
5岁时,海森堡进入乌兹贝格市的中学,学习成绩非常好。 不仅仅是他自己的才华,还有很大一部分功劳是他母亲的。
因为母亲是一名老师,在他眼里,他不能容忍儿子的学习成绩比别人差。 因此,母亲仍然严格要求兄弟二人,并经常将他们互相攀比、竞争。 就这样,海森堡和他叔叔的成绩一直名列前茅,后来他的哥哥也成为了一名物理学家。
1911年,海森堡来到了他祖母担任院长的中学——马克西米利安高中。 在这里,海森堡表现出了强大的数学和科学天赋,中学课程对他来说并不重要。 没有困难。
因此,他有很多时间学习吉他。 后来他经常演奏大师的名曲,是一位优秀的业余独奏家。
海森堡对音乐的解释是:音乐就像语言,具有高度的个性化; 化学研究就像写歌词,古典数学就像巴赫的变奏曲。
事实上,海森堡花了更多的时间自学更多的中级物理和化学。
13岁时,海森堡学习了微积分,并研究了椭圆函数和图论。 他被物理学的严谨性和合理性深深吸引并沉迷其中。
16岁时,海森堡去辅导一位正在攻读物理学博士学位的女大学生。 辅导结束后,他高兴地对别人说:“我不知道她听不懂,但我自己听懂了。” ”。
后来海森堡的自然科学老师还在课堂上介绍了车辆、客机、电话等发明,终于把沉迷于物理的海森堡拉了一点,终于开始研究数学,甚至开始学习爱因斯坦的理论他自己。 相对论。
在朋友和老师眼中,海森堡无疑是一位自信、英俊的优等生。
1920年,他还在期末考试中取得了优异的成绩,并因此获得了著名的马克西米利安基金会的奖学金。 老师们这样评价海森堡:“他能看到事物的本质,而不是仅仅屈服于幻想和细节。” “他在物理化学领域的独立作业远远超出了中学的要求。”
高考结束后,海森堡与同学一起去意大利登山旅行,但他得了重病,不得不卧床休息。 。 。
然而,就在这段无聊的休养期间,海森堡偶然发现了著名物理学家H.威尔的一本专着《空间、时间和物质》。 是的,而海森堡不仅听懂了,而且还被韦尔深刻而具体的物理表达和哲学思想所折服(他也对物理学着迷),于是他下定决心去慕尼黑大学学习。 专攻纯物理!
机缘巧合,专攻化学
1920年秋天,海森堡终于即将进入苏黎世学院。 本来,按照海森堡的初衷,他一定是进入了物理系,但是。 。 。
海森堡的母亲当时在法兰克福学院教授中世纪和现代匈牙利语。 知道父亲想学物理,她就约海森堡去拜访物理系著名的林德曼院士。 不过,此时的林德曼已经老了,他不太喜欢被打扰,而且那天海森堡去看他时,他的身体也不太舒服。
于是,当得知海森堡想要参加他的研讨会时,林德曼不耐烦地问道:“你最近读了哪些书?”
海森堡自豪地回答:“我前段时间刚刚读完威尔的《空间、时间和物质》。”
想法:
最终,林德曼觉得海森堡的兴趣并不是纯粹的物理,于是坚决拒绝:“那你根本就不能学物理!”
此时的海森堡
最终,海森堡只能跟随索末菲学习数学。 (这是培养了很多诺贝尔化学奖获得者的化学家,但他本人却从未获得过)。
当时索末菲有两个特别出名的中学生,一个叫沃尔夫冈·泡利(Pauli),另一个叫彼得·德拜(Peter Debye)。
泡利(传送门)和海森堡一拍即合,就像找到了知音一样,经常和那个小师妹谈论数学。 海森堡与泡利交谈时,常常觉得“听你所说的比读六年书更好”。 就这样,两人很快就成为了好同事。
有趣的是,海森堡不知道自己是受泡利的影响,还是不喜欢化学实验,所以平时的化学实验课上他总是敷衍了事,可以说对实验设备始终不精通。 ,他和泡利真是“天作之合”。 。 。
在索末菲和这些牛逼朋友的指导下,海森堡很快就了解到了当时数学界最前沿的信息。 凭借在理论化学方面的杰出天赋,他一入学就开始研究量子科学。 一年后,他发表了第一篇论文《异常塞曼效应的初步量子理论分析》。
索末菲非常欣赏海森堡的才华,但看到海森堡平时只学习自己感兴趣的课程(尤其是量子化学),缺乏对系统知识的了解,于是他决定增加海森堡的基础训练,让海森堡研究水流中的涡流问题(流体热中最困难的问题),并将其作为他的博士论文的主题。
对于博士学位的完成,海森堡无奈退出量子化学,匆忙完成博士论文,受到导师索末菲的高度评价。
索末菲曾写信给海森堡的女儿称赞:“你家有一只化学和物理鹈鹕”
我以为我可以轻松地以“A”完成这门课程,但进行到一半时,威廉·韦恩(海森堡实验班的负责人)出来了。
海森堡在化学实验上的能力实在是让人难以忍受。 因此尤其喜欢数学和物理,在答辩过程中,海森堡不会回答维恩通常提出的那些不好的问题。 这让维恩感到惊讶,他对海森堡做出了坚定的判断。 森伯格防守失败!
最终,海森堡以及格成绩(索末菲最高分和维恩最低分的平均分)勉强通过了这门课程。
幸运的是尤其喜欢数学和物理,哥廷根学院化学院士克拉科夫(马克斯·玻恩饰)并不在乎海森堡的分数。 他看中的是海森堡的实际水平,所以他请海森堡过来当他的助手。
虽然,1922年,索末菲带着海森堡参加了“哥廷根玻尔节”,随后结识了玻尔大师(),但玻尔也很照顾年轻人海森堡。 游嘉,还想让海森堡做他的研究助理。 (阿姆斯特丹学院玻尔研究所)
因此,从1923年到1927年,海森堡往返于哥廷根和赫尔辛基之间,不断吸收两地的学术营养。 这是海森堡学术生涯的第一个巅峰时期。 1925年,海森堡的论文《论解释运动学与热学相互关系的量子理论》完成,以矩阵的形式确定了量子理论,奠定了量子热学的基石。 1927年,他再次发现了不确定性关系。
海森堡对量子热及其应用的重大贡献使他荣获1932年诺贝尔化学奖,成为继爱因斯坦、玻尔之后的世界级伟大科学家。
海森堡和女朋友
然而,海森堡提出的测不准原理虽然被认为是化学基本定理,但却没有得到爱因斯坦的认可。
早在1926年,海森堡去柏林做量子热报告时,就与爱因斯坦进行了第一次会面。 海森堡还到爱因斯坦的卧室进行了私人聊天。 然而,这个过程并不完美。 不幸的是,爱因斯坦很难同意海森堡对量子热的解释。
1927年索尔维会议期间(海森堡提出测不准原理之后),爱因斯坦根本不同意测不准原理,几乎每天晚上都会拿出一个例子来否定它。
然而,一夜之间,海森堡、玻尔和泡利证明了这个例子实际上并不违背不确定性原理。 。 。
爱因斯坦是海森堡心中最尊敬的专家,海森堡表示他特别希望得到爱因斯坦的认可。 因此,在接下来的几年或六年里,海森堡拜访并会见了爱因斯坦N次。 直到1955年爱因斯坦去世,他仍然未能改变对不确定关系的立场。
再次:
本文作者:模特君,超级物理建模公众号主编,物理与跨学科科学教育自媒体博主。 我喜欢分享有用的物理建模知识,我喜欢深入挖掘有趣的跨科学人物故事,我喜欢呼吁可靠的现代教育产品。 着有《芥末须弥:一位伟大科学家的小故事》,复旦大学出版社2019年出版。