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第37章 强烈的兴趣,始创量子力学

——维尔纳·海森伯格

作家的子女不一定要当作家,科学家的子女也不一定能成为科学家。有些家长和相关人员往往一厢情愿地要求孩子们走自己走过的路,仿佛这样最顺理成章或者最容易成功。其实,一个人的发展是多方面因素决定的,其中兴趣是一个重要因素。实践证明,兴趣可以成为一种巨大的动力。有些人对某种事业的兴趣十分执着,达到了酷爱和痴迷的地步,外力的勉强制止就等于扼杀了其前进的动力,使其无所作为,甚至导致内心苦闷、心理倾斜,从而酿成疾病和悲剧。这样不幸的事例古今中外都有。因此,我们对于孩子们正当的兴趣爱好,特别是对于学习钻研某种科学知识的兴趣爱好,不要心怀成见和偏见,专断地加以阻拦,而应该予以鼓励,并因势利导地加以帮助,以利于孩子们的发展。由于这种正确态度而使孩子们成才者,古今中外也有很多。德国科学家、1932年诺贝尔物理学奖获得者维尔纳·海森伯格就是这方面的例子。

现代科学告诉我们,大自然中存在着各种千变万化的物质,而各种物质及其多变现象又是有规律可循的。现在我们已经知道,物质是由原子构成的,而原子是由一个原子核和围绕着原子核运动着的若干电子构成的,原子核中又包含了若干质子和中子;电子、质子和中子都是构成物质的基本粒子。目前已发现的基本粒子达300种以上。这些基本粒子又由更小的微粒构成。随着科学的发展,将会有更多的基本粒子被发现,对物质结构层次的认识会不断深化。

德国物理学家维尔纳·海森伯格在揭开物质构造秘密的科研中立了大功,成为现代物理学界公认的权威之一。海森伯格的成功经历表明,对自己从事的科学事业兴趣浓厚、爱得执着有着重要意义。浓厚的兴趣和执着的爱,会产生巨大的动力,推动着人们顽强刻苦地钻研,并激发出不平常的智慧和潜能,创造出辉煌的成就。

维尔纳·海森伯格1901年出生在德国一个知识分子家庭。父亲是一位相当权威的历史学家,舅舅是一位著名科学家。他的家就在德国很有名气的腾斯堡大学里,这是一所文史科学和自然科学并重的大学。当初父母曾经希望儿子走父亲的路,研究历史。但海森伯格没有步父亲后尘研究历史,而是以他独特的主见向自然科学发展。因为海森伯格从小就对自然现象有着浓厚的兴趣,对什么风啦雨啦光啦电啦非常好奇,总想弄个明白。小时候的海森伯格向父亲问个没完的都是各种各样的有关自然现象的问题。开始的时候父亲还能应付得了,能给予明确的答复。但海森伯格的问题越来越多,而父亲毕竟不是自然科学家,渐渐地许多问题解答不了了。于是海森伯格下决心自己搞清楚。他10岁的时候,有一天已经放学了,别的孩子早已回家了,可是父母等到黄昏,仍未见海森伯格的影子。父母急得到处寻找,直到掌灯了,父母才发现了他:学校实验室的玻璃上映出了他那张圆圆的小脸,父母这才松了一口气。父母走进去一看,原来海森伯格对一种物理现象入了迷,正在一动不动地十分专注地认真观察,务必要看个究竟,忘记了回家。

这件事再次震动了父母,他们终于下定决心支持儿子学习理科,不仅在精神上给他热情的鼓励,并尽可能在物质上为他创造条件。海森伯格由于自己的兴趣和爱好得到父母的理解和支持,非常高兴,信心更足了,也更加努力了,在求知的道路上进步很快。

海森伯格谦虚好学,勤于思考,敢于提出自己的见解。中学毕业后,他进入慕尼黑大学。有一次,他听了哥丁根大学权威学者马克斯·玻恩讲学以后,递上一张纸条,谦虚地表示:“这是我对先生研究的学理提供的一点心得。”但当时马克斯·玻恩没有把这个“毛孩子”的心得放在眼里,连声“谢谢”也没有说,便将纸条塞进衣袋里。不久,马克斯·玻恩在掏衣袋时,无意中翻出了那张纸条,仔细一看,大吃一惊,没想到一个“毛孩子”竟能提出那样深刻的见解。海森伯格提出的正是他自己研究不深入,或是疏忽了的原理。由此对这名年轻人惊叹不已。

1923年,22岁的海森伯格获得科学博士学位。马克斯·玻恩得到这一消息后,再也抑制不住自己的激动心情,邀请海森伯格到哥丁根大学来当自己的助教。不到3个月,又把海森伯格破格提升为讲师。

海森伯格对原子和核子论的创新见解,引起了学术界的高度重视。不久,他获得洛克菲勒基金会的助学金,到丹麦哥本哈根大学进修。著名丹麦物理学家尼尔斯·玻尔是他的指导老师,并同他成为了忘年交。他们经常通宵达旦地研究讨论。这使海森伯格在学术上突飞猛进。

1924年,海森伯格与荷兰物理学家克拉斯摩进一步发现了色散理论,提出了克拉斯摩—海森伯格色散公式。这时候,海森伯格才23岁。由于他在如此高难度的理论上的建树,赢得了人们的钦佩和尊敬。

1925年,海森伯格又创立了矩阵量子力学。这是科学家研究微观世界不可缺少的有力工具。

1926年,海森伯格关于氦光谱的奇特双线的解释,对处理多电子原子作出了决定性的贡献。

接着,海森伯格经过长期的研究和反复论证,发表了著名论文《量子论中运动学和力学的形象化内容》,第一次提出了测不准关系。这又对阐明量子力学的物理内容作出了重大贡献。海森伯格的测不准原理成为量子力学的重要原理,他因此获得1932年诺贝尔物理学奖。

作为量子力学的创始人,维尔纳·海森伯格的功绩和英明将永垂史册。

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