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1925年夏天，量子力学奠基人波尔的一个得意门生，维尔纳海森堡在德国北部海岸附近的一个偏僻的岛上旅行，极具竞争性的海森堡把薛定谔的波动方程理论视为对其个人的侮辱，他强烈地觉得，不可思议的瞬间量子跃迁（电子能瞬间从一层跃迁到另外一层）是揭开原子谜团的关键，他认为原子是如此的独特和不同寻常，是不可能用一个简单的类似波或者轨道的模式所揭秘的，甚至波尔的“多层的楼房”模式（认为原子是类似高楼的多层原子结构，原子核在底层，而电子在上面一次填着各个楼层）也不正确，海森堡认为是时候彻底放弃为原子作具体描绘的努力了。 作为20世纪真正的天才之一，海森堡是个登山爱好者，也是位优秀的钢琴家，刚刚年满20岁就获得了博士学位，并得到全欧洲许多著名大学的盛情邀请。 1925年夏天，海森堡染上了一种特殊的花粉热，被痛苦折磨着，他的脸肿的几乎无法辨认，逃离到美丽而孤立的海尔格兰岛（位于德国的西北部海域），沿着沙滩散布，游泳和攀岩，同时仔细思考。 自从海森堡接触了原子物理，他觉得全身的骨头都在强烈的想象着原子，试图为其建立模型，但总是失败。他认为原子非常的善变，即使是作最简单的解释也显得非常的奇怪，因此他放弃了建立原子结构模型的努力，而采用以纯粹的数学的方式来描述原子。但当他仔细思考后，意识到原子不但无法建立可视化的模型，甚至也不能用经典数学来描述。 海森堡意识到，要确切地描述原子的性质，必须引入一种新型的数学。原子确切的性质看起来是这样的，它在某时间的具体位置和它的移动速度的乘积有关联，而且该乘积随次序的改变而改变。 如果我们将两个数字相乘，数字的前后次序不会影响所得的结果，很简单就能理解，比如说3*4和4*3的结果是一样的，都是12。但是，当应用到原子时，海森堡发现乘量的次序改变会得到不同的答案，这很快使他领悟到自己已经破译了原子的部分谜团，确信自己能以某种方式找出其内部所隐藏着的数学规律。 海森堡是如此的激动，同时也非常的害怕，他向同事诉说了自己的想法，随后几个月他们一起投入辛勤的工作，为原子创建一个全新的理论，这个理论今天我们称之为“矩阵力学”！ 矩阵力学使用复杂的数学阵列，有点像排列的电子数据表，通过运用这些阵列，海森堡和他的好朋友富有才气的物理学家马克斯-波恩，能够准确地预测原子的运转变化。 但是对爱因斯坦和保守派而言，那纯粹是科学的异端，他们认为原子决不会是数字的矩阵，很明显我们都是由原子构成的，怎么就成了一堆堆的数字结构了呢？而矩阵力学让波尔无比激动，他认为如果我们不能把原子想象成一种实物，那么就将其提升为纯粹的数学模式。 |
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