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来源：超级数学建模 一不小心 改变物理世界 之前小编写了一篇关于科学家颜值的文章（传送门），很多模友提出：“怎么能把我帅气海森堡给遗忘了！” 难道我海森堡不要面子吗？  作为量子力学的最早建立人，怎么能没姓名！于是超模君我决定单独为海森堡写一篇！ 沉迷数学 无法自拔 1901年，海森堡出生于德国乌兹伯格市的一个书香世家，他父亲是慕尼黑大学的一名精通希腊语的古文史教授，他外祖父曾任马克希米廉斯中学（慕尼黑的名校）的校长，海森堡母亲也具有良好的古语文学修养。  左→右：海森堡大哥，父亲，海森堡 5岁那年，海森堡就进入到乌兹伯格市的小学就读，学习成绩非常好，除了本身的天赋以外，他父亲也有很大一部分功劳。 由于父亲是位老师，在他眼里，容不得自己的孩子学习成绩比别人差，所以，父亲一直严格要求他们两兄弟，并经常拿他们两个来比较，互相竞争，这样，海森堡与他哥哥的成绩就一直名列前茅，而后来他哥哥也成为了一名化学家。 1911年，海森堡来到外祖父曾任校长的学校——马克希米廉斯中学，在这里，海森堡显现出了极强的数理方面的天赋，学校的课程对他来说似乎毫无难度。 于是，他便有了很多时间去学习钢琴，后来，他会经常演奏大师们的名曲，妥妥的一名业余的优秀演奏家。 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。 当然，海森堡更多的时间是去自学更高级的数学和物理了。  13岁时，海森堡就学会了微积分运算，也研究过椭圆函数和数论，被数学中的严谨、理性深深吸引，沉迷其中。 16岁的时候，海森堡去辅导过一个考化学博士的女大学生的数学，辅导完之后，他还开心地对别人说：“我不知道她懂了没有，可我自己却学懂了。” 后来，海森堡的自然科学老师一直在课堂上介绍汽车，飞机，电话等的发明，终于将沉迷于数学的海森堡稍微拉出来一点，终于开始研究物理，甚至还开始自学爱因斯坦的相对论。  在同学和老师眼中，海森堡无疑是一位自信、帅气的优等生。 在1920年的毕业考试中也取得优异的成绩，还因此获得了著名的马克西米良基金会的奖学金。而老师们是这样评价海森堡的：“他能看到事物的本质，而不仅仅拘泥于表象和细节。”“他在数学物理领域的独立工作，远远超出了学校的要求。”  大学入学考试之后，海森堡与朋友们一起去法国徒步旅行，结果却得了一场重病，不得不卧床休养。。。 不过，在这段无聊的修养时间里，海森堡看到了著名数学家赫·韦尔的一本著作《空间、时间与物质》，这本书学术水平非常高，一般学生都是看不懂的，而海森堡不仅把它看懂看透彻了，还被韦尔深刻而抽象的数学表达和哲学思想深深迷住了（又被数学迷住了），于是便下定决心到慕尼黑大学专攻纯数学！  阴差阳错，专攻物理 1920年秋，海森堡终于正式进入到慕尼黑大学，本来，按照海森堡的本意，肯定是要进入数学系的，然而。。。 海森堡父亲当时正在慕尼黑大学教中古与近现代希腊语，知道儿子想要学数学，于是便让海森堡去拜会数学系著名的林德曼教授。不过，此时的林德曼已经年事已高，不太喜欢有人来打扰，而且那天海森堡去见他时，正值他身体不太舒服的时候。 于是，在得知海森堡想要进入到自己的研讨班时，林德曼便不耐烦地问：“你最近读些什么书啊？” 海森堡很得意地回答：“前段时间刚读完韦尔的《空间、时间与物质》。” 心想： 结果，林德曼却认为海森堡的兴趣不是纯数学，决断地拒绝：“那你就根本不能学数学了！” 海森堡此时  最后，海森堡就只能跟着索末菲去研究物理了。（就是那位培养出N多诺贝尔物理学奖获得者，而本人却没得过的物理学家）。  当时，索末菲手下就有两个非常著名的学生，一个叫沃尔夫冈·泡利（Wolfgang Pauli），一个叫彼得·德拜（Peter Debye）。 泡利（传送门）跟海森堡一见如故，像找到知音一样，便经常跟这位小师弟大谈物理学。海森堡与泡利交谈时，经常会有“听君一席话，胜读十年书”之感，就这样，两个人很快成为了好朋友。  有趣的是，海森堡不知是受泡利的影响还是自己本身就不喜欢物理实验，对平常的物理实验课总是敷衍了事，可以说是对实验仪器方面从来没精通过，在这方面，他和泡利真是“天生一对”。。。 有了索末菲的引导加上这些牛逼的同学们，海森堡很快就了解到当时物理界的最前沿信息，凭着他出色的理论物理方面的才华，刚入学就开始着手研究量子论的相关问题，一年后便发表了第一篇论文——对反常塞曼效应的初步量子论分析。 索末菲非常欣赏海森堡的才华，但是看着海森堡平常只学习他自己感兴趣的课程（尤其是量子物理），缺乏对系统知识的了解，于是便决定加强海森堡的基础训练，让海森堡研究水流中的涡漩问题（流体力学中最困难的问题），并将此作为他的博士论文题目。  关乎到自己的博士毕业，海森堡只好从量子物理中抽身出来，千赶万赶，终于完成了博士论文，并且还得到了导师索末菲的强烈赞扬。 索末菲曾写信给海森堡的父亲称赞道：“你的家庭出了一位物理学与数学奇才” 本来以为轻轻松松拿个“A”就可以毕业的，半路却杀出个威廉·维恩（负责海森堡的实验课）。  海森堡的物理实验能力实在是不忍直视，因此，在答辩的时候，对于维恩平常都讲到烂的问题，海森堡都不会回答，这让维恩十分气愤，坚决判定海森堡答辩不及格！ 最终，海森堡仅仅得了个及格（来自索末菲最高分和维恩最低分的平均），勉强毕业。 好在，哥廷根大学物理教授波恩（Max Born）并没有在意海森堡的分数，他看中的是海森堡的实际水平，于是便让海森堡过来当他的助手。 其实，在1922年，索末菲带着海森堡去参加了“格丁根玻尔节”，从而见到了波尔大神（Niels Henrik David Bohr），而且，波尔也对海森堡这位年轻小伙照顾有加，并且也想要海森堡当他的研究助手。（哥本哈根大学玻尔研究所） 所以，在1923年至1927年，海森堡来往于格丁根和哥本哈根之间，不断汲取两地的学术营养，这时是海森堡学术生涯的第一个巅峰期。1925年，海森堡的论文《论解释运动学和力学相互关系的量子理论》脱稿，确定了矩阵形式的量子理论，奠定了量子力学的基石。1927年，他又发现了不确定关系。 海森堡对量子力学及其应用上的重大贡献，使得他荣获了1932年诺贝尔物理学奖，成为继爱因斯坦和波尔之后的世界级的伟大科学家。 海森堡与妻子不过，尽管海森堡提出的不确定原理被认为是物理学的一个基本定律，这却得不到爱因斯坦的认同。 早在1926年，海森堡去到柏林做一个量子力学的报告时，就与爱因斯坦进行了初次的会面，海森堡还去到爱因斯坦的房间里进行私聊，然而，过程并不愉快，爱因斯坦无法认同海森堡对量子力学的诠释。 在1927年的索尔维会议期间（在海森堡提出了不确定原理之后），爱因斯坦完全不认同这个不确定原理，几乎每天早上都会想出一个反例来否定它。 不过，一到晚上，海森堡、玻尔和泡利就会证明这个反例实际上与不确定原理并不矛盾。。。 爱因斯坦可是海森堡心中最为尊敬的大神，海森堡表示非常想要得到爱因斯坦的认可。于是，在未来的几十年间，海森堡先后N次拜访、会面爱因斯坦，直到1955年，爱因斯坦去世，依旧无法改变他对不确定关系的立场。 还是那句话： 本文作者：超模君，超级数学建模公众号主编，数学与交叉科学教育自媒体博主。爱分享有用的数学建模知识，爱深挖有趣的交叉科学人物故事，爱为靠谱的现代教育产品打call。著有《芥子须弥·大科学家的小故事》，由清华大学出版社2019年出版。 |
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