海森堡,这位量子力学的先驱者与矩阵力学的创始人,亦是哥本哈根学派的忠实拥趍。
在1925年,海森堡引领了一场性的变革,他提出了矩阵理论。当时,玻尔的原子模型陷入了困境,海森堡则摒弃了描述电子轨道与位置等不可度量的力学量,以矩阵的方式重新诠释了微观粒子的物理量。矩阵,作为一种数学工具,由方程组的系数与常数构建而成,其变化能够揭示方程组的解答。
矩阵力学在薛定谔方程之前便已问世,它成为了探索量子力学的重要途径。由于当时大多数科学家尚未涉猎矩阵知识,矩阵力学的提出并未立即引起广泛关注。直到玻恩等人对矩阵力学进行深化与完善,人们才逐渐认识到其潜藏的价值。如今,矩阵已广泛运用于力学、光学、电学等领域,成为物理学研究的重要手段。
1927年,海森堡进一步提出了测不准原理,即不确定性原理。此原理指出,粒子的速度与位置无法在同一时刻被精确测定。具体而言,若要精确测定粒子的位置,则必会对其动量产生影响,使其动量变得难以捉摸;反之亦然。位置的不确定性与动量不确定性的乘积始终大于普朗克常数。
微观世界的粒子与宏观物质的性质截然不同。在宏观世界中,我们能够较为轻易地测量物体的速度、位置等物理量;然而在微观世界中,这却变得极为困难。
矩阵力学为量子力学的研究带来了一种全新的视角。它与薛定谔方程一样,均为探索量子世界的钥匙。测不准原理等新思想打破了旧有量子理论的束缚,推动了量子力学的进步。偏微分方程与矩阵的应用为量子力学的发展开辟了新的途径,同时也使得对量子力学的研究愈发深入。如今,对高等数学的熟练运用已然成为物理研究的基本要求。
海森堡的贡献不仅为物理学带来了性的变革,更为我们理解微观世界提供了新的视角与工具。他的工作不仅启发了后来的研究者,也为我们认识世界提供了新的方式。