在人類認識物質秘密的道路上,有一位曾給我們以深刻啟示的科學家,他就是德國物理學家維爾納·海森伯格,現代物理學界公認的權威之一。
維爾納·海森伯格能夠成為一位著名的物理學家,用他自己的話來說,就是:對自己所從事的學術,一定要酷愛,要有興趣,這樣,才能產生研究的動力,才不會感到是被迫的,甚至是勉強的。
1901年12月5日,在德國維爾次堡大學教職員宿舍裏,有一位婦人忍受著臨產前的煎熬。那天夜裏,天空陰沉沉的,飄拂著鵝毛大雪,道路被大雪覆蓋了,醫生沒法來,產婦也無法被送往醫院,正當人們焦急萬分的時刻,一個男嬰的啼哭聲驅走了黑夜的沉寂,給焦急的父親帶來了極大的安慰:小海森伯格誕生了。
海森伯格從小就有著得天獨厚的學習環境。父親是一個曆史學權威,舅舅們也都是當時德國數一數二的科學家,他的家又居住在騰斯堡大學裏,那是一所文史、自然科學並重的大學,在德國很有名氣。但是,海森伯格並沒有繼承父業,他從小對理化有著天生的愛好和濃厚的興趣。據說在10歲那年,一天,天色已黑,學校早就放學了,孩子們都回了家。他的父親正在等待著兒子回來,但是左等右等都不見他的影子,父母親著急了,到處尋找,一直尋到掌燈時分才鬆了口氣。原來學校實驗室的玻璃窗上映出了一張圓圓的小臉。這不是小海森伯格又是誰呢?他被一個物理現象給迷住了,忘記了回家。
由於具有天資和優良的學習環境,這位年輕人很快成了一名科學家。他中學畢業以後就順利地進入了慕尼黑大學。1923年,當他第一次獲得科學博士學位時,年僅22歲。他的成長引起了人們的欽佩,他的導師——著名物理學家安諾德·索末菲老教授更是讚歎不已。他說:“這幾年來,眼看著海森伯格輕易地完成了他的學業和研究,真令人產生‘智者不難’的感覺,在理論的造詣上,我們都自愧不如。”
海森伯格雖然年輕有為,卻十分謙遜好學。他對前輩的理論勇於提出自己的看法,這一獨立思考的長處深為權威學者們所賞識,他們把他當作不可多得的朋友。有一次,哥丁根大學物理研究所權威學者馬克斯·玻恩在慕尼黑大學講學,課後,海森伯格給他遞上了一張紙條,並且謙虛地說:“這是我對先生研究的學理提供的一點心得。”玻恩先生當時沒有把這個“毛孩子”放在眼裏,隻是默默地把紙片折起來裝進口袋裏,連道謝的話也沒有說一句。
當馬克斯·玻恩回到哥丁根以後,有一天,無意中掏口袋,翻出了海森伯格遞給他的紙片。這一看,使他十分吃驚,沒想到這個“毛孩子”竟能提出那麼深刻的見解,他這才後悔不已,深感在慕尼黑未能與海森伯格當麵切磋。海森伯格向他提供的正是他研究不深入,或者是疏忽了的原理。看了這張紙條,他對這位青年人簡直佩服得五體投地。後來,他打聽到海森伯格已經榮獲博士學位,於是在1923年秋天,堅決邀請他到哥丁根大學去擔任自己的助教。玻恩教授手下有一大批助教,按照哥丁根大學的老規矩,助教至少要當3年才具有升任講師的資格,而海森伯格到哥丁根大學不到3個月,就被破格提升為講師。
海森伯格對原子論和核子論的創新見解引起了學術界的矚目。不久,他獲得了洛克菲勒基金會的助學金,到丹麥哥本哈根大學進修。他的導師是丹麥著名的物理學家尼爾斯·波爾。他們既是師生又是忘年之交。在哥本哈根的3年裏,他們經常通宵達旦地討論問題,這使海森伯格在學術上又大大地向前邁進了一步。在海森伯格六十壽辰時,波爾回憶當年的情景時說:“那時候,我們繼續進行著在哥本哈根大學開始的探討,無論是在研究所裏,還是在散步中,我們都熱烈地展開討論,他那少有的天賦和才能給我留下了強烈的印象。”
1924年,海森伯格和荷蘭物理學家克拉摩斯進一步發展了色散理論,提出了克拉摩斯—海森伯格色散公式。這一理論後來成為海森伯格創立一種量子力學的階梯。海森伯格23歲就提出了這樣高難度的理論,不能不使人對他深為尊敬。