維爾納·卡爾·海森堡的大名在全世界物理學家中是極其響亮的，他31歲就獲得了諾貝爾獎。當他入讀慕尼黑大學第三年，還不足22歲時，就以非常出色的論文獲博士學位。他的導師，世界級著名物理學家、物理學慕尼黑學派領袖索末菲對他讚不絕口：“這幾年來，眼看海森堡輕易地完成他的學業研究，真令人產生‘智者不難’的感覺。在理論造詣上，我們都自愧不如。”一個名導師如此評價自己的學生，是非常罕見的。海森堡有哪些過人之處呢？
走近物理學的殿堂
海森堡1901年底生於德國的維爾茨堡。他的父親是一位精通希臘語的古文史教授，母親是一位中學校長的女兒，也具有古語文學修養。海森堡排行老二。
海森堡讀小學時成績就很好，學習毫不吃力，中學時成績總是名列前茅。學校的功課對他來說非常容易，這樣他就有時間去學習彈鋼琴，去自學更高級的數學和物理課程。他的數學成績尤為優秀，13歲就學會了微積分運算，也研究過橢圓函數和數論；同時他還會用鋼琴演奏大師們的名曲，是一名業餘的優秀演奏家。16歲時，他去輔導過一個考化學博士的女大學生的數學，過後他曾開心地對別人說：“我不知道她懂了沒有，可我自己卻學懂了。”他被公認為是一個優秀的、有志氣的、充滿自信心的青年。
1920年，海森堡以優異的成績通過了他的中學畢業考試，還因此獲得了有聲望的馬克西米良基金會的獎學金。大學入學考試後，他和一些朋友一起去法國徒步旅行，結果得了一場重病，不得不臥床休養了好幾個星期。這期間，他讀到著名數學家赫·韋爾的一本著作《空間、時間與物質》，很受吸引。該書力圖為愛因斯坦的相對論提供一種清晰的數學描述，並以此表明宇宙（時空）的和諧結構。這本書學術水平很高，同年齡的青年幾乎都看不懂，而海森堡不但看懂了，還被韋爾深刻而抽象的數學表達和哲學思想深深迷住了，他既激動又困惑，下決心一定要到慕尼黑大學專攻純數學。
海森堡於1920—1921年的冬季學期進入慕尼黑大學，他按自己的最初打算準備攻讀數學。那時他父親正在慕尼黑大學教中古與近現代希臘語，便利用與同事相識之機叫他去拜會數學系的林德曼教授。林德曼是一位很有水平的數學教授，但年事已高，留著花白的鬍子，喜歡平靜，不高興別人打擾。海森堡去見他時，他正不大舒服，精神也不好。聽了海森堡陳述自己的希望後，便不耐煩地問：
“你最近讀些什麼書？”
“讀過韋爾的《空間、時間與物質》。”
海森堡頗為得意地回答，因為這本書是著名數學家韋爾寫的關於愛因斯坦相對論的書，一般學生都看不懂，更何況他是個中學生？他以為林德曼聽了一定會大吃一驚，並高興地立即拍板收留他，結果令海森堡大失所望。林德曼認為海森堡的興趣不是純數學，便決斷地說：
“那你就根本不能學數學了！”
海森堡就這樣被林德曼打發走了，是何原因他當時還莫名其妙。
在人生道路和學術道路上有不少三岔路口，某個隨機因素被放大，就會起到改變未來的作用。海森堡走向數學的路不通，他便決定在理論物理方面試一試自己的才能。
回到家裡，海森堡只好對父親說：“我也能讀理論物理，能安排我拜見索末菲教授嗎？”
索末菲是慕尼黑大學物理系主任，是位長於理論物理的世界級大師，比林德曼名聲大得多，父親自然高興並佩服兒子的眼光。
在一間寬敞明亮的書房裡，索末菲接見了海森堡。索末菲那時剛五十出頭，正是年富力強時期。他身材矮胖，長著一副向上翹的八字鬍，外表嚴肅，酷似一位軍人，可是一開口說話就顯得十分和藹可親。他真誠地關心好學上進的青年人。在簡短的對話之後，索末菲就發現海森堡在理論物理方面的敏捷思維和才華。當他發現海森堡未入大學就讀懂了《空間、時間與物質》這本關於愛因斯坦相對論的名著時，便痛快地表示願意接受海森堡為他的學生。同時，索末菲又告誡海森堡說：“一個人要敢於立大志，但做學問不能從最難的地方開始，而應從基本物理學領域開始。先做一些要求不高的、細緻的工作。你在中學做過一些什麼實驗？” “曾經做過一些小儀器，如小馬達等，但我不大喜歡同儀器打交道。”海森堡坦誠地回答。
索末菲循循善誘地指出：一個年輕人即使想專攻理論物理，也應該以最大的耐心做一些看起來不那麼重要的小題目。一些大題目，如愛因斯坦的相對論，也有許多小題目要解決。這些小題目不解決，大題目就完成不了。
海森堡聽得不大順心，便加了一句：
“可是，我對大問題後面的哲學問題更感興趣，對小問題不大有興趣。”
索末菲雖然覺得海森堡這個毛孩子未免有些狂妄，但向來對年輕人很善意的他還是耐心地對海森堡講搞學問要從基礎、從小問題開始的道理。他又說：
“你就一面聽課，一面參加研討班吧！你有沒有能力，有多少能力，通過研討班，我們很快就看得出來。”
這是海森堡第一次同一位理論物理學家的認真談話，這次談話對海森堡的發展方向有著極其深遠的影響。他就這樣沒有走進數學領域，而被一位大師引入了物理學殿堂。幸虧林德曼不願收留他，不然物理學史就要重寫，他也未必能在數學領域做出如此輝煌的貢獻。
索末菲的研討班是非同尋常的，它由索末菲的一批最有才華、最有生氣的學生組成。學生們經常在一起研究物理學的最新文獻，討論由文獻提出的新問題。由於經常接觸物理學的前沿問題，研討班培養了許多物理學的人才。海森堡在研討班裡嶄露頭角，他的敏捷思維和才華，他的勤奮好學和孜孜不倦的探索精神，使他成為佼佼者。在研討班裡，有一個後來也獲諾貝爾物理獎的青年學生泡利，與他成為最好的朋友。泡利是研討班裡最有才能的人，他能夠對最新和最困難的理論成果加以透徹理解；他也具有較高的評判能力，常常能一針見血地指出問題的癥結所在，是研討班裡最出色、最敏銳的批評家。大夥兒在討論、批評和爭論中不斷深入理論物理學的“深奧王國”，海森堡覺得研討班充滿活力，非常激動人心。
一天課後，海森堡向泡利請教當前物理學的發展趨勢和如何學好物理的若干問題，泡利回答說：“當前的物理，已不能用我們日常生活中熟悉的概念來描述，必須用抽象的數學語言才行。因此，今日物理對實驗物理學家已經太難了。我們必須有現代的數學訓練，否則無法研究物理學了。”海森堡聽了之後，大受啟發，頗有“聽君一席話，勝讀十年書”之感。他深深沉浸到用抽象數學語言表達的物理學王國之中。
在慕尼黑大學，海森堡聽了索末菲講授的所有理論物理學課程，選修了天文學、數學及一些特殊課程。不知是因為要從事抽象的理論物理學研究就難以同時進行物理實驗，還是海森堡從來就不喜歡物理實驗，或者是受了泡利看法的影響，海森堡對實驗物理課和實驗室操作一直興趣不大。雖然他在中學時代曾製造過小火車、電動機和電感線圈之類的東西，也曾製造過近1米長的“兵艦”，並裝有電觸發的“大炮”，但總的來說，在儀器方面他從未真正精通過。現在他全然不喜歡實驗，對上實驗課敷衍了事，在這方面他與泡利可算是真正的“一對兒”。有一天，泡利和海森堡一起做實驗，測定音叉的震動頻率。但他們進了實驗室之後，根本沒做實驗，卻討論起原子結構中一些有趣的問題。談了許久，忽然泡利大叫一聲：
“糟了！馬上要下課了，我們還沒動手做實驗呢。”
海森堡也慌了：“這如何是好？”
還是泡利機靈，出了一個主意：
“就利用你的聽覺吧！我敲一下音叉，你聽出是什麼音調，我就可以算出音叉的頻率。”
海森堡大為高興。這堂實驗課，就這樣混過了關。
並不是所有的大學教授都欣賞海森堡重理論輕實驗的態度的，慕尼黑大學的實驗物理大師維恩是1911年諾貝爾物理獎獲得者，他對海森堡等人不認真做實驗的態度很生氣，難免對海森堡等幾位高才生抱著不信任的態度。
不管怎樣，海森堡在理論物理學方面的才華，在慕尼黑大學的環境裡得到了充分的發揮。在大學的第一學期，海森堡就開始對物理學前沿問題進行研究。在索末菲的指引下，他提出了對反常塞曼效應的初步量子論分析，一年後作為他的第一篇論文發表，這使索末菲大為高興。接著，索末菲針對海森堡只喜歡學習他想要學習的課程（尤其是原子物理的理論問題），缺乏系統知識的缺點，要海森堡加強基礎訓練，定了水流中的渦漩問題作他的博士論文題目，要海森堡著力加以研究。渦漩問題是流體力學中最困難的問題。海森堡憑他紮實的數理功底和高超的研究解決問題的技巧，不負導師所望，在第二學年即發表了他的第二篇論文《論爾曼湍流》。對湍流的進一步研究，使他在第三學年就完成了他那非常出色的、令索末菲選不絕口的博士論文。索末菲和泡利等人對論文的評價是，海森堡完全掌握了數學工具，具有大膽新穎的物理思想。海森堡繼續與泡利研討、爭論，並開始對牛頓經典物理學的一些理論提出質疑，一些新的重大發現在逐漸孕育、萌芽、成長起來。 初生牛犢不怕虎
1922年6月，索末菲帶著他的得意門生海森堡到格丁根去，物理學大師玻爾將在那兒作一系列有關最子論和原子結構的講座，這是物理學史上有名的“格丁根玻爾節”（1922年6月12日—22日）。格丁根是一座美麗的花園城市，一棟棟紅瓦屋頂的小樓房被一片起伏平緩的丘陵所環繞。山坡上佈滿果園與別墅，到處有鮮豔的玫瑰、蔥綠的灌木。這一切給海森堡留下了美好的印象。海森堡在那兒遇到了德國乃至歐洲原子物理學的主要人物，他簡直高興極了。
玻爾的第一次演講使海森堡終身難忘。大廳裡擠滿了人，這位偉大的丹麥物理學家站在講臺上，輕輕點頭，帶著充滿友誼的微笑，用輕微的丹麥口音溫和而彬彬有禮地講演著。海森堡坐在大廳的後面，豎著耳朵聽，有一種耳目一新的感覺。他覺得玻爾思維敏捷深邃，講演涉及了許多極為本質的東西，令他激動，著迷和神往，當然，他也覺察到了玻爾的見解並不完全源於精確的計算，其中含有很大的直覺成分。玻爾每次講演之後都有長時間的討論，在第三次講演結束時，只有21歲的海森堡突然從後排站起來發言，對玻爾的某一個見解提出了不同的看法，引起了與會眾人的驚訝。要知道，玻爾的理論是不容易找出漏洞的，在如此級別的會上，能夠對玻爾的講演發表看法的，絕非平庸之輩。的確，海森堡提的問題玻爾已經有所考慮，只是一時還無法說清楚，不料這個“破綻”一下就被海森堡抓住了，玻爾不得不暗自佩服這個年輕人。他知道若沒有敏銳的觀察力和堅定的信心，是不可能提出這樣的問題的。玻爾不由得產生了要了解這個年輕人的強烈慾望，於是在會後，他邀請海森堡和他一起出去散步。
這次散步在海森堡的科學生涯中具有極其深遠的影響。海森堡在以後的回憶錄中充滿感情地寫道：“這一次我與玻爾在海因山覆蓋森林的高地上縱橫溜達時的談話，是我所能回憶的關於原子物理學的第一次深入的交談；可以肯定，它同時決定性地確定了我的以後生涯。”玻爾在這次談話中結合親身體驗，對原子物理學的發展形勢作了很好的概括，並預示了理論的光明前景。海森堡深受鼓舞，開始把他個人的學術前景與原子物理學和量子理論緊緊聯繫在一起。他以後常常對人說：“我在科學上的成長，是從這次散步開始的。”
同樣地，在“格丁根玻爾節”期間，格丁根大學物理研究所權威玻恩也注意到了海森堡這位青年學者。他想起他曾去慕尼大學講學的一次經歷。有一次，玻恩在慕尼黑大學講學，課手，海森堡向他遞了一張紙條，並謙虛地說：“這是我對先生研究的學理的一點心得。”玻恩當時沒把這個“毛孩子”放在眼裡，只是默默地把紙片折起來裝進口袋裡，連道謝的話也沒說一句。當玻恩回到格丁根之後，有一天無意中掏口袋，翻出了海森堡遞給他的紙條。這一看，使他十分吃驚，沒想到“毛孩子”竟能提出這麼深刻的見解，他後悔不已。他後悔在慕尼黑時未能與海森堡當面切磋，因為海森堡向他提供的正是他研究不深入或忽略了的原理。他十分欣賞海森堡。1922年至1923年冬季，海森堡的導師應邀去美國威斯康星大學擔任客座教授，乘此機會，玻恩立即邀請海森堡到格丁根去做他的研究助手。後來，他知道海森堡已榮獲了博士學位，就正式要求海森堡去擔任自己的助教。到格丁根不到3個月，海森堡便被破格提升為講師，而按格丁根大學的規矩，助教至少要當滿3年才具有晉升講師的資格。
他何以獲得成功
1923年夏季，海森堡在慕尼黑完成了他的博士論文。在論文中他成功地處理了湍流的起動問題，這是以往物理學家和數學家所未曾解決的。博士生導師索末菲認為他的理論文章寫得好極了，只有海森堡才能寫出這樣的文章。
但是要通過博士論文還要考實驗。索末菲在對海森堡佈置博士論文題目時就提醒過他要重視實驗，應立即去補維恩的中級實驗課，但海森堡始終提不起對實驗的興趣。因此，在進行博士論文答辯時，維恩向海森堡提了幾個常識問題，海森堡因平時從不注意這類簡單問題，幾乎都答不上來，差一點沒通過考試。好在索末菲拼命幫忙，最終說服了維恩，讓他高抬貴手，才給海森堡及格的分數。索末菲之所以要這麼做，是因為他認為實驗對物理是很重要的，學物理的學生不該輕視實驗，學理論物理的學生也應瞭解基本的實驗情況。對學生平時要求要嚴，考試時則要全面綜合考查。海森堡數學特別優秀，擅長於理論物理，對實驗缺乏興趣雖然是個缺點，但不能因此而扼殺了他的理論天賦，所以打起分來還是應當寬容。何況格丁根學派首領玻恩大師非常欣賞他的才華，正等著要他去當助教呢。畢業，海森堡就到玻恩那裡去工作了。玻恩看重的是海森堡的實際水平而不是分數。其後三年，海森堡來往于格丁根和哥本哈根之間，不斷汲取兩地的學術營養，他的科學生涯別開生面，學術上又大大地向前邁進了一步。1925年7月29日，海森堡的論文《論解釋運動學和力學相互關係的量子理論》脫稿，確定了矩陣形式的量子理論，奠定了量子力學的基石。1927年，他又發現了測不準關係。為了表彰他對量子力學及其應用上的重大貢獻，他榮獲了1932年諾貝爾物理學獎。
海森堡何以成功？值得注意的有兩點：其一是他融會貫通了三大學者的學術特長；其二是他不迷信權威，注重獨立思考。
海森堡曾在回憶錄中說過：“我在索末菲那裡學到了樂觀精神，在格丁根學到了數學，在玻爾那裡學到了物理學。”這句話深刻而生動地集中反映了三位學者的不同特徵。
在理論物理學界，索末菲、玻恩、玻爾三大學派對量子物理學問題的解決方法是很不一樣的。索末菲更多的關心的是量子理論的實際運用，他像一個“量子工程師”。玻恩熱衷於在物理學問題上採用新的數學方法和技巧，他像一個“量子數學家”。玻爾在物理學方面具有著精細入微的直覺和非凡的內在觀察力，但在數學方法的運用上，他就要比同行們遜色得多。玻爾自己承認：他對物理學的興趣與其說是數學家的興趣，不如說是手藝人和哲學家的興趣。他是一個“量子哲學家”。海森堡兼容幷蓄了這三大學者的長處，具有人才學意義上的“雜交優勢”。玻恩邀請海森堡去格丁根做他的研究助手，這就相當於玻恩與索末菲兩位教授聯合培養博士。哥本哈根——格丁根——慕尼黑三個學派之間頻繁的帶有國際性的學術交流，使海森堡在穿梭於這三個不同風格的“科學共同體”之間的過程中成長起來。他是“量子工程師”索末菲、“量子數學家”玻恩和“量子哲學家”玻爾三人共同的得意門生，這幾乎是科學思想史上絕無僅有的現象。如果沒有這一段特殊經歷，那麼海森堡在量子革命中也就難以擔當這麼重要的角色了。
納粹德國為什麼沒能造出原子彈？戰後幾乎人人都在問這個問題。是政策上的原因？理論上的原因？技術上的原因？資源上的原因？或是道德上的原因？不錯，美國造出了原子彈，他們有奧本海默，有費米，有勞倫斯、貝特、西伯格、魏格納、查德威克、佩爾斯、弗裡西、塞格雷，後來又有了玻爾，以致像費因曼這樣的小字輩根本就不起眼，而洛斯阿拉莫斯也被稱作“諾貝爾得獎者的集中營”。但德國一點也不差。是的，ＸＴＬ的猶太政策趕走了國內幾乎一半的精英，N粹上臺的第一年，就有大約2600 名學者離開了德國，四分之一的物理學家從德國的大學辭職而去，到戰爭前夕已經有40％的大學教授失去了職位。是的，整個軸心國流失了多達27 名諾貝爾獲獎者，其中甚至包括愛因斯坦、薛定諤、費米、波恩、泡利、德拜這樣最傑出的人物，這個數字還不算間接損失的如玻爾之類。但德國憑其驚人的實力仍保有對抗全世界的能力。 1939 年，原子的裂變現象就是兩個德國人——奧托?哈恩（Otto Hahn）和弗里茲?斯特拉斯曼（Fritz Strassmann）在前一年發現的。
海森堡說，分離出足夠的鈾235 需要大量的資源和人力物力，這項工作在戰爭期間是難以完成的。德國科學家也意識到了另一種可能的方法，那就是說，雖然鈾238 本身不能分裂，但它吸收中子後會衰變成另一種元素——鈈。而這種元素和鈾235 一樣，是可以形成鏈式反應的。不過無論如何，前提是要有一個原子反應堆，制.造原子的反應堆需要中子減速劑。一種很好的減速劑是重水。至於反應堆，其實石墨也可以做很好的減速劑，美國人就是用的石墨。
歷史是在個可愛的小姑娘。1989 年，楊振寧在上海交大演講的時候還說：“很好的海森堡傳記至今還沒寫出，而已有的傳記對這件事是語焉不詳的??這是一段非常複雜的歷史，我相信將來有人會寫出重要的有關海森堡的傳記。”
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