本系列文章預(yù)計會有30個章節(jié)，這套文獻(xiàn)將系統(tǒng)的講述物理學(xué)本身，今天是第三季第5篇
20世紀(jì)初，可謂是人類歷史認(rèn)知宇宙，認(rèn)知世界的大革命，尤其是在物理方面，從愛因斯坦的相對論到薛定諤的波函數(shù)，從宇宙尺度再到原子微觀，每一個角落都有人類值得驕傲的足跡。
1925年，德國物理學(xué)家海森堡鑒于玻爾原子模型存在的問題，比玻爾走得更遠(yuǎn)，拋棄了所有的原子模型，提出一個明確的指導(dǎo)原則：電子的軌道是不能被測量的，而譜線是可以測量的。
他著眼于觀察發(fā)射光譜線的頻率、強(qiáng)度和極化，利用矩陣數(shù)學(xué)，將三者從數(shù)學(xué)上聯(lián)系起來，從而提出微觀粒子的不可觀察的力學(xué)量，如位置、動量應(yīng)由其所發(fā)光譜的可觀察的頻率、強(qiáng)度經(jīng)過一定運算（矩陣法則）來表示。他和玻爾等合作，從粒子的思維范式出發(fā)，建立了量子理論第一個數(shù)學(xué)描述——矩陣力學(xué)。
海森堡20歲的時候就和玻爾一起研究量子理論。他的矩陣力學(xué)描寫了量子過程，同時還拿到了1932年的諾貝爾物理獎。
海森堡有一個著名實驗原理，叫做“海森堡不確定性原理”。
而這個原理解釋了一個現(xiàn)象，就是關(guān)于電子的測量問題，電子是不存在確定的位置和動量，電子行為是虛無縹緲的。
01 為什么電子的軌跡測不準(zhǔn)
比如，你要畫電子的軌跡圖，一定首先要知道電子每時每刻的位置和速度，也就是動量，p=mv。
海森堡說，你不能同時精確知道一個電子的位置和動量。因為，電子在哪里，你必須使用光子去打，打擊的效果怎么樣，要看光的波長。波長越短，能量越高，這個時候你去打擊電子，會把電子打飛，還測個毛線。
而如果用波長較長的光子去打，你也無法準(zhǔn)備判斷電子的位置。
所以，這是個悖論。
后來人們才知道，其實不是你的能力問題，而是電子本身的特點問題。
受普朗克常數(shù)的影響，電子根本就不能同時擁有確定的位置和動量。
02 電子的軌道
我們以為的電子軌道是這樣的，中間是原子核，外面有幾個電子做固定的圓周運動，其實這是瞎扯。
真正的電子圖像是這樣的——這就是我們熟知的電子云。而電子云的本質(zhì)是電子在這團(tuán)區(qū)域出現(xiàn)的概率。
所以不確定性是量子世界的本質(zhì)！
03 愛因斯坦的質(zhì)疑
愛因斯坦同意海森堡的測不準(zhǔn)原理，即不能同時測出基本粒子的位置和動量，但他不承認(rèn)這就意味著基本粒子在任何時候都沒有確定的位置和動量?！吧系鄄粩S骰子”是愛因斯坦一直質(zhì)疑“不確定性原理”的原因所在，他厭惡這種“不確定性”。
他認(rèn)為肯定還有更好的解釋，甚至更完美、更完備的理論來解釋這一切。愛因斯坦認(rèn)為，量子力學(xué)只能給出概率，而常識卻告訴我們，這背后顯然存在著一種確定的實在。
而這一次他的觀點徹底敗了，至死不渝。
總結(jié)：
量子力學(xué)的出現(xiàn)，讓經(jīng)典物理學(xué)的大廈崩塌，其實這是時代發(fā)展必然會到來的一幕。在物理學(xué)的范疇里如何出現(xiàn)問題，就需要用新思想來認(rèn)知宇宙，而不是舊守常規(guī)。
