天才簡史（外國） 【天才簡史-海森堡】轟動科學界的“海森堡之謎”是怎麼回事？他間接改變了二戰結果

1945年下 日本敗局已定 美國總統杜魯門和軍方高層人員決定 在日本投擲原子彈以加速戰爭進程 隨後的廣島和長崎幾乎被夷為平地 這是世人第一次認識了一種叫原子彈的核武器 戰後 美國 前蘇聯 英國等都不斷發展核武器 由此引發了世人對於各大國相繼發展核武器的恐慌 但其實很多人並不知道 納粹德國是早於美國開始研製原子彈 也一度領先於美國的引發 那又是為什麼納粹德國沒有研製出原子彈呢? 關於這個問題 海森堡無疑是最有發言權的 他留給世界一個最大的謎團 後世有人開玩笑說 這個謎團充分地解釋了海森堡的不確定性原理 二戰已經結束七十多年 海森堡也已經過世四十多年 各個為海森堡歷傳敘事的作家 也是眾說紛紜 莫衷一是 學術界至今還在為這個謎團爭吵不休 這個謎團就是 海森堡究竟真的是計算錯誤 還是他故意犯錯誇大困難 才導致德國沒能造出原子彈 今天 我們就帶著這個問題一起走進 這位在國家與道德間徘徊的物理學家 沃納·海森堡 1901年12月5日 海森堡出生於德國的沃爾茨堡 是一個地道的日耳曼人 他的父親是名造一學的語言學家和東羅馬史學家 曾經在慕尼黑大學擔任中時紀和現代希臘語教授 受其影響 年幼的海森堡學到了一定的語言知識 其父對此引以為豪 1920年以前 海森堡在著名的慕尼黑邁克·西米學校讀書 邁克·西米學校培養了不少未來的科學家 如量子思想的創始人普朗克就曾在此修學 中學時 海森堡迷上了數學 並且很快掌握了微分學和積分學 那時的他一直憧憬著在未來成為一名數學家 可是後來的大學生涯卻改變了這個年輕人的命運 1920年中學畢業後 海森堡考入慕尼黑大學 在索莫菲·維恩等指導下攻讀物理學 後來他又前往戈廷根大學 在波恩和希爾伯特的指導下繼續學習物理 1923年海森堡寫出了題為 《關於流體流動的穩定和湍流》 這篇流體力學的博士論文 詳細研究了非現象理論的近似性 年中取得了慕尼黑大學的博士學位 1923年10月回到戈廷根 由馬克思波恩私人出資聘請他為助教 1924年7月 海森堡的《關於反常散漫效應的論文通過審核》 從而使他晉升為講師 獲得德國大學的任意級別中講學的資格 隨後由於波恩的賞識 他獲得了由洛克菲勒財團資助的 國際教育基金會IEB的獎金 從而讓他有機會遠赴戈本哈根 來到了當時年輕物理學家都嚮往的理論物理研究所 與波恩和他的同事共同工作 開始置身於長期激烈的學識爭議的氛圍中 也是在這裡 海森堡第一次見到了愛因斯坦 他的思想給當時的研究所注入了新的活力 1925年6月 他又解決了物理學上的另一個重要問題 如何解釋一個非簡寫原則的穩定能態 從而奠定了量子力學發展的綱領 幾個月後 他在《物理學》雜誌上發表的題為 《關於運動學和力學關係的量子論新式的論文》 將一類新的數學量引入了物理學領域 創立了量子力學中的一種形式體系 矩陣力學 從此 人們找到了原子微觀結構的自然規律 愛因斯坦曾開玩笑評價道 海森堡下了一個巨大的量子彈 後來 在解釋氫分子光譜中強弱普線交替出現的現象時 海森堡運用矩陣力學將氫分子分成兩種形式 正氫和深氫 及發現了同屬異性氫 1933年 為了表彰他創立的量子力學 尤其是運用量子力學理論發現了同屬異性氫 瑞典皇家科學院給他頒發了諾貝爾物理學獎 幸運之神降落到了年輕的海森堡身上 然而 比起海森堡的身世和物理學上的成就 最讓人咋舌的還是海森堡之謎 1939年 第二次世界大戰爆發 希特勒的猶太政策趕走了國內幾乎一半的精英 而作為土生土長的日耳曼人 海森堡因其對祖國的熱愛而選擇留在德國 為了儘快造出原子彈 德國專門成立了猶俱樂部 海森堡被指定為該俱樂部的負責人之一 專攻原子彈 1941年 他被任命為柏林大學物理學教授 和凱澤威廉皇家物理所所長 成為德國研製原子彈核武器的總負責人 與核裂變的發行者哈恩一起研製核反應堆 然而 直到1944年 盟軍在諾曼底登陸 希特勒也沒能夠研製出原子彈 這不禁讓人想不通 當時德國為什麼沒能率先造出原子彈 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 其實在政策上 戰爭一爆發 希特勒就親自下令開展核武器研究 在技術理論上 雖然流失了很多科學家 但是他們仍然擁有世界上最好的科學家 有著強大的技術支撐 例如 原子裂變現象的發現者哈恩和弗裏茨 諾貝爾物理學獎獲得者勞厄 蓋格技術器的發明者蓋格等等等等 當然還有這位原子彈計劃的總負責人 20世紀最厲害的物理學家之一的海森堡 在資源上 德國佔領著世界上最大的油礦 同時擁有世界上最強大的化學工廠 既然如此 那德國製造原子彈的計劃 為什麼會失敗呢 有人把謎團指向了海森堡 因為在早年間 海森堡等人曾起草過一份備忘錄 在備忘錄中 他們覺得以當時德國的條件 是不可能造出原子彈的 雖然技術上存在可能性 但資源仍有不足 例如種水 唯一的種水來源是在挪威的一個工廠 可是這個工廠被盟軍的特遣隊多次破壞 早已不堪使用了 此外 海森堡還稱 德國的科學家一開始就意識到了 原子彈所引發的道德問題 這樣一種如此大殺傷力的武器 使他們也意識到對人類所負有的責任 但是對國家的義務 又使得他們不得不投入到工作中去 所以他們心懷矛盾 消極怠工 並有意無意地誇大了製造的難度 再加上外部環境的惡化 使得實際製造成為不可能 然而海森堡的說法惹火了古德·施密特 他暫時是曼哈頓計劃的重要領導人 本來也是海森堡的好朋友 他認為 說納粹和盟國一樣的清楚原子彈的技術原理 和關鍵參數是胡說八道 納粹的科研人員並沒有消極怠工 之所以沒有造出原子彈 主要是因為海森堡等人算錯了一個重要參數 為此 兩人還在Nature雜誌和報紙上公開辯論過 斷斷續續打了好多年比仗 最後不了了之了 這就是科學史上有名的海森堡之謎 2000年以後 即便是波爾加人和海森堡家人陸續公開了一些 以前未曾公開的資料信件 爭論依然在繼續 也許會永遠繼續 戰後的海森堡 繼續主持西德的天平物理和核物理研究多年 直至1976年去世 但是戰後西方科學家對海森堡普遍有一種憎惡情緒 當海森堡後來訪問洛斯阿拉莫斯時 那裡的科學家拒絕同其握手 或許科學也不僅僅只有理性的對錯之分 更多的也應該具有人文情懷和道德責任 重要的不是海森堡之謎到底是如何 重要的是海森堡創立了量子力學 對此你是怎麼看的呢? 歡迎大家在評論區聞名的交流想法和觀點 當然德國在原子彈研究中 除了海森堡之謎 還有著名的兩大天才之爭 對此感興趣的朋友 可以關注我的微信公眾號天才簡史 回復關鍵字原子彈獲得相關信息 這不僅僅是奧本海默與海森堡之爭 更是世界未來之爭 假如二戰期間德國先研究出原子彈 結果會怎麼樣呢? 本期結束 咱們下期再見 在中國的核潛艇事業中 有一位人和他的團隊曾做出了重要貢獻 他身前三十年 忠誠魯迅筆下的中國脊樑 被國人親切地稱為中國核潛艇之父 他曾感嘆道 花甲之翁 炙炭龍宮 驚濤駭浪 樂在其中 那麼 他是誰? 在他身上 又發生了怎樣不同尋常的經歷呢? 快快關注我們的賬號 下週二 與老陰都一起來瞭解一下 他的非凡一生