日期：2017-08-25 23:18:57
　　第四十二回：矩阵力学
　　玻尔的假设带着衍生品在研究原子方面大行其道，第一个给予它以沉重打击的是玻尔的学生海森堡。
　　沃纳海森堡（Heisenberg，1901—1976），出生于德国，他的父亲是一位历史专家，也是大学教授。从小受到了良好的教育。当刚入中学的学生还在为正负得负，负负得正掐指计算的时候，他就已经掌握了微积分学。发现自己的特长后，他一心想做一名数学家。后来大学却选择了物理学，成为名师索末菲的学生。此后他受玻尔邀请去了哥本哈根。玻尔是一位民族感极强的物理学家，1918年，他谢绝了恩师卢瑟福高薪（年薪200英镑），毅然决然地回到了故乡，一心要为故乡的科学做出杰出的贡献。

　　海森堡是一位经验主义者，在他看来没有什么比实验的数据更为重要了，因为数据不会说谎，而物理学也应该从直接的可被测量的数据和观察到的现象入手，而不应该先假设一个模型，然后把对于数据的解释往假说的理论上套。这是很危险的，好比我们为了解释某种现象假设了如一口井的模型，但它的本来面目可能是一个烟囱。
　　玻尔模型也是如此，人类研究了好十几年了，电子轨道到底在哪儿呢？没有人看到过，只不过基于经典力学下的一种类比、一种想象罢了。海森堡从一开始就给轨道模型号准了脉。怎么彻底改变呢？他认为轨道不曾看见，但是原子光谱中的强度、暗线的频率是一目了然的。所以他要从这两个方面入手。
　　这些离散的数值给怎么处理呢？海森堡将它们画到表格中，表格中的每一项与表格的行和列代表的属性有关。表格不像方程，在当时还没有运算的法则，海森堡根据物理意义发展表格运算。
　　1925年，海森堡把研究的草稿整理给老师玻恩，希望老师能指点指点，然后去了英国剑桥讲课去了。玻恩没看懂，但是他被海森堡的表格深深折服，称它是一次伟大的突破，并写成论文寄给了杂志社发表。
　　实际上，这种表格有个很好听的名字叫矩阵。提到“阵”，我们不禁会想到小说中的排兵布阵，比如士兵排成一排叫“一字长蛇阵”，排除弯弯的两排叫做“二龙出水阵”。矩阵也是阵，因为是矩形的所以叫做“矩阵”。虽然海森堡无意间发明了矩阵，不过他并拥有发明权，早在1858年，英国就有数学家发明了矩阵，当时叫做“行列式”（行列式可以看出矩阵的某一行或者一列）。如果连海森堡这样的人物都不知道矩阵的话，可想而知人类对矩阵运算还是处于瞎蒙状态的。

　　玻恩在矩阵运算上也有些吃力，所以他找到数学很好的泡利一起研究，泡利还是一如既往对新的观点进行排斥，称它为“冗长和复杂的形式主义”，玻恩碰了一鼻子灰，只好找他的助手约尔当（Jordan，1902—1980。不知道为什么不翻译成“乔丹”）。俩人合作写了论文《论量子力学》，其中用了很大的篇幅介绍矩阵的运算，并且还算了乘法交换后两个乘积的差值范围。
　　等到海森堡从剑桥讲学归来，他们三人将原来的讨论范围进行扩展，发表了《论量子力学II》，自此彻底建立了新的力学体系—矩阵力学。
　　除了极个别人反对外，矩阵力学赢得了一片赞许之声，因为它能恰如其分的表达量子的离散特征。当矩阵力学在计算取得了巨大的成功之后，泡利又一如既往的改变自己的看法：“海森堡的力学让我有了新的热情和希望。”爱因斯坦则更为直接他称“海森堡下了一个巨大的量子蛋”。
　　可是还有个小小的问题。矩阵力学有一个小小的问题—不符合乘法交换律。也就是说A×B≠B×A。可以说这是矩阵的基因决定的，这是对矩阵的运算法则定义后所导致的必然结果，但是放到物理学之中就会出现很大的问题，比如小明早晨去买肉，店老板在猪大腿上割一刀，称完算钱要10块；第二天小明拿10块钱去买肉，店老板割一块整的，然后添添减减正好足斤足两。这是一个乘法交换的问题，毫无疑问，小明这两天拿到的肉是不相等的，因为仪器还有误差。如果小明常年累月的买，统计平均后两种买肉的方式是一样的。但这种统计不适合矩阵力学,算来算去乘法交换后的结果总是差值,而且差值还大于某个特定的值。

　　这是怎么回事呢？请看下五回分解！
　　日期：2017-08-25 23:19:43
　　附二：爱因斯坦与诺贝尔奖
　　1922年在物理学理论与实验之外，发生了一件不大不小的事，那就是爱因斯坦获得了诺贝尔物理学奖，而且是补发1921年的，准确地说：爱因斯坦是于1922年获得了1921年的诺贝尔物理奖。