20 世纪 20 年代,量子力学经历了巨大的变革,这要归功于两种不同的方法:海森堡的矩阵力学和薛定谔的波力学。海森堡是第一个提出矩阵力学的人,他于 1925 年发表了矩阵力学。他的方法使用复杂的数学矩阵来预测量子行为,尽管这种方法很难理解,而且没有明显的物理意义。
随后,在 1926 年,薛定谔提出了波动力学,将粒子描述为波函数,这种描述方式更为熟悉和直观。尽管海森堡的工作先于薛定谔提出,但薛定谔的方法很快就变得流行起来,人们一听到“量子力学”就会想到薛定谔的方法。薛定谔方程在物理学和化学中被广泛教授和使用,而海森堡的矩阵力学似乎没有受到太多重视。
那么,尽管海森堡早已奠定了量子力学的基础,为什么薛定谔却因发现量子力学而获得更多的赞誉呢?薛定谔的方法之所以受欢迎,是因为它更容易理解吗?还是有其他原因使他与量子力学联系得更紧密?
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作为扩展评论发布(评论部分太短,如果需要我可以添加参考资料):
这两种方法几乎同时出现。Heisenberg 的论文是第一篇,但如果没有 Born 和 Jordan 的两篇后续论文(第一篇论文中没有矩阵,第二篇论文中出现了矩阵),那么就不太容易理解。
那时,我认为薛定谔方程可能更受欢迎(我甚至不确定是否如此),因为它更符合当时为波和电磁学开发的常用技术。海森堡算符有点新。也许最近薛定谔方程被更多地提及,因为它被作为量子力学的主要假设来教授。而且薛定谔声称已经证明了这两种方法之间的相等性。在流行资料中,薛定谔被更频繁地提及,因为臭名昭著的薛定谔猫。
话虽如此,你如何衡量功劳?显然,这两位都是名人,并连续获得诺贝尔物理学奖。海森堡首先获得诺贝尔奖。
而且我们现在所说的现代量子力学既不是薛定谔的波动力学也不是海森堡矩阵力学,而是狄拉克(和冯诺依曼)对两者的重新表述。
我可以补充更多关于为什么薛定谔比海森堡更出名的想法,比如薛定谔在量子力学的解释上经常站在爱因斯坦一边,或者海森堡是纳粹核项目的领导者,但如果没有 OP 的证据证明薛定谔更受欢迎,我们只能推测。
补充:我想到两个反例:(1)海森堡不确定性原理即使在物理学之外也非常有名,因为它通常被用来解释量子力学与经典力学的区别(2)广受欢迎的电视剧《绝命毒师》的男主角就以海森堡作为笔名。
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这个网站上有很多杰出的历史学家可以为你提供权威的答案。我只是个物理学家。
首先,我将尝试纠正您在此提出的一些最严重的错误陈述。
首先,海森堡因其突破性成就而获得 1932 年诺贝尔奖,“因为他创立了量子力学,其应用尤其导致了氢的同素异形体的发现”;而薛定谔则因在前者基础上的进一步发展,“因为他发现了原子理论的新成果形式”而与狄拉克共同获得 1933 年诺贝尔奖。
大多数顶尖的专业理论家(我也曾与最优秀的理论家打过交道)对这场闹剧的主人海森堡没有任何疑虑,并对随后的波界面和本体论位感到极度恼怒。
由于物理学家和工程师数学教育的后续发展(明显的进步!),矩阵方法不再像今天这样标准。相反,物理学家学习的是波,并根据电磁学和光学学习了微分方程,因此他们发现波力学更容易、更熟悉——他们的线性代数训练确实存在差距。谢天谢地,现在这已经是过去的事了。
算子方法在矩阵力学中更加优雅和强大,许多后续工作(包括场量子化)都依赖于它们。狄拉克的数学天才化解了方法论的误解。与你的暗示相反,当今大多数专业人士都轻松地在狄拉克理解的两种公式的混合中摇摆不定。你对受欢迎程度的误解似乎是基于笨拙、误导、较旧的量子力学“历史”。
此外,对于复杂原子和化学中那些死板的应用,通过求解复杂的 ODE(和 PDE)而不是矩阵方法更容易为原子和化学产生明确的数值结果,因此量子化学家依赖于波力学。我敢断言,量子场论学家确实与矩阵力学息息相关。
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也许薛定谔的方法如今在入门课程中讲授得更多,也许其他人可以评论为什么会这样,但我不确定他“在量子力学的发现上比海森堡获得更多荣誉”?你有什么证据可以证明这一点?
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如果我理解正确的话,这取决于你观察到的信用
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海森堡的矩阵力学演变为冯·诺依曼的希尔伯特空间形式,其中自伴算子取代了矩阵。它的使用不减反增,只是由于抽象程度更高,在更高级的阶段才有所增加。
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