为什么海森堡、玻尔和薛定谔这些物理学家的名气比爱因斯坦小得多?

用户172304069

施郁

(复旦大学物理学系教授)

这主要是因为他们在科学上的贡献的差别。

苏联物理学家朗道曾经将物理学家分级。爱因斯坦一个人1/2级,其他重要的物理学家,包括标题中的海森堡、玻尔和薛定谔都是1级。每相差1级,代表物理学上的贡献相差10倍,也就是我们常说的一个数量级。那么海森堡、玻尔和薛定谔与爱因斯坦的差别就是根号10,约等于3.16。

现代物理学的两大支柱是相对论与量子力学。它们改变了世界。

相对论包括狭义相对论与广义相对论,是关于基本的时空观。他们基本都是以爱因斯坦一人之力建立的。

量子力学是经过很多人的努力而建立的,包括爱因斯坦和标题中的几位物理学家。爱因斯坦1905年提出光量子假说,提出电磁波由一份一份的量子组成,1916年又提出量子电磁辐射理论。玻尔1913年提出原子结构模型。1925-1927年,在德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克等人的努力下,量子力学终于建立。

量子纠缠其实也是爱因斯坦发现的,虽然爱因斯坦的动机是因为对量子力学不满意,希望找出量子力学的问题。

爱因斯坦的出名也富有戏剧性,这也使得爱因斯坦声名鹊起。1919年,远处恒星传来的光线在太阳附件的偏折被英国天文学家观测到。当时第一次世界大战刚刚结束,在动荡的世界中,人们得到“牛顿理论被推翻,科学发生革命”的信息,媒体和照相术的兴起也使得这个新闻很快传遍世界,家喻户晓。爱因斯坦一夜成名,成为科学的偶象。


物理文化与施郁世界线

题主你好,海森伯格、薛定谔、玻尔这三位物理学家中除了薛定谔的名气相对大一些,其他两个名气都很小。原因有很多,先说说海森伯格,海森伯格曾经为纳粹德国服务,但是因为他的数学能力不是很好——算错了核反应底物的临界质量——导致纳粹德国没能造出核武器。这件事情反映了两个很严重的事情:海森伯格有可能是一个不分是非的人(他曾经为自己辩解过,但是我觉得不足为信),另一个是此人算功不行——物理学就是以计算核心之一的学问,算不对等于不会物理!这两件事情直接导致二次大战以后海森伯格再也不能从事学术工作。同时海森伯格陷入了危机之中,对于海森伯到底是不是纳粹分子,一直到现在都没有停止过争论。相比之下,爱因斯坦在二战之前就明确反对纳粹,某种意义上说,站对了队伍对一个人的命运是有直接影响的。

相比之下,玻尔就更惨了。他的合作者斯莱特在多年以后这样说玻尔:"我对玻尔先生不曾有过任何敬意, 因为我在哥本哈根度过了一段可怕的日子"。这句话很委婉,它暗含了一句潜台词:玻尔对物理学的信仰远小于他对物理学的怀疑。玻尔是一个典型的"科学革命综合征",他多次否定能量守恒定律。但是结果是他否定几次,就被实验打了几次脸。但是玻尔还是有一些贡献的,比如说对量子力学的建立和解释量子力学,玻尔有一定的作用。但这些作用和爱因斯坦比起来,微不足道!如果不是玻尔和爱因斯坦有过几次论战,可以说玻尔更加没有名气。

薛定谔要好一些。为了否定量子力学的哥本哈根学派诠释,薛定谔提出了至今都津津乐道的"薛定谔的猫"。薛定谔最重要的工作其实不是建立波动力学,而是提出了反对量子力学的“薛定谔猫”。这只猫对量子力学冲击十分巨大,以致于任何一本将量子力学的科普书都无法绕开它。可以说,没有薛定谔猫,薛定谔也得面临被遗忘的窘境。

另外就是,科学家要想有名气,还得有人捧。爱因斯坦曾被美国杂志捧为“超级天才”。但是其他几位却没有人捧。这件事情可以用霍金和彭罗斯来类比,霍金很有名,但彭罗斯却鲜有耳闻。霍金被学术圈称之为“混迹娱乐圈的物理学家”。没有媒体的炒作,霍金不会这么有名。

爱因斯坦有能力,又有媒体追捧,不想有名都难得很!


科学联盟

他们是仅次于爱因斯坦的物理学家,但他们比爱因斯坦名气小得多的原因很正常,因为爱因斯坦太过伟大。

二十世纪初量子力学和相对论的发现和建立时人类物理学史上最重要的一次革命(其实总共就两次革命,第一次是牛顿),称为了现代物理学的两大支柱。现在看来量子力学比相对论更重要一些,它是第三次科技革命(信息革命)的源头,对我们日常生活影响巨大。但爱因斯坦的厉害之处在于他几乎以一己之力建立了相对论,然后对量子力学的建立也一定的贡献,是早期三位泰斗之一(另两位是普朗克和玻尔),所以毫不夸张地说,爱因斯坦撑起了这次物理学革命的半壁江山。而同时代其它的物理学家,包括另两位泰斗,量子力学的真正建立者海森堡、薛定谔、狄拉克,以及其他贡献者泡利、玻恩、约当、魏格纳……他们共分另一半江山。这个差距还是非常明显的。

但如果普朗克、玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、泡利他们的名气比霍金等人小,那就不正常了。他们在物理学史上的地位是仅次于牛顿和爱因斯坦的第二档,与麦克斯韦、伽利略平级。费曼、朗道、杨振宁、温伯格、格拉肖、威腾等可以算作第三档,而大名鼎鼎的霍金因为没诺奖,连第四档都危险。

这是1999年经过当时100位世界顶尖的物理学家投票选出的历史上最伟大的物理学家排名:

爱因斯坦超越牛顿排在了第一位,第二到第十位依次是牛顿、麦克斯韦、玻尔、海森堡、伽利略、费曼、狄拉克、薛定谔、卢瑟福。现在再投票的话,估计变化不大。


九维空间

题主提到这些科学家都是上世纪初著名的科学家,在20世纪初,随着三大发现拉开了现代物理研究的序幕,现代物理的两大支柱就是相对论和量子力学,其中爱因斯坦就是横跨这两大支柱的杰出代表。

爱因斯坦在相对论的地位。

爱因斯坦在1905年,也被成为物理奇迹年内,几篇诺奖级别的论文,一举奠定了他在物理学中的地位,其中包括狭义相对论,光量子,布朗运动解释,质能方程这些大家熟悉的内容。其中最重要的文章就是狭义相对论,爱因斯坦是以一己之力在发展相对论,从狭义相对论到广义相对论。爱因斯坦谈到狭义相对论即使没有他的提出,也会很快出现,但广义相对论要推迟几十年了。

爱因斯坦在量子力学中的作用。

我们在看量子力学的发展,爱因斯坦作为奠基人一直在里面起着重要的作用。量子力学的发展从普朗克提出量子的概念,但保守的普朗克只是谨慎的应用。而爱因斯坦明确提出了光量子的理论,解释了光电效应,结束了几百年人们对光的本质的纷争。随后玻尔受到普朗克和爱因斯坦的理论启发,结合氢原子光谱的实验数据和巴尔末公式,才提出了氢原子的玻尔模型,建立了原子的量子态。以上都属于旧量子时期。

随后,德布罗意在爱因斯坦光的波粒二象性的启发下,提出了物质波,在使得量子力学得以发展,有了物质波,就要得到波函数的运动方程,在此基础上产生了海森堡,玻恩和约尔当合作的矩阵力学,随后薛定谔在与情人度假的时期,情欲智力大爆发,一举拿下物质波的波动方程,也就是著名薛定谔方程了。至此,矩阵力学和波动力学形成了量子力学的基本形式。海森堡在波粒二象性的基础上,在与爱因斯坦的关于测量的谈话中得到启示,建立了不确定关系。随之玻恩受到爱因斯坦光子密度概率解释的启发,提出了波函数的统计解释,至此,量子力学的统计规律建立,形成了以玻尔为教皇的哥本哈根学派。

上帝是不会掷骰子的,玻尔-爱因斯坦论战。

爱因斯坦作为长者,他更信奉局决定论和因果论,而玻尔等认为自然界的一切都是统计性的。这样爆发了量子力学完备性的大论战,爱因斯坦对于他一手奠基的量子理论,对哥本哈根学派提出了关于玻恩统计解释,海森堡不确定关系和玻尔互补原理的质疑。随着爱因斯坦光箱实验被玻尔化解后,爱因斯坦承认了统计理论,对量子力学的完备性进行质疑。正是爱因斯坦不断的质疑,使得哥本哈根学派不断修正其数学和物理基础,使得量子力学更加完备。

爱因斯坦作为现代物理两大支柱的奠基者,成就远远超越其上提及的各位著名的物理学家,一代宗师的地位从合影中就能看出。

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量子实验室

海森堡、玻尔和薛定谔这些物理学家的名气比爱因斯坦小得多,主要是由于在物理上的贡献没有爱因斯坦大!

海森堡、玻尔和薛定谔这些物理学家的贡献主要在量子力学方面,但是爱因斯坦在这方面也有比较大的贡献。爱因斯坦提出了光子和固体振动能量量子化的概念,并给出了光子的能量、动量与辐射的频率和波长的关系,成功地解释了光电效应。这些都对量子力学的发展起到了关键的作用。

而爱因斯坦更大的贡献在于他独立提出了包括狭义相对论和广义相对论的相对论学说。这一学说是20世纪三大物理发现,其它两个发现是量子力学和杨振宁等发现的规范场论(诺贝尔物理学奖获得者丁肇中)。

可见,爱因斯坦的名气是建立在其对现代物理学的巨大贡献上。因而很多物理学家的排名上都把爱因斯坦排为仅次于大科学家牛顿的伟大物理学家!


地震博士

这几位都是诺贝尔物理学奖得主,为什么海森堡、玻尔、薛定谔的名气不如爱因斯坦呢?根本原因在于他们的成就不在一个数量级。

海森堡、玻尔、薛定谔为量子力学的建立做出过杰出贡献,爱因斯坦也有贡献。爱因斯坦获诺贝尔奖就是因为用光量子的概念解释了光电效应。不过用光量子解释光电效应在相对论的面前,简直是不值一提。

二十世纪有两座科学大厦,一座是量子力学,一座是相对论。量子力学这座大厦是由普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意、泡利、薛定谔、波恩、海森堡、狄拉克等一大批科学家共同建立起来的。而相对论却几乎是爱因斯坦自己一个人一手建立起来的。

爱因斯坦建立了相对论,让他成为能够和牛顿、麦克斯韦比肩的伟大科学家。海森堡、玻尔、薛定谔能够和牛顿、麦克斯韦比肩吗?完全不能。

体育比赛中,人们更容易记住的是金牌得主,而银牌得主、铜牌得主就不容易被人记住了。正是因为爱因斯坦是那个时代的No.1,更容易被普通人记住。大多数人可能不理解相对论,也不理解量子力学。但提到二十世纪的科学家,大多数人却能脱口而出——爱因斯坦。这就是No.1的魅力。


刁博

要回答这个问题,首先要思考一下,一个科学家成名的因素有哪些?我想可以从

科学成就,社会影响力和公众关注度这三个方面来说。

而对于不同人来说,他们对这三个因素的重视程度是不同的。一个物理学专业的学生或者研究者,我想一定是更加看重科学成就。而一些非专业性的奖项评审,显然会更看重该科学家的社会影响力。而对于普通大众来说,唯一能关注的也许就是科学家们有趣的八卦新闻了。这也许能解释为什么近年来虐猫狂人薛定谔似乎在网络上有了更大的知名度。

回到原来的问题,为什么海森堡、玻尔和薛定谔这些物理学家的名气比爱因斯坦小得多?

因为在科学成就、世界影响力和学术舆论这三个方面,这三个物理学家都难以望其项背。

首先来说说科学成就。爱因斯坦,20世纪最伟大的科学家,无论在哪里都是可以和科学的开拓者伽利略,科学的集大成者牛顿相比肩的科学巨匠。二十世纪物理学有两大重要理论:量子力学与相对论。爱因斯坦既是前一理论的奠基者,又是相对论的创立者。两大理论成果有他一大半的功劳。他是现代科学的奠基者,革新者,开创者,完全颠覆了原本的牛顿力学体系。而他的理论又直接推动了现代科技的进步,可以说,如果没有爱因斯坦,我们今天的生活绝对不是现在的模样。其他三位科学家,都对量子力学做出了伟大贡献。但是爱因斯坦的成就是开创性的。人们往往知道冠军的名字,却很难记住冠军之后的2、3名。

再来看社会影响力。不说国外,光说在我国。爱因斯坦是上述几个科学家中唯一被选入我国教材的,可见其社会影响力。他的社会影响力使得他被选入教材,选入教材这个事实又进一步提高了他的社会影响力。大部分中国人,是听着爱因斯坦的故事长大的。在小学时听说爱因斯坦曾经是个笨孩子,门门都拿1分,后来却一跃成为最伟大的科学家(其实了解之后就知道在德国,考试1分是满分)。这样的鸡汤既鼓励了孩子又给了家长培养孩子的信心。再长大一些,了解了爱因斯坦热爱小提琴的人文情怀和他反对使用原子弹的和平主义情怀,自然而然就产生了爱因斯坦高于其他科学家的观点。

除此之外,本人还觉得爱因斯坦是一个很具个人魅力的物理学家

总之,以上三位物理学家都是在其研究领域的巨擘,然而和爱因斯坦相比,他们的成就和影响力以及公众关注度都难以望其项背,因此他们的名气从各方面来说都比爱因斯坦小的多。

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看了前面的几个回答,并不满意,所以觉得有必要回答下,刚好前一阵听完了量子力学外传,里面对20世纪初的科学史做了非常全面的回溯。

首先,海森堡、玻尔和薛定谔这些物理学家的名气确实要比爱因斯坦小的多,其实不仅仅是他们,20世纪,对于常人来说,只要是个物理学家名气就比爱因斯坦小。至于为什么小这么多,主要几方面原因。

第一,不得不说,课本。不管中国还是外国,小孩子的课内课外书都有关于爱因斯坦的传说。什么从小很笨了,连坐个木头板凳都不会,出道时只是专利局的小职员,结果后来很伟大。就是说经历传奇,有助于他的传说在江湖上不消散。

第二,他的贡献确实大。如果说只论经历传奇色彩的话,另一位大侠霍金在名气上也许和老爱有得一拼,但是靠物理学上真正的修为来看,那差的不是一点半点,虽然霍大侠年轻人被人戏称为剑桥爱因斯坦。20世纪物理学的两大支柱就是量子力学和相对论,并且经过百年的发展,两大理论都已获得了大力应用。说白了量子力学是对内向微观研究,相对论是对外向超宏观研究。就像少林武当一样,本身两个属于少林武当,难分高下。但是问题是,老爱几乎凭一己之力奠定和发展了相对论,尤其是广义相对论,没有老爱,可能得晚发现50年。而量子力学,则是一大帮人不断进步完善的,而这一大帮人里恰恰又有老爱,而且他和普朗克还是鼻祖人物,虽然老爱在后期实则上是在阻碍量子力学的发展,但这也不能磨灭他的功劳。有点天下两分,老爱独占一分一的感觉。

第三,在大众认知传播上,相对论更容易产生震撼的效果。比如说,时空是弯曲的,速度变大时时间变慢了,这些都直接粉碎了人们的正常认知,毁三观,还导致了一系列的引申话题,如时空旅行,回到过去看看祖母,这些太震撼,更具有话题性。而量子力学研究的都是原子级别的东西,不能带来这样的震撼。还有他的质能方程,因为跟原子弹联系了起来,更加表达了他的厉害,虽然爱本人并没参加原子弹的研发,但是谈到原子弹,人们也许第一想到就是爱因斯坦,而不是奥本海默。

再来说说剩下的三位,毫无疑问,都是大拿,但若要排位的话,其实波尔在物理学界的名气30年代后已经不亚于爱因斯坦了,波尔是20年代之后实质上量子力学的头号领军人,他也是爱因斯坦的一生的对手,关键是,波尔最终赢了。爱因斯坦的所有贡献几乎在20年代前完成的,后期一直痴迷于大一统理论,但没有成功,以至于有位大物理学家直接说爱因斯坦后三十年如果一直在钓鱼,物理学的发展也不会有什么影响。至于薛定谔,那是跟在老爱后面喊加油的人。大家都知道薛定谔的猫,但很多人不知这个思想实验提出本来是他和爱因斯坦用来讽刺量子力学的,没想到被生生打脸,给量子力学举了一个非常好的例子,也让他随着这个思想实验名留青史。当然他的薛定谔方程贡献是很大的,也是真正让他扬名物理圈的。至于海森堡,则是比波尔低一点的大拿,但还是高于薛定谔的,也是德国原子弹总设计师,就是德国的奥本海默,但物理水平甩奥本海默几条街。但这样一个人居然犯了一个小学生的错误,将原子弹铀所需量的上限算成了下限,直到他看到美国的成果时还直呼不可能,这个低级错误也让德国错过了原子弹。但这并非他数学不好,而是犯了个低级错误。但他物理届的地位就不如波尔和爱因斯坦了。


鳳鸣渡口

所谓名气大小,既有贡献或者成就的因素,很多时候恐怕是机遇、社会和人为因素决定的。比如爱因斯坦、玻尔、海森堡和薛定谔这四人而言,一般人觉得爱因斯坦更有名气,不是学物理的人都知道。其实爱因斯坦虽然名气很大,但是他那个相对论,和另外三位的量子力学一样,都是一般人弄不明白的事情。爱因斯坦名气大,有几个因素。第一,他成名比另外三位早(大约是1905年到1915年间),那个时候在世的知名物理学家不多,麦克斯韦早死了,数得着的恐怕就是德国的普朗克(量子之父),以及在英国的新西兰人卢瑟夫(原子之父),在当时,一般公认爱因斯坦与他们齐名,而玻尔还在卢瑟夫手下搞研究,海森堡和薛定谔干脆就还在念大学。第二,要归功于媒体,相对论最重要的证明是爱丁顿对日全蚀的观察,证明光线弯曲。这事从头到尾都被媒体大肆渲染,泰晤士报连篇累牍的,事前事后的报道,使得全欧洲都知道爱因斯坦和相对论(虽然没几个人懂)。这样就奠定了爱因斯坦在物理学界的地位。

其实,在专业物理学家眼里,爱因斯坦真的未必高过玻尔他们。有几个事实可以证明。二十世纪以来的诺贝尔物理学奖得主,除了2017年给了引力波研究(这属于相对论范畴),其它得主全都是量子理论方面的研究及成果,甚至包括爱因斯坦本人都不是因为相对论获奖。前不久,霍金去世,引起我们网上大量关于霍金和杨振宁谁更伟大的讨论,大部分人都认为杨振宁更伟大,除了中国亲节之外,恐怕还是因为觉得量子力学比相对论更伟大。爱因斯坦和玻尔的那场世纪争论,无论从那个角度看,都是爱因斯坦完败。除了薛定谔几乎没有那个知名物理学家站在爱因斯坦一边,著名的EPR悖论(由此引出著名的量子纠缠),那个P(波多尔斯基)和R(罗森)其实是爱因斯坦当时的学生。大量的实验数据,也被绝大多数物理学家认为支持玻尔的观点,甚至试图为爱因斯坦争辩的贝尔(通过贝尔不等式),在面对实验数据时,也不得不怀疑局域性假设(从光速不变原理推出的假设)可能不合理,问题是如果光速不变出问题,相对论就麻烦了。所以有一种说法,说现在物理学界是量子力学一统天下,占到90%,剩下10%就是相对论,这种说法当然未必合理。其实,爱因斯坦去美国以后,影响力就大不如前了,甚至被同事认为是保守固执的老头,非常孤独,甚至更热衷于反战等政治活动。美国原子弹项目(曼哈顿计划)就没有聘请爱因斯坦为科学顾问,反而聘请玻尔(化名尼格尔)为科学顾问。加上玻尔学生众多,是一个学派之祖,对后来物理学的发展来说,其实玻尔的影响至少不在爱因斯坦之下。其实,玻尔的成就不全是哥本哈根诠释,玻尔是现代原子模型(电子云模型)的创始人,他对稀有金属的理论和预测,对人类发现许多稀有金属提供了重要的指导理论。所以很难说玻尔的名气,就应该比爱因斯坦低。

海森堡和薛定谔当然都是晚辈,他们的工作和成就,也是相对更加专业一些。当然还有二战以及政治的影响,海森堡曾经帮助希特勒研制核武器。其实海森堡是公认的天才之一(另一个天才是泡利),他的量子矩阵力学据说就非常有发展前途,现在量子通信的表述,就喜欢用他的量子矩阵表述。薛定谔说实在的确实差一个数量级,而且个性风流,一生都没好好做学问。如果不是那个薛定谔的猫,大概没有几个中国人知道他。


zcjing

二十世纪最伟大的三个理论,狭义相对论,广义相对论,量子力学。爱因斯坦一个人独占两个半。剩下的量子力学群星共享半个。这个说法还是相对客观的。但是量子力学爱因斯坦也就只能占一点就是光电效应,还是基于普朗克的能量子假说。

波尔主要以氢原子稳定性,能级及巴尔曼系著名。海森堡主要以矩阵力学,不确定性原理,及纳粹著名。薛定谔主要以微分方程的力学,薛定谔方程,猫和神秘情妇著名。其中薛定谔方程作为基本假设占据着初等量子力学的核心地位。他们都是伟大的物理学家,但是客观的讲属于过度性贡献,不是开拓者也不是终结者。所以从地位上要稍逊色于爱因斯坦。

另一方面,如果你不是物理或化学系的,基本上不会学习量子力学。所以对于普通人而言最多知道薛定谔,因为他的猫太有名。而咱们高中阶段就接触过狭义相对论,普及过尺缩钟慢,质能方程。再加上爱因斯坦的各种故事。所以爱因斯坦成为了我们心中的大神。

其实量子力学里有一颗闪耀的明星。也是我个人的偶像。保罗狄拉克(Dirac),量子力学的爸爸之一,量子电动力学的爸爸没有之一,量子场论的爸爸之一,相对论量子力学的爸爸没有之一。还有很多狄拉克符号,得儿他函数等等。最后一句话!社会我狄哥,人狠话不多。


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