科学界公认，20世纪上半叶的两大发现——相对论和量子力学，从根本上改变了人类科学技术的面貌。如果说相对论探究的是宏观世界的规律，那么量子力学就是研究像水分子、氢原子这些微观粒子的科学。1925年，年轻的德国物理学家海森伯和其他科学家一起创立了著名的矩阵力学理论，也就是人们常说的量子力学第一定律。
海森伯（1901—1976），德国物理学家，量子力学创始人之一，1932年荣获诺贝尔物理学奖。
自从1900年普朗克在物理学中首先引入量子概念开始，这一学说便引起许多科学家的兴趣。特别是在1913年，丹麦物理学家玻尔提出氢原子结构和氢光谱的初步理论后，则从根本上改变了不少科学家认为原子粒不可见的看法，为量子力学的建立奠定了坚实的基础。
1922年夏天，德国格丁根大学邀请当时的著名科学家玻尔做有关原子物理学的演讲，一名年仅21岁的学生在众目睽睽之下站起来，批评玻尔的原子模型。没想到爱惜人才的玻尔不但不生气，反而觉察到这个年轻人迸发的思想火花，便邀请他长谈。这个年轻人就是海森伯，从此他在玻尔的指导下，正式步入了科学殿堂。
海森伯（左）与玻尔在一起。玻尔身为丹麦皇家科学院院长，对量子论和量子力学的建立起了重要作用，1922年荣获诺贝尔物理学奖。
就这样，虚心好学的海森伯先后经过名师索末菲、玻恩和玻尔的指导，有机会了解和掌握物理界各家各派的学术观点、思想方法和研究成果，从而博采众长，融会贯通。
1925年，刚刚升任讲师的海森伯因病休养。但病中的他没有放下科学研究，而是利用这段时间认真分析了玻尔的原子理论，并考虑如何对它进行改进。结果，他抛弃了关于看不见的电子轨道的猜想，决心从实验中能观察到的谱线入手，找出描绘这些谱线的数学关系。
为此，海森伯还发明了一套算法，用来计算原子学谱，结果取得成功。不久，他和物理学家玻恩、约尔丹合作，将研究成果发展成矩阵力学，为量子力学的建立起了先驱作用。同年7月，年仅24岁的海森伯发表了经典论文《关于运动学和动力学关系的量子论解释》，提出用矩阵的形式来描绘微观世界粒子体系的运动规律。这一理论和后来奥地利物理学家薛定谔提出的波动力学有异曲同工之妙：两种力学虽然以不同的形式研究微观粒子，但事实上它们是同一种理论，因此统称为量子力学。
薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律，它在量子力学中的地位大致相似于牛顿运动定律在经典力学中的地位。
埃尔温·薛定谔（1887—1961），奥地利物理学家，量子力学奠基人之一，1933年和狄拉克共获诺贝尔物理学奖。
量子力学揭示时间为何只“前进”不“后退”。
创立矩阵力学后，海森伯又提出著名的测不准原理，为人们能够理解深奥的微观物理奠定了基础。第二次世界大战期间，海森伯不但参加了德国原子能反应堆的研究工作，而且是技术上的主要负责人。不过作为青年才俊，海森伯的成功还是和他博采众长的科学态度和好学的品格分不开。（王慧华）
