海森堡和玻恩、约尔旦合力创立矩阵力学，用可测量的数学体系完成量子力学的系统理论。
20世纪初，以爱因斯坦的相对论和玻尔的原子模型为基础而形成的理论物理学吸引着年轻的研究者们。丹麦的哥本哈根成了年轻的物理学家向往的地方。当时，云集在玻尔研究所的来自世界各国的理论物理学家，正试图用这种模型来探索光谱线及其在电场和磁场的分裂，以便创立没有逻辑矛盾的原子过程理论。1925年，当所有的努力都显得徒劳无益时，人们似乎觉得物理学已经走进了一条死胡同。
然而，维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg，1901—1976）的思想让玻尔长期的困惑迎刃而解。海森堡在大学时就对各种原子模型持怀疑态度。他感到玻尔的理论不可能在实验中得到理想的证实。因为玻尔的理论建立在一些不可直接观察或不可测量的量上，如电子运动的速度和轨迹等。海森堡认为，在实验中，我们不能期望找到像电子在原子中的位置，电子的速度和轨迹等一些根本无法观察到的原子特征，而应该只探索那些可以通过实验来确定的数值，如固定状态的原子的能量、原子辐射的频率和强度等。
他在物理学杂志上发表了题为《关于运动学和力学关系的量子论新释》的论文，将一类新的数学量引入了物理学领域，从而创立了量子理论。海森堡的理论基础是可以观察的事物或可以测量到的量。因此，像位置．速度等力学量，需要用线性代数中的“矩阵”这种抽象的数学体系来表示，而不应该用一般的数来表示。“矩阵”被提出后，玻恩很快注意到了这个问题的重要性，他与约尔旦共同合作进行了进一步的研究。1925年9月，他俩一起发表了《论量子力学》一文，将海森堡的思想发展成为量子力学的一种系统理论。11月，海森堡在与玻恩和约尔旦协作下，发表《关于运动学和力学关系的量子论的重新解释》的论文，创立了量子力学中的一种形式体系——矩阵力学。从此，人们找到了原子微观结构的自然规律。爱因斯坦评价道：“海森堡下了一个巨大的量子蛋。”
量子力学是人们研究微观世界必不可少的有力工具。由于对量子理论的新贡献，海森堡于1932年获得了诺贝尔物理学奖。
维尔纳·海森堡
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