科學史上的今天——2月1日

06-05

2003年2月1日哥倫比亞號太空梭失事

2003年，美國哥倫比亞號太空梭在執行第28次飛行任務中，於返回大氣層時解體，7名宇航員遇難。

1976年2月1日德國著名物理學家海森堡去世

德國著名物理學家海森堡（Werner Heisenberg，1901.12.05-1976.02.01）去世。海森堡是量子力學理論的創始人之一，「哥本哈根學派」的代表性人物。1932年，海森堡因為「創立量子力學以及由此導致的氫的同素異形體的發現」而榮獲諾貝爾物理學獎。海森堡對物理學的主要貢獻是給出了量子力學的矩陣形式（矩陣力學），在1927年提出了「測不準原理」（又稱「海森堡不確定性原理」）和S矩陣理論等。他的《量子論的物理學基礎》是量子力學領域的一部經典著作。

測不準原理一般又叫做「不確定性原理」。它是指：不可能同時精確測定客體的位置和動量。如果以Δx表示位置的不確定性（或測不準性），以Δp表示動量的不確定性，那麼測不準原理可以表示為： ΔxΔp≥h/2π。其中h是普朗克常數，這個關係稱為測不準關係。由於普朗克常數是一個很小的數值，所以，測不準原理對宏觀和微觀現象都適用，但日常現象因量子效應很小，所以我們感覺不到它的作用。在諸如亞原子粒子（基本粒子）等微觀領域，測不準原理所反映的物理現象則非常明顯。另外，測不準原理和誤差是不同的概念，它具有更深刻的物理意義，是與微觀粒子的波粒二象性相聯繫的。測不準原理不僅適用於位置和動量，還適用於其他一些成對的可測量，如能量與時間。

1958年2月1日「探險者1號」成功發射

1958年2月1日，由美國陸軍導彈顧問馮·布勞恩（Wernher von Braun，1912.03.23- 1977.06.16）設計的「木星 C」火箭將「探險者1號」送上了軌道。這是蘇美兩個超級大國展開空間競賽，美國奮起直追後的成果。

早在1957年10月4日，前蘇聯就成功地發射了人類第一課人造衛星，消息一出，美國國內頓時嘩然，舉國震驚。社會各界紛紛指責政府的無能與失策，新聞界也掀起了一場聲討美國政府的太空政策的運動，政界則一片慌亂。美國的航天技術基礎本來比蘇聯雄厚，但戰後政府認為自己擁有核武器和高速飛機，不需要大力發展火箭技術，這就延誤了整個太空計劃的實施，讓蘇聯人佔了先機。

正當美國各界還沒從慌亂中回過神來的時候，兩個月後蘇聯又成功發射了第二顆人造衛星。（第一顆重83.6千克、第二顆重500千克），這讓美國人更加恐慌。時任美國總統艾森豪威爾立即啟動了一系列研究計劃，成立了各種專門委員會和機構，集中人力物力加快發射人造衛星的進程。但由於急於求成，在12月上旬由美國海軍發射的一顆衛星，僅僅升空2米就發生了火箭爆炸……

美國的第一顆人造衛星重量（8.3千克）遠遠比不上蘇聯的人造衛星，但美國能在如此短時間就突擊性地將衛星送上了天，也充分表明了其擁有的科技研發和工程技術潛力之雄厚。進入20世紀60年代後，美蘇太空競賽發生逆轉，美國率先登月，取得了決定性的領先地位。

1873年2月1日《電磁通論》出版

普朗克（Max Planck，1858.04.23-1947.10.04）曾經這樣稱讚偉大的英國理論物理學家和數學家、經典電動力學的創始人、統計物理學的奠基人之一麥克斯韋（James Clerk Maxwell， 1831.06.13-1879.11.05）：「他的名字鐫刻在經典物理學的門扉上，永放光芒。從出生地來說，他是愛丁堡人；從精神氣質來說，他是劍橋人；以功績而論，他屬於全世界。」

1873年2月1日，麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831.06.13-1879.11.05）的《電磁通論》出版，這部巨著標誌著經典電磁學理論體系的形成。書中，麥克斯韋用數學公理化的方法把經典電磁學理論形式化、系統化，系統地總結了人類19世紀中葉前後，對電磁現象的研究成果。麥克斯韋把前人互不相關的觀測、實驗、和電學、磁學、光學的方程，融合成一個自洽的理論，即麥克斯韋方程組。麥克斯韋在電磁學上取得的的成就被譽為繼牛頓（1643.01.04-1712.03.31）之後「物理學的第二次大統一」。

麥克斯韋在《電磁通論》中指出：電磁場是物質實體的一種狀態，而這種物質實體就是以太，它充滿著整個空間。這部著作的地位與牛頓的《自然哲學的數學原理》、達爾文（Charles Darwin， 1809.02.12-1882.04.19）的《物種起源》相比肩。愛因斯坦（Albert Einstein，1879.03.14- 1955.04.18）在紀念麥克斯韋誕辰100周年的文章中寫道：「自從牛頓奠定理論物理學基礎以來，物理學公理基礎的最偉大的變革，是同法拉第、麥克斯韋和赫茲的名字永遠聯在一起的。這次革命的最大部分出自麥克斯韋。」費曼（Richard Feynman，1918.05.11-1988.02.15）曾說：「從人類歷史的漫長遠景來看，即使過一萬年後回頭來看，毫無疑問，在19世紀中發生的最有意義事件，將是麥克斯韋對電磁定律的發現。」