沃纳？海森堡在理论物理方面有什么贡献？
海森堡一生在理论物理方面取得了重要成就，他最大的贡献无疑是创立了矩阵力学。在此之前，他在流体力学、反常塞曼效应、分子模型和色散理论方面做了大量的研究工作。这些工作为他建立矩阵力学做了准备。尤其是与玻恩的合作，让他感受到了建立新量子理论的紧迫性。
玻恩过去研究晶格动力学。1921年成为哥廷根大学理论物理学教授，开始研究原子理论。他让学生学点量子物理，想和索末菲一较高下。哥廷根著名数学家希尔伯特主张数学家和物理学家联合起来研究物理。他和玻恩共同组织了一次“物质结构”的研讨会。此外，玻恩周围还有各种讨论班，如“初级班”、“晚级班”、“原子力学ⅰ写作组”等，学术氛围非常浓厚。为了繁荣科学，玻恩经常邀请世界各地的著名学者来参观和讲学。这大大拓宽了学生的视野。波恩对他的学生很友好，不拘礼节。课后，他经常和学生一起散步、野餐和演奏音乐。玻恩在他主持的讨论课上鼓励提问和批评。因此，玻恩身边经常聚集着一大批才华横溢的学生，海森堡就是其中之一。
如果说海森堡在索末菲受过关于玻尔理论的严格训练，那么他在玻恩学到了更多关于玻尔的理论。当玻恩学派怀疑玻尔理论的正确性时，索末菲学派也认为，只要附上普朗克、玻尔、索末菲提出的量子条件，牛顿力学就可以解决原子领域的问题。海森堡认为，玻恩比玻尔更坚信应该有一套完整的数学上统一的量子理论，而不是徘徊和调和牛顿力学、量子条件和光量子假设。
1922年，玻恩和他的助手泡利深入讨论了微扰论在原子理论中的应用，发展了微扰论能量表象的一般方法。1923年，玻恩和海森堡合作将微扰理论应用于氦原子。虽然理论结果与实验定性一致，但在定量方面还有很大差距。这让他们坚信，必须从根本上改变物理学的基础。
1924年，在哥廷根的讨论课上，玻恩强调，把量子理论的困难仅仅归结于辐射和力学系统的相互作用是不正确的。他认为必须改革力学，用某种量子力学来代替，为理解原子现象提供基础。玻恩甚至在1924年的一篇论文中首次将预期的新理论称为“量子力学”。这时，玻恩对他所期待的新理论有了一些模糊的认识。海森堡找到了一种数学方法来描述这个理论。
海森堡其实是Bos的助教，虽然他只是哥廷根的一个学者。他与玻恩密切合作，试图从符号力学模型中建立一种新的力学。一年后，他取得了大学教学资格，以一篇题为《量子论形式定律对反常塞曼效应的改变》的论文成为了一名无薪讲师。同年9月，海森堡以洛克菲勒学者的身份来到丹麦哥本哈根，他的《矩阵力学》等创造性工作实际上在哥本哈根扎下了根。
海森堡在哥本哈根主要与荷兰物理学家克拉姆一起工作。克拉姆从1916开始担任玻尔的助手，帮助玻尔在发展量子理论方面做了大量工作。他多才多艺。他不仅会说五种外语，还会拉大提琴。他下班后经常弹海森堡的钢琴。并且在学习上对学生要求极其严格。1924年初，玻尔、克拉姆斯和斯莱特发表了一个对后来影响很大的理论，也叫BKS理论，主要是基于当时来哥本哈根工作的美国物理学家斯莱特提出的想法。该理论的中心思想是给每个原子引入一组虚振子，可以产生一个虚辐射场，每个虚振子都有一个跃迁频率(即原子的跃迁频率)。这就把不连续的原子过程和连续的辐射场联系起来，这样我们就可以利用对应原理，采用一种类似于经典理论的方法来处理量子理论的色散问题，克拉姆斯就是用这种思想推导出了他的色散公式。
如果说克拉姆斯的色散理论实际上摧毁了电子轨道概念的基础，那么可以说海森堡更倾向于抛弃电子轨道模型，用正确的数学公式来表达玻尔的对应原理。他和克拉姆斯一起用玻恩的方法研究色散，并合写了一篇论文《论原子对辐射的散射》。
海森堡于1925年4月回到哥廷根。他想在上述工作的基础上进一步解决氢原子的谱线强度问题，但在数学上遇到了很大的困难。于是，他转而从根本上解决问题，即找到与经典运动方程相对应的氢原子中电子的逻辑一致的运动方程。但是根据经典力学，这个方程应该描述电子在原子中运动的轨迹，但是原子太小了，电子轨道既看不见也摸不着，也就是说不可观测。那么，如何从实验中检验方程的正确性呢？
海森堡得了花粉热就很困惑。这是一些有毒花粉引起的过敏，需要去海边治疗。他在北海的赫兰岛疗养时，突然受到爱因斯坦相对论的启发。爱因斯坦认为物体的绝对速度和两个不同地方事件的绝对同时性的概念是没有意义的，因为这些概念实际上是不可观测的。所以海森堡认为既然玻尔原理中决定半径和自转周期的电子轨道是不可观测的，那么它也是没有意义的。人们在实验中能观察到的只是谱线的频率和强度。
因此，海森堡从玻尔的对应原理出发，“试图建立一个理论上的量子力学，它类似于经典力学，而在这个量子力学中，只出现了可观测量之间的关系。”他在玻尔的频率条件和克拉姆斯的色散理论中看到了这样做的迹象。根据玻尔的频率条件，原子中电子之间的相互作用可以用电子的特征振幅来表示。利用Krams的量子色散理论，从经典运动方程出发，可以得到一个仅基于可观测测量的量子力学运动方程。理论上，这个方程的解应该能给出原子系统完全确定的频率和能量值，也能给出量子理论完全确定的跃迁几率。
经过几天的紧张计算，他用得到的方程组处理了一个相对简单的非谐振子量子力学系统和电子绕核运动的情况，两次都获得了成功。
当他终于算完的时候，已经是凌晨三点多了。这时，他很兴奋，也很困。他跑出房间，爬上海边的一座岩塔，直到日出。他后来回忆当时的心情说:“一开始，我深感意外。我觉得自己透过原始现象的表面在看一个奇妙的内心世界，对大自然如此慷慨的丰富的数学结构让我眼花缭乱。”
海森堡在赫兰岛上住了一个多星期，终于写出了《关于运动学和动力学的量子理论的重新解释》一文。他发现量子力学量和经典力学量的区别在于量子力学不遵守一般乘法的交换定律，它们不是互易的，也就是AB≠BA。从他的方程组出发，自然可以得到满足量子条件的解，而不必像玻尔那样附加几个假设。他知道“这个非常明显但复杂的物理问题只能通过更彻底的数学方法研究来解决。”但是，他的理论在数学处理上还处于初级阶段，只能应用于一些简单的例子。因此，他对自己的论文没有十足的把握，犹豫着要不要马上送去发表。
经过反复思考，海森堡在7月9日把完成的论文寄给了他最严格的批评者泡利，并说:“我冒昧地把我的手稿直接寄给你，因为我相信它包含了一些真正的物理学，至少在批判或否定方面。同时，我很抱歉，因为我必须要求你在两到三天内把手稿还给我。我必须在我呆在这里的最后几天完成它，或者烧了它。”
泡利热情支持海森堡的理论，说:“我向海森堡勇敢的假设致敬。”正是因为泡利的鼓励和支持，海森堡才下定决心要把论文送给他为之而生的老师审阅。
在看到海森堡的论文后，玻恩很快意识到他的学生工作的重大意义。此时因为海森堡又去了哥本哈根，一方面向《物理杂志》推荐海森堡的标志性论文发表，另一方面与学生约尔丹合作，试图将海森堡的思想进一步发展为数学中的量子力学系统理论。
经过一周的苦思冥想，玻恩突然想到，如果玻尔把每个稳态能级横写竖写，就会得到一个矩阵。其中对角线位置对应于状态，非对角线位置对应于转换。那么，海森堡的可观测量就可以用这些数组来表示，而这些数组只是矩阵！这个矩阵的运算方法和海森堡的算法是一样的。真的是“找不到地方拿，不用努力就能拿到”。数学家们早已为物理学准备好了数学工具，只看哪个物理学家能先到。长期在数学之都工作并对数学深感兴趣的玻恩会收获胜利的果实，并非偶然。
玻恩对这一发现非常兴奋，他立即和约尔丹一起投入到紧张的计算中。只花了几天时间就写了一篇“关于量子力学”的论文。在这篇论文中，他们阐述了矩阵运算规则，应用对应原理，从经典的哈密顿正则方程出发，将矩阵形式应用于海森堡理论，得到了与海森堡量子条件等价的矩阵方程。根据这个方程，可以进一步导出能量守恒定律和玻尔频率法则，并成功地应用于谐振子和非谐振子的量子力学系统。
次年2月，他们与海森堡合作，以三人名义共同发表了著名文章《关于量子力学ⅱ》，将按海森堡方式发展的量子力学推广到任意多个自由度的系统，完成了对非简单系统和一大类简单系统的微扰理论，导出了动量和角动量守恒定律、选择定则和强度公式。最后，将该理论应用于黑体空腔本征振动的统计问题。
在这篇论文中，海森堡的原始思想在矩阵形式上得到了极大的发展，最终形成了矩阵形式的量子力学的完整体系。它是一种基于微观物体的粒子图像的新的机械系统。因为它使用了矩阵数学，所以也被称为矩阵力学。
不久，泡利首先将这种新的力学应用于氢原子的光谱，计算出氢原子的稳态能量值。结果与玻尔的结论完全一致，从而证实了新理论的正确性。然后，物理学家用量子力学处理了过去很多令人费解的原子问题，都取得了成功。结果，哥廷根的胜利很快在物理学界传开了。爱因斯坦幽默地说:“海森堡生了大量的蛋。”剑桥、柏林、哥本哈根都邀请海森堡来讲他的新量子力学。
晚年，海森堡在量子力学的道路上不断探索，取得了丰硕的成果。他的“测不准关系”成为量子力学的重要原理之一，1932年获得诺贝尔物理学奖。海森堡被公认为量子力学的奠基人之一，因为他的巨大贡献。
矩阵力学被认为是用定量关系代替定性对应原理的成功尝试。在建立这一理论的过程中，海森堡依靠了一个重要的方法论原则，即可观测性原则。这个原理要求在理论上要抛弃那些实际上不可观测的量，直接采用可观测的量。
海森堡有幸师从一些一流的物理学家，如索末菲、玻恩和玻尔。他后来回忆说，他从索末菲那里学到了物理，从玻恩那里学到了数学，从玻尔那里学到了哲学。但他从不盲从。他敢于怀疑和批评。他经常向老师提出尖锐的问题，并与老师进行深刻的讨论。他的名言是:“科学根植于讨论。”他在解决新的物理问题时敢于创新。正是从这种科学探索精神出发，他创立了矩阵力学，为科学做出了巨大贡献。他曾说:“在每一个新的认识阶段，我们都应该永远以哥伦布为榜样。他敢于离开自己熟悉的世界，带着近乎狂热的希望，在大洋彼岸发现了新大陆。”