فيرنر هايزنبرغ: سيرة ومساهمات هذا الفيزيائي النظري الألماني

يعتبر Werner Heisenberg أحد أهم الشخصيات في فيزياء القرن العشرين. شكل مبدأ عدم اليقين الخاص به جنبًا إلى جنب مع النتائج التي توصل إليها في نظرية الكم والنووية هذا العلم طوال القرن الماضي والحاضر.

وُلِد في بداية القرن العشرين ، واتسمت حياته بطفرة ملحوظة بفضل افتراضاته النظرية ، ولكن أيضًا لسوء الحظ أن عشت في ألمانيا التي سيسيطر عليها النازيون قريبًا والذين سيكون لديهم خطط مظلمة لهم التجارب.

يمكن أن تكون حياة هايزنبرغ حياة شخص بنى واحدة من أكثرها مميت في التاريخ ، لكن لحسن الحظ ، كان لهذا العالم أخلاق منعته تجسدها. دعونا نرى قصته من خلال هذه السيرة الذاتية لفيرنر هايزنبرغ.

• مقالات لها صلة: "الفروع العشرة للفيزياء ومجالاتها المعرفية"

سيرة موجزة لفيرنر هايزنبرغ

ولد فيرنر كارل هايزنبرغ في 5 ديسمبر 1901 في فورتسبورغ ، ألمانيا. ابن آني وأوغست هايزنبرغ ، أستاذ العلوم الإنسانية المتخصص في تاريخ بيزنطة.

منذ صغره ، كان هايزنبرغ يميل إلى الرياضيات ، وبدرجة أقل نحو الفيزياء.

المسار الأكاديمي

في عام 1920 حاول أن يبدأ الدكتوراه في الرياضيات البحتة مع فرديناند فون ليندمان كمدرس ، لكنه رفضه كطالب لأن الأستاذ كان على وشك التقاعد. ينصح ليندمان بنفسه بإجراء دراسات الدكتوراه مع الفيزيائي أرنولد سومرفيلد كمشرف يرحب بك.

أثناء إعداد أطروحة الدكتوراه الخاصة بك ، Heisenberg لديه شريك Wolfgang Pauli ، والذي سيتعاون معه بشكل وثيق في تطوير ميكانيكا الكم..

خلال سنته الأولى ، أخذ دورات في الرياضيات بشكل أساسي بهدف العمل على نظرية بالكاد سنحت الفرصة للأعداد ، لكن مع مرور الوقت ، أصبح مهتمًا بالفيزياء النظرية. يحاول Werner Heisenberg العمل على نظرية النسبية لألبرت أينشتاين ونصحه شريكه باولي لتكريس نفسه للنظرية الذرية التي لا يزال هناك عدد قليل من التناقضات بين النظرية والأدلة تجريبي.

خلال دراسته في جامعة ميونيخ اختار الفيزياء دون التخلي عن اهتمامه بالرياضيات البحتة. في ذلك الوقت كانت الفيزياء في الأساس علمًا تجريبيًا. أدرك أرنولد سومرفيلد قدراته غير العادية في الفيزياء الرياضية ، لكنه أظهر أيضًا شيئًا معينًا معارضة تخرج هايزنبرغ للدكتوراه بسبب افتقاره الشديد إلى الخبرة في مجال الفيزياء تجريبي. ومع ذلك ، أنهى فيرنر هايزنبرغ الدكتوراه في النهاية في عام 1923 ، حيث قدم عملاً عن اضطراب السوائل.

من ميونيخ ، ذهب Heisenberg إلى جامعة Göttingen ، حيث قام Max Born بالتدريس و ، في عام 1924 ، ذهب إلى معهد كوبنهاغن للفيزياء النظرية بقيادة نيلز بور. هناك التقى هايزنبرغ بعلماء فيزيائيين مهمين آخرين مثل ألبرت أينشتاين ، وبالتالي بدأ أكثر فتراته إنتاجية ، مما أدى إلى إنشاء ميكانيكا المصفوفة. سيتم الاعتراف بهذا الإنجاز من خلال الفوز بجائزة نوبل في الفيزياء عام 1932.

في عام 1927 عمل أستاذا في جامعة لايبزيغ ، حيث قام بتدريس الفيزياء النظرية.

• قد تكون مهتمًا بـ: "العصور الخمس للتاريخ (وخصائصها)"

ميكانيكا المصفوفة ومبدأ عدم اليقين

في عام 1925 طور Werner Heisenberg ميكانيكا كم مصفوفة. تتميز هذه النظرية ببراغماتيتها العظيمة لأنها بدلاً من التركيز على تطور الأنظمة الفيزيائية من البداية إلى النهاية ، فإنها تركز جهودًا للحصول على معلومات لمعرفة الحالة الأولية والنهائية للنظام ، دون القلق بشأن معرفة ما حدث بالضبط في نصف.

يثير Heisenberg فكرة تجميع المعلومات في شكل جداول إدخال مزدوجة، وهو الشيء الذي لفت انتباهه ماكس بورن ، لأنه سبق أن درس من قبل علماء الرياضيات ، والذي لم يكن مختلفًا عن نظرية المصفوفة. وبالمثل ، فإن إحدى النتائج الأكثر لفتًا للانتباه هي أن ضرب المصفوفة لم يكن كذلك تبادلي ، لذلك يجب أن تعكس ارتباطات الكميات المادية مع المصفوفات ذلك حقيقة رياضية. نتيجة لذلك ، أعلن هايزنبرغ مبدأ اللاحتمية.

ينص ما يسمى بمبدأ عدم اليقين أو عدم التحديد ، المعروف أيضًا باسم مبدأ هايزنبرغ ، على أنه ليس كذلك من الممكن أن نعرف بدقة تعسفية وعندما تكون الكتلة ثابتة ، موضع ولحظة a الجسيم. ويترتب على ذلك أن ناتج عدم اليقين من كلا المقدارين يجب أن يكون دائمًا أكبر من ناتج ثابت بلانك.

أثار بيان مبدأ عدم اليقين ضجة كبيرة بين علماء الفيزياء في ذلك الوقت، لأنها افترضت الاختفاء النهائي لليقين الكلاسيكي في الفيزياء وإدخال اللاحتمية التي أثرت على أسس المادة والكون المادي. يفترض هذا المبدأ الاستحالة العملية لإجراء قياسات مثالية منذ الوجود البسيط لـ المراقب يزعج قيم الجسيمات الأخرى التي يتم أخذها في الاعتبار ويؤثر على القياس الذي يتم إجراؤه رداء.

تنبأ فيرنر هايزنبرغ أيضًا ، بفضل مبادئ ميكانيكا الكم ، بالطيف المزدوج لذرة الهيدروجين وتمكن أيضًا من شرح طيف ذرة الهليوم. سمح له عمله في النظرية النووية أيضًا بالتنبؤ بإمكانية وجود جزيء الهيدروجين في حالتين.، واحدة على شكل orthohydrogen ، حيث تدور نواة ذرتين في نفس الاتجاه ، والأخرى مثل parahydrogen ، حيث تدور نواتها في اتجاهين متعاكسين.

• مقالات لها صلة: "الأنواع الأربعة الرئيسية للعلوم (ومجالاتها البحثية)"

الحرب العالمية الثانية

في عام 1935 حاول استبدال سومرفيلد عندما تقاعد كمدرس في ميونيخ. ومع ذلك ، مع صعود النازيين ، تم قطع رغبات هايزنبرغ.

أراد الحزب النازي القضاء على كل نظرية فيزيائية "تهويد"، وفي هذه الفئة المثيرة للفضول كانت ميكانيكا الكم والنسبية ، وكلاهما نظريتان قام بتدريسهما هايزنبرغ في فصوله وكان المراجعون اليهود ماكس بورن و ألبرت أينسن. نتيجة لذلك ، منع النازيون تعيين هايزنبرغ.

ومع ذلك ، فقد تغير مصيره عندما دعاه النازيون "بلطف" في عام 1938 لقيادة محاولتهم لتصنيع سلاح نووي. لهذا السبب ، بين عامي 1942 و 1945 ، تمكن فيرنر هايزنبرغ من إدارة معهد القيصر فيلهلم للفيزياء في برلين. خلال الحرب العالمية الثانية ، عمل مع أوتو هان ، أحد مكتشفي الانشطار النووي ، وتعاون في تصنيع مفاعل نووي.

لسنوات عديدة كان هناك شك حول ما إذا كان هذا المشروع قد فشل لأن أعضائه ببساطة لم ينجحوا أو بسبب ذلك قام هايزنبرغ ومعاونيه بتخريبها صراحة من خلال الاشتباه في ما قد يكون فعله أدولف هتلر بقنبلة. الذري.

في سبتمبر 1941 ، ذهب هايزنبرغ إلى الدنمارك لزيارة نيلز بور. في عمل يرى النازيون أنه لا يمكن إلا أن يصنف على أنه خيانة وأن ذلك يعرضه لخطر جسيم ، تحدث هايزنبرغ إلى بور عن مشروع القنبلة الذرية الألمانية ، حتى أنه رسم له رسمًا لمفاعل.

عرف هايزنبرغ أن بوهر كان لديه اتصالات خارج أوروبا غير المحتلة واقترح جهدًا مشتركًا لذلك أن العلماء من كل من المحور والحلفاء أخروا الأبحاث النووية حتى تنتهي الحرب. في يونيو 1942 ، عالم ألماني آخر ، ج. هانز د. أخبر جنسن بور أن العلماء الألمان لا يعملون على صنع قنبلة نووية ، ولكن فقط على مفاعل.

زعم هايزنبرغ وغيره من العلماء الألمان دائمًا أنهم لم يحاولوا بناء القنبلة الذرية النازية لأسباب أخلاقية.، إضافة إلى عدم توفر الظروف لذلك. تم استنكار هذه التصريحات من قبل العلماء الذين شاركوا في مشروع مانهاتن ، مشيرين إلى أن هايزنبرغ لم يفعل ذلك بالفعل صنع القنبلة الذرية الألمانية عن طريق الخطأ في حساباتها للكمية اللازمة من اليورانيوم 235 والكتلة الحرجة للحفاظ على تفاعل.

• قد تكون مهتمًا بـ: "سيكولوجية الصراع: نظريات تشرح الحروب والعنف"

هايزنبرغ في مواجهة التكنولوجيا النووية الجديدة

في نهاية الحرب في أوروبا وكجزء من عملية إبسيلون ، هايزنبرغ مع علماء آخرين ، بما في ذلك أوتو هان ، وكارل فريدريش فون فايتساكر وماكس فون لاو ، اعتقلوا ووضعوا في منزل ريفي يسمى فارم هول في إنكلترا. كان هذا السجن المنزلي يحتوي على ميكروفونات مخفية تسجل جميع أحاديث السجناء.

أن أكون في ذلك المنزل ، في 6 أغسطس ، الساعة السادسة مساءً ، استمع هايزنبرغ ورفاقه من السجناء لتقرير بي بي سي عن قنبلة هيروشيما الذرية. في الليلة التالية ألقى فيرنر هايزنبرغ حديثًا مع زملائه عن طريق تقرير تضمن تقديرًا الكتلة الحرجة الصحيحة تقريبًا واليورانيوم 235 المطلوبة ، بالإضافة إلى ميزات تصميم قنبلة.

يعتبر هذا الخطاب دليلاً على أن هايزنبرغ كان بإمكانه فعلاً إجراء هذه الحسابات عندما كان يعمل لألمانيا النازية ، لكنه لم يرغب في ذلك ، مما يعطي قوة للحجة القائلة إنه لم يصنع القنبلة حقًا بسبب الاعتراضات أخلاق.

ربما تكون عبارته التي تلخص بشكل أفضل موقفه بشأن الاستخدام النهائي لتلك النظرية الذرية هي كما يلي:

"الأفكار ليست مسؤولة عما يصنعه الرجال منها".

• مقالات لها صلة: "ماري كوري: سيرة هذا الباحث الرائد في النشاط الإشعاعي"

السنوات الاخيرة

بعد النهاية النهائية للحرب ، أطلق سراح هايزنبرغ في النهاية وسمح له بمواصلة العمل في الفيزياء في وطنه ألمانيا. في عام 1946 تم تعيينه مديرًا لمعهد ماكس بلانك ، ثم قام بعد ذلك بتنظيم وإدارة معهد غوتنغن للفيزياء والفيزياء الفلكية.، الذي تم نقله في عام 1958 إلى ميونيخ.

في تلك المدينة ، ركز هايزنبرغ على البحث في نظرية الجسيمات الأولية ، و بنية النواة الذرية والديناميكا المائية للاضطراب والأشعة الكونية و المغناطيسية الحديدية.

في عام 1970 حصل على جائزة سيغموند فرويد للنثر الأكاديمي. توفي بعد بضع سنوات ، في 1 فبراير 1976 في ميونيخ ، عن عمر يناهز 74 عامًا.