Вернер Хайзенберг: биография и приноси на този немски физик-теоретик

Вернер Хайзенберг е една от най-важните фигури във физиката на 20-ти век. Неговият принцип на несигурността заедно с неговите открития в квантовата и ядрената теория са оформили тази наука през миналия век и настоящето.

Роден в началото на 20-ти век, животът му е белязан от забележителен бум благодарение на неговите теоретични предположения, но също така и на нещастието да съм живял в Германия, която скоро ще бъде превзета от нацистите, които ще имат тъмни планове за своите експерименти.

Животът на Хайзенберг можеше да бъде животът на някой, който е построил един от най-добрите смъртоносен в историята, но за щастие този учен имаше морал, който му попречи материализирайте го. Нека видим неговата история чрез тази биография на Вернер Хайзенберг.

• Свързана статия: "10-те клона на физиката и техните области на познание"

Кратка биография на Вернер Хайзенберг

Вернер Карл Хайзенберг е роден на 5 декември 1901 г. във Вюрцбург, Германия. Син на Ани и Август Хайзенберг, професор по хуманитарни науки, специализиран в историята на Византия.

От ранна възраст Хайзенберг е склонен към математиката и в по-малка степен към физиката.

Академична траектория

През 1920 г. той се опитва да започне докторат по чиста математика с Фердинанд фон Линдеман като преподавател, но той го отхвърля като студент, защото професорът е на път да се пенсионира. Самият Линдеман ви препоръчва да направите докторантурата си с физика Арнолд Зомерфелд като ръководител, който ви приветства.

Докато правите докторската си дисертация, Хайзенберг има за партньор Волфганг Паули, с когото ще си сътрудничи тясно в развитието на квантовата механика..

През първата си година той взема основно курсове по математика с намерението да работи върху теорията на числата едва ли имаха шанс, но с течение на времето той започна да се интересува от теоретична физика. Вернер Хайзенберг се опитва да работи върху теорията на относителността на Алберт Айнщайн и партньорът му Паули го съветва да се посвети на атомната теория, в която все още имаше доста несъответствия между теория и доказателства експериментален.

По време на следването си в Мюнхенския университет той избира физиката, без да се отказва от интереса си към чистата математика. По това време физиката беше по същество експериментална наука. Арнолд Зомерфелд призна изключителните му способности за математическа физика, но също така показа някои противопоставяне на дипломирането на доктор на Хайзенберг поради голямата му липса на неопитни умения във физиката експериментален. Въпреки това, Вернер Хайзенберг в крайна сметка завършва докторската си степен през 1923 г., представяйки работа върху флуидна турбуленция.

От Мюнхен Хайзенберг отиде в университета в Гьотинген, където Макс Борн преподава и, През 1924 г. той отива в Копенхагенския институт за теоретична физика, режисиран от Нилс Бор. Там Хайзенберг ще се срещне с други важни физици като Алберт Айнщайн и по този начин ще започне своя най-продуктивен период, което ще доведе до създаването на матрична механика. Това постижение ще бъде признато със спечелването на Нобеловата награда по физика през 1932 г.

През 1927 г. той служи като професор в университета в Лайпциг, като преподава теоретична физика.

• Може да се интересувате от: "5-те епохи на историята (и техните характеристики)"

Матричната механика и принципът на неопределеността

През 1925 г. Вернер Хайзенберг разработва матричната квантова механика. Тази теория се откроява с големия си прагматизъм, защото вместо да се концентрира върху еволюцията на физическите системи от началото до края, тя концентрира своите усилия за получаване на информация, знаейки първоначалното и крайното състояние на системата, без да се притеснявате да знаете точно какво се е случило в наполовина.

Хайзенберг повдига идеята за групиране на информацията под формата на таблици с двоен запис, нещо, към което Макс Борн привлече вниманието му, тъй като вече беше изучаван от математиците, което не се различаваше от теорията на матриците. По същия начин един от най-впечатляващите резултати е, че умножението на матрицата не е било комутативни, така че асоциациите на физически величини с матрици трябва да отразяват това математически факт. Като следствие от това Хайзенберг обявява принципа на неопределеността.

Така нареченият принцип на неопределеност или неопределеност, наричан още принцип на Хайзенберг, гласи, че не е възможно е да се знае с произволна точност и когато масата е постоянна, позицията и моментът на a частица. От това следва, че продуктът на неопределеността на двете величини винаги трябва да бъде по-голям от този на константата на Планк.

Изявлението на принципа на несигурността предизвика много вълнение сред физиците от онова време, тъй като предполагаше окончателното изчезване на класическата сигурност във физиката и въвеждането на индетерминизъм, който засяга основите на материята и материалната вселена. Този принцип предполага практическата невъзможност за извършване на перфектни измервания, тъй като простото присъствие на наблюдателят нарушава стойностите на другите частици, които се разглеждат, и влияе на измерването, което се прави нос.

Вернер Хайзенберг също предвиди, благодарение на принципите на квантовата механика, двойния спектър на водородния атом и успя да обясни също и този на хелиевия атом. Работата му по ядрената теория също му позволява да предскаже, че водородната молекула може да съществува в две състояния., един като ортоводород, в който ядрата на двата му атома се въртят в една и съща посока, и друг като параводород, в който ядрата им се въртят в противоположни посоки.

• Свързана статия: „4-те основни вида наука (и техните области на изследване)“

Втората световна война

През 1935 г. се опитва да замени Зомерфелд, когато се пенсионира като учител в Мюнхен. Въпреки това, с възхода на нацистите, желанията на Хайзенберг са съкратени.

Нацистката партия искаше да елиминира всяка "юдейска" физическа теорияи в тази любопитна категория бяха квантовата механика и относителността, и двете теории, преподавани от Хайзенберг в неговите класове и чиито референти са евреите Макс Борн и Алберт Айнсен. В резултат на това нацистите предотвратяват назначаването на Хайзенберг.

Съдбата му обаче ще се промени, когато през 1938 г. нацистите "любезно" го поканят да ръководи опита им за производство на атомно оръжие. Поради тази причина между 1942 и 1945 г. Вернер Хайзенберг успява да ръководи Института по физика Кайзер Вилхелм в Берлин. По време на Втората световна война той работи с Ото Хан, един от откривателите на ядреното делене, като си сътрудничи в производството на ядрен реактор.

Дълги години имаше съмнение дали този проект се провали, защото членовете му просто не успяха или защото Хайзенберг и неговите сътрудници изрично го саботираха, като подозираха какво може да е направил Адолф Хитлер с бомба. атомен.

През септември 1941 г. Хайзенберг заминава за Дания, за да посети Нилс Бор. В деяние, което според нацистите е могло да бъде квалифицирано само като предателство и което сериозно го застрашава, Хайзенберг говори с Бор за германския проект за атомна бомба и дори му нарисува чертеж на реактор.

Хайзенберг знаеше, че Бор има контакти извън неокупирана Европа и предложи съвместни усилия за това че учените както от Оста, така и от съюзниците отлагат ядрените изследвания до края на войната. През юни 1942 г. друг немски учен, Дж. Ханс Д. Йенсен каза на Бор, че германските учени не работят върху ядрена бомба, а само върху реактор.

Хайзенберг и други немски учени винаги твърдят, че по морални причини не са се опитвали да създадат нацистката атомна бомба., освен това, че не са дадени обстоятелствата за това. Тези изявления бяха осъдени от учени, участвали в проекта Манхатън, заявявайки, че Хайзенберг наистина не е произведе германската атомна бомба, като сгреши в изчисленията на необходимото количество уран-235 и критичната маса за поддържане на реакция.

• Може да се интересувате от: "Психология на конфликта: теории, които обясняват войните и насилието"

Хайзенберг в лицето на новите ядрени технологии

В края на войната в Европа и като част от операция Епсилон, Хайзенберг заедно с други учени, включително Ото Хан, Карл Фридрих фон Вайцзекер и Макс фон Лауе бяха арестувани и настанени в селска къща, наречена Farm Hall в Англия. Тази къща-затвор имаше скрити микрофони, които записваха всички разговори на затворниците.

В тази къща на 6 август в шест следобед, Хайзенберг и неговите съзатворници чуха репортаж на Би Би Си за атомната бомба в Хирошима. На следващата вечер Вернер Хайзенберг говори пред колегите си чрез доклад, който включва оценка изисква се приблизително точна критична маса и уран-235, в допълнение към конструктивните характеристики на бомба.

Тази реч се счита за доказателство, че Хайзенберг наистина е могъл да направи тези изчисления, когато е работил за нацистка Германия, но той не пожела, което дава сила на аргумента, че всъщност не е построил бомбата поради възражения морал.

Може би неговата фраза, която най-добре обобщава позицията му относно окончателното използване на тази атомна теория, в крайна сметка е следната:

"Идеите не са отговорни за това, което мъжете правят от тях."

• Свързана статия: "Мария Кюри: биография на този пионерски изследовател на радиоактивността"

Последните години

След окончателния край на войната Хайзенберг в крайна сметка е освободен и му е разрешено да продължи да работи по физика в родната си Германия. През 1946 г. е назначен за директор на Института Макс Планк, а по-късно организира и ръководи Гьотингенския институт по физика и астрофизика., който е прехвърлен през 1958 г. в Мюнхен.

В този град Хайзенберг се концентрира върху изследванията върху теорията на елементарните частици, структурата на атомното ядро, хидродинамиката на турбуленцията, космическите лъчи и феромагнетизъм.

През 1970 г. е удостоен с наградата Зигмунд Фройд за академична проза. Той ще умре няколко години по-късно, на 1 февруари 1976 г. в Мюнхен, на 74-годишна възраст.