Werner Heisenberg: biografie a příspěvky tohoto německého teoretického fyzika

Werner Heisenberg je jednou z nejvýznamnějších postav fyziky 20. století. Jeho Princip nejistoty spolu s jeho poznatky v kvantové a jaderné teorii formovaly tuto vědu v průběhu minulého století a současnosti.

Narozen na počátku 20. století, jeho život byl poznamenán pozoruhodným rozkvětem díky jeho teoretickým předpokladům, ale také neštěstí žít v Německu, které brzy ovládnou nacisté, kteří s nimi budou mít temné plány experimenty.

Heisenbergův život mohl být životem někoho, kdo postavil jeden z nejvíce smrtelný v historii, ale naštěstí měl tento vědec morálku, která mu bránila zhmotnit to. Podívejme se na jeho příběh prostřednictvím této biografie Wernera Heisenberga.

• Související článek: „10 oborů fyziky a jejich oblastí znalostí“

Stručný životopis Wernera Heisenberga

Werner Karl Heisenberg se narodil 5. prosince 1901 v německém Würzburgu. Syn Annie a Augusta Heisenbergových, profesor humanitních věd se specializací na dějiny Byzance.

Heisenberg od mládí inklinoval k matematice, v menší míře k fyzice.

Akademická dráha

V roce 1920 se pokusil zahájit doktorát z čisté matematiky u Ferdinanda von Lindemanna jako školitele, ale odmítl ho jako studenta, protože se profesor chystal odejít do důchodu. Lindemann sám doporučuje, abyste doktorské studium absolvoval u fyzika Arnolda Sommerfelda jako školitele, který vás vítá.

Při psaní své doktorské práce Heisenberg má za partnera Wolfganga Pauliho, se kterým by úzce spolupracoval na vývoji kvantové mechaniky..

Během prvního roku navštěvuje převážně kurzy matematiky se záměrem pracovat na teorii čísla sotva měla šanci, ale postupem času se začal zajímat o teoretickou fyziku. Werner Heisenberg se snaží pracovat na Teorii relativity Alberta Einsteina a jeho partner Pauli mu radí věnovat se atomové teorii, ve které stále existovalo poměrně dost rozporů mezi teorií a důkazy experimentální.

Během studií na mnichovské univerzitě se rozhodl pro fyziku, aniž by se vzdal svého zájmu o čistou matematiku. V té době byla fyzika v podstatě experimentální věda. Arnold Sommerfeld rozpoznal jeho mimořádné schopnosti pro matematickou fyziku, ale také určité projevil opozice vůči Heisenbergově doktorandské promoci kvůli jeho velkému nedostatku kvalifikační nezkušenosti ve fyzice experimentální. Werner Heisenberg však nakonec dokončil svůj doktorát v roce 1923 a představil práci o turbulenci tekutin.

Z Mnichova pokračoval Heisenberg na univerzitu v Göttingenu, kde učil Max Born a V roce 1924 odešel do Kodaňského institutu pro teoretickou fyziku v režii Nielse Bohra. Tam se Heisenberg setkal s dalšími významnými fyziky, jako byl Albert Einstein, a tak začalo jeho nejproduktivnější období, jehož výsledkem bylo vytvoření maticové mechaniky. Tento úspěch by byl oceněn získáním Nobelovy ceny za fyziku v roce 1932.

V roce 1927 působil jako profesor na univerzitě v Lipsku, kde vyučoval teoretickou fyziku.

• Mohlo by vás zajímat: „5 věků dějin (a jejich charakteristiky)“

Maticová mechanika a princip neurčitosti

V roce 1925 Werner Heisenberg vyvinul maticovou kvantovou mechaniku. Tato teorie vyniká svým velkým pragmatismem, protože místo toho, aby se soustředila na vývoj fyzikálních systémů od začátku do konce, soustředí své úsilí o získání informací s vědomím počátečního a konečného stavu systému, aniž byste se museli starat o přesné informace o tom, co se v systému stalo polovina.

Heisenberg vyvolává myšlenku seskupování informací ve formě tabulek s dvojitým vstupem, což je něco, na co Max Born upoutal jeho pozornost, protože to již studovali matematici, což se nelišilo od teorie matic. Podobně jedním z nejpozoruhodnějších výsledků je, že násobení matic nebylo komutativní, takže asociace fyzikálních veličin s maticemi by to musely odrážet matematický fakt. V důsledku toho Heisenberg vyslovuje princip neurčitosti.

Takzvaný princip neurčitosti nebo neurčitosti, nazývaný také Heisenbergův princip, tvrdí, že tomu tak není je možné s libovolnou přesností a při konstantní hmotnosti znát polohu a moment a částice. Z toho vyplývá, že součin nejistot obou veličin musí být vždy větší než součin Planckovy konstanty.

Prohlášení Principu nejistoty vyvolalo mezi fyziky mnoho pozdvižení, protože předpokládalo definitivní vymizení klasické jistoty ve fyzice a zavedení indeterminismu, který ovlivnil základy hmoty a hmotného vesmíru. Tento princip předpokládá praktickou nemožnost provádět dokonalá měření, protože prostou přítomností pozorovatel ruší hodnoty ostatních uvažovaných částic a ovlivňuje právě probíhající měření pelerína.

Werner Heisenberg také předpověděl díky principům kvantové mechaniky duální spektrum atomu vodíku a podařilo se mu vysvětlit i spektrum atomu helia. Jeho práce na jaderné teorii mu také umožnila předpovědět, že molekula vodíku může existovat ve dvou stavech., jeden jako ortovodík, ve kterém se jádra jeho dvou atomů otáčejí stejným směrem, a další jako parahydrogen, ve kterém se jejich jádra otáčejí v opačných směrech.

• Související článek: "4 hlavní typy vědy (a jejich oblasti výzkumu)"

Druhá světová válka

V roce 1935 se pokusil nahradit Sommerfelda, když odešel do důchodu jako učitel v Mnichově. S nástupem nacistů jsou však Heisenbergova přání okleštěna.

Nacistická strana chtěla odstranit veškerou „judaizující“ fyzikální teoriia do této zvláštní kategorie patřila kvantová mechanika a teorie relativity, obě teorie, které Heisenberg učil ve svých třídách a jejichž referenty byli Židé Max Born a Albert einsen. V důsledku toho nacisté zabrání Heisenbergovu jmenování.

Jeho osud se však změnil, když ho v roce 1938 nacisté „laskavě“ pozvali, aby vedl jejich pokus o výrobu atomové zbraně. Z tohoto důvodu se v letech 1942 až 1945 podařilo Werneru Heisenbergovi řídit Fyzikální institut císaře Viléma v Berlíně. Během druhé světové války spolupracoval s Otto Hahnem, jedním z objevitelů jaderného štěpení, spolupracujícím na výrobě jaderného reaktoru.

Dlouhá léta panovaly pochybnosti, zda tento projekt selhal proto, že jeho členové prostě neuspěli, nebo proto Heisenberg a jeho spolupracovníci to výslovně sabotovali tím, že tušili, co mohl Adolf Hitler udělat s bombou. atomový.

V září 1941 Heisenberg odjel do Dánska navštívit Nielse Bohra. Činem, který podle nacistů mohl být kvalifikován pouze jako zrada a který ho vážně ohrozil, Heisenberg mluvil s Bohrem o německém projektu atomové bomby a dokonce mu nakreslil nákres reaktoru.

Heisenberg věděl, že Bohr má kontakty mimo neokupovanou Evropu, a navrhl společné úsilí že vědci z Osy i spojenců odkládali jaderný výzkum, dokud válka neskončila. V červnu 1942, další německý vědec, J. Hans D. Jensen Bohrovi řekl, že němečtí vědci nepracují na jaderné bombě, ale pouze na reaktoru.

Heisenberg a další němečtí vědci vždy tvrdili, že se z morálních důvodů nepokusili vyrobit nacistickou atomovou bombu., navíc k tomu nebyly dány okolnosti. Tato prohlášení byla odsouzena vědci, kteří se účastnili projektu Manhattan, s tím, že Heisenberg ve skutečnosti ne vyrobil německou atomovou bombu tím, že chyboval ve výpočtech potřebného množství uranu-235 a kritického množství k udržení reakce.

• Mohlo by vás zajímat: „Psychologie konfliktu: teorie, které vysvětlují války a násilí“

Heisenberg tváří v tvář nové jaderné technologii

Na konci války v Evropě a v rámci operace Epsilon Heisenberg spolu s dalšími vědci, včetně Otty Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker a Max von Laue, byli zatčeni a umístěni ve venkovském domě zvaném Farm Hall v r. Anglie. Toto domácí vězení mělo skryté mikrofony, které zaznamenávaly všechny rozhovory vězňů.

Být v tom domě 6. srpna v šest hodin odpoledne, Heisenberg a jeho spoluvězni slyšeli zprávu BBC o atomové bombě v Hirošimě. Následující noc promluvil Werner Heisenberg se svými kolegy formou zprávy, která obsahovala odhad přibližně správná kritická hmotnost a požadovaný uran-235, kromě konstrukčních prvků bombardovat.

Tato řeč je považována za důkaz, že Heisenberg skutečně mohl tyto výpočty provést, když pracoval za nacistické Německo, ale nechtěl, což dává sílu argumentu, že bombu skutečně nesestrojil kvůli námitkám morálky.

Možná jeho fráze, která nejlépe shrnuje jeho postoj ke konečnému použití atomové teorie, byla nakonec následující:

"Myšlenky nejsou zodpovědné za to, co si z nich muži udělají."

• Související článek: „Marie Curie: biografie tohoto průkopnického výzkumníka radioaktivity“

Minulé roky

Po definitivním konci války byl Heisenberg nakonec propuštěn a bylo mu dovoleno pokračovat ve fyzice v rodném Německu. V roce 1946 byl jmenován ředitelem Institutu Maxe Plancka a později organizoval a řídil Göttingenský institut fyziky a astrofyziky., která byla v roce 1958 převezena do Mnichova.

V tomto městě se Heisenberg soustředil na výzkum teorie elementárních částic struktura atomového jádra, hydrodynamika turbulence, kosmické záření a feromagnetismus.

V roce 1970 mu byla udělena cena Sigmunda Freuda za akademickou prózu. Zemřel o několik let později, 1. února 1976 v Mnichově, ve věku 74 let.