Werner Heisenberg: biografi og bidrag fra denne tyske teoretiske fysiker

Werner Heisenberg er en af ​​de vigtigste skikkelser i det 20. århundredes fysik. Hans usikkerhedsprincip sammen med hans resultater inden for kvante- og kerneteori har formet denne videnskab gennem det sidste århundrede og nutiden.

Født i begyndelsen af ​​det 20. århundrede var hans liv præget af et bemærkelsesværdigt boom takket være hans teoretiske antagelser, men også uheldig at have boet i et Tyskland, der snart ville blive overtaget af nazisterne, som ville have mørke planer for deres eksperimenter.

Heisenbergs liv kunne have været en person, der havde bygget en af ​​de mest dødbringende i historien, men heldigvis havde denne videnskabsmand en moral, der forhindrede ham materialisere det. Lad os se hans historie gennem denne biografi om Werner Heisenberg.

• Relateret artikel: "De 10 grene af fysik og deres vidensområder"

Kort biografi om Werner Heisenberg

Werner Karl Heisenberg blev født den 5. december 1901 i Würzburg, Tyskland. Søn af Annie og August Heisenberg, en professor i humaniora med speciale i Byzans historie.

Fra en ung alder var Heisenberg tilbøjelig til matematik, og i mindre grad til fysik.

Akademisk bane

I 1920 forsøgte han at starte sin doktorgrad i ren matematik med Ferdinand von Lindemann som vejleder, men han afviste ham som studerende, fordi professoren var ved at gå på pension. Lindemann anbefaler selv, at du laver dit ph.d.-studie med fysiker Arnold Sommerfeld som vejleder, som byder dig velkommen.

Mens du laver din doktorafhandling, Heisenberg har som partner Wolfgang Pauli, som han ville samarbejde tæt med i udviklingen af ​​kvantemekanik..

I løbet af sit første år tager han hovedsageligt matematikkurser med den hensigt at arbejde med teorien om tal havde næppe en chance, men som tiden gik, blev han interesseret i teoretisk fysik. Werner Heisenberg forsøger at arbejde på Albert Einsteins relativitetsteori, og hans partner Pauli rådgiver ham at dedikere sig til atomteori, hvor der stadig var en del uoverensstemmelser mellem teori og beviser eksperimentel.

Under sine studier på universitetet i München valgte han fysik uden at opgive sin interesse for ren matematik. På det tidspunkt var fysik i det væsentlige en eksperimentel videnskab. Arnold Sommerfeld anerkendte sine ekstraordinære evner til matematisk fysik, men han viste også en vis modstand mod Heisenbergs doktorgrad på grund af hans store mangel på færdigheder uerfarenhed i fysik eksperimentel. Werner Heisenberg afsluttede dog til sidst sin doktorgrad i 1923, hvor han præsenterede et værk om væsketurbulens.

Fra München gik Heisenberg videre til universitetet i Göttingen, hvor Max Born underviste og, I 1924 gik han til Københavns Institut for Teoretisk Fysik under ledelse af Niels Bohr. Der ville Heisenberg møde andre vigtige fysikere som Albert Einstein, og dermed begynde sin mest produktive periode, hvilket resulterede i skabelsen af ​​matrixmekanik. Denne præstation ville blive anerkendt ved at vinde Nobelprisen i fysik i 1932.

I 1927 tjente han som professor ved universitetet i Leipzig, hvor han underviste i teoretisk fysik.

• Du kan være interesseret i: "Historiens 5 aldre (og deres karakteristika)"

Matrixmekanik og usikkerhedsprincippet

I 1925 udviklede Werner Heisenberg matrix kvantemekanik. Denne teori skiller sig ud for sin store pragmatisme, fordi den i stedet for at koncentrere sig om udviklingen af ​​fysiske systemer fra begyndelse til slut, koncentrerer sin bestræbelser på at indhente information, der kender systemets indledende og endelige tilstand, uden at bekymre sig om at vide præcist, hvad der skete i halvt.

Heisenberg rejser ideen om at gruppere information i form af dobbeltindtastningstabeller, noget som Max Born fangede hans opmærksomhed, da det allerede var blevet undersøgt af matematikere, hvilket ikke var forskelligt fra matrixteori. På samme måde er et af de mest slående resultater, at matrixmultiplikation ikke var det kommutativ, så associationerne af fysiske størrelser med matricer skulle afspejle det matematisk kendsgerning. Som en konsekvens af dette udtaler Heisenberg princippet om ubestemmelighed.

Det såkaldte usikkerheds- eller ubestemthedsprincip, også kaldet Heisenberg-princippet, siger, at det ikke er muligt at kende, med vilkårlig præcision, og når massen er konstant, positionen og momentet af en partikel. Heraf følger, at produktet af usikkerhederne af begge størrelser altid skal være større end Plancks konstant.

Udtalelsen om usikkerhedsprincippet vakte stor opsigt blandt datidens fysikere, da den antog den endegyldige forsvinden af ​​klassisk vished i fysikken og indførelsen af ​​en indeterminisme, der påvirkede stoffets grundlag og det materielle univers. Dette princip forudsætter den praktiske umulighed af at udføre perfekte målinger, da den simple tilstedeværelse af observatør forstyrrer værdierne af de andre partikler, der tages i betragtning, og påvirker den måling, der foretages kappe.

Werner Heisenberg forudsagde også, takket være kvantemekanikkens principper, det dobbelte spektrum af hydrogenatomet og formåede også at forklare heliumatomets. Hans arbejde med nuklear teori tillod ham også at forudsige, at brintmolekylet kunne eksistere i to stater., en som orthohydrogen, hvor kernerne i dets to atomer roterer i samme retning, og en anden som parahydrogen, hvor deres kerner roterer i modsatte retninger.

• Relateret artikel: "De 4 hovedtyper af videnskab (og deres forskningsområder)"

Anden Verdenskrig

I 1935 forsøgte han at erstatte Sommerfeld, da han trak sig tilbage som lærer i München. Men med nazisternes opståen afkortes Heisenbergs ønsker.

Nazipartiet ønskede at fjerne al "judaiserende" fysisk teori, og i den besynderlige kategori var kvantemekanik og relativitet, begge teorier undervist af Heisenberg i hans klasser, og hvis referenter var jøderne Max Born og Albert einsen. Som en konsekvens forhindrer nazisterne Heisenbergs udnævnelse.

Men hans skæbne ville ændre sig, da nazisterne i 1938 "venligt" inviterede ham til at lede deres forsøg på at fremstille et atomvåben. Af denne grund lykkedes det mellem 1942 og 1945 Werner Heisenberg at lede Kaiser Wilhelm Instituttet for Fysik i Berlin. Under Anden Verdenskrig arbejdede han sammen med Otto Hahn, en af ​​opdagerne af nuklear fission, og samarbejdede om fremstillingen af ​​en atomreaktor.

I mange år var der tvivl om, hvorvidt dette projekt mislykkedes, fordi dets medlemmer simpelthen ikke lykkedes eller fordi Heisenberg og hans samarbejdspartnere saboterede det eksplicit ved at mistænke, hvad Adolf Hitler kunne have gjort med en bombe. atomar.

I september 1941 tog Heisenberg til Danmark for at besøge Niels Bohr. I en handling, der ifølge nazisterne kun kunne have været klassificeret som forræderi, og som udsatte ham alvorligt, Heisenberg talte med Bohr om det tyske atombombeprojekt og tegnede ham endda en tegning af en reaktor.

Heisenberg vidste, at Bohr havde kontakter uden for det ikke-besatte Europa og foreslog en fælles indsats for at at forskere fra både aksen og allierede forsinkede atomforskning, indtil krigen var forbi. I juni 1942, en anden tysk videnskabsmand, J. Hans D. Jensen fortalte Bohr, at de tyske videnskabsmænd ikke arbejdede på en atombombe, men kun på en reaktor.

Heisenberg og andre tyske videnskabsmænd hævdede altid, at de af moralske årsager ikke forsøgte at bygge den nazistiske atombombe., foruden at forholdene ikke var oplyst hertil. Disse udtalelser blev fordømt af videnskabsmænd, der deltog i Manhattan-projektet, og udtalte, at Heisenberg ikke rigtig havde fremstillede den tyske atombombe ved at tage fejl i dens beregninger af den nødvendige mængde uran-235 og af den kritiske masse til at opretholde reaktion.

• Du kan være interesseret i: "Konfliktpsykologi: teorier, der forklarer krige og vold"

Heisenberg i lyset af ny nuklear teknologi

I slutningen af ​​krigen i Europa og som en del af Operation Epsilon, Heisenberg sammen med andre videnskabsmænd, herunder Otto Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker og Max von Laue blev arresteret og anbragt i et landsted kaldet Farm Hall i England. Dette husfængsel havde skjulte mikrofoner, der optog alle fangernes samtaler.

At være i det hus den 6. august klokken seks om eftermiddagen, Heisenberg og hans medfanger hørte en BBC-rapport om Hiroshima-atombomben. Den følgende nat holdt Werner Heisenberg en tale til sine kolleger i form af en rapport, som indeholdt et skøn tilnærmelsesvis korrekt kritisk masse og Uranium-235 påkrævet, ud over designfunktionerne i bombe.

Denne tale anses for at være bevis på, at Heisenberg virkelig kunne have foretaget disse beregninger, da han arbejdede for Nazityskland, men det ville han ikke, hvilket styrker argumentet om, at han ikke rigtig byggede bomben på grund af indvendinger moral.

Måske hans sætning, der bedst opsummerer hans holdning til den endelige anvendelse af atomteorien, endte med at blive følgende:

"Idéer er ikke ansvarlige for, hvad mænd gør dem til."

• Relateret artikel: "Marie Curie: biografi om denne banebrydende forsker af radioaktivitet"

De sidste år

Efter krigens endelige afslutning blev Heisenberg til sidst løsladt og fik lov til at fortsætte med at arbejde med fysik i sit hjemland Tyskland. I 1946 blev han udnævnt til direktør for Max Planck Instituttet, og senere organiserede og ledede han Göttingen Institut for Fysik og Astrofysik., som blev overført i 1958 til München.

I den by koncentrerede Heisenberg sig om forskning i teorien om elementarpartikler strukturen af ​​atomkernen, turbulensens hydrodynamik, kosmiske stråler og ferromagnetisme.

I 1970 blev han tildelt Sigmund Freud-prisen for akademisk prosa. Han ville dø et par år senere, den 1. februar 1976 i München, i en alder af 74 år.