Werner Heisenberg: βιογραφία και συνεισφορές αυτού του Γερμανού θεωρητικού φυσικού

Ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ είναι μια από τις πιο σημαντικές προσωπικότητες της φυσικής του 20ου αιώνα. Η Αρχή της Αβεβαιότητας του μαζί με τα ευρήματά του στην κβαντική και πυρηνική θεωρία έχουν διαμορφώσει αυτή την επιστήμη καθ' όλη τη διάρκεια του περασμένου αιώνα και του παρόντος.

Γεννημένος στις αρχές του 20ου αιώνα, η ζωή του σημαδεύτηκε από μια αξιοσημείωτη άνθηση χάρη στις θεωρητικές του υποθέσεις αλλά και στην δυστυχία να έχω ζήσει σε μια Γερμανία που σύντομα θα την καταλάμβαναν οι Ναζί που θα είχαν σκοτεινά σχέδια για τους πειράματα.

Η ζωή του Χάιζενμπεργκ θα μπορούσε να ήταν αυτή κάποιου που είχε φτιάξει ένα από τα περισσότερα θανατηφόρο στην ιστορία, αλλά, ευτυχώς, αυτός ο επιστήμονας είχε ένα ήθος που τον εμπόδισε υλοποιήστε το. Ας δούμε την ιστορία του μέσα από αυτή τη βιογραφία του Werner Heisenberg.

• Σχετικό άρθρο: «Οι 10 κλάδοι της Φυσικής και τα γνωστικά τους πεδία»

Σύντομη βιογραφία του Werner Heisenberg

Ο Werner Karl Heisenberg γεννήθηκε στις 5 Δεκεμβρίου 1901 στο Würzburg της Γερμανίας.

. Γιος της Annie και του August Heisenberg, καθηγητή ανθρωπιστικών επιστημών με ειδίκευση στην ιστορία του Βυζαντίου.

Από νεαρή ηλικία, ο Heisenberg είχε κλίση προς τα μαθηματικά και σε μικρότερο βαθμό προς τη φυσική.

Ακαδημαϊκή τροχιά

Το 1920 προσπάθησε να ξεκινήσει το διδακτορικό του στα καθαρά μαθηματικά με δάσκαλο τον Ferdinand von Lindemann, αλλά τον απέρριψε ως φοιτητή επειδή ο καθηγητής επρόκειτο να συνταξιοδοτηθεί. Ο ίδιος ο Lindemann συνιστά να κάνετε τις διδακτορικές σας σπουδές με επιβλέποντα τον φυσικό Arnold Sommerfeld, ο οποίος σας καλωσορίζει.

Ενώ κάνετε τη διδακτορική σας διατριβή, Ο Heisenberg έχει ως συνεργάτη τον Wolfgang Pauli, με τον οποίο θα συνεργαζόταν στενά στην ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής..

Κατά το πρώτο του έτος παρακολουθεί κυρίως μαθήματα μαθηματικών με σκοπό να εργαστεί στη θεωρία του Οι αριθμοί δεν είχαν σχεδόν καμία ευκαιρία, αλλά, όσο περνούσε ο καιρός, άρχισε να ενδιαφέρεται για τη θεωρητική φυσική. Ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ προσπαθεί να εργαστεί στη Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν και η σύντροφός του Πάουλι τον συμβουλεύει να αφοσιωθεί στην Ατομική Θεωρία στην οποία υπήρχαν ακόμη αρκετές αποκλίσεις μεταξύ θεωρίας και αποδείξεων πειραματικός.

Κατά τη διάρκεια των σπουδών του στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου επέλεξε τη φυσική, χωρίς να εγκαταλείψει το ενδιαφέρον του για τα καθαρά μαθηματικά. Εκείνη την εποχή η φυσική ήταν ουσιαστικά μια πειραματική επιστήμη. Ο Άρνολντ Σόμερφελντ αναγνώρισε τις εξαιρετικές του ικανότητες στη μαθηματική φυσική, αλλά έδειξε επίσης κάποια αντίθεση στην αποφοίτηση του διδακτορικού του Heisenberg λόγω της μεγάλης έλλειψης δεξιοτήτων απειρίας του στη φυσική πειραματικός. Ωστόσο, ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ τελείωσε τελικά το διδακτορικό του το 1923, παρουσιάζοντας μια εργασία για τις ρευστές αναταράξεις.

Από το Μόναχο, ο Heisenberg συνέχισε στο Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν, όπου ο Max Born δίδαξε και Το 1924 πήγε στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής της Κοπεγχάγης σε σκηνοθεσία του Niels Bohr.. Εκεί ο Χάιζενμπεργκ θα συναντούσε άλλους σημαντικούς φυσικούς όπως ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, και έτσι θα ξεκινήσει η πιο παραγωγική του περίοδος, με αποτέλεσμα τη δημιουργία της μηχανικής μήτρας. Αυτό το επίτευγμα θα αναγνωριστεί κερδίζοντας το Νόμπελ Φυσικής το 1932.

Το 1927 υπηρέτησε ως καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Λειψίας, διδάσκοντας θεωρητική φυσική.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: «Οι 5 εποχές της Ιστορίας (και τα χαρακτηριστικά τους)»

Μηχανική μήτρας και η αρχή της αβεβαιότητας

Το 1925 ο Werner Heisenberg ανέπτυξε την κβαντομηχανική μήτρας. Αυτή η θεωρία ξεχωρίζει για τον μεγάλο της πραγματισμό επειδή, αντί να επικεντρώνεται στην εξέλιξη των φυσικών συστημάτων από την αρχή μέχρι το τέλος, προσπάθειες για την απόκτηση πληροφοριών γνωρίζοντας την αρχική και την τελική κατάσταση του συστήματος, χωρίς να ανησυχείτε για την ακριβή γνώση του τι συνέβη στο τα μισα.

Ο Heisenberg εγείρει την ιδέα της ομαδοποίησης των πληροφοριών με τη μορφή πινάκων διπλής εισαγωγής, κάτι στο οποίο ο Μαξ Μπορν τράβηξε την προσοχή του, αφού είχε ήδη μελετηθεί από μαθηματικούς, κάτι που δεν διέφερε από τη θεωρία πινάκων. Ομοίως, ένα από τα πιο εντυπωσιακά αποτελέσματα είναι ότι ο πολλαπλασιασμός του πίνακα δεν ήταν ανταλλακτική, επομένως οι συσχετίσεις φυσικών μεγεθών με πίνακες θα έπρεπε να το αντικατοπτρίζουν μαθηματικό γεγονός. Ως συνέπεια αυτού, ο Heisenberg διατυπώνει την Αρχή της Απροσδιοριστίας.

Η λεγόμενη αρχή της αβεβαιότητας ή της απροσδιοριστίας, που ονομάζεται επίσης Αρχή του Heisenberg, δηλώνει ότι δεν είναι είναι δυνατό να γνωρίζουμε, με αυθαίρετη ακρίβεια και πότε η μάζα είναι σταθερή, τη θέση και τη ροπή του α σωματίδιο. Από αυτό προκύπτει ότι το γινόμενο των αβεβαιοτήτων και των δύο μεγεθών πρέπει να είναι πάντα μεγαλύτερο από αυτό της σταθεράς του Planck.

Η δήλωση της Αρχής της Αβεβαιότητας προκάλεσε μεγάλη αναταραχή στους φυσικούς της εποχής, αφού υπέθεσε την οριστική εξαφάνιση της κλασικής βεβαιότητας στη φυσική και την εισαγωγή ενός ιντερμινισμού που επηρέασε τα θεμέλια της ύλης και το υλικό σύμπαν. Αυτή η αρχή προϋποθέτει την πρακτική αδυναμία πραγματοποίησης τέλειων μετρήσεων αφού, η απλή παρουσία του ο παρατηρητής διαταράσσει τις τιμές των άλλων σωματιδίων που εξετάζονται και επηρεάζει τη μέτρηση που λαμβάνει Ακρωτήρι.

Ο Werner Heisenberg προέβλεψε επίσης, χάρη στις αρχές της κβαντικής μηχανικής, το διπλό φάσμα του ατόμου του υδρογόνου και κατάφερε να εξηγήσει, επίσης, αυτό του ατόμου ηλίου. Η εργασία του στην πυρηνική θεωρία του επέτρεψε επίσης να προβλέψει ότι το μόριο του υδρογόνου θα μπορούσε να υπάρχει σε δύο καταστάσεις., ένα ως ορθοϋδρογόνο, στο οποίο οι πυρήνες των δύο ατόμων του περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση, και ένα άλλο ως παραϋδρογόνο, στο οποίο οι πυρήνες τους περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις.

• Σχετικό άρθρο: "Οι 4 κύριοι τύποι επιστήμης (και τα πεδία έρευνάς τους)"

Δεύτερος Παγκόσμιος πόλεμος

Το 1935 προσπάθησε να αντικαταστήσει τον Sommerfeld όταν συνταξιοδοτήθηκε ως δάσκαλος στο Μόναχο. Ωστόσο, με την άνοδο των Ναζί, οι επιθυμίες του Χάιζενμπεργκ περικόπτονται.

Το Ναζιστικό Κόμμα ήθελε να εξαλείψει κάθε «ιουδαϊσμική» φυσική θεωρίακαι σε αυτήν την περίεργη κατηγορία ήταν η κβαντική μηχανική και η σχετικότητα, και οι δύο θεωρίες που δίδαξε ο Χάιζενμπεργκ στις τάξεις του και των οποίων οι αναφορές ήταν οι Εβραίοι Max Born και Άλμπερτ Άινσεν. Κατά συνέπεια, οι Ναζί εμποδίζουν το διορισμό του Χάιζενμπεργκ.

Ωστόσο, η μοίρα του θα άλλαζε όταν, το 1938, οι Ναζί τον κάλεσαν «ευγενικά» να ηγηθεί της προσπάθειάς τους να κατασκευάσουν ένα ατομικό όπλο. Για το λόγο αυτό, μεταξύ 1942 και 1945, ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ κατάφερε να διευθύνει το Ινστιτούτο Φυσικής Kaiser Wilhelm στο Βερολίνο. Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου συνεργάστηκε με τον Ότο Χαν, έναν από τους ανακαλυπτές της πυρηνικής σχάσης, συνεργαζόμενος για την κατασκευή ενός πυρηνικού αντιδραστήρα.

Για πολλά χρόνια υπήρχε αμφιβολία για το αν αυτό το έργο απέτυχε επειδή απλά τα μέλη του δεν πέτυχαν ή επειδή Ο Χάιζενμπεργκ και οι συνεργάτες του το σαμποτάρουν ρητά υποπτευόμενοι τι μπορεί να έκανε ο Αδόλφος Χίτλερ με μια βόμβα. ατομικός.

Τον Σεπτέμβριο του 1941 ο Heisenberg πήγε στη Δανία για να επισκεφτεί τον Niels Bohr. Σε μια πράξη που σύμφωνα με τους Ναζί θα μπορούσε μόνο να χαρακτηριστεί ως προδοσία και που τον έθεσε σε σοβαρό κίνδυνο, Ο Χάιζενμπεργκ μίλησε στον Μπορ για το έργο της γερμανικής ατομικής βόμβας και του σχεδίασε ακόμη και ένα σχέδιο ενός αντιδραστήρα.

Ο Χάιζενμπεργκ γνώριζε ότι ο Μπορ είχε επαφές εκτός της μη κατεχόμενης Ευρώπης και πρότεινε μια κοινή προσπάθεια ότι επιστήμονες τόσο από τον Άξονα όσο και από τους συμμάχους καθυστέρησαν την πυρηνική έρευνα μέχρι να τελειώσει ο πόλεμος. Τον Ιούνιο του 1942, ένας άλλος Γερμανός επιστήμονας, ο Τζ. Χανς Δ. Ο Jensen είπε στον Bohr ότι οι Γερμανοί επιστήμονες δεν εργάζονταν σε μια πυρηνική βόμβα, αλλά μόνο σε έναν αντιδραστήρα.

Ο Χάιζενμπεργκ και άλλοι Γερμανοί επιστήμονες πάντα υποστήριζαν ότι, για ηθικούς λόγους, δεν προσπάθησαν να κατασκευάσουν τη ναζιστική ατομική βόμβα., επιπλέον του ότι δεν δόθηκαν οι συνθήκες για να το πράξει. Αυτές οι δηλώσεις καταγγέλθηκαν από επιστήμονες που συμμετείχαν στο Manhattan Project, δηλώνοντας ότι ο Heisenberg δεν είχε πραγματικά κατασκεύασε τη γερμανική ατομική βόμβα κάνοντας λάθος στους υπολογισμούς της σχετικά με την απαραίτητη ποσότητα ουρανίου-235 και την κρίσιμη μάζα για τη διατήρηση της αντίδραση.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Ψυχολογία της σύγκρουσης: θεωρίες που εξηγούν τους πολέμους και τη βία"

Heisenberg μπροστά στη νέα πυρηνική τεχνολογία

Στο τέλος του πολέμου στην Ευρώπη και ως μέρος της επιχείρησης Epsilon, ο Heisenberg μαζί με άλλους επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένου του Otto Ο Hahn, ο Carl Friedrich von Weizsäcker και ο Max von Laue, συνελήφθησαν και τοποθετήθηκαν σε μια εξοχική κατοικία που ονομάζεται Farm Hall στο Αγγλία. Αυτό το σπίτι-φυλακή είχε κρυφά μικρόφωνα που κατέγραφαν όλες τις συνομιλίες των κρατουμένων.

Όντας σε αυτό το σπίτι, στις 6 Αυγούστου, στις έξι το απόγευμα, Ο Χάιζενμπεργκ και οι συγκρατούμενοί του άκουσαν μια αναφορά του BBC για την ατομική βόμβα στη Χιροσίμα. Το επόμενο βράδυ ο Werner Heisenberg μίλησε στους συναδέλφους του, μέσω μιας έκθεσης, η οποία περιλάμβανε μια εκτίμηση περίπου σωστή κρίσιμη μάζα και Ουράνιο-235 που απαιτείται, εκτός από τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά του βόμβα.

Αυτή η ομιλία θεωρείται ως απόδειξη ότι ο Heisenberg θα μπορούσε πραγματικά να είχε κάνει αυτούς τους υπολογισμούς όταν εργαζόταν για τη ναζιστική Γερμανία, αλλά δεν ήθελε, γεγονός που δίνει ισχύ στο επιχείρημα ότι δεν κατασκεύασε πραγματικά τη βόμβα λόγω αντιρρήσεων ήθη.

Ίσως η φράση του που συνοψίζει καλύτερα τη θέση του σχετικά με την τελική χρήση ότι η ατομική θεωρία κατέληξε να είναι η εξής:

«Οι ιδέες δεν ευθύνονται για το τι κάνουν οι άντρες για αυτές».

• Σχετικό άρθρο: "Marie Curie: βιογραφία αυτής της πρωτοπόρου ερευνήτριας της ραδιενέργειας"

Τα τελευταία χρόνια

Μετά το οριστικό τέλος του πολέμου, ο Χάιζενμπεργκ τελικά αφέθηκε ελεύθερος και του επιτράπηκε να συνεχίσει να εργάζεται στη φυσική στη γενέτειρά του Γερμανία. Το 1946 διορίστηκε διευθυντής του Ινστιτούτου Max Planck και αργότερα οργάνωσε και διηύθυνε το Ινστιτούτο Φυσικής και Αστροφυσικής του Γκέτινγκεν., που μεταφέρθηκε το 1958 στο Μόναχο.

Σε εκείνη την πόλη, ο Heisenberg επικεντρώθηκε στην έρευνα σχετικά με τη θεωρία των στοιχειωδών σωματιδίων δομή του ατομικού πυρήνα, η υδροδυναμική των αναταράξεων, οι κοσμικές ακτίνες και η σιδηρομαγνητισμός.

Το 1970 τιμήθηκε με το βραβείο Sigmund Freud για την ακαδημαϊκή πεζογραφία. Θα πέθαινε λίγα χρόνια αργότερα, την 1η Φεβρουαρίου 1976 στο Μόναχο, σε ηλικία 74 ετών.