Werner Heisenberg: selle saksa teoreetilise füüsiku elulugu ja panused

Werner Heisenberg on 20. sajandi füüsika üks tähtsamaid tegelasi. Tema määramatuse põhimõte koos kvant- ja tuumateooria leidudega on seda teadust kujundanud kogu möödunud sajandi ja praegusel ajal.

20. sajandi alguses sündinud tema elu iseloomustas märkimisväärne buum tänu tema teoreetilistele eeldustele, aga ka õnnetus olla elanud Saksamaal, mille peagi võtavad üle natsid, kellel on nende jaoks tumedad plaanid. katsed.

Heisenbergi elu oleks võinud olla keegi, kes oli ehitanud ühe kõige rohkem ajaloos surmav, kuid õnneks oli sellel teadlasel moraal, mis teda takistas seda materialiseerida. Vaatame tema lugu läbi selle Werner Heisenbergi eluloo.

• Seotud artikkel: "10 füüsika haru ja nende teadmiste valdkondi"

Werner Heisenbergi lühike elulugu

Werner Karl Heisenberg sündis 5. detsembril 1901 Saksamaal Würzburgis. Annie ja August Heisenbergi poeg, Bütsantsi ajaloole spetsialiseerunud humanitaarteaduste professor.

Noorest peale kaldus Heisenberg matemaatika ja vähemal määral ka füüsika poole.

Akadeemiline trajektoor

1920. aastal üritas ta alustada doktorikraadi puhtas matemaatikas Ferdinand von Lindemanniga, kuid ta lükkas ta üliõpilasena tagasi, kuna professor oli pensionile jäämas. Lindemann ise soovitab doktorantuuris läbida juhendajaks füüsik Arnold Sommerfeld, kes tervitab.

Doktoritöö tegemise ajal Heisenbergi partneriks on Wolfgang Pauli, kellega ta teeks tihedat koostööd kvantmehaanika arendamisel..

Esimesel aastal võtab ta peamiselt matemaatika kursusi, et töötada teooria kallal numbritel polnud peaaegu mingit võimalust, kuid aja möödudes hakkas teda huvitama teoreetiline füüsika. Werner Heisenberg proovib töötada Albert Einsteini relatiivsusteooria kallal ja tema partner Pauli annab talle nõu pühendama end aatomiteooriale, mille teooria ja tõendite vahel oli ikka veel üsna vähe lahknevusi eksperimentaalne.

Õpingute ajal Müncheni ülikoolis valis ta füüsika, loobumata huvist puhta matemaatika vastu. Sel ajal oli füüsika oma olemuselt eksperimentaalne teadus. Arnold Sommerfeld tunnustas oma erakordseid võimeid matemaatilise füüsika alal, kuid näitas ka teatud vastuseis Heisenbergi doktorikraadi lõpetamisele, kuna tal puudus füüsikaalane kogenematus eksperimentaalne. Werner Heisenberg lõpetas aga lõpuks 1923. aastal doktorikraadi, esitades töö vedeliku turbulentsi kohta.

Münchenist läks Heisenberg edasi Göttingeni ülikooli, kus Max Born õpetas ja 1924. aastal läks ta Niels Bohri juhitud Kopenhaageni Teoreetilise Füüsika Instituuti.. Seal kohtus Heisenberg teiste oluliste füüsikutega, nagu Albert Einstein, ja alustas seega oma kõige produktiivsemat perioodi, mille tulemusel loodi maatriksmehaanika. Seda saavutust tunnustatakse Nobeli füüsikaauhinna võitmisega 1932. aastal.

1927. aastal töötas ta Leipzigi ülikooli professorina, õpetades teoreetilist füüsikat.

• Teid võivad huvitada: "Ajaloo 5 ajastut (ja nende omadused)"

Maatriksmehaanika ja määramatuse põhimõte

1925. aastal töötas Werner Heisenberg välja maatriks-kvantmehaanika. See teooria paistab silma oma suure pragmaatilisuse poolest, kuna selle asemel, et keskenduda füüsiliste süsteemide arengule algusest lõpuni, keskendub see oma jõupingutusi teabe hankimiseks, teades süsteemi algset ja lõplikku olekut, muretsemata selle pärast, et teatakse täpselt, mis süsteemis juhtus pool.

Heisenberg tõstatab idee teabe rühmitamiseks kahekordse sisestuse tabelite kujul, millele Max Born köitis tema tähelepanu, kuna matemaatikud olid seda juba uurinud, mis ei erinenud maatriksiteooriast. Samamoodi on üks silmatorkavamaid tulemusi see, et maatrikskorrutamine ei olnud kommutatiivne, nii et füüsikaliste suuruste seosed maatriksitega peaksid seda kajastama matemaatiline fakt. Selle tulemusena kuulutab Heisenberg välja määramatuse printsiibi.

Niinimetatud määramatuse või määramatuse printsiip, mida nimetatakse ka Heisenbergi põhimõtteks, väidab, et see ei ole suvalise täpsusega ja konstantse massi korral on võimalik teada a asendit ja momenti osakest. Sellest järeldub, et mõlema suuruse määramatuste korrutis peab alati olema suurem Plancki konstandi omast.

Määramatuse printsiibi väide tekitas tolle aja füüsikute seas palju segadust, kuna see eeldas klassikalise kindluse lõplikku kadumist füüsikas ja indeterminismi kasutuselevõttu, mis mõjutas mateeria ja materiaalse universumi aluseid. See põhimõte eeldab täiuslike mõõtmiste teostamise praktilist võimatust, kuna on lihtne olemasolu vaatleja häirib teiste vaadeldavate osakeste väärtusi ja mõjutab teostatavat mõõtmist neem.

Werner Heisenberg ennustas tänu kvantmehaanika põhimõtetele ka vesinikuaatomi kaksikspektrit ja suutis selgitada ka heeliumiaatomi oma. Tema töö tuumateooriaga võimaldas tal ennustada, et vesiniku molekul võib eksisteerida kahes olekus., üks ortovesinikuna, milles selle kahe aatomi tuumad pöörlevad samas suunas, ja teine ​​paravesinikuna, milles nende tuumad pöörlevad vastassuundades.

• Seotud artikkel: "Neli peamist teadustüüpi (ja nende uurimisvaldkondi)"

Teine maailmasõda

1935. aastal üritas ta Sommerfeldi asendada, kui ta Münchenis õpetajana pensionile läks. Natside esilekerkimisega Heisenbergi soovid aga kärbitakse.

Natsipartei tahtis kaotada kogu "judaiseeriva" füüsikateooria, ja sellesse uudishimulikusse kategooriasse kuulusid kvantmehaanika ja relatiivsusteooria – mõlemad teooriad, mida Heisenberg oma tundides õpetas ja mille referentideks olid juudid Max Born ja Albert Einsen. Selle tulemusena takistavad natsid Heisenbergi ametisse nimetamist.

Tema saatus aga muutus, kui 1938. aastal kutsusid natsid ta "lahkelt" juhtima nende katset toota aatomirelva. Sel põhjusel õnnestus Werner Heisenbergil aastatel 1942–1945 juhtida Berliini Kaiser Wilhelmi füüsikainstituuti. Teise maailmasõja ajal töötas ta koos Otto Hahniga, kes oli üks tuumalõhustumise avastajaid, kes tegi koostööd tuumareaktori valmistamisel.

Aastaid oli kahtlus, kas see projekt ebaõnnestus seetõttu, et selle liikmed lihtsalt ei õnnestunud või sellepärast Heisenberg ja tema kaastöötajad saboteerisid seda selgesõnaliselt, kahtlustades, mida Adolf Hitler võis pommiga teha. aatomiline.

Septembris 1941 läks Heisenberg Taani Niels Bohri külla. Teos, mida natside arvates oleks saanud liigitada ainult riigireetmiseks ja mis teda tõsiselt ohustas, Heisenberg rääkis Bohriga Saksa aatomipommiprojektist ja joonistas talle isegi reaktori joonise.

Heisenberg teadis, et Bohril on kontakte väljaspool mitteokupeeritud Euroopat, ja tegi ettepaneku teha selleks ühiseid jõupingutusi et nii telje kui ka liitlaste teadlased lükkasid tuumauuringud edasi kuni sõja lõppemiseni. 1942. aasta juunis uuris teine ​​saksa teadlane J. Hans D. Jensen ütles Bohrile, et Saksa teadlased ei töötanud tuumapommi, vaid ainult reaktori kallal.

Heisenberg ja teised saksa teadlased väitsid alati, et moraalsetel põhjustel ei üritanud nad natside aatomipommi ehitada., lisaks asjaolule, et selleks ei antud asjaolusid. Need avaldused mõistsid hukka Manhattani projektis osalenud teadlased, väites, et Heisenberg pole seda tegelikult teinud. valmistas Saksa aatomipommi, eksides oma arvutustes vajaliku uraan-235 koguse ja kriitilise massi osas, et säilitada reaktsioon.

• Teid võivad huvitada: "Konfliktide psühholoogia: teooriad, mis selgitavad sõdu ja vägivalda"

Heisenberg uue tuumatehnoloogia ees

Sõja lõpus Euroopas ja operatsiooni Epsilon raames Heisenberg koos teiste teadlastega, sealhulgas Ottoga aastal arreteeriti Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker ja Max von Laue ning paigutati maamajja nimega Farm Hall. Inglismaa. Selles majavanglas olid peidetud mikrofonid, mis salvestasid kõik vangide vestlused.

Olles selles majas, 6. augustil kell kuus pärastlõunal, Heisenberg ja tema kaasvangid kuulsid BBC reportaaži Hiroshima aatomipommi kohta. Järgmisel õhtul pidas Werner Heisenberg oma kolleegidele ettekande, mis sisaldas hinnangut Ligikaudu õige kriitiline mass ja uraan-235 nõutav, lisaks disainifunktsioonidele pomm.

Seda kõnet peetakse tõendiks, et Heisenberg võis tõesti töö ajal need arvutused teha Natsi-Saksamaa jaoks, kuid ta ei tahtnud, mis annab jõu argumendile, et ta ei ehitanud pommi tegelikult vastuväidete tõttu moraali.

Võib-olla oli tema fraas, mis võtab kõige paremini kokku tema seisukoha aatomiteooria lõppkasutuse kohta, järgmine:

"Ideed ei vastuta selle eest, mida mehed neist teevad."

• Seotud artikkel: "Marie Curie: selle teedrajava radioaktiivsuse uurija elulugu"

Viimased aastad

Pärast sõja lõppu lasti Heisenberg lõpuks vabaks ja tal lubati jätkata füüsikaalast tööd oma kodumaal Saksamaal. 1946. aastal määrati ta Max Plancki Instituudi direktoriks ning hiljem organiseeris ja juhtis Göttingeni Füüsika ja Astrofüüsika Instituuti., mis viidi 1958. aastal üle Münchenisse.

Selles linnas keskendus Heisenberg elementaarosakeste teooria uurimisele aatomituuma struktuur, turbulentsi hüdrodünaamika, kosmilised kiired ja ferromagnetism.

1970. aastal pälvis ta Sigmund Freudi akadeemilise proosaauhinna. Ta suri paar aastat hiljem, 1. veebruaril 1976 Münchenis 74-aastasena.