Werner Heisenberg: tämän saksalaisen teoreettisen fyysikon elämäkerta ja panokset

Werner Heisenberg on yksi 1900-luvun fysiikan tärkeimmistä henkilöistä. Hänen epävarmuusperiaatteensa sekä hänen havainnot kvantti- ja ydinteoriasta ovat muokanneet tätä tiedettä kuluneen vuosisadan ja nykypäivän ajan.

1900-luvun alussa syntyneen hänen elämäänsä leimasi huomattava nousukausi, mikä johtui hänen teoreettisista oletuksistaan, mutta myös epäonnea asua Saksassa, jonka pian valtaavat natsit, joilla olisi synkkiä suunnitelmia kokeiluja.

Heisenbergin elämä olisi voinut olla jonkun, joka oli rakentanut yhden parhaista tappava historiassa, mutta onneksi tällä tiedemiehellä oli moraali, joka esti hänet materialisoida se. Katsotaanpa hänen tarinaansa tämän Werner Heisenbergin elämäkerran kautta.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Fysiikan 10 alaa ja niiden osaamisalat"

Werner Heisenbergin lyhyt elämäkerta

Werner Karl Heisenberg syntyi 5. joulukuuta 1901 Würzburgissa, Saksassa. Annie ja August Heisenbergin poika, Bysantin historiaan erikoistunut humanististen tieteiden professori.

Nuoresta iästä lähtien Heisenberg oli taipuvainen matematiikkaan ja vähemmässä määrin fysiikkaan.

Akateeminen kehityskulku

Vuonna 1920 hän yritti aloittaa puhtaan matematiikan tohtorintutkinnon Ferdinand von Lindemannin ohjaajana, mutta hän hylkäsi hänet opiskelijana, koska professori oli jäämässä eläkkeelle. Lindemann itse suosittelee jatko-opintojen suorittamista fyysikko Arnold Sommerfeldin ohjaajana, joka toivottaa sinut tervetulleeksi.

Kun teet väitöskirjaasi, Heisenbergin kumppanina on Wolfgang Pauli, jonka kanssa hän tekisi tiivistä yhteistyötä kvanttimekaniikan kehittämisessä..

Ensimmäisen vuoden aikana hän suorittaa pääasiassa matematiikan kursseja tarkoituksenaan työstää teoriaa numeroilla tuskin oli mahdollisuutta, mutta ajan myötä hän kiinnostui teoreettisesta fysiikasta. Werner Heisenberg yrittää työskennellä Albert Einsteinin suhteellisuusteorian parissa ja hänen kumppaninsa Pauli neuvoo häntä omistautua atomiteorialle, jossa teorian ja todisteiden välillä oli vielä melkoisia eroja kokeellinen.

Opintojensa aikana Münchenin yliopistossa hän valitsi fysiikan luopumatta kiinnostuksestaan ​​puhtaaseen matematiikkaan. Fysiikka oli siihen aikaan pohjimmiltaan kokeellinen tiede. Arnold Sommerfeld tunnusti poikkeukselliset kykynsä matemaattisessa fysiikassa, mutta hän osoitti myös tietyn vastusti Heisenbergin tohtorin valmistumista hänen suuren fysiikan kokemattomuutensa vuoksi kokeellinen. Werner Heisenberg valmistui kuitenkin lopulta tohtoriksi vuonna 1923 ja esitteli teoksen nesteturbulenssista.

Münchenistä Heisenberg jatkoi Göttingenin yliopistoon, jossa Max Born opetti ja Vuonna 1924 hän meni Niels Bohrin johtamaan Kööpenhaminan teoreettisen fysiikan instituuttiin.. Siellä Heisenberg tapasi muita tärkeitä fyysikoita, kuten Albert Einsteinin, ja näin ollen aloittaisi tuottavimman ajanjaksonsa, mikä johti matriisimekaniikan luomiseen. Tämä saavutus tunnustettaisiin voittamalla fysiikan Nobel-palkinto vuonna 1932.

Vuonna 1927 hän toimi professorina Leipzigin yliopistossa ja opetti teoreettista fysiikkaa.

• Saatat olla kiinnostunut: "Historian 5 aikakautta (ja niiden ominaisuudet)"

Matriisimekaniikka ja epävarmuusperiaate

Vuonna 1925 Werner Heisenberg kehitti matriisikvanttimekaniikan. Tämä teoria erottuu suuresta pragmatismistaan, koska sen sijaan, että se keskittyisi fyysisten järjestelmien kehitykseen alusta loppuun, se keskittyy pyrkimyksiä saada tietoa tietäen järjestelmän alku- ja lopputilasta huolehtimatta siitä, että tiedetään tarkasti, mitä järjestelmässä tapahtui puoli.

Heisenberg herättää ajatuksen tietojen ryhmittelystä kaksoissyöttötaulukoiden muodossa, johon Max Born kiinnitti hänen huomionsa, koska matemaatikot olivat jo tutkineet sitä, mikä ei eronnut matriisiteoriasta. Samoin yksi silmiinpistävimmistä tuloksista on se, että matriisikertoa ei ollut kommutatiivisia, joten fysikaalisten suureiden assosiaatioiden matriisien kanssa olisi heijastettava sitä matemaattinen tosiasia. Tämän seurauksena Heisenberg ilmaisee määrittämättömyyden periaatteen.

Niin kutsuttu epävarmuus- tai epämääräisyysperiaate, jota kutsutaan myös Heisenbergin periaatteeksi, sanoo, että se ei ole on mahdollista tietää mielivaltaisella tarkkuudella ja kun massa on vakio, a: n paikka ja momentti hiukkanen. Tästä seuraa, että molempien suuruusluokkien epävarmuuksien tulon on aina oltava suurempi kuin Planckin vakion.

Epävarmuusperiaatteen julistus aiheutti paljon kohua sen ajan fyysikkojen keskuudessa, koska se oletti klassisen varmuuden lopullisen katoamisen fysiikasta ja indeterminismin käyttöönoton, joka vaikutti aineen ja aineellisen maailmankaikkeuden perustuksiin. Tämä periaate edellyttää, että täydellisiä mittauksia on käytännössä mahdotonta suorittaa, koska pelkkä mittarin läsnäolo tarkkailija häiritsee muiden tarkasteltujen hiukkasten arvoja ja vaikuttaa suoritettavaan mittaukseen viitta.

Werner Heisenberg ennusti myös kvanttimekaniikan periaatteiden ansiosta vetyatomin kaksoisspektrin ja onnistui selittämään myös heliumatomin spektrin. Hänen työnsä ydinteorian parissa antoi hänelle myös mahdollisuuden ennustaa, että vetymolekyyli voisi olla kahdessa tilassa., toinen ortovetynä, jossa sen kahden atomin ytimet pyörivät samaan suuntaan, ja toinen paravetynä, jossa niiden ytimet pyörivät vastakkaisiin suuntiin.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "4 tieteen päätyyppiä (ja niiden tutkimusalat)"

Toinen maailmansota

Vuonna 1935 hän yritti korvata Sommerfeldin jäädessään eläkkeelle opettajana Münchenissä. Natsien nousun myötä Heisenbergin toiveet kuitenkin katkeavat.

Natsipuolue halusi poistaa kaiken "juutalaisen" fyysisen teorian, ja tuohon omituiseen kategoriaan kuuluivat kvanttimekaniikka ja suhteellisuusteoria, molemmat teorioita, joita Heisenberg opetti luokissaan ja joiden referensseinä olivat juutalaiset Max Born ja Albert Einsen. Tämän seurauksena natsit estävät Heisenbergin nimityksen.

Hänen kohtalonsa muuttui kuitenkin, kun vuonna 1938 natsit "ystävällisesti" kutsuivat hänet johtamaan yritystä valmistaa atomiase. Tästä syystä Werner Heisenberg onnistui vuosina 1942-1945 johtamaan Kaiser Wilhelmin fysiikan instituuttia Berliinissä. Toisen maailmansodan aikana hän työskenteli Otto Hahnin kanssa, joka oli yksi ydinfission löytäjistä ja teki yhteistyötä ydinreaktorin valmistuksessa.

Monien vuosien ajan epäiltiin, epäonnistuiko tämä projekti siksi, että sen jäsenet eivät yksinkertaisesti onnistuneet vai siksi Heisenberg ja hänen työtoverinsa sabotoivat sitä nimenomaisesti epäilemällä, mitä Adolf Hitler olisi voinut tehdä pommilla. atomi.

Syyskuussa 1941 Heisenberg meni Tanskaan vierailemaan Niels Bohrin luona. Teossa, joka natsien mukaan olisi voitu luokitella vain maanpetokseksi ja joka vaaransi hänet vakavasti, Heisenberg puhui Bohrille saksalaisesta atomipommiprojektista ja jopa piirsi hänelle piirustuksen reaktorista.

Heisenberg tiesi, että Bohrilla oli yhteyksiä miehittämättömän Euroopan ulkopuolelle, ja ehdotti yhteistä ponnistusta että sekä akselin että liittolaisten tiedemiehet viivyttelivät ydintutkimusta sodan päättymiseen asti. Kesäkuussa 1942 toinen saksalainen tiedemies, J. Hans D. Jensen kertoi Bohrille, että saksalaiset tiedemiehet eivät työskennelleet ydinpommin, vaan vain reaktorin parissa.

Heisenberg ja muut saksalaiset tiedemiehet väittivät aina, että he eivät moraalisista syistä yrittäneet rakentaa natsien atomipommia., sen lisäksi, että olosuhteita ei annettu tehdä niin. Manhattan-projektiin osallistuneet tutkijat tuomitsivat nämä lausunnot ja totesivat, että Heisenberg ei ollut todella valmisti saksalaisen atomipommin erehtymällä laskelmissaan tarvittavasta uraani-235-määrästä ja kriittisestä massasta reaktio.

• Saatat olla kiinnostunut: "Konfliktin psykologia: teoriat, jotka selittävät sodat ja väkivallan"

Heisenberg uuden ydinteknologian edessä

Sodan lopussa Euroopassa ja osana Epsilon-operaatiota Heisenberg yhdessä muiden tutkijoiden kanssa, mukaan lukien Otto Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker ja Max von Laue pidätettiin ja sijoitettiin maalaistaloon nimeltä Farm Hall vuonna Englanti. Tässä kotivankilassa oli piilomikrofonit, jotka tallensivat kaikki vankien keskustelut.

Ollessani siinä talossa 6. elokuuta kello kuusi iltapäivällä, Heisenberg ja hänen vankitoverinsa kuulivat BBC: n raportin Hiroshiman atomipommista. Seuraavana iltana Werner Heisenberg piti puheen kollegoilleen raportin muodossa, joka sisälsi arvion suunnilleen oikea kriittinen massa ja uraani-235 vaaditaan suunnitteluominaisuuksien lisäksi pommi.

Tätä puhetta pidetään todisteena siitä, että Heisenberg todella olisi voinut tehdä nämä laskelmat työskennellessään natsi-Saksalle, mutta hän ei halunnut, mikä antaa voimaa väitteelle, että hän ei oikeastaan ​​rakentanut pommia vastalauseiden takia moraalia.

Ehkä hänen lauseensa, joka parhaiten tiivistää hänen kantansa atomiteorian lopullisesta käytöstä, päätyi seuraavaan:

"Ideat eivät ole vastuussa siitä, mitä miehet niistä tekevät."

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Marie Curie: tämän uraauurtavan radioaktiivisuuden tutkijan elämäkerta"

Viime vuodet

Sodan viimeisen päätyttyä Heisenberg vapautettiin lopulta ja sai jatkaa fysiikan parissa kotimaassaan Saksassa. Vuonna 1946 hänet nimitettiin Max Planck -instituutin johtajaksi, ja myöhemmin hän järjesti ja johti Göttingenin fysiikan ja astrofysiikan instituuttia., joka siirrettiin vuonna 1958 Müncheniin.

Tuossa kaupungissa Heisenberg keskittyi alkuainehiukkasten teorian tutkimukseen atomin ytimen rakenne, turbulenssin hydrodynamiikka, kosmiset säteet ja ferromagnetismi.

Vuonna 1970 hänelle myönnettiin Sigmund Freud -palkinto akateemisesta proosasta. Hän kuolisi muutamaa vuotta myöhemmin, 1. helmikuuta 1976 Münchenissä, 74-vuotiaana.