Werner Heisenberg: biografia e contributi di questo fisico teorico tedesco

Werner Heisenberg è una delle figure più importanti della fisica del XX secolo. Il suo principio di incertezza insieme alle sue scoperte nella teoria quantistica e nucleare hanno plasmato questa scienza nel secolo scorso e nel presente.

Nato all'inizio del XX secolo, la sua vita è stata segnata da un notevole boom grazie ai suoi presupposti teorici ma, anche, sfortuna di aver vissuto in una Germania che presto sarebbe stata rilevata dai nazisti che avrebbero avuto piani oscuri per loro esperimenti.

La vita di Heisenberg avrebbe potuto essere quella di qualcuno che ne aveva costruito uno dei più mortale nella storia ma, fortunatamente, questo scienziato aveva una morale che glielo impediva materializzarlo. Vediamo la sua storia attraverso questa biografia di Werner Heisenberg.

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Breve biografia di Werner Heisenberg

Werner Karl Heisenberg è nato il 5 dicembre 1901 a Würzburg, in Germania. Figlio di Annie e August Heisenberg, professore di scienze umane specializzato in storia di Bisanzio.

Fin da giovane, Heisenberg era incline alla matematica e, in misura minore, alla fisica.

Traiettoria accademica

Nel 1920 tentò di iniziare il dottorato in matematica pura con Ferdinand von Lindemann come tutor, ma lo rifiutò come studente perché il professore stava per andare in pensione. Lo stesso Lindemann ti consiglia di fare i tuoi studi di dottorato con il fisico Arnold Sommerfeld come supervisore, che ti dà il benvenuto.

Mentre svolgi la tua tesi di dottorato, Heisenberg ha come partner Wolfgang Pauli, con il quale collaborerà strettamente nello sviluppo della meccanica quantistica..

Durante il suo primo anno segue principalmente corsi di matematica con l'intenzione di lavorare sulla teoria della i numeri difficilmente ebbero una possibilità ma, col passare del tempo, si interessò alla fisica teorica. Werner Heisenberg cerca di lavorare sulla Teoria della Relatività di Albert Einstein e il suo partner Pauli lo consiglia dedicarsi alla Teoria Atomica in cui c'erano ancora parecchie discrepanze tra teoria ed evidenza sperimentale.

Durante i suoi studi all'Università di Monaco ha optato per la fisica, senza rinunciare al suo interesse per la matematica pura. A quel tempo la fisica era essenzialmente una scienza sperimentale. Arnold Sommerfeld ha riconosciuto le sue straordinarie capacità per la fisica matematica, ma ha anche mostrato una certa opposizione alla laurea di dottorato di Heisenberg a causa della sua grande mancanza di abilità inesperienza in fisica sperimentale. Tuttavia, Werner Heisenberg alla fine terminò il suo dottorato nel 1923, presentando un lavoro sulla turbolenza dei fluidi.

Da Monaco, Heisenberg passò all'Università di Göttingen, dove insegnava Max Born e, Nel 1924 andò all'Istituto di Fisica Teorica di Copenaghen diretto da Niels Bohr. Lì Heisenberg incontrò altri importanti fisici come Albert Einstein, e iniziò così il suo periodo più produttivo, con conseguente creazione della meccanica delle matrici. Questo risultato sarebbe stato riconosciuto vincendo il Premio Nobel per la Fisica nel 1932.

Nel 1927 fu professore all'Università di Lipsia, insegnando fisica teorica.

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Meccanica delle matrici e principio di indeterminazione

Nel 1925 Werner Heisenberg sviluppò la meccanica quantistica delle matrici. Questa teoria si distingue per il suo grande pragmatismo perché, invece di concentrarsi sull'evoluzione dei sistemi fisici dall'inizio alla fine, concentra la sua sforzi per ottenere informazioni conoscendo lo stato iniziale e finale del sistema, senza preoccuparsi di sapere con precisione cosa è successo nel metà.

Heisenberg solleva l'idea di raggruppare le informazioni sotto forma di tabelle a doppia entrata, qualcosa su cui Max Born attirò la sua attenzione, poiché era già stato studiato dai matematici, che non era diverso dalla teoria delle matrici. Allo stesso modo, uno dei risultati più sorprendenti è che la moltiplicazione matriciale non lo era commutativa, quindi le associazioni di quantità fisiche con matrici dovrebbero riflettere che fatto matematico. In conseguenza di ciò, Heisenberg enuncia il Principio di Indeterminazione.

Il cosiddetto principio di indeterminazione o indeterminazione, detto anche Principio di Heisenberg, afferma che non lo è possibile conoscere, con arbitraria precisione e quando la massa è costante, la posizione e il momento di a particella. Da ciò segue che il prodotto delle incertezze di entrambe le grandezze deve essere sempre maggiore di quello della costante di Planck.

L'affermazione del Principio di Indeterminazione suscitò molto scalpore tra i fisici dell'epoca, poiché supponeva la definitiva scomparsa della certezza classica in fisica e l'introduzione di un indeterminismo che intaccava i fondamenti della materia e dell'universo materiale. Questo principio presuppone l'impossibilità pratica di effettuare misurazioni perfette poiché, la semplice presenza del l'osservatore disturba i valori delle altre particelle che vengono considerate e influenza la misurazione che sta effettuando capo.

Werner Heisenberg predisse anche, grazie ai principi della meccanica quantistica, il doppio spettro dell'atomo di idrogeno e riuscì a spiegare, anche, quello dell'atomo di elio. Il suo lavoro sulla teoria nucleare gli ha anche permesso di prevedere che la molecola di idrogeno potrebbe esistere in due stati., uno come ortoidrogeno, in cui i nuclei dei suoi due atomi ruotano nella stessa direzione, e un altro come paraidrogeno, in cui i loro nuclei ruotano in direzioni opposte.

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Seconda guerra mondiale

Nel 1935 tentò di sostituire Sommerfeld quando si ritirò come insegnante a Monaco. Tuttavia, con l'ascesa dei nazisti, i desideri di Heisenberg vengono troncati.

Il partito nazista voleva eliminare tutta la teoria fisica "giudaizzante", e in quella curiosa categoria c'erano la meccanica quantistica e la relatività, entrambe teorie insegnate da Heisenberg nelle sue classi e i cui referenti erano gli ebrei Max Born e Albert einsen. Di conseguenza, i nazisti impediscono la nomina di Heisenberg.

Tuttavia, il suo destino sarebbe cambiato quando, nel 1938, i nazisti lo invitarono "gentilmente" a guidare il loro tentativo di fabbricare un'arma atomica. Per questo motivo, tra il 1942 e il 1945, Werner Heisenberg riuscì a dirigere l'Istituto di fisica Kaiser Wilhelm a Berlino. Durante la seconda guerra mondiale lavorò con Otto Hahn, uno degli scopritori della fissione nucleare, collaborando alla fabbricazione di un reattore nucleare.

Per molti anni ci fu il dubbio se questo progetto fosse fallito perché i suoi membri semplicemente non avevano avuto successo o perché Heisenberg e i suoi collaboratori lo sabotarono esplicitamente sospettando cosa avrebbe potuto fare Adolf Hitler con una bomba. atomico.

Nel settembre 1941 Heisenberg si recò in Danimarca per visitare Niels Bohr. In un atto che secondo i nazisti poteva essere classificato solo come tradimento e che lo mise in grave pericolo, Heisenberg ha parlato con Bohr del progetto tedesco della bomba atomica e gli ha persino disegnato un disegno di un reattore.

Heisenberg sapeva che Bohr aveva contatti al di fuori dell'Europa non occupata e propose uno sforzo congiunto per che gli scienziati sia dell'Asse che degli alleati hanno ritardato la ricerca nucleare fino alla fine della guerra. Nel giugno 1942, un altro scienziato tedesco, J. Hans D. Jensen disse a Bohr che gli scienziati tedeschi non stavano lavorando su una bomba nucleare, ma solo su un reattore.

Heisenberg e altri scienziati tedeschi hanno sempre affermato che, per ragioni morali, non hanno tentato di costruire la bomba atomica nazista., oltre al fatto che le circostanze non erano date per farlo. Queste dichiarazioni sono state denunciate dagli scienziati che hanno partecipato al Progetto Manhattan, affermando che Heisenberg non aveva davvero... fabbricato la bomba atomica tedesca sbagliando nei suoi calcoli della quantità necessaria di Uranio-235 e della massa critica per sostenere la reazione.

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Heisenberg di fronte alla nuova tecnologia nucleare

Alla fine della guerra in Europa e nell'ambito dell'operazione Epsilon, Heisenberg insieme ad altri scienziati, tra cui Otto Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker e Max von Laue, furono arrestati e collocati in una casa di campagna chiamata Farm Hall a Inghilterra. Questa casa-prigione aveva microfoni nascosti che registravano tutte le conversazioni dei prigionieri.

Essendo in quella casa, il 6 agosto, alle sei del pomeriggio, Heisenberg e i suoi compagni di cella hanno ascoltato un servizio della BBC sulla bomba atomica di Hiroshima. La notte seguente Werner Heisenberg tenne un discorso ai suoi colleghi, tramite un rapporto, che includeva una stima massa critica approssimativamente corretta e uranio-235 richiesto, oltre alle caratteristiche di progettazione del bomba.

Questo discorso è considerato la prova che Heisenberg avrebbe davvero potuto fare questi calcoli quando stava lavorando per la Germania nazista, ma non voleva, il che dà forza all'argomento che non ha davvero costruito la bomba a causa delle obiezioni morale.

Forse la sua frase che meglio riassume la sua posizione sull'uso finale che la teoria atomica ha finito per essere la seguente:

"Le idee non sono responsabili di ciò che gli uomini ne fanno."

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L'anno scorso

Dopo la fine della guerra, Heisenberg fu finalmente rilasciato e gli fu permesso di continuare a lavorare nel campo della fisica nella sua nativa Germania. Nel 1946 fu nominato direttore dell'Istituto Max Planck, e in seguito organizzò e diresse l'Istituto di Fisica e Astrofisica di Göttingen., che è stato trasferito nel 1958 a Monaco di Baviera.

In quella città Heisenberg si concentrò sulla ricerca sulla teoria delle particelle elementari, il struttura del nucleo atomico, l'idrodinamica della turbolenza, i raggi cosmici e la ferromagnetismo.

Nel 1970 è stato insignito del Premio Sigmund Freud per la prosa accademica. Morirà pochi anni dopo, il 1 febbraio 1976 a Monaco di Baviera, all'età di 74 anni.