Verners Heisenbergs: šī vācu teorētiskā fiziķa biogrāfija un ieguldījums

Verners Heizenbergs ir viena no nozīmīgākajām figūrām 20. gadsimta fizikā. Viņa nenoteiktības princips, kā arī viņa atklājumi kvantu un kodolteorijā ir veidojuši šo zinātni visā pagājušajā gadsimtā un tagadnē.

20. gadsimta sākumā dzimušā viņa dzīvi iezīmēja ievērojams uzplaukums, pateicoties viņa teorētiskajiem pieņēmumiem, bet arī nelaime dzīvot Vācijā, kuru drīz pārņems nacisti, kuriem būs tumši plāni attiecībā uz viņu eksperimentiem.

Heizenberga dzīve varēja būt tāda, kurš bija uzbūvējis vienu no visvairāk nāvējošs vēsturē, bet, par laimi, šim zinātniekam bija morāle, kas viņam traucēja materializēt to. Apskatīsim viņa stāstu, izmantojot šo Vernera Heizenberga biogrāfiju.

• Saistīts raksts: "10 fizikas nozares un to zināšanu jomas"

Īsa Vernera Heizenberga biogrāfija

Verners Kārlis Heizenbergs dzimis 1901. gada 5. decembrī Vircburgā, Vācijā. Annijas un Augusta Heisenbergu dēls, humanitāro zinātņu profesors, kas specializējas Bizantijas vēsturē.

Jau no mazotnes Heizenbergs sliecās uz matemātiku un mazākā mērā uz fiziku.

Akadēmiskā trajektorija

1920. gadā viņš mēģināja uzsākt doktora grādu tīrajā matemātikā, pasniedzot Ferdinandu fon Lindemanu, taču viņš viņu kā studentu atraidīja, jo profesors grasījās doties pensijā. Pats Lindemans iesaka studēt doktorantūrā pie fiziķa Arnolda Zomerfelda kā darba vadītāja, kurš jūs laipni uzņem.

Pildot savu promocijas darbu, Heizenberga partneris ir Volfgangs Pauli, ar kuru viņš cieši sadarbotos kvantu mehānikas attīstībā..

Pirmajā gadā viņš galvenokārt apmeklē matemātikas kursus ar nolūku strādāt pie teorijas skaitļiem diez vai bija iespēja, bet, laikam ejot, viņš sāka interesēties par teorētisko fiziku. Verners Heizenbergs mēģina strādāt pie Alberta Einšteina relativitātes teorijas, un viņa partneris Pauli viņam konsultē veltīt sevi atomu teorijai, kurā joprojām bija diezgan daudz neatbilstību starp teoriju un pierādījumiem eksperimentāls.

Studiju laikā Minhenes Universitātē viņš izvēlējās fiziku, neatmetot interesi par tīro matemātiku.. Tajā laikā fizika būtībā bija eksperimentāla zinātne. Arnolds Zomerfelds atzina savas neparastās spējas matemātiskajā fizikā, taču viņš parādīja arī noteiktu pretestība Heizenberga doktora grāda iegūšanai, jo viņam nebija lielas prasmju pieredzes fizikā eksperimentāls. Tomēr Verners Heizenbergs beidzot pabeidza doktora grādu 1923. gadā, prezentējot darbu par šķidruma turbulenci.

No Minhenes Heizenbergs devās uz Getingenes Universitāti, kur Makss Borns mācīja un 1924. gadā viņš devās uz Kopenhāgenas Teorētiskās fizikas institūtu, kuru vadīja Nils Bors.. Tur Heizenbergs satiktos ar citiem nozīmīgiem fiziķiem, piemēram, Albertu Einšteinu, un tādējādi sāktu savu visproduktīvāko periodu, kā rezultātā radās matricas mehānika. Šis sasniegums tiktu atzīts, iegūstot Nobela prēmiju fizikā 1932. gadā.

1927. gadā viņš strādāja par profesoru Leipcigas Universitātē, pasniedzot teorētisko fiziku.

• Jūs varētu interesēt: "Pieci vēstures laikmeti (un to īpašības)"

Matricas mehānika un nenoteiktības princips

1925. gadā Verners Heizenbergs izstrādāja matricas kvantu mehāniku. Šī teorija izceļas ar savu lielo pragmatismu, jo tā vietā, lai koncentrētos uz fizisko sistēmu attīstību no sākuma līdz beigām, tā koncentrējas uz savu centieni iegūt informāciju, zinot sistēmas sākotnējo un galīgo stāvokli, neuztraucoties par to, ka precīzi zināt, kas notika sistēmā puse.

Heisenbergs izvirza ideju par informācijas grupēšanu dubultā ieraksta tabulu veidā, kas viņam pievērsa uzmanību Makss Borns, jo to jau bija pētījuši matemātiķi, kas neatšķīrās no matricas teorijas. Tāpat viens no pārsteidzošākajiem rezultātiem ir tas, ka matricas reizināšana nebija komutatīva, tāpēc fizisko lielumu saistījumiem ar matricām tas būtu jāatspoguļo matemātisks fakts. Tā rezultātā Heizenbergs pasludina nenoteiktības principu.

Tā sauktais nenoteiktības vai nenoteiktības princips, saukts arī par Heizenberga principu, nosaka, ka tas nav iespējams zināt ar patvaļīgu precizitāti un tad, kad masa ir nemainīga, a pozīciju un momentu daļiņa. No tā izriet, ka abu lielumu nenoteiktību reizinājumam vienmēr jābūt lielākam par Planka konstantes precizitāti.

Nenoteiktības principa paziņojums izraisīja lielu satraukumu tā laika fiziķu vidū, jo tas paredzēja klasiskās noteiktības galīgu izzušanu fizikā un indeterminisma ieviešanu, kas ietekmēja matērijas un materiālā Visuma pamatus. Šis princips paredz praktisku neiespējamību veikt perfektus mērījumus, jo vienkārša klātbūtne novērotājs izjauc citu aplūkojamo daļiņu vērtības un ietekmē veikto mērījumu apmetnis.

Verners Heizenbergs, pateicoties kvantu mehānikas principiem, arī paredzēja ūdeņraža atoma duālo spektru un spēja izskaidrot arī hēlija atoma spektru. Viņa darbs pie kodolteorijas arī ļāva viņam paredzēt, ka ūdeņraža molekula varētu pastāvēt divos stāvokļos., viens kā ortoūdeņradis, kurā tā divu atomu kodoli griežas vienā virzienā, un otrs kā paraūdeņradis, kurā to kodoli griežas pretējos virzienos.

• Saistīts raksts: "4 galvenie zinātnes veidi (un to pētniecības jomas)"

Otrais pasaules karš

1935. gadā viņš mēģināja aizstāt Zomerfeldu, kad viņš aizgāja pensijā kā skolotājs Minhenē. Tomēr līdz ar nacistu uzplaukumu Heizenberga vēlmes tiek saīsinātas.

Nacistu partija vēlējās likvidēt visas "jūdaizējošās" fiziskās teorijas, un šajā dīvainajā kategorijā ietilpa kvantu mehānika un relativitāte — abas teorijas, kuras Haizenbergs mācīja savās nodarbībās un kuru referenti bija ebreji Makss Borns un Alberts Einsens. Tā rezultātā nacisti neļauj iecelt Heizenbergu.

Tomēr viņa liktenis mainījās, kad 1938. gadā nacisti viņu "laipni" uzaicināja vadīt viņu mēģinājumu izgatavot atomieroci. Šī iemesla dēļ laikā no 1942. līdz 1945. gadam Verneram Heizenbergam izdevās vadīt Ķeizara Vilhelma Fizikas institūtu Berlīnē. Otrā pasaules kara laikā viņš strādāja kopā ar Otto Hānu, vienu no kodola skaldīšanas atklājējiem, sadarbojoties kodolreaktora ražošanā.

Daudzus gadus pastāvēja šaubas, vai šis projekts izgāzās tāpēc, ka tā dalībniekiem vienkārši neizdevās, vai tāpēc Heizenbergs un viņa līdzstrādnieki to nepārprotami sabotēja, domājot, ko Ādolfs Hitlers varētu būt izdarījis ar bumbu. atomu.

1941. gada septembrī Heisenbergs devās uz Dāniju, lai apciemotu Nīlu Boru. Darbā, kas saskaņā ar nacistiem varēja tikt klasificēta tikai kā nodevība un kas viņu nopietni apdraudēja, Heizenbergs runāja ar Boru par Vācijas atombumbas projektu un pat uzzīmēja viņam reaktora zīmējumu..

Heizenbergs zināja, ka Boram ir kontakti ārpus neokupētās Eiropas, un ierosināja kopīgus centienus ka gan ass, gan sabiedroto zinātnieki aizkavēja kodolpētniecību līdz kara beigām. 1942. gada jūnijā cits vācu zinātnieks Dž. Hanss D. Jensens sacīja Boram, ka vācu zinātnieki nestrādāja pie kodolbumbas, bet tikai pie reaktora.

Heizenbergs un citi vācu zinātnieki vienmēr apgalvoja, ka morālu apsvērumu dēļ viņi nemēģināja uzbūvēt nacistu atombumbu., papildus tam, ka apstākļi netika doti, lai to izdarītu. Šos paziņojumus nosodīja zinātnieki, kas piedalījās Manhetenas projektā, norādot, ka Heizenberga patiesībā nebija izgatavoja vācu atombumbu, kļūdoties aprēķinos par nepieciešamo urāna-235 daudzumu un kritisko masu, lai uzturētu reakcija.

• Jūs varētu interesēt: "Konfliktu psiholoģija: teorijas, kas izskaidro karus un vardarbību"

Heizenbergs, saskaroties ar jauno kodoltehnoloģiju

Kara beigās Eiropā un operācijas Epsilon ietvaros Heizenbergs kopā ar citiem zinātniekiem, tostarp Otto gadā Hāns, Kārlis Frīdrihs fon Veizeikers un Makss fon Laue tika arestēti un ievietoti lauku mājā ar nosaukumu Farm Hall. Anglija. Šajā mājas cietumā bija paslēpti mikrofoni, kas ierakstīja visas ieslodzīto sarunas.

Atrodoties tajā mājā, 6. augustā sešos pēcpusdienā, Heizenbergs un viņa kolēģi ieslodzītie dzirdēja BBC ziņojumu par Hirosimas atombumbu. Nākamajā naktī Verners Heizenbergs runāja ar saviem kolēģiem ziņojuma veidā, kurā bija ietverta aplēse Aptuveni pareiza kritiskā masa un nepieciešamais urāns-235 papildus konstrukcijas iezīmēm bumba.

Šī runa tiek uzskatīta par pierādījumu tam, ka Heizenbergs patiešām varēja veikt šos aprēķinus, kad viņš strādāja nacistiskajai Vācijai, bet viņš negribēja, kas dod spēku argumentam, ka viņš bumbu īsti neuzbūvēja iebildumu dēļ morāle.

Varbūt viņa frāze, kas vislabāk apkopo viņa nostāju par atomu teorijas galīgo izmantošanu, bija šāda:

"Idejas nav atbildīgas par to, ko vīrieši no tām veido."

• Saistīts raksts: "Marija Kirī: šī novatoriskā radioaktivitātes pētnieka biogrāfija"

Pēdējie gadi

Pēc kara pēdējām beigām Heizenbergu beidzot atbrīvoja un viņam ļāva turpināt strādāt fizikā savā dzimtajā Vācijā. 1946. gadā viņš tika iecelts par Maksa Planka institūta direktoru, un vēlāk viņš organizēja un vadīja Getingenes Fizikas un astrofizikas institūtu., kas 1958. gadā tika pārcelta uz Minheni.

Šajā pilsētā Heisenberga koncentrējās uz elementārdaļiņu teorijas pētījumiem atoma kodola uzbūve, turbulences hidrodinamika, kosmiskie stari un feromagnētisms.

1970. gadā viņam tika piešķirta Zigmunda Freida balva akadēmiskajā prozā. Viņš mira dažus gadus vēlāk, 1976. gada 1. februārī Minhenē, 74 gadu vecumā.