Werner Heisenberg: biografie en bijdragen van deze Duitse theoretisch natuurkundige

Werner Heisenberg is een van de belangrijkste figuren in de 20e-eeuwse natuurkunde. Zijn onzekerheidsprincipe en zijn bevindingen in de kwantum- en kerntheorie hebben deze wetenschap de afgelopen eeuw en nu gevormd.

Geboren aan het begin van de 20e eeuw, werd zijn leven gekenmerkt door een opmerkelijke bloei dankzij zijn theoretische veronderstellingen, maar ook door ongeluk om in een Duitsland te hebben gewoond dat spoedig zou worden overgenomen door de nazi's die duistere plannen voor hun land zouden hebben experimenten.

Het leven van Heisenberg had dat kunnen zijn van iemand die een van de mooiste had gebouwd dodelijk in de geschiedenis, maar gelukkig had deze wetenschapper een moraal die hem ervan weerhield het materialiseren. Laten we zijn verhaal bekijken via deze biografie van Werner Heisenberg.

• Gerelateerd artikel: "De 10 takken van de natuurkunde en hun kennisgebieden"

Korte biografie van Werner Heisenberg

Werner Karl Heisenberg werd geboren op 5 december 1901 in Würzburg, Duitsland

. Zoon van Annie en August Heisenberg, een professor in de geesteswetenschappen die gespecialiseerd is in de geschiedenis van Byzantium.

Van jongs af aan neigde Heisenberg naar wiskunde, en in mindere mate naar natuurkunde.

Academische traject

In 1920 probeerde hij te promoveren in zuivere wiskunde met Ferdinand von Lindemann als tutor, maar hij wees hem af als student omdat de professor op het punt stond met pensioen te gaan. Lindemann zelf raadt je aan om je promotieonderzoek te doen bij natuurkundige Arnold Sommerfeld als begeleider, die je welkom heet.

Tijdens je doctoraalscriptie, Heisenberg heeft als partner Wolfgang Pauli, met wie hij nauw zou samenwerken bij de ontwikkeling van de kwantummechanica..

In zijn eerste jaar volgt hij voornamelijk wiskundevakken met de bedoeling te werken aan de theorie van cijfers hadden nauwelijks een kans, maar na verloop van tijd raakte hij geïnteresseerd in theoretische natuurkunde. Werner Heisenberg probeert te werken aan de relativiteitstheorie van Albert Einstein en zijn partner Pauli adviseert hem om zich te wijden aan Atomic Theory waarin er nog behoorlijk wat discrepanties waren tussen theorie en bewijs experimenteel.

Tijdens zijn studie aan de Universiteit van München koos hij voor natuurkunde, zonder zijn interesse in pure wiskunde op te geven. In die tijd was natuurkunde in wezen een experimentele wetenschap. Arnold Sommerfeld herkende zijn buitengewone vaardigheden op het gebied van wiskundige natuurkunde, maar hij toonde ook een zekere verzet tegen het doctoraal afstuderen van Heisenberg vanwege zijn grote gebrek aan vaardigheid onervarenheid in de natuurkunde experimenteel. Werner Heisenberg promoveerde uiteindelijk echter in 1923 en presenteerde een werk over vloeistofturbulentie.

Vanuit München ging Heisenberg naar de universiteit van Göttingen, waar Max Born lesgaf en, In 1924 ging hij naar het Copenhagen Institute for Theoretical Physics onder leiding van Niels Bohr. Daar zou Heisenberg andere belangrijke natuurkundigen ontmoeten, zoals Albert Einstein, en zo zijn meest productieve periode beginnen, resulterend in de creatie van matrixmechanica. Deze prestatie zou worden erkend door het winnen van de Nobelprijs voor de natuurkunde in 1932.

In 1927 was hij professor aan de Universiteit van Leipzig, waar hij theoretische natuurkunde doceerde.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "De 5 tijdperken van de geschiedenis (en hun kenmerken)"

Matrixmechanica en het onzekerheidsprincipe

In 1925 ontwikkelde Werner Heisenberg de matrixkwantummechanica. Deze theorie onderscheidt zich door haar grote pragmatisme omdat ze zich niet concentreert op de evolutie van fysieke systemen van begin tot eind, maar haar inspanningen om informatie te verkrijgen die de begin- en eindtoestand van het systeem kent, zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over wat er precies is gebeurd in de voor de helft.

Heisenberg roept het idee op om informatie te groeperen in de vorm van dubbele invoertabellen, iets waar Max Born zijn aandacht op trok, aangezien het al door wiskundigen was bestudeerd, wat niet verschilde van matrixtheorie. Evenzo is een van de meest opvallende resultaten dat matrixvermenigvuldiging niet was commutatief, dus de associaties van fysieke grootheden met matrices zouden dat moeten weerspiegelen wiskundig feit. Als gevolg hiervan verkondigde Heisenberg het principe van onbepaaldheid.

Het zogenaamde onzekerheids- of onbepaaldheidsprincipe, ook wel het Heisenberg-principe genoemd, stelt dat dit niet het geval is mogelijk om, met willekeurige precisie en wanneer de massa constant is, de positie en het moment van a deeltje. Hieruit volgt dat het product van de onzekerheden van beide grootheden altijd groter moet zijn dan dat van de constante van Planck.

De uitspraak van het onzekerheidsprincipe veroorzaakte veel opschudding onder natuurkundigen van die tijd, omdat het de definitieve verdwijning van klassieke zekerheid in de natuurkunde veronderstelde en de introductie van een indeterminisme dat de fundamenten van de materie en het materiële universum beïnvloedde. Dit principe veronderstelt de praktische onmogelijkheid om perfecte metingen uit te voeren, aangezien de eenvoudige aanwezigheid van de waarnemer verstoort de waarden van de andere deeltjes die worden beschouwd en beïnvloedt de meting die wordt uitgevoerd kaap.

Werner Heisenberg voorspelde ook, dankzij de principes van de kwantummechanica, het dubbele spectrum van het waterstofatoom en slaagde erin ook dat van het heliumatoom te verklaren. Zijn werk aan nucleaire theorie stelde hem ook in staat te voorspellen dat het waterstofmolecuul in twee toestanden zou kunnen bestaan., één als orthowaterstof, waarin de kernen van zijn twee atomen in dezelfde richting draaien, en een andere als parawaterstof, waarin hun kernen in tegengestelde richtingen roteren.

• Gerelateerd artikel: "De 4 belangrijkste soorten wetenschap (en hun onderzoeksgebieden)"

Tweede Wereldoorlog

In 1935 probeerde hij Sommerfeld te vervangen toen hij met pensioen ging als leraar in München. Met de opkomst van de nazi's worden de wensen van Heisenberg echter afgekapt.

De nazi-partij wilde alle "judaïserende" natuurkundige theorie elimineren, en in die merkwaardige categorie waren kwantummechanica en relativiteit, beide theorieën die door Heisenberg in zijn lessen werden onderwezen en wiens referenten de joden Max Born en Albert Einstein. Als gevolg hiervan verhinderen de nazi's de benoeming van Heisenberg.

Zijn lot zou echter veranderen toen de nazi's hem in 1938 "vriendelijk" uitnodigden om leiding te geven aan hun poging om een ​​atoomwapen te vervaardigen. Om deze reden slaagde Werner Heisenberg er tussen 1942 en 1945 in om het Kaiser Wilhelm Institute for Physics in Berlijn te leiden. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werkte hij samen met Otto Hahn, een van de ontdekkers van kernsplijting, bij de fabricage van een kernreactor.

Jarenlang was er twijfel of dit project mislukte omdat de leden er simpelweg niet in slaagden of omdat Heisenberg en zijn medewerkers saboteerden het expliciet door te vermoeden wat Adolf Hitler met een bom zou hebben gedaan. atomair.

In september 1941 ging Heisenberg naar Denemarken om Niels Bohr te bezoeken. In een daad die volgens de nazi's alleen als verraad kon worden aangemerkt en hem ernstig in gevaar bracht, Heisenberg sprak met Bohr over het Duitse atoombomproject en tekende hem zelfs een tekening van een reactor.

Heisenberg wist dat Bohr contacten had buiten het niet-bezette Europa en stelde voor een gezamenlijke inspanning te leveren dat wetenschappers van zowel de asmogendheden als de bondgenoten het nucleair onderzoek uitstelden tot de oorlog voorbij was. In juni 1942 zei een andere Duitse wetenschapper, J. Hans D. Jensen vertelde Bohr dat de Duitse wetenschappers niet aan een atoombom werkten, maar alleen aan een reactor.

Heisenberg en andere Duitse wetenschappers beweerden altijd dat ze om morele redenen niet probeerden de nazi-atoombom te bouwen., naast het feit dat de omstandigheden daartoe niet waren gegeven. Deze verklaringen werden aan de kaak gesteld door wetenschappers die deelnamen aan het Manhattan-project, en beweerden dat Heisenberg niet echt had de Duitse atoombom vervaardigd door fouten te maken in de berekeningen van de benodigde hoeveelheid uranium-235 en van de kritische massa om de reactie.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Psychologie van conflict: theorieën die oorlogen en geweld verklaren"

Heisenberg in het licht van nieuwe nucleaire technologie

Aan het einde van de oorlog in Europa en als onderdeel van Operatie Epsilon, Heisenberg samen met andere wetenschappers, waaronder Otto Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker en Max von Laue, werden gearresteerd en geplaatst in een landhuis genaamd Farm Hall in Engeland. Deze huisgevangenis had verborgen microfoons die alle gesprekken van de gevangenen opnamen.

Toen ik op 6 augustus om zes uur 's middags in dat huis was, Heisenberg en zijn medegevangenen hoorden een BBC-verslag over de atoombom in Hiroshima. De volgende nacht hield Werner Heisenberg een lezing aan zijn collega's, door middel van een rapport, dat een schatting bevatte ongeveer juiste kritische massa en uranium-235 vereist, naast de ontwerpkenmerken van de bom.

Deze toespraak wordt beschouwd als het bewijs dat Heisenberg deze berekeningen echt had kunnen maken toen hij aan het werk was voor nazi-Duitsland, maar dat wilde hij niet, wat kracht geeft aan het argument dat hij de bom niet echt heeft gebouwd vanwege bezwaren moraal.

Misschien was zijn zin die zijn standpunt over het uiteindelijke gebruik van de atoomtheorie het beste samenvat, de volgende:

"Ideeën zijn niet verantwoordelijk voor wat mannen ervan maken."

• Gerelateerd artikel: "Marie Curie: biografie van deze baanbrekende onderzoeker van radioactiviteit"

Afgelopen jaren

Na het definitieve einde van de oorlog werd Heisenberg uiteindelijk vrijgelaten en mocht hij blijven werken in de natuurkunde in zijn geboorteland Duitsland. In 1946 werd hij benoemd tot directeur van het Max Planck Instituut en later organiseerde en leidde hij het Göttingen Instituut voor Natuur- en Astrofysica., die in 1958 naar München werd overgebracht.

In die stad concentreerde Heisenberg zich op onderzoek naar de theorie van elementaire deeltjes, de structuur van de atoomkern, de hydrodynamica van turbulentie, kosmische straling en de ferromagnetisme.

In 1970 ontving hij de Sigmund Freud-prijs voor academisch proza. Hij zou een paar jaar later, op 1 februari 1976 in München, op 74-jarige leeftijd overlijden.