Werner Heisenberg: biografi og bidrag fra denne tyske teoretiske fysikeren

Werner Heisenberg er en av de viktigste figurene i det 20. århundres fysikk. Hans usikkerhetsprinsipp sammen med funnene hans innen kvante- og kjernefysisk teori har formet denne vitenskapen gjennom det siste århundre og nåtid.

Født på begynnelsen av det 20. århundre, var livet hans preget av en bemerkelsesverdig boom takket være hans teoretiske antakelser, men også til ulykke å ha bodd i et Tyskland som snart ville bli overtatt av nazistene som ville ha mørke planer for deres eksperimenter.

Heisenbergs liv kunne vært det til en som hadde bygget en av de mest dødelig i historien, men heldigvis hadde denne forskeren en moral som hindret ham materialisere det. La oss se historien hans gjennom denne biografien om Werner Heisenberg.

• Relatert artikkel: "De 10 grenene av fysikk og deres kunnskapsfelt"

Kort biografi om Werner Heisenberg

Werner Karl Heisenberg ble født 5. desember 1901 i Würzburg, Tyskland. Sønn av Annie og August Heisenberg, en professor i humaniora som spesialiserer seg på Byzantiums historie.

Fra en ung alder var Heisenberg tilbøyelig til matematikk, og i mindre grad mot fysikk.

Akademisk bane

I 1920 forsøkte han å starte doktorgraden i ren matematikk med Ferdinand von Lindemann som veileder, men han avviste ham som student fordi professoren var i ferd med å gå av med pensjon. Lindemann anbefaler selv at du tar doktorgradsstudiet med fysiker Arnold Sommerfeld som veileder, som ønsker deg velkommen.

Mens du gjør doktorgradsavhandlingen din, Heisenberg har som partner Wolfgang Pauli, som han ville samarbeide tett med i utviklingen av kvantemekanikk..

I løpet av sitt første år tar han hovedsakelig matematikkkurs med den hensikt å jobbe med teorien om tall hadde knapt en sjanse, men etter hvert som tiden gikk ble han interessert i teoretisk fysikk. Werner Heisenberg prøver å jobbe med Albert Einsteins relativitetsteori og partneren Pauli gir ham råd å dedikere seg til atomteori der det fortsatt var ganske mange avvik mellom teori og bevis eksperimentell.

Under studiene ved universitetet i München valgte han fysikk, uten å gi opp interessen for ren matematikk. På den tiden var fysikk i hovedsak en eksperimentell vitenskap. Arnold Sommerfeld anerkjente sine ekstraordinære evner for matematisk fysikk, men han viste også en viss motstand mot Heisenbergs doktorgradseksamen på grunn av hans store mangel på ferdigheter uerfarenhet i fysikk eksperimentell. Imidlertid fullførte Werner Heisenberg til slutt sin doktorgrad i 1923, og presenterte et verk om væsketurbulens.

Fra München dro Heisenberg videre til universitetet i Göttingen, hvor Max Born underviste og, I 1924 dro han til Københavns Institutt for Teoretisk Fysikk under ledelse av Niels Bohr. Der ville Heisenberg møte andre viktige fysikere som Albert Einstein, og dermed begynne sin mest produktive periode, noe som resulterte i opprettelsen av matrisemekanikk. Denne prestasjonen ville bli anerkjent ved å vinne Nobelprisen i fysikk i 1932.

I 1927 tjente han som professor ved universitetet i Leipzig, og underviste i teoretisk fysikk.

• Du kan være interessert i: "Historiens 5 aldre (og deres egenskaper)"

Matrisemekanikk og usikkerhetsprinsippet

I 1925 utviklet Werner Heisenberg matrisekvantemekanikk. Denne teorien skiller seg ut for sin store pragmatisme fordi den, i stedet for å konsentrere seg om utviklingen av fysiske systemer fra begynnelse til slutt, konsentrerer sin forsøk på å innhente informasjon som kjenner den opprinnelige og endelige tilstanden til systemet, uten å bekymre deg for å vite nøyaktig hva som skjedde i halv.

Heisenberg reiser ideen om å gruppere informasjon i form av doble tabeller, noe som Max Born fanget oppmerksomheten hans, siden det allerede hadde blitt studert av matematikere, noe som ikke var forskjellig fra matriseteori. På samme måte er et av de mest slående resultatene at matrisemultiplikasjon ikke var det kommutativ, så assosiasjonene av fysiske mengder med matriser må gjenspeile det matematisk faktum. Som en konsekvens av dette uttaler Heisenberg prinsippet om ubestemthet.

Det såkalte usikkerhets- eller ubestemthetsprinsippet, også kalt Heisenberg-prinsippet, sier at det ikke er mulig å vite, med vilkårlig presisjon og når massen er konstant, posisjonen og momentet til en partikkel. Av dette følger det at produktet av usikkerhetene av begge størrelser alltid må være større enn Plancks konstant.

Uttalelsen om usikkerhetsprinsippet vakte mye oppstandelse blant datidens fysikere, siden den antok den definitive forsvinningen av klassisk sikkerhet i fysikk og introduksjonen av en indeterminisme som påvirket grunnlaget for materien og det materielle universet. Dette prinsippet forutsetter den praktiske umuligheten av å utføre perfekte målinger siden den enkle tilstedeværelsen av observatør forstyrrer verdiene til de andre partiklene som vurderes og påvirker målingen som foretas kappe.

Werner Heisenberg forutså også, takket være kvantemekanikkens prinsipper, det doble spekteret til hydrogenatomet og klarte også å forklare det til heliumatomet. Hans arbeid med kjernefysisk teori tillot ham også å forutsi at hydrogenmolekylet kunne eksistere i to stater., en som ortohydrogen, der kjernene til de to atomene roterer i samme retning, og en annen som parahydrogen, der kjernene deres roterer i motsatte retninger.

• Relatert artikkel: "De 4 hovedtypene av vitenskap (og deres forskningsfelt)"

Andre verdenskrig

I 1935 prøvde han å erstatte Sommerfeld da han trakk seg som lærer i München. Men med fremveksten av nazistene blir Heisenbergs ønsker avkortet.

Nazipartiet ønsket å eliminere all «judaiserende» fysisk teori, og i den merkelige kategorien var kvantemekanikk og relativitet, begge teorier undervist av Heisenberg i klassene hans og hvis referenter var jødene Max Born og Albert einsen. Som en konsekvens forhindrer nazistene Heisenbergs utnevnelse.

Skjebnen hans ville imidlertid endre seg da nazistene i 1938 "vennlig" inviterte ham til å lede deres forsøk på å produsere et atomvåpen. Av denne grunn, mellom 1942 og 1945, klarte Werner Heisenberg å lede Kaiser Wilhelm Institute for Physics i Berlin. Under andre verdenskrig jobbet han med Otto Hahn, en av oppdagerne av kjernefysisk fisjon, og samarbeidet om produksjonen av en atomreaktor.

I mange år var det tvil om dette prosjektet mislyktes fordi medlemmene rett og slett ikke lyktes eller fordi Heisenberg og hans samarbeidspartnere saboterte det eksplisitt ved å mistenke hva Adolf Hitler kan ha gjort med en bombe. atomisk.

I september 1941 dro Heisenberg til Danmark for å besøke Niels Bohr. I en handling som ifølge nazistene bare kunne ha blitt klassifisert som forræderi og som satte ham i alvorlig fare, Heisenberg snakket med Bohr om det tyske atombombeprosjektet og tegnet ham til og med en tegning av en reaktor.

Heisenberg visste at Bohr hadde kontakter utenfor det ikke-okkuperte Europa og foreslo en felles innsats for å at forskere fra både aksen og allierte utsatte atomforskning til krigen var over. I juni 1942, en annen tysk vitenskapsmann, J. Hans D. Jensen fortalte Bohr at de tyske forskerne ikke jobbet med en atombombe, men bare på en reaktor.

Heisenberg og andre tyske forskere hevdet alltid at de av moralske grunner ikke forsøkte å bygge den nazistiske atombomben., i tillegg til at forholdene ikke var gitt for å gjøre det. Disse uttalelsene ble fordømt av forskere som deltok i Manhattan-prosjektet, og uttalte at Heisenberg egentlig ikke hadde produserte den tyske atombomben ved å feile i sine beregninger av den nødvendige mengden uran-235 og den kritiske massen for å opprettholde reaksjon.

• Du kan være interessert i: "Konfliktpsykologi: teorier som forklarer kriger og vold"

Heisenberg i møte med ny atomteknologi

På slutten av krigen i Europa og som en del av Operasjon Epsilon, Heisenberg sammen med andre forskere, inkludert Otto Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker og Max von Laue, ble arrestert og plassert i et landsted kalt Farm Hall i England. Dette husfengselet hadde skjulte mikrofoner som tok opp alle samtalene til fangene.

Å være i det huset, 6. august, klokken seks om ettermiddagen, Heisenberg og hans medfanger hørte en BBC-rapport om Hiroshima-atombomben. Den påfølgende natten holdt Werner Heisenberg et foredrag til sine kolleger, i form av en rapport, som inkluderte et estimat tilnærmet korrekt kritisk masse og Uranium-235 kreves, i tillegg til designfunksjonene til bombe.

Denne talen anses å være et bevis på at Heisenberg virkelig kunne ha gjort disse beregningene da han jobbet for Nazi-Tyskland, men han ville ikke, noe som gir kraft til argumentet om at han egentlig ikke bygde bomben på grunn av innvendinger moral.

Kanskje frasen hans som best oppsummerer hans posisjon til den endelige bruken av atomteorien endte opp med å være følgende:

"Ideer er ikke ansvarlige for hva menn gjør dem til."

• Relatert artikkel: "Marie Curie: biografi om denne banebrytende radioaktivitetsforskeren"

I fjor

Etter krigens siste slutt ble Heisenberg til slutt løslatt og fikk fortsette å jobbe med fysikk i hjemlandet Tyskland. I 1946 ble han utnevnt til direktør for Max Planck Institute, og senere organiserte og ledet han Göttingen Institute of Physics and Astrophysics., som ble overført i 1958 til München.

I den byen konsentrerte Heisenberg seg om forskning på teorien om elementærpartikler strukturen til atomkjernen, hydrodynamikken til turbulens, kosmiske stråler og ferromagnetisme.

I 1970 ble han tildelt Sigmund Freud-prisen for akademisk prosa. Han skulle dø noen år senere, 1. februar 1976 i München, 74 år gammel.