Werner Heisenberg: biografia e contribuições deste físico teórico alemão

Werner Heisenberg é uma das figuras mais importantes da física do século XX. Seu Princípio da Incerteza, juntamente com suas descobertas na teoria quântica e nuclear, moldaram essa ciência ao longo do século passado e no presente.

Nascido no início do século 20, sua vida foi marcada por um notável boom graças a seus pressupostos teóricos, mas, também, a infortúnio de ter vivido em uma Alemanha que logo seria tomada pelos nazistas que teriam planos sombrios para seus experimentos.

A vida de Heisenberg poderia ter sido a de alguém que construiu um dos mais mortal na história, mas, felizmente, este cientista tinha uma moral que o impedia materializá-lo. Vamos ver sua história por meio desta biografia de Werner Heisenberg.

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Breve biografia de Werner Heisenberg

Werner Karl Heisenberg nasceu em 5 de dezembro de 1901 em Würzburg, Alemanha. Filho de Annie e August Heisenberg, professor de humanidades especializado em história de Bizâncio.

Desde muito jovem, Heisenberg inclinou-se para a matemática e, em menor medida, para a física.

Trajetória acadêmica

Em 1920, ele tentou iniciar o doutorado em matemática pura com Ferdinand von Lindemann como tutor, mas rejeitou-o como aluno porque o professor estava prestes a se aposentar. O próprio Lindemann recomenda que você faça seu doutorado com o físico Arnold Sommerfeld como orientador, que lhe dá as boas-vindas.

Ao fazer sua tese de doutorado, Heisenberg tem como sócio Wolfgang Pauli, com quem colaboraria estreitamente no desenvolvimento da mecânica quântica..

Durante o primeiro ano, ele frequenta principalmente cursos de matemática com a intenção de trabalhar na teoria da os números dificilmente tiveram uma chance, mas, com o passar do tempo, ele começou a se interessar pela física teórica. Werner Heisenberg tenta trabalhar na Teoria da Relatividade de Albert Einstein e seu parceiro Pauli o aconselha para se dedicar à Teoria Atômica em que ainda havia algumas discrepâncias entre teoria e evidência experimental.

Durante seus estudos na Universidade de Munique, ele optou pela física, sem desistir de seu interesse pela matemática pura.. Naquela época, a física era essencialmente uma ciência experimental. Arnold Sommerfeld reconheceu suas habilidades extraordinárias para a física matemática, mas ele também mostrou uma certa oposição à graduação de doutorado de Heisenberg devido à sua grande falta de habilidade inexperiência em física experimental. No entanto, Werner Heisenberg terminou seu doutorado em 1923, apresentando um trabalho sobre turbulência de fluidos.

De Munique, Heisenberg foi para a Universidade de Göttingen, onde Max Born ensinou e, Em 1924, ele foi para o Instituto de Física Teórica de Copenhagen dirigido por Niels Bohr. Lá Heisenberg conheceria outros físicos importantes, como Albert Einstein, e desse modo iniciaria seu período mais produtivo, resultando na criação da mecânica matricial. Essa conquista seria reconhecida com a conquista do Prêmio Nobel de Física em 1932.

Em 1927 ele atuou como professor na Universidade de Leipzig, ensinando física teórica.

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Mecânica da Matriz e o Princípio da Incerteza

Em 1925, Werner Heisenberg desenvolveu a mecânica quântica de matriz. Essa teoria se destaca por seu grande pragmatismo, pois, ao invés de se concentrar na evolução dos sistemas físicos do início ao fim, concentra sua esforços para obter informações conhecendo o estado inicial e final do sistema, sem se preocupar em saber exatamente o que aconteceu no metade.

Heisenberg levanta a ideia de agrupar informações na forma de tabelas de dupla entrada, algo que chamou a atenção de Max Born, uma vez que já havia sido estudado por matemáticos, o que não era diferente da teoria das matrizes. Da mesma forma, um dos resultados mais surpreendentes é que a multiplicação da matriz não foi comutativa, então as associações de quantidades físicas com matrizes teriam que refletir que fato matemático. Como consequência disso, Heisenberg enuncia o Princípio da Indeterminação.

O chamado princípio da incerteza ou indeterminação, também chamado de Princípio de Heisenberg, afirma que não é possível saber, com precisão arbitrária e quando a massa é constante, a posição e o momento de uma partícula. Disto se segue que o produto das incertezas de ambas as magnitudes deve ser sempre maior do que a constante de Planck.

A declaração do Princípio da Incerteza causou muito rebuliço entre os físicos da época, uma vez que supôs o desaparecimento definitivo da certeza clássica na física e a introdução de um indeterminismo que afetou os fundamentos da matéria e do universo material. Este princípio supõe a impossibilidade prática de realizar medições perfeitas visto que, a simples presença do observador perturba os valores das outras partículas que são consideradas e influencia a medição que está tomando capa.

Werner Heisenberg também previu, graças aos princípios da mecânica quântica, o espectro dual do átomo de hidrogênio e conseguiu explicar, também, o do átomo de hélio. Seu trabalho com a teoria nuclear também lhe permitiu prever que a molécula de hidrogênio poderia existir em dois estados., um como ortohidrogênio, em que os núcleos de seus dois átomos giram na mesma direção, e outro como parahidrogênio, em que seus núcleos giram em direções opostas.

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Segunda Guerra Mundial

Em 1935, ele tentou substituir Sommerfeld quando se aposentou como professor em Munique. No entanto, com a ascensão dos nazistas, os desejos de Heisenberg são truncados.

O Partido Nazista queria eliminar todas as teorias físicas "judaizantes", e nessa curiosa categoria estavam a mecânica quântica e a relatividade, ambas teorias ensinadas por Heisenberg em suas aulas e cujos referentes eram os judeus Max Born e Albert Einsen. Como consequência, os nazistas impediram a nomeação de Heisenberg.

No entanto, seu destino mudaria quando, em 1938, os nazistas "gentilmente" o convidaram para liderar a tentativa de fabricar uma arma atômica. Por isso, entre 1942 e 1945, Werner Heisenberg conseguiu dirigir o Instituto de Física Kaiser Wilhelm de Berlim. Durante a Segunda Guerra Mundial, ele trabalhou com Otto Hahn, um dos descobridores da fissão nuclear, colaborando na fabricação de um reator nuclear.

Por muitos anos, houve dúvida se este projeto falhou porque seus membros simplesmente não tiveram sucesso ou porque Heisenberg e seus colaboradores o sabotaram explicitamente, suspeitando do que Adolf Hitler poderia ter feito com uma bomba. atômica.

Em setembro de 1941, Heisenberg foi à Dinamarca para visitar Niels Bohr. Em um ato que segundo os nazistas só poderia ter sido classificado como traição e que o colocava gravemente em perigo, Heisenberg conversou com Bohr sobre o projeto da bomba atômica alemã e até fez para ele o desenho de um reator.

Heisenberg sabia que Bohr tinha contatos fora da Europa não ocupada e propôs um esforço conjunto para que cientistas do Eixo e aliados atrasaram a pesquisa nuclear até o fim da guerra. Em junho de 1942, outro cientista alemão, J. Hans D. Jensen disse a Bohr que os cientistas alemães não estavam trabalhando em uma bomba nuclear, mas apenas em um reator.

Heisenberg e outros cientistas alemães sempre afirmaram que, por razões morais, eles não tentaram construir a bomba atômica nazista., além do fato de que as circunstâncias não foram dadas para tal. Essas declarações foram denunciadas por cientistas que participaram do Projeto Manhattan, afirmando que Heisenberg não tinha realmente fabricou a bomba atômica alemã errando em seus cálculos da quantidade necessária de Urânio-235 e da massa crítica para sustentar o reação.

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Heisenberg em face da nova tecnologia nuclear

No final da guerra na Europa e como parte da Operação Epsilon, Heisenberg junto com outros cientistas, incluindo Otto Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker e Max von Laue, foram presos e colocados em uma casa de campo chamada Farm Hall em Inglaterra. Esta casa-prisão tinha microfones ocultos que gravavam todas as conversas dos presos.

Estar naquela casa, no dia 6 de agosto, às seis da tarde, Heisenberg e seus colegas presos ouviram uma reportagem da BBC sobre a bomba atômica de Hiroshima. Na noite seguinte, Werner Heisenberg deu uma palestra a seus colegas, por meio de um relatório, que incluía uma estimativa massa crítica aproximadamente correta e Urânio-235 necessários, além das características de design do bombear.

Este discurso é considerado uma prova de que Heisenberg realmente poderia ter feito esses cálculos quando estava trabalhando para a Alemanha nazista, mas ele não queria, o que dá força ao argumento de que ele realmente não construiu a bomba por causa de objeções moral.

Talvez a frase que melhor resuma sua posição sobre o uso final dessa teoria atômica acabou sendo a seguinte:

"As ideias não são responsáveis ​​pelo que os homens fazem delas."

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Últimos anos

Após o fim da guerra, Heisenberg foi finalmente libertado e autorizado a continuar trabalhando com física em sua Alemanha natal. Em 1946 foi nomeado diretor do Instituto Max Planck e, posteriormente, organizou e dirigiu o Instituto de Física e Astrofísica de Göttingen., que foi transferido em 1958 para Munique.

Naquela cidade, Heisenberg se concentrou em pesquisas sobre a teoria das partículas elementares, o estrutura do núcleo atômico, a hidrodinâmica da turbulência, os raios cósmicos e o ferromagnetismo.

Em 1970 foi agraciado com o Prêmio Sigmund Freud de Prosa Acadêmica. Ele morreria alguns anos depois, em 1º de fevereiro de 1976 em Munique, aos 74 anos.