Werner Heisenberg: biografia a príspevky tohto nemeckého teoretického fyzika

Werner Heisenberg je jednou z najvýznamnejších osobností fyziky 20. storočia. Jeho princíp neistoty spolu s jeho zisteniami v kvantovej a jadrovej teórii formovali túto vedu počas minulého storočia a súčasnosti.

Narodený na začiatku 20. storočia, jeho život poznačil pozoruhodný rozmach vďaka teoretickým predpokladom, ale aj nešťastie žiť v Nemecku, ktoré čoskoro ovládnu nacisti, ktorí budú mať s nimi temné plány experimenty.

Heisenbergov život mohol byť životom niekoho, kto postavil jeden z najviac smrtiace v histórii, ale našťastie tento vedec mal morálku, ktorá mu bránila zhmotniť to. Pozrime sa na jeho príbeh prostredníctvom tejto biografie Wernera Heisenberga.

• Súvisiaci článok: "10 odvetví fyziky a ich oblastí vedomostí"

Stručný životopis Wernera Heisenberga

Werner Karl Heisenberg sa narodil 5. decembra 1901 v nemeckom Würzburgu. Syn Annie a Augusta Heisenbergových, profesor humanitných vied so špecializáciou na dejiny Byzancie.

Heisenberg od mladosti inklinoval k matematike, v menšej miere k fyzike.

Akademická dráha

V roku 1920 sa pokúsil začať doktorát z čistej matematiky u Ferdinanda von Lindemanna ako školiteľa, ale ako študenta ho odmietol, pretože profesor sa chystal odísť do dôchodku. Sám Lindemann vám odporúča, aby ste doktorandské štúdium absolvovali u fyzika Arnolda Sommerfelda ako školiteľa, ktorý vás víta.

Pri písaní dizertačnej práce Heisenberg má za partnera Wolfganga Pauliho, s ktorým by úzko spolupracoval pri vývoji kvantovej mechaniky..

Počas prvého ročníka navštevuje najmä kurzy matematiky so zámerom pracovať na teórii čísla nemali takmer žiadnu šancu, no postupom času sa začal zaujímať o teoretickú fyziku. Werner Heisenberg sa snaží pracovať na Teórii relativity Alberta Einsteina a jeho partner Pauli mu radí aby sa venoval atómovej teórii, v ktorej bolo stále dosť nezrovnalostí medzi teóriou a dôkazmi experimentálne.

Počas štúdia na univerzite v Mníchove sa rozhodol pre fyziku, pričom sa nevzdal svojho záujmu o čistú matematiku. V tom čase bola fyzika v podstate experimentálna veda. Arnold Sommerfeld rozpoznal jeho mimoriadne schopnosti pre matematickú fyziku, no prejavil aj určité opozícia proti Heisenbergovmu doktorandskému promócii kvôli jeho veľkému nedostatku kvalifikačnej neskúsenosti vo fyzike experimentálne. Werner Heisenberg však nakoniec ukončil doktorát v roku 1923 a prezentoval prácu o turbulencii tekutín.

Z Mníchova Heisenberg pokračoval na univerzitu v Göttingene, kde vyučoval Max Born a V roku 1924 odišiel do Kodanského inštitútu pre teoretickú fyziku, ktorý viedol Niels Bohr.. Tam sa Heisenberg stretol s ďalšími významnými fyzikmi, ako je Albert Einstein, a tak začalo svoje najproduktívnejšie obdobie, ktorého výsledkom bolo vytvorenie maticovej mechaniky. Tento úspech by bol ocenený získaním Nobelovej ceny za fyziku v roku 1932.

V roku 1927 pôsobil ako profesor na univerzite v Lipsku, kde vyučoval teoretickú fyziku.

• Mohlo by vás zaujímať: "5 vekov histórie (a ich charakteristiky)"

Maticová mechanika a princíp neistoty

V roku 1925 Werner Heisenberg vyvinul maticovú kvantovú mechaniku. Táto teória vyniká svojím veľkým pragmatizmom, pretože namiesto toho, aby sa sústredila na vývoj fyzikálnych systémov od začiatku do konca, sústreďuje svoje úsilie o získanie informácií s vedomím počiatočného a konečného stavu systému bez obáv z toho, že presne vieme, čo sa stalo v systéme polovicu.

Heisenberg vyvoláva myšlienku zoskupovania informácií vo forme tabuliek dvojitého vstupu, niečo, na čo Max Born upútal jeho pozornosť, keďže to už študovali matematici, čo sa nelíšilo od teórie matíc. Podobne jedným z najvýraznejších výsledkov je, že násobenie matice nebolo komutatívne, takže asociácie fyzikálnych veličín s maticami by to museli odrážať matematický fakt. V dôsledku toho Heisenberg hlása princíp neurčitosti.

Takzvaný princíp neurčitosti alebo neurčitosti, nazývaný aj Heisenbergov princíp, tvrdí, že tomu tak nie je je možné s ľubovoľnou presnosťou a pri konštantnej hmotnosti poznať polohu a moment a častica. Z toho vyplýva, že súčin neistôt oboch veličín musí byť vždy väčší ako súčin Planckovej konštanty.

Vyhlásenie o princípe neistoty vyvolalo medzi fyzikmi tej doby veľký rozruch, keďže predpokladalo definitívne vymiznutie klasickej istoty vo fyzike a zavedenie indeterminizmu, ktorý ovplyvnil základy hmoty a hmotného vesmíru. Tento princíp predpokladá praktickú nemožnosť vykonania dokonalých meraní, pretože jednoduchá prítomnosť pozorovateľ narúša hodnoty ostatných uvažovaných častíc a ovplyvňuje práve prebiehajúce meranie mys.

Werner Heisenberg tiež predpovedal vďaka princípom kvantovej mechaniky duálne spektrum atómu vodíka a podarilo sa mu vysvetliť aj spektrum atómu hélia. Jeho práca na jadrovej teórii mu tiež umožnila predpovedať, že molekula vodíka môže existovať v dvoch stavoch.jeden ako ortovodík, v ktorom sa jadrá jeho dvoch atómov otáčajú v rovnakom smere, a druhý ako paravodík, v ktorom sa ich jadrá otáčajú v opačných smeroch.

• Súvisiaci článok: "4 hlavné typy vedy (a oblasti ich výskumu)"

Druhá svetová vojna

V roku 1935 sa pokúsil nahradiť Sommerfelda, keď odišiel do dôchodku ako učiteľ v Mníchove. S nástupom nacistov sú však Heisenbergove želania oklieštené.

Nacistická strana chcela odstrániť všetku „židovskú“ fyzikálnu teóriua v tejto zvláštnej kategórii boli kvantová mechanika a relativita, obe teórie, ktoré Heisenberg vyučoval na svojich hodinách a ktorých referentmi boli Židia Max Born a Albert einsen. V dôsledku toho nacisti zabránili Heisenbergovmu vymenovaniu.

Jeho osud sa však zmenil, keď ho v roku 1938 nacisti „láskavo“ pozvali, aby viedol ich pokus o výrobu atómovej zbrane. Z tohto dôvodu sa Wernerovi Heisenbergovi podarilo v rokoch 1942 až 1945 riadiť Fyzikálny inštitút cisára Wilhelma v Berlíne. Počas druhej svetovej vojny spolupracoval s Ottom Hahnom, jedným z objaviteľov jadrového štiepenia, spolupracoval pri výrobe jadrového reaktora.

Dlhé roky existovali pochybnosti o tom, či tento projekt zlyhal preto, že jeho členovia jednoducho neuspeli alebo preto Heisenberg a jeho spolupracovníci to vyslovene sabotovali podozrením, čo mohol urobiť Adolf Hitler s bombou. atómový.

V septembri 1941 Heisenberg odišiel do Dánska navštíviť Nielsa Bohra. Činom, ktorý podľa nacistov mohol byť klasifikovaný iba ako vlastizrada a ktorý ho vážne ohrozil, Heisenberg hovoril s Bohrom o nemeckom projekte atómovej bomby a dokonca mu nakreslil nákres reaktora.

Heisenberg vedel, že Bohr má kontakty mimo neokupovanej Európy a navrhol spoločné úsilie že vedci z Osi aj zo spojencov odložili jadrový výskum, kým vojna neskončí. V júni 1942 ďalší nemecký vedec J. Hans D. Jensen Bohrovi povedal, že nemeckí vedci nepracovali na jadrovej bombe, ale iba na reaktore.

Heisenberg a ďalší nemeckí vedci vždy tvrdili, že z morálnych dôvodov sa nepokúsili zostrojiť nacistickú atómovú bombu., navyše k tomu neboli dané okolnosti. Tieto vyhlásenia boli odsúdené vedcami, ktorí sa zúčastnili na projekte Manhattan, s tým, že Heisenberg v skutočnosti nebol vyrobil nemeckú atómovú bombu tak, že sa pomýlil vo výpočtoch potrebného množstva uránu-235 a kritického množstva na udržanie reakciu.

• Mohlo by vás zaujímať: "Psychológia konfliktu: teórie, ktoré vysvetľujú vojny a násilie"

Heisenberg tvárou v tvár novej jadrovej technológii

Na konci vojny v Európe a v rámci operácie Epsilon Heisenberg spolu s ďalšími vedcami, vrátane Otta Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker a Max von Laue boli zatknutí a umiestnení vo vidieckom dome zvanom Farm Hall v r. Anglicko. Toto domáce väzenie malo skryté mikrofóny, ktoré zaznamenávali všetky rozhovory väzňov.

Byť v tom dome, 6. augusta o šiestej popoludní, Heisenberg a jeho spoluväzni si vypočuli správu BBC o atómovej bombe v Hirošime. Nasledujúcu noc mal Werner Heisenberg rozhovor so svojimi kolegami prostredníctvom správy, ktorá obsahovala odhad približne správnu kritickú hmotnosť a požadovaný urán-235, okrem konštrukčných prvkov bomba.

Táto reč sa považuje za dôkaz, že Heisenberg skutočne mohol tieto výpočty urobiť, keď pracoval za nacistické Nemecko, ale nechcel, čo dáva silu argumentu, že bombu v skutočnosti nezostrojil pre námietky morálky.

Možno jeho fráza, ktorá najlepšie vystihuje jeho postoj ku konečnému použitiu atómovej teórie, je nasledovná:

"Myšlienky nie sú zodpovedné za to, čo si o nich muži urobia."

• Súvisiaci článok: "Marie Curie: biografia tohto priekopníckeho výskumníka rádioaktivity"

Posledné roky

Po definitívnom konci vojny bol Heisenberg nakoniec prepustený a bolo mu dovolené pokračovať vo fyzike v rodnom Nemecku. V roku 1946 bol vymenovaný za riaditeľa Inštitútu Maxa Plancka a neskôr organizoval a riadil Göttingenský inštitút fyziky a astrofyziky., ktorá bola v roku 1958 preložená do Mníchova.

V tomto meste sa Heisenberg sústredil na výskum teórie elementárnych častíc, tzv štruktúra atómového jadra, hydrodynamika turbulencie, kozmické žiarenie a feromagnetizmus.

V roku 1970 mu bola udelená cena Sigmunda Freuda za akademickú prózu. Zomrel o niekoľko rokov neskôr, 1. februára 1976 v Mníchove, vo veku 74 rokov.