Werner Heisenberg: biografija in prispevki tega nemškega teoretičnega fizika

Werner Heisenberg je ena najpomembnejših osebnosti v fiziki 20. stoletja. Njegovo načelo negotovosti skupaj z njegovimi ugotovitvami v kvantni in jedrski teoriji so oblikovali to znanost skozi preteklo stoletje in sedanjost.

Njegovo življenje, rojeno na začetku 20. stoletja, je zaznamoval izjemen razcvet zaradi njegovih teoretskih predpostavk, pa tudi zaradi nesreča, da sem živel v Nemčiji, ki bi jo kmalu prevzeli nacisti, ki bi imeli mračne načrte za svoje poskusi.

Heisenbergovo življenje bi lahko bilo življenje nekoga, ki je zgradil eno izmed najbolj smrtonosno v zgodovini, a na srečo je imel ta znanstvenik moralno načelo, ki mu je preprečila materializirati. Poglejmo njegovo zgodbo skozi to biografijo Wernerja Heisenberga.

• Povezani članek: "10 vej fizike in njihova področja znanja"

Kratka biografija Wernerja Heisenberga

Werner Karl Heisenberg se je rodil 5. decembra 1901 v Würzburgu v Nemčiji. Sin Annie in Augusta Heisenberga, profesorja humanistike, specializiranega za zgodovino Bizanca.

Heisenberg je bil že od malih nog naklonjen matematiki, v manjši meri pa fiziki.

Akademska pot

Leta 1920 je poskušal začeti doktorat iz čiste matematike pri Ferdinandu von Lindemannu kot mentorju, vendar ga je zavrnil kot študenta, ker je bil profesor tik pred upokojitvijo. Lindemann sam priporoča, da doktorski študij opravite pri fiziku Arnoldu Sommerfeldu kot mentorju, ki vas pozdravlja.

Med pisanjem doktorske disertacije, Heisenberg ima za partnerja Wolfganga Paulija, s katerim bi tesno sodeloval pri razvoju kvantne mehanike..

V prvem letniku opravlja predvsem tečaje matematike z namenom dela na teoriji številke skoraj niso imele možnosti, a sčasoma se je začel zanimati za teoretično fiziko. Werner Heisenberg poskuša delati na teoriji relativnosti Alberta Einsteina in njegov partner Pauli mu svetuje posvetiti se atomski teoriji, v kateri je bilo še kar nekaj neskladij med teorijo in dokazi eksperimentalno.

Med študijem na Univerzi v Münchnu se je odločil za fiziko, ne da bi opustil zanimanje za čisto matematiko.. V tistem času je bila fizika v bistvu eksperimentalna znanost. Arnold Sommerfeld je prepoznal njegove izjemne sposobnosti za matematično fiziko, vendar je pokazal tudi določene nasprotovanje Heisenbergovi doktorski diplomi zaradi njegovega velikega pomanjkanja spretnosti in neizkušenosti v fiziki eksperimentalno. Vendar je Werner Heisenberg na koncu leta 1923 končal doktorat in predstavil delo o turbulenci tekočin.

Iz Münchna je Heisenberg odšel na univerzo v Göttingenu, kjer je poučeval Max Born in Leta 1924 je odšel na Inštitut za teoretično fiziko v Kopenhagnu pod vodstvom Nielsa Bohra.. Tam bi Heisenberg srečal druge pomembne fizike, kot je Albert Einstein, in tako začel svoje najbolj produktivno obdobje, ki je povzročilo ustvarjanje matrične mehanike. Ta dosežek bi bil priznan z osvojitvijo Nobelove nagrade za fiziko leta 1932.

Leta 1927 je bil profesor na Univerzi v Leipzigu in poučeval teoretično fiziko.

• Morda vas zanima: "5 obdobij zgodovine (in njihove značilnosti)"

Matrična mehanika in načelo negotovosti

Leta 1925 je Werner Heisenberg razvil matrično kvantno mehaniko. Ta teorija izstopa po svojem velikem pragmatizmu, ker se namesto na evolucijo fizičnih sistemov od začetka do konca osredotoča na prizadevanja za pridobitev informacij ob poznavanju začetnega in končnega stanja sistema, brez skrbi, da bi natančno vedeli, kaj se je zgodilo v pol.

Heisenberg postavlja idejo o združevanju informacij v obliki tabel z dvojnim vnosom, nekaj, na kar je Max Born pritegnil njegovo pozornost, saj so ga preučevali že matematiki, kar se ni razlikovalo od teorije matrik. Podobno je eden najbolj presenetljivih rezultatov ta, da množenje matrik ni bilo komutativno, zato bi morale asociacije fizikalnih veličin z matrikami to odražati matematično dejstvo. Kot posledico tega Heisenberg razglasi načelo nedoločenosti.

Tako imenovano načelo negotovosti ali nedoločenosti, imenovano tudi Heisenbergovo načelo, pravi, da ni mogoče vedeti, s poljubno natančnostjo in ko je masa konstantna, položaj in moment a delec. Iz tega sledi, da mora biti produkt negotovosti obeh magnitud vedno večji od produkta Planckove konstante.

Izjava o načelu negotovosti je povzročila veliko razburjenja med fiziki tistega časa, saj je domneval dokončno izginotje klasične gotovosti v fiziki in uvedbo indeterminizma, ki je vplival na temelje materije in materialnega vesolja. To načelo predvideva praktično nezmožnost izvajanja popolnih meritev, saj je preprosta prisotnost opazovalec moti vrednosti ostalih delcev, ki se upoštevajo, in vpliva na meritev, ki se izvaja ogrinjalo.

Werner Heisenberg je po zaslugi načel kvantne mehanike napovedal tudi dvojni spekter atoma vodika in uspel razložiti tudi spekter atoma helija. Njegovo delo na jedrski teoriji mu je omogočilo tudi napovedovanje, da bi molekula vodika lahko obstajala v dveh stanjih., eden kot ortovodik, v katerem se jedra njegovih dveh atomov vrtita v isto smer, in drugi kot paravodik, v katerem se njuna jedra vrtita v nasprotni smeri.

• Povezani članek: "4 glavne vrste znanosti (in njihova raziskovalna področja)"

Druga svetovna vojna

Leta 1935 je poskušal zamenjati Sommerfelda, ko se je upokojil kot učitelj v Münchnu. Vendar so z vzponom nacistov Heisenbergove želje okrnjene.

Nacistična stranka je želela odpraviti vso "judovsko" fizično teorijo, v tej radovedni kategoriji pa sta bili kvantna mehanika in relativnost, obe teoriji, ki ju je Heisenberg poučeval v svojih razredih in katerih referenti so bili Judje Max Born in Albert Einsen. Posledično nacisti preprečijo Heisenbergovo imenovanje.

Vendar se je njegova usoda spremenila, ko so ga leta 1938 nacisti "prijazno" povabili, da vodi njihov poskus izdelave atomskega orožja. Zaradi tega je med letoma 1942 in 1945 Werner Heisenberg uspel voditi Inštitut za fiziko Kaiser Wilhelm v Berlinu. Med drugo svetovno vojno je sodeloval z Ottom Hahnom, enim od odkrilcev jedrske cepitve, in sodeloval pri izdelavi jedrskega reaktorja.

Dolga leta je obstajal dvom, ali ta projekt ni uspel, ker člani preprosto niso uspeli ali ker Heisenberg in njegovi sodelavci so ga izrecno sabotirali s sumom, kaj bi Adolf Hitler lahko storil z bombo. atomski.

Septembra 1941 je Heisenberg odšel na Dansko, da bi obiskal Nielsa Bohra. V dejanju, ki bi ga po mnenju nacistov lahko označili le za izdajo in ga je resno ogrozilo, Heisenberg se je z Bohrom pogovarjal o nemškem projektu atomske bombe in mu celo narisal risbo reaktorja.

Heisenberg je vedel, da ima Bohr stike izven nezasedene Evrope, in je predlagal skupna prizadevanja da so znanstveniki tako iz osi kot zaveznic odlašali z jedrskimi raziskavami, dokler vojne ni bilo konec. Junija 1942 je še en nemški znanstvenik, J. Hans D. Jensen je povedal Bohru, da nemški znanstveniki ne delajo na jedrski bombi, ampak le na reaktorju.

Heisenberg in drugi nemški znanstveniki so vedno trdili, da iz moralnih razlogov niso poskušali izdelati nacistične atomske bombe., poleg tega, da okoliščine za to niso bile podane. Te izjave so obsodili znanstveniki, ki so sodelovali pri projektu Manhattan, in navedli, da Heisenberg v resnici ni je izdelal nemško atomsko bombo tako, da se je zmotil pri izračunih potrebne količine urana-235 in kritične mase za vzdrževanje reakcijo.

• Morda vas zanima: "Psihologija konflikta: teorije, ki pojasnjujejo vojne in nasilje"

Heisenberg ob soočenju z novo jedrsko tehnologijo

Ob koncu vojne v Evropi in kot del operacije Epsilon je Heisenberg skupaj z drugimi znanstveniki, vključno z Ottom Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker in Max von Laue so bili aretirani in nameščeni v podeželsko hišo, imenovano Farm Hall v Anglija. Ta hišni zapor je imel skrite mikrofone, ki so snemali vse pogovore zapornikov.

Biti v tej hiši 6. avgusta ob šestih popoldne, Heisenberg in njegovi sojetniki so slišali poročilo BBC-ja o atomski bombi v Hirošimi. Naslednjo noč se je Werner Heisenberg pogovarjal s svojimi kolegi v obliki poročila, ki je vključevalo oceno Poleg konstrukcijskih značilnosti je potrebna približno pravilna kritična masa in uran-235 bomba.

Ta govor velja za dokaz, da bi Heisenberg res lahko naredil te izračune, ko je delal za nacistično Nemčijo, vendar tega ni hotel, kar daje moč argumentu, da bombe v resnici ni izdelal zaradi nasprotovanja moralo.

Morda je njegova fraza, ki najbolje povzema njegovo stališče o končni uporabi te atomske teorije, na koncu naslednja:

"Ideje niso odgovorne za to, kaj si moški naredijo iz njih."

• Povezani članek: "Marie Curie: biografija te pionirske raziskovalke radioaktivnosti"

Zadnja leta

Po dokončnem koncu vojne je bil Heisenberg na koncu izpuščen in mu je bilo dovoljeno, da nadaljuje z delom v fiziki v svoji rodni Nemčiji. Leta 1946 je bil imenovan za direktorja Inštituta Maxa Plancka, kasneje pa je organiziral in vodil Göttingenski inštitut za fiziko in astrofiziko., ki je bil leta 1958 prenesen v München.

V tem mestu se je Heisenberg osredotočil na raziskave teorije osnovnih delcev, struktura atomskega jedra, hidrodinamika turbulence, kozmični žarki in feromagnetizem.

Leta 1970 je prejel nagrado Sigmunda Freuda za akademsko prozo. Umrl bo nekaj let pozneje, 1. februarja 1976 v Münchnu, v starosti 74 let.