Werner Heisenberg: biografi och bidrag från denna tyska teoretiska fysiker

Werner Heisenberg är en av de viktigaste figurerna inom 1900-talets fysik. Hans osäkerhetsprincip tillsammans med hans upptäckter inom kvant- och kärnteori har format denna vetenskap under det senaste århundradet och nuet.

Född i början av 1900-talet präglades hans liv av en anmärkningsvärd boom tack vare hans teoretiska antaganden men också oturen att ha levt i ett Tyskland som snart skulle tas över av nazisterna som skulle ha mörka planer för sina experiment.

Heisenbergs liv kunde ha varit någon som hade byggt en av de mest dödligt i historien, men lyckligtvis hade denna vetenskapsman en moral som hindrade honom materialisera det. Låt oss se hans berättelse genom denna biografi om Werner Heisenberg.

• Relaterad artikel: "Fysikens 10 grenar och deras kunskapsområden"

Kort biografi om Werner Heisenberg

Werner Karl Heisenberg föddes den 5 december 1901 i Würzburg, Tyskland. Son till Annie och August Heisenberg, professor i humaniora som specialiserat sig på Bysans historia.

Från en ung ålder var Heisenberg benägen till matematik, och i mindre utsträckning till fysik.

Akademisk bana

1920 försökte han påbörja sin doktorsexamen i ren matematik med Ferdinand von Lindemann som handledare, men han avvisade honom som student eftersom professorn var på väg att gå i pension. Lindemann själv rekommenderar att du gör dina doktorandstudier med fysikern Arnold Sommerfeld som handledare, som hälsar dig välkommen.

När du gör din doktorsavhandling, Heisenberg har som partner Wolfgang Pauli, som han skulle ha ett nära samarbete med i utvecklingen av kvantmekaniken..

Under sitt första år läser han huvudsakligen matematikkurser med avsikt att arbeta med teorin om siffror hade knappast en chans men allt eftersom tiden gick blev han intresserad av teoretisk fysik. Werner Heisenberg försöker arbeta med Albert Einsteins relativitetsteori och hans partner Pauli ger honom råd att ägna sig åt atomteorin där det fortfarande fanns en hel del diskrepanser mellan teori och bevis experimentell.

Under sina studier vid universitetet i München valde han fysik, utan att ge upp intresset för ren matematik. På den tiden var fysiken i grunden en experimentell vetenskap. Arnold Sommerfeld erkände sina extraordinära förmågor för matematisk fysik, men han visade också en viss motstånd mot Heisenbergs doktorsexamen på grund av hans stora brist på skicklighet och oerfarenhet i fysik experimentell. Men Werner Heisenberg avslutade så småningom sin doktorsexamen 1923 och presenterade ett arbete om vätsketurbulens.

Från München gick Heisenberg vidare till universitetet i Göttingen, där Max Born undervisade och, 1924 gick han till Köpenhamnsinstitutet för teoretisk fysik under regi av Niels Bohr. Där skulle Heisenberg träffa andra viktiga fysiker som Albert Einstein, och därmed börja sin mest produktiva period, vilket resulterade i skapandet av matrismekanik. Denna prestation skulle erkännas genom att vinna Nobelpriset i fysik 1932.

1927 tjänstgjorde han som professor vid universitetet i Leipzig och undervisade i teoretisk fysik.

• Du kanske är intresserad av: "Historiens 5 åldrar (och deras egenskaper)"

Matrismekanik och osäkerhetsprincipen

1925 utvecklade Werner Heisenberg matriskvantmekanik. Denna teori utmärker sig för sin stora pragmatism eftersom den, istället för att koncentrera sig på utvecklingen av fysiska system från början till slut, koncentrerar sin ansträngningar för att få information som känner till systemets initiala och slutliga tillstånd, utan att behöva oroa dig för att veta exakt vad som hände i halv.

Heisenberg väcker idén om att gruppera information i form av dubbla tabeller, något som Max Born fångade hans uppmärksamhet, eftersom det redan hade studerats av matematiker, vilket inte skilde sig från matristeori. På samma sätt är ett av de mest slående resultaten att matrismultiplikation inte var det kommutativ, så associationerna mellan fysiska storheter och matriser måste återspegla det matematiskt faktum. Som en konsekvens av detta uttalar Heisenberg principen om obestämdhet.

Den så kallade osäkerhets- eller obestämbarhetsprincipen, även kallad Heisenberg-principen, säger att det inte är möjligt att veta, med godtycklig precision och när massan är konstant, positionen och momentet för en partikel. Av detta följer att produkten av osäkerheterna av båda storlekarna alltid måste vara större än den av Plancks konstant.

Uttalandet om osäkerhetsprincipen väckte mycket uppståndelse bland den tidens fysiker, eftersom det antog det definitiva försvinnandet av klassisk säkerhet i fysiken och införandet av en indeterminism som påverkade grunderna för materien och det materiella universum. Denna princip förutsätter den praktiska omöjligheten att utföra perfekta mätningar eftersom den enkla närvaron av observatören stör värdena för de andra partiklarna som beaktas och påverkar mätningen som görs cape.

Werner Heisenberg förutspådde också, tack vare kvantmekanikens principer, väteatomens dubbla spektrum och lyckades förklara också heliumatomens. Hans arbete med kärnkraftsteori gjorde det också möjligt för honom att förutsäga att vätemolekylen kunde existera i två tillstånd., en som ortoväte, i vilken kärnorna i dess två atomer roterar i samma riktning, och en annan som paraväte, i vilken deras kärnor roterar i motsatta riktningar.

• Relaterad artikel: "De fyra huvudtyperna av vetenskap (och deras forskningsområden)"

Andra världskriget

1935 försökte han ersätta Sommerfeld när han gick i pension som lärare i München. Men i och med nazisternas framväxt, trunkeras Heisenbergs önskemål.

Nazistpartiet ville eliminera all "judaiserande" fysikalisk teori, och i den märkliga kategorin fanns kvantmekanik och relativitet, båda teorier som Heisenberg lärde ut i hans klasser och vars referenter var judarna Max Born och Albert einsen. Som en konsekvens hindrar nazisterna Heisenbergs utnämning.

Men hans öde skulle förändras när nazisterna 1938 "vänligt" bjöd in honom att leda deras försök att tillverka ett atomvapen. Av denna anledning, mellan 1942 och 1945, lyckades Werner Heisenberg leda Kaiser Wilhelm Institute for Physics i Berlin. Under andra världskriget arbetade han med Otto Hahn, en av upptäckarna av kärnklyvning, som samarbetade i tillverkningen av en kärnreaktor.

Under många år rådde tvivel om huruvida detta projekt misslyckades för att dess medlemmar helt enkelt inte lyckades eller för att det inte lyckades Heisenberg och hans medarbetare saboterade uttryckligen det genom att misstänka vad Adolf Hitler kan ha gjort med en bomb. atom.

I september 1941 åkte Heisenberg till Danmark för att besöka Niels Bohr. I en handling som enligt nazisterna endast kunde ha klassificerats som förräderi och som allvarligt äventyrade honom, Heisenberg pratade med Bohr om det tyska atombombprojektet och ritade till och med en teckning av en reaktor för honom.

Heisenberg visste att Bohr hade kontakter utanför det icke-ockuperade Europa och föreslog en gemensam ansträngning för att att forskare från både Axis och allierade försenade kärnforskningen tills kriget var över. I juni 1942, en annan tysk vetenskapsman, J. Hans D. Jensen berättade för Bohr att de tyska forskarna inte arbetade på en kärnvapenbomb, utan bara på en reaktor.

Heisenberg och andra tyska forskare hävdade alltid att de av moraliska skäl inte försökte bygga den nazistiska atombomben., förutom att omständigheterna inte var givna för att göra det. Dessa uttalanden fördömdes av forskare som deltog i Manhattan-projektet och påstod att Heisenberg inte riktigt hade tillverkade den tyska atombomben genom att göra fel i sina beräkningar av den nödvändiga mängden uran-235 och den kritiska massan för att upprätthålla reaktion.

• Du kanske är intresserad av: "Konfliktpsykologi: teorier som förklarar krig och våld"

Heisenberg inför ny kärnteknik

I slutet av kriget i Europa och som en del av Operation Epsilon, Heisenberg tillsammans med andra vetenskapsmän, inklusive Otto Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker och Max von Laue, arresterades och placerades i en lantgård som heter Farm Hall i England. Detta husfängelse hade gömda mikrofoner som spelade in alla samtal från fångarna.

Att vara i det huset, den 6 augusti, klockan sex på eftermiddagen, Heisenberg och hans medfångar hörde en BBC-rapport om atombomben i Hiroshima. Följande natt höll Werner Heisenberg ett föredrag för sina kollegor i form av en rapport, som innehöll en uppskattning ungefär korrekt kritisk massa och Uranium-235 krävs, utöver designegenskaperna hos bomba.

Detta tal anses vara ett bevis på att Heisenberg verkligen kunde ha gjort dessa beräkningar när han arbetade för Nazityskland, men han ville inte, vilket ger kraft åt argumentet att han inte riktigt byggde bomben på grund av invändningar moral.

Kanske hans fras som bäst sammanfattar hans ståndpunkt om den slutliga användningen av atomteorin blev följande:

"Idéer är inte ansvariga för vad män gör dem till."

• Relaterad artikel: "Marie Curie: biografi om denna banbrytande forskare av radioaktivitet"

Senaste åren

Efter krigets slutliga slut släpptes Heisenberg så småningom och fick fortsätta arbeta med fysik i sitt hemland Tyskland. 1946 utsågs han till direktör för Max Planck-institutet, och senare organiserade och ledde han Göttingens institut för fysik och astrofysik., som överfördes 1958 till München.

I den staden koncentrerade Heisenberg sig på forskning om teorin om elementarpartiklar strukturen hos atomkärnan, turbulensens hydrodynamik, kosmiska strålar och ferromagnetism.

1970 tilldelades han Sigmund Freud-priset för akademisk prosa. Han skulle dö några år senare, den 1 februari 1976 i München, 74 år gammal.