Werner Heisenberg: ชีวประวัติและผลงานของนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวเยอรมันคนนี้

เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์กเป็นหนึ่งในบุคคลที่สำคัญที่สุดในฟิสิกส์ศตวรรษที่ 20 หลักการความไม่แน่นอนของเขาพร้อมกับการค้นพบของเขาในทฤษฎีควอนตัมและนิวเคลียร์ได้หล่อหลอมวิทยาศาสตร์นี้ตลอดศตวรรษที่ผ่านมาและปัจจุบัน

เกิดเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 ชีวิตของเขามีการเติบโตอย่างน่าทึ่งด้วยสมมติฐานทางทฤษฎีของเขา แต่ยังรวมถึง โชคร้ายที่ได้อาศัยอยู่ในประเทศเยอรมนีซึ่งในไม่ช้าจะถูกยึดครองโดยพวกนาซีซึ่งจะมีแผนการที่มืดมนสำหรับพวกเขา การทดลอง

ชีวิตของไฮเซนเบิร์กอาจเป็นชีวิตของคนที่ได้สร้างสิ่งหนึ่งมากที่สุด ถึงตายได้ในประวัติศาสตร์ แต่โชคดีที่นักวิทยาศาสตร์คนนี้มีคุณธรรมที่ขวางกั้นเขาไว้ ทำให้มันเป็นจริง มาดูเรื่องราวของเขาผ่านชีวประวัติของแวร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก.

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "ฟิสิกส์ 10 สาขาและสาขาความรู้"

ชีวประวัติโดยย่อของ Werner Heisenberg

แวร์เนอร์ คาร์ล ไฮเซนเบิร์ก เกิดเมื่อวันที่ 5 ธันวาคม พ.ศ. 2444 ในเมืองเวิร์ซบวร์ก ประเทศเยอรมนี. ลูกชายของ Annie และ August Heisenberg ศาสตราจารย์ด้านมนุษยศาสตร์ที่เชี่ยวชาญด้านประวัติศาสตร์ของ Byzantium

ตั้งแต่อายุยังน้อย ไฮเซนเบิร์กชอบวิชาคณิตศาสตร์และมุ่งไปทางฟิสิกส์ในระดับที่น้อยกว่า

วิถีทางวิชาการ

ใน 1,920 เขาพยายามที่จะเริ่มต้นปริญญาเอกของเขาในคณิตศาสตร์บริสุทธิ์กับ Ferdinand von Lindemann เป็นติวเตอร์, แต่เขาปฏิเสธเขาเป็นนักเรียนเพราะศาสตราจารย์กำลังจะเกษียณ. ลินเดมันน์เองแนะนำให้คุณศึกษาระดับปริญญาเอกกับนักฟิสิกส์ อาร์โนลด์ ซอมเมอร์เฟลด์ ในตำแหน่งหัวหน้างาน ซึ่งยินดีต้อนรับคุณ

ในขณะที่ทำวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของคุณ ไฮเซนเบิร์กเป็นหุ้นส่วนของโวล์ฟกัง เพาลี ซึ่งเขาจะร่วมมืออย่างใกล้ชิดในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม.

ในช่วงปีแรกของเขาเขาเรียนวิชาคณิตศาสตร์เป็นหลักโดยมีจุดประสงค์ในการทำงานเกี่ยวกับทฤษฎีของ ตัวเลขแทบไม่มีโอกาสเกิดขึ้น แต่เมื่อเวลาผ่านไป เขาก็เริ่มสนใจฟิสิกส์เชิงทฤษฎี แวร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์กพยายามทำงานเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ และเพาลีผู้เป็นหุ้นส่วนของเขาแนะนำให้เขา เพื่ออุทิศตนให้กับทฤษฎีปรมาณูซึ่งยังคงมีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยระหว่างทฤษฎีและหลักฐาน ทดลอง

ระหว่างที่เขาเรียนที่มหาวิทยาลัยมิวนิก เขาเลือกเรียนฟิสิกส์โดยไม่เลิกสนใจวิชาคณิตศาสตร์ล้วนๆ. ในเวลานั้นฟิสิกส์เป็นวิทยาศาสตร์เชิงทดลองเป็นหลัก อาร์โนลด์ ซอมเมอร์เฟลด์ ยอมรับความสามารถพิเศษของเขาในด้านฟิสิกส์คณิตศาสตร์ แต่เขาก็แสดงให้เห็นบางอย่างเช่นกัน คัดค้านการสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกของไฮเซนเบิร์กเนื่องจากขาดประสบการณ์ด้านฟิสิกส์อย่างมาก ทดลอง อย่างไรก็ตาม ในที่สุด แวร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก ก็จบปริญญาเอกในปี 2466 โดยนำเสนองานเกี่ยวกับความปั่นป่วนของของเหลว

จากมิวนิก ไฮเซนเบิร์กไปต่อที่มหาวิทยาลัยเกิททิงเงน ซึ่งแม็กซ์ บอร์นสอนและ ในปี 1924 เขาไปที่สถาบันโคเปนเฮเกนสำหรับฟิสิกส์เชิงทฤษฎี กำกับโดย Niels Bohr. ที่นั่นไฮเซนเบิร์กจะได้พบกับนักฟิสิกส์ที่สำคัญคนอื่นๆ เช่น อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ และด้วยเหตุนี้จึงเริ่มช่วงที่มีประสิทธิผลมากที่สุด ส่งผลให้เกิดการสร้างกลศาสตร์เมทริกซ์ ความสำเร็จนี้จะได้รับการยอมรับโดยได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2475

ใน 1,927 เขาทำหน้าที่เป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยไลพ์ซิก, สอนฟิสิกส์ทฤษฎี.

• คุณอาจสนใจ: "5 ยุคแห่งประวัติศาสตร์ (และลักษณะของพวกเขา)"

กลศาสตร์เมทริกซ์และหลักการความไม่แน่นอน

ในปี 1925 แวร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก ได้พัฒนากลศาสตร์ควอนตัมเมทริกซ์ ทฤษฎีนี้โดดเด่นในด้านลัทธิปฏิบัตินิยมที่ยิ่งใหญ่ เพราะแทนที่จะมุ่งไปที่วิวัฒนาการของระบบกายภาพตั้งแต่ต้นจนจบ กลับมุ่งความสนใจไปที่ พยายามที่จะได้รับข้อมูลที่รู้สถานะเริ่มต้นและสุดท้ายของระบบโดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นใน ครึ่ง.

ไฮเซนเบิร์ก ยกแนวคิดการจัดกลุ่มข้อมูลในรูปแบบของตารางรายการคู่ซึ่งเป็นสิ่งที่แม็กซ์ บอร์นสนใจ เนื่องจากได้รับการศึกษาโดยนักคณิตศาสตร์แล้ว ซึ่งไม่แตกต่างจากทฤษฎีเมทริกซ์ ในทำนองเดียวกัน ผลลัพธ์ที่โดดเด่นที่สุดประการหนึ่งคือการคูณเมทริกซ์ไม่ได้ การสับเปลี่ยน ดังนั้นความสัมพันธ์ของปริมาณทางกายภาพกับเมทริกซ์จะต้องสะท้อนให้เห็นว่า ข้อเท็จจริงทางคณิตศาสตร์ ด้วยเหตุนี้ไฮเซนเบิร์กจึงเน้นย้ำหลักการไม่แน่นอน

หลักความไม่แน่นอนหรือความไม่แน่นอนที่เรียกว่า หรือที่เรียกว่าหลักการไฮเซนเบิร์ก ระบุว่าไม่ใช่ เป็นไปได้ที่จะรู้ด้วยความแม่นยำโดยพลการและเมื่อมวลคงที่ตำแหน่งและโมเมนต์ของ a อนุภาค. จากนี้ไป ผลคูณของความไม่แน่นอนของทั้งสองขนาดจะต้องมากกว่าค่าคงที่ของพลังค์เสมอ

หลักความไม่แน่นอนทำให้เกิดความปั่นป่วนในหมู่นักฟิสิกส์ในสมัยนั้นเพราะมันควรจะเป็นการหายตัวไปของความแน่นอนแบบคลาสสิกในวิชาฟิสิกส์และการแนะนำของความไม่แน่นอนที่ส่งผลต่อรากฐานของสสารและจักรวาลวัตถุ หลักการนี้สันนิษฐานว่าเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติในการดำเนินการวัดที่สมบูรณ์แบบเนื่องจากการมีอยู่อย่างง่ายของ ผู้สังเกตรบกวนค่าของอนุภาคอื่น ๆ ที่พิจารณาและมีอิทธิพลต่อการวัดที่กำลังดำเนินการ แหลม

Werner Heisenberg ยังทำนายด้วยหลักการของกลศาสตร์ควอนตัมสเปกตรัมคู่ของอะตอมไฮโดรเจนและสามารถอธิบายอะตอมของฮีเลียมได้เช่นกัน งานของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีนิวเคลียร์ยังทำให้เขาสามารถทำนายได้ว่าโมเลกุลไฮโดรเจนอาจมีอยู่ในสองสถานะหนึ่งเป็นออร์โธไฮโดรเจนซึ่งนิวเคลียสของอะตอมทั้งสองหมุนไปในทิศทางเดียวกันและอีกอันเป็นพาราไฮโดรเจนซึ่งนิวเคลียสของพวกมันหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "วิทยาศาสตร์หลัก 4 ประเภท (และสาขาการวิจัย)"

สงครามโลกครั้งที่สอง

ใน 1,935 เขาพยายามที่จะแทนที่ซอมเมอร์เฟลด์เมื่อเขาเกษียณเป็นครูในมิวนิก. อย่างไรก็ตาม ด้วยการเกิดขึ้นของพวกนาซี ความปรารถนาของไฮเซนเบิร์กก็ถูกตัดทอน

พรรคนาซีต้องการกำจัดทฤษฎีทางกายภาพที่ "จูไดซ์" ทั้งหมดและในหมวดหมู่ที่น่าสงสัยนั้นคือกลศาสตร์ควอนตัมและสัมพัทธภาพ ทั้งสองทฤษฎีที่ไฮเซนเบิร์กสอนในชั้นเรียนของเขาและผู้อ้างอิงคือ ชาวยิว แม็กซ์ บอร์น และ อัลเบิร์ต ไอน์เซ่น. ด้วยเหตุนี้ พวกนาซีจึงขัดขวางการแต่งตั้งไฮเซนเบิร์ก

อย่างไรก็ตาม ชะตากรรมของเขาจะเปลี่ยนไปเมื่อในปี 1938 พวกนาซี "กรุณา" เชิญเขาให้เป็นผู้นำในการผลิตอาวุธปรมาณู ด้วยเหตุนี้ ระหว่างปี 1942 ถึง 1945 แวร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์กจึงสามารถกำกับสถาบันฟิสิกส์ไกเซอร์ วิลเฮล์มในกรุงเบอร์ลินได้ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เขาทำงานร่วมกับ Otto Hahn หนึ่งในผู้ค้นพบนิวเคลียร์ฟิชชัน โดยร่วมมือกันในการผลิตเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

หลายปีที่ผ่านมามีข้อสงสัยว่าโครงการนี้ล้มเหลวเพราะสมาชิกไม่ประสบความสำเร็จหรือเพราะ ไฮเซนเบิร์กและผู้ทำงานร่วมกันของเขาก่อวินาศกรรมอย่างชัดเจนโดยสงสัยว่าอดอล์ฟฮิตเลอร์อาจทำอะไรกับระเบิด อะตอม

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2484 ไฮเซนเบิร์กเดินทางไปเดนมาร์กเพื่อเยี่ยมนีลส์ โบร์ ในการกระทำที่ตามพวกนาซีสามารถจัดได้ว่าเป็นกบฏและเป็นอันตรายต่อเขาอย่างร้ายแรง ไฮเซนเบิร์กคุยกับบอร์เกี่ยวกับโครงการระเบิดปรมาณูของเยอรมันและวาดรูปเครื่องปฏิกรณ์ให้เขาด้วย.

ไฮเซนเบิร์กรู้ว่าบอร์มีการติดต่อนอกยุโรปที่ไม่ได้ถูกยึดครองและเสนอความพยายามร่วมกันเพื่อ ที่นักวิทยาศาสตร์จากทั้งฝ่ายอักษะและพันธมิตรชะลอการวิจัยนิวเคลียร์จนกว่าสงครามจะยุติลง ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2485 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันอีกคนหนึ่ง เจ. ฮานส์ ดี เซ่นบอกบอร์ว่านักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันไม่ได้ทำงานเกี่ยวกับระเบิดนิวเคลียร์ แต่ทำงานบนเครื่องปฏิกรณ์เท่านั้น

ไฮเซนเบิร์กและนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันคนอื่นๆ อ้างว่าด้วยเหตุผลทางศีลธรรม พวกเขาไม่ได้พยายามสร้างระเบิดปรมาณูของนาซีนอกเหนือไปจากข้อเท็จจริงที่ว่าสถานการณ์ไม่ได้ถูกกำหนดให้ทำเช่นนั้น คำพูดเหล่านี้ถูกประณามโดยนักวิทยาศาสตร์ที่เข้าร่วมในโครงการแมนฮัตตันโดยระบุว่าไฮเซนเบิร์กไม่ได้จริงๆ ผลิตระเบิดปรมาณูของเยอรมันโดยผิดพลาดในการคำนวณปริมาณที่จำเป็นของยูเรเนียม-235 และมวลวิกฤตเพื่อรักษา ปฏิกิริยา.

• คุณอาจสนใจ: "จิตวิทยาแห่งความขัดแย้ง: ทฤษฎีที่อธิบายสงครามและความรุนแรง"

ไฮเซนเบิร์กเผชิญกับเทคโนโลยีนิวเคลียร์ใหม่

เมื่อสิ้นสุดสงครามในยุโรปและเป็นส่วนหนึ่งของปฏิบัติการเอปไซลอน ไฮเซนเบิร์ก พร้อมด้วยนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ รวมทั้งอ็อตโต ฮาห์น คาร์ล ฟรีดริช ฟอน ไวซ์เคอร์ และแม็กซ์ ฟอน เลา ถูกจับและถูกขังในบ้านในชนบทชื่อฟาร์มฮอลล์ใน อังกฤษ. เรือนจำนี้มีไมโครโฟนซ่อนไว้ซึ่งบันทึกการสนทนาทั้งหมดของนักโทษ

อยู่ในบ้านนั้น เมื่อวันที่ 6 ส.ค. เวลาหกโมงเย็น ไฮเซนเบิร์กและเพื่อนนักโทษได้ยินรายงานของ BBC เกี่ยวกับระเบิดปรมาณูฮิโรชิม่า. คืนถัดมา แวร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก ได้พูดคุยกับเพื่อนร่วมงานของเขาผ่านทางรายงาน ซึ่งรวมถึงค่าประมาณด้วย มวลวิกฤตที่ถูกต้องโดยประมาณและต้องใช้ยูเรเนียม-235 นอกเหนือจากคุณสมบัติการออกแบบของ ระเบิด.

คำพูดนี้ถือเป็นข้อพิสูจน์ว่าไฮเซนเบิร์กสามารถทำการคำนวณเหล่านี้ได้จริงเมื่อเขากำลังทำงาน สำหรับนาซีเยอรมนีแต่เขาไม่ต้องการซึ่งทำให้มีการโต้แย้งว่าเขาไม่ได้สร้างระเบิดจริงๆเพราะการคัดค้าน ศีลธรรม

บางทีวลีของเขาที่สรุปตำแหน่งของเขาในการใช้ขั้นสุดท้ายได้ดีที่สุดซึ่งทฤษฎีปรมาณูก็ลงเอยดังนี้:

"ความคิดไม่รับผิดชอบต่อสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น"

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "Marie Curie: ชีวประวัติของนักวิจัยผู้บุกเบิกกัมมันตภาพรังสี"

ปีที่แล้ว

หลังจากสิ้นสุดสงครามในที่สุด ไฮเซนเบิร์กก็ได้รับการปล่อยตัวในที่สุดและได้รับอนุญาตให้ทำงานด้านฟิสิกส์ต่อไปในเยอรมนีบ้านเกิดของเขา ในปีพ.ศ. 2489 เขาได้รับแต่งตั้งให้เป็นผู้อำนวยการสถาบันมักซ์พลังค์ และต่อมาเขาได้จัดตั้งและกำกับสถาบันฟิสิกส์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์เกิตทีเงินซึ่งถูกย้ายในปี 1958 ไปยังมิวนิก

ในเมืองนั้นไฮเซนเบิร์กได้จดจ่ออยู่กับการวิจัยเกี่ยวกับทฤษฎีอนุภาคมูลฐาน โครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอม อุทกพลศาสตร์ของความปั่นป่วน รังสีคอสมิกและ แม่เหล็กไฟฟ้า

ในปี 1970 เขาได้รับรางวัล Sigmund Freud Prize for Academic Prose เขาจะเสียชีวิตในอีกไม่กี่ปีต่อมาในวันที่ 1 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2519 ในเมืองมิวนิก เมื่ออายุได้ 74 ปี