WERNER HEISENBERG: ÉLETRAJZ, FELFEDEZÉS, KÖZLEMÉNYEK, MŰVEK - TUDOMÁNY - 2026

Werner Heisenberg (1901 - 1976) német fizikus és filozófus volt ismert, hogy ő az ember, aki a bizonytalanság elve mellett a kvantummechanikát a mátrixok szempontjából is megfogalmazta. Ezeknek a felfedezéseknek köszönhetően 1932-ben elnyerte a fizika Nobel-díját.

Ezenkívül hozzájárult a turbulens folyadékok, az atommag, a ferromágnesesség, a kozmikus sugarak és a szubatomi részecskék hidrodinamikájának elméleteihez, többek között a kutatás során.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Ismeretlen, ismeretlen szerző / CC-BY-SA 3.0, a Wikimedia Commons segítségével

Az egyik tudós volt, aki beavatkozott a náci német nukleáris fegyverekkel foglalkozó projektbe a második világháború idején. A háború végén kinevezték a Kaiser Willhelm Fizikai Intézet igazgatójává.

Igazgatóként szolgált, amíg az intézmény Münchenbe költözött, ahol kibővült, és átnevezte a Max Planck Fizikai és Asztrofizikai Intézetnek.

Heisenberg volt a Német Kutatási Tanács, az Atomfizikai Bizottság, a Nukleáris Fizika Munkacsoport elnöke és az Alexander von Humboldt Alapítvány elnöke.

Életrajz

Korai évek és tanulmányok

Werner Karl Heisenberg 1901. december 5-én született a németországi Würzburgban. Kaspar Ernst August Heisenberg, a klasszikus nyelvek középiskolai tanára, fia volt, aki Németország egyetlen középkori és modern görög tanulmányi tanára lett az egyetemi rendszerben. Anyja Annie Wecklein nevű nő volt.

Fizikai és matematikai tanulmányait a müncheni Ludwig Maximilian Egyetemen és a Göttingeni Georg-August Egyetemen kezdte 1920 és 1923 között.

A professzor és a fizikus, Arnold Sommerfeld megfigyelte legjobb hallgatóit és tudta Heisenberg érdeklődését a Dane Niels Bohr anatómiai fizika elmélete iránt; a professzor 1922 júniusában vitte a Bohr-fesztiválra.

Végül, 1923-ban, Sommerfeld alatt Münchenben szerezte doktorátust, és a következő évben befejezte habilitációját.

Heisenberg doktori disszertációjának tárgyát maga Sommerfeld javasolta. Arra törekedett, hogy a turbulencia gondolatát a folyadék mozgásának mintájának tekintse, amelyet a nyomás és az áramlási sebesség hirtelen változásai jellemeznek.

Pontosabban, Heisenberg több konkrét egyenlettel közelítette meg a stabilitás problémáját. Fiatalságában a német cserkészek egyesületének tagja volt és a Német Ifjúsági Mozgalom tagja.

Karrierje kezdete

1924 és 1927 között Heisenberg elismerten szerepelt Göttingeni magántulajdonosként (egyetemi oktató).

1924. szeptember 17-től a következő év május 1-ig kutatásokat végzett a Niels Bohr dán fizikussal, a Rockefeller Alapítvány Nemzetközi Oktatási Testületének támogatása révén.

1925-ben hat hónap alatt kidolgozta a kvantummechanika formuláját; meglehetősen teljes matematikai megvalósítás, Max Born és Pascual Jordan német fizikusok kíséretében.

Koppenhágában, 1927-ben Heisenbergnek sikerült kidolgoznia a bizonytalanság elvét, miközben a kvantummechanika matematikai alapjain dolgozott.

Kutatása befejezése után, február 23-án levelet írt Wolfgang Pauli osztrák fizikusnak, amelyben először írta le ezt az alapelvet.

Aztán 1928-ban a lipcseiben megjelent cikket ajánlott fel, ahol a Pauli kizárási elvét alkalmazta a ferromágnesesség rejtélyének megoldására; egy fizikai jelenség, amely mágneses elrendezést hoz létre ugyanabban az irányban és értelemben.

1929 év elején Heisenberg és Pauli két tanulmányt mutattak be, amelyek meghatározták a relativista kvantummező elméletét.

Nóbel díj

Werner Heisenberg nemcsak sikerült kifejlesztenie a kvantummező-elmélet létrehozására irányuló kutatási programot néhány kollégájával együtt, hanem a atommag elméletén is dolgozott, miután a neutront 1932-ben fedezték fel.

Egy ilyen projektben sikerült kifejlesztenie egy proton-neutron kölcsönhatási modellt egy korai leírásban, amelyet később erős erőnek hívtak.

1928-ban Albert Einstein Werner Heisenberget, Max Bornot és Pascual Jordan-et jelölte a fizika Nobel-díjra. Az 1932-es díj bejelentését 1933 novemberéig elhalasztották.

Ebben az időben jelentették be, hogy Heisenberg megnyerte az 1932-es díjat a kvantummechanika létrehozásáért. Heisenberg közreműködéséből felfedezték a hidrogén allotrop alakját: azaz az anyagok különböző atomszerkezeteit, amelyek egyszerűek.

Náci támadások

Ugyanebben az évben, amikor 1933-ban megkapta a Nobel-békedíjat, észrevette a náci párt fellendülését. A náci politikák kizárták az "nem árjakat", ami sok professzor, köztük Born, Einstein és más lipcsei Heisenberg kollégák elbocsátását jelentette.

Heisenberg ilyen cselekedetekre nyugodtan reagált, elkerülve a nyilvános felháborodást, mert azt gondolta, hogy a náci rezsim rövid életű. Heisenberg gyorsan könnyű célpont lett.

A radikális náci fizikusok egy csoportja támogatta az „árja fizika” elképzelését, szemben a „zsidó fizikaval”, ez a relativitáselmélettel és a kvantumelméletekkel kapcsolatos; Valójában Heisenberget a náci sajtó erősen támadta, "fehér zsidónak" hívva.

Sommerfeld fontolóra vette Heisenberg elhagyását a müncheni egyetemi órák utódjaként; A kinevezésre vonatkozó ajánlatát azonban a náci mozgalom ellenzi. Heisenberg keserű ízét hagyta a nácik önkényes döntései után.

Heisenberg a második világháborúban

1939. szeptember 1-jén, a II. Világháború kezdetén, megalakult a német nukleáris fegyverek programja. Több találkozó után Heisenberg bekerült és ügyvezető igazgató lett.

1942 február 26-tól 28-ig Heisenberg tudományos előadást tartott a birodalmi bírósági tisztviselőknek az atommaghasadásból történő energiaszerzésről.

Ezenkívül elmagyarázta az óriási energiapotenciált, amelyet az ilyen típusú energia nyújt. Azt állította, hogy egy atommag hasadása révén 250 millió volt elektron szabadulhat fel, ezért elkészítették a kutatást.

A maghasadás felfedezését a német reflektorfénybe vették. Heisenberg kutatócsoportjának azonban nem sikerült reaktor vagy atombomba előállítása.

Néhány hivatkozás szerint Heisenberg inkompetens. Mások éppen ellenkezőleg, azt állították, hogy a késedelem szándékosan történt, vagy az erőfeszítést szabotálták. Nyilvánvaló volt, hogy a vizsgálat különböző pontjaiban jelentős hibák voltak.

Különböző hivatkozások szerint a német és angol nyelvű átiratok azt mutatják, hogy Heisenberg és más kollégák is örültek annak, hogy a szövetségesek győzelmesek voltak a második világháborúban.

Háború utáni évek és halál

Végül 1946-ban folytatta pozícióját a Kaiser Wilhelm Intézetben, amelyet hamarosan átneveztek a Max Planck Fizikai Intézethez. A háború utáni években Heisenberg Nyugat-Németországban a német tudomány adminisztrátora és szóvivője volt, apolitikus álláspontot tartva.

1949-ben a Német Kutatási Tanács első elnökévé vált, azzal a szándékkal, hogy hazája tudományát nemzetközi szinten is népszerűsítse.

Később, 1953-ban a Humboldt Alapítvány alapító elnökévé vált; egy kormány által finanszírozott szervezet, amely ösztöndíjakat ítél oda külföldi tudósoknak, hogy kutatásokat végezzenek Németországban.

Az 1960-as évek végén Heisenbergnek sikerült önéletrajzát írni. A könyvet Németországban tették közzé, és évekkel később lefordították angolra, majd más nyelvekre.

1976. február 1-jén Heisenberg vese- és epehólyag-rákban halt meg. Másnap kollégái sétáltak a Fizikai Intézetből az otthonába, és gyertyákat helyeztek a bejárati ajtóra, hogy tiszteletet adhassanak a legendás tudósnak.

Felfedezések és hozzájárulások

Mátrix mechanika

A kvantummechanika első modelleit Albert Einstein, Niels Bohr és más vezető tudósok készítették. Később egy fiatal fizikus egy csoportja a klasszikus elméletekkel ellentétben, sokkal pontosabb nyelveket használva, kísérleteken és nem az intuíción alapult.

1925-ben Heisenberg volt az első, aki a kvantummechanika egyik legteljesebb matematikai összetételét készítette. Heisenberg elképzelése az volt, hogy ennek az egyenletnek a segítségével a hidrogén spektrumának különböző sávjaiban a fotonok intenzitása megjósolható.

Ez a megfogalmazás azon a tényen alapszik, hogy bármilyen rendszer leírható és mérhető megfigyelésekkel és tudományos mérésekkel a mátrixelmélet szerint. Ebben az értelemben a mátrixok matematikai kifejezések egy jelenség adatainak összekapcsolására.

A bizonytalanság elve

A kvantumfizika gyakran zavaró, mivel a meghatározást valószínűségek váltják fel. Például, a részecske lehet egy vagy másik helyen, vagy akár mindkettőben egyszerre; helyét csak valószínűségek segítségével lehet megbecsülni.

Ez a kvantumösszetévesztés a Heisenberg bizonytalanság elvének köszönhetően magyarázható. 1927-ben a német fizikus elmagyarázta elvét egy részecske helyzetének és mozgásának mérésével. Például egy objektum lendülete a tömeg és a sebesség szorzata.

Tekintettel erre a tényre, a bizonytalanság elve azt jelzi, hogy a részecske helyzetét és mozgását nem lehet teljesen biztosan megismerni. Heisenberg állítása szerint a részecske helyzetének és lendületének ismerete korlátozott, még az elmélete felhasználásával is.

Heisenberg esetében, ha nagyon pontosan ismeri a helyzetet, akkor csak korlátozott információval rendelkezik annak lendületéről.

Neutron-proton modell

A proton-elektron modell bizonyos problémákat okozott. Noha elfogadták, hogy az atommag protonokból és neutronokból áll, a neutron jellege nem volt világos.

A neutron felfedezése után Werner Heisenberg és Dmitri Ivanenko a szovjet-ukrán fizikus 1932-ben javaslatot tett egy proton- és neutronmodellre a mag számára.

A Heisenberg papírok a magban levő protonok és neutronok részletes leírására vonatkoznak a kvantummechanika segítségével. Feltételezte továbbá a nukleáris elektronok jelenlétét a neutronoktól és a protonoktól eltekintve.

Pontosabban, azt feltételezte, hogy a neutron proton-elektron vegyület, amelyre nincs kvantummechanikai magyarázat.

Noha a neutron-proton modell sok problémát megoldott és bizonyos kérdésekre válaszolt, problémát jelentett annak elmagyarázása, hogy az elektronok miként bocsáthatnak ki a magból. Ezeknek a felfedezéseknek köszönhetően az atom képe megváltozott, és jelentősen felgyorsította az atomfizika felfedezéseit.

Plays

A kvantumelmélet fizikai alapelvei

A kvantumelmélet fizikai alapelvei Werner Heisenberg által írt könyv, amelyet 1930-ban adtak ki először a Chicagói Egyetemnek köszönhetően. Később, 1949-ben, egy új változatot nyomtattak át a sikerre.

A német fizikus ezt a könyvet azzal a szándékkal írta, hogy a kvantummechanikáról egyszerű módon beszéljen, kevés technikai nyelvvel, hogy ez a tudomány gyorsan megérthető legyen.

A könyvet több mint 1200 alkalommal idézték fontos hivatalos hivatkozásokban és forrásokban. A munka felépítése alapvetõen a kvantumelmélet és a bizonytalanság elvének gyors és egyszerû megbeszélésén alapul.

Fizika és filozófia

A fizika és a filozófia egy Werner Heisenberg által 1958-ban összefoglalóan kidolgozott részmunkából állt. Ebben a munkában Heisenberg kiemelkedő cikkei és közleményei alapján magyarázza a modern fizika forradalmának eseményeit.

Heisenberget az jellemezte, hogy tudományos karrierje során számtalan előadást tartott és fizikai beszélgetéseket folytatott. Ebben az értelemben ez a munka a német tudós felfedezéseivel kapcsolatos összes beszélgetés összefoglalása: a bizonytalanság elve és az atommodell.

Fizika és azon túl

A Physics and Beyond egy Werner Heisenberg által 1969-ben írt könyv, amely tapasztalataiból ismerteti az atomkutatás és a kvantummechanika történetét.

A könyv Heisenberg és korábbi kollégái között a tudományos témákról folytatott viták beszélgetéseit veszi át. Ez a szöveg tartalmaz beszélgetéseket Albert Einstein-kel.

Heisenberg szándéka az volt, hogy az olvasó tapasztalatot szerezzen különféle elismert fizikusok, például Niels Bohr vagy Max Planck személyes hallgatásáról, nemcsak a fizikáról, hanem a filozófia és a politika más témáiról is; ezért a könyv címe.

Ezenkívül a munka beszámol a kvantumfizika kialakulásáról és annak a környezetnek a leírásáról, amelyben éltek, részletes leírással a tájakról és az adott időre jellemző természettudományról.

Irodalom

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler (második). A Britannica.com oldalról származik
2. Weiner Heisenberg, a Híres Tudósok Portálja (második). A famousscientists.org oldalról származik
3. Werner Karl Heisenberg, a Skócia St Andrews Portál Egyeteme (második). A csoportokból.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, angol Wikipedia, (második). A Wikipedia.org oldaláról
5. A kvantum bizonytalanság nem minden a mérésben, Geoff Brumfiel, (2012). Készült a nature.com webhelyről