WERNER HEISENBERG: BIOGRAFIE, DESCOPERIRE, CONTRIBUȚII, LUCRĂRI - ŞTIINŢĂ - 2025

Werner Heisenberg (1901 - 1976) a fost un fizician și filozof german cunoscut pentru a fi omul care a reușit să formuleze mecanica cuantică în termeni de matrice, pe lângă crearea principiului incertitudinii. Datorită acestor descoperiri, el a reușit să câștige Premiul Nobel pentru fizică în 1932.

În plus, el a contribuit cu contribuții la teoriile hidrodinamicii fluidelor turbulente, nucleului atomic, ferromagnetismului, razelor cosmice și a particulelor subatomice, printre alte cercetări.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Necunoscut Autor necunoscut / CC-BY-SA 3.0, prin Wikimedia Commons

A fost unul dintre oamenii de știință care a intervenit în proiectul de arme nucleare germane naziste în timpul celui de-al doilea război mondial. Când războiul s-a încheiat, a fost numit director al Institutului de Fizică Kaiser Willhelm.

El a ocupat funcția de director până când instituția s-a mutat la München, unde s-a extins și a fost redenumită Institutul Max Planck pentru fizică și astrofizică.

Heisenberg a fost președinte al Consiliului de cercetare german, al Comisiei pentru fizică atomică, al grupului de lucru pentru fizică nucleară și președinte al fundației Alexander von Humboldt.

Biografie

Primii ani și studii

Werner Karl Heisenberg s-a născut pe 5 decembrie 1901 în Würzburg, Germania. A fost fiul lui Kaspar Ernst August Heisenberg, un profesor de liceu de limbi clasice, care a devenit singurul profesor de studii grecești medievale și moderne din sistemul universitar din Germania. Mama lui era o femeie pe nume Annie Wecklein.

Și-a început studiile în fizică și matematică la Universitatea Ludwig Maximilian din München și la Universitatea Georg-August din Göttingen între 1920 și 1923.

Profesorul și fizicianul, Arnold Sommerfeld, și-a observat cei mai buni studenți și a știut de interesul lui Heisenberg pentru teoriile fizicii anatomice a danezului Niels Bohr; profesorul l-a dus la festivalul Bohr în iunie 1922.

În cele din urmă, în 1923, și-a luat doctoratul la München sub Sommerfeld și și-a încheiat abilitarea în anul următor.

Subiectul tezei de doctorat a lui Heisenberg a fost sugerat de Sommerfeld însuși. El a căutat să abordeze ideea de turbulență văzută ca un model de mișcare a fluidului caracterizat prin schimbări bruște ale presiunii și vitezei de curgere.

Mai exact, Heisenberg a abordat problema stabilității prin utilizarea mai multor ecuații specifice. În timpul tinereții, a fost membru al unei asociații de cercetași germani și parte a mișcării germane de tineret.

Începutul carierei sale

Între 1924 și 1927, Heisenberg a fost remarcat pentru a fi un privatdozent (profesor universitar de titlu), la Göttingen.

Din 17 septembrie 1924, până la 1 mai din anul următor, a efectuat cercetări împreună cu fizicianul danez Niels Bohr, datorită unui grant din partea Consiliului de învățământ internațional al Fundației Rockefeller.

În 1925, pe o perioadă de șase luni, a dezvoltat o formulare a mecanicii cuantice; o implementare matematică destul de completă, însoțită de fizicienii germani Max Born și Pascual Jordan.

În 1927, la Copenhaga, Heisenberg a reușit să-și dezvolte principiul incertitudinii, în timp ce lucra la fundamentele matematice ale mecanicii cuantice.

După ce și-a încheiat cercetările, la 23 februarie, a scris o scrisoare fizicianului austriac Wolfgang Pauli, în care a descris pentru prima dată un astfel de principiu.

Apoi, în 1928, a oferit un articol publicat la Leipzig în care a folosit principiul excluderii lui Pauli pentru a rezolva misterul ferromagnetismului; fenomen fizic care produce un aranjament magnetic în aceeași direcție și sens.

La începutul anului 1929, Heisenberg și Pauli au prezentat două lucrări care au servit pentru a pune bazele teoriei relativă a câmpurilor cuantice.

Premiul Nobel

Werner Heisenberg nu numai că a reușit să dezvolte programul de cercetare pentru a crea teoria cuantică a câmpurilor împreună cu unii dintre colegii săi, dar a reușit, de asemenea, să lucreze la teoria nucleului atomic după descoperirea neutronului în 1932.

Într-un astfel de proiect a reușit să dezvolte un model de interacțiune proton-neutron într-o descriere timpurie, care ulterior a devenit cunoscută sub numele de forța puternică.

În 1928, Albert Einstein a numit Werner Heisenberg, Max Born și Pascual Jordan pentru Premiul Nobel pentru fizică. Anunțarea premiului din 1932 a fost amânată până în noiembrie 1933.

În acest moment s-a anunțat că Heisenberg a câștigat premiul din 1932 pentru crearea mecanicii cuantice. Din contribuția lui Heisenberg au fost descoperite formele alotrope ale hidrogenului: adică diferitele structuri atomice ale substanțelor care sunt simple.

Atacuri naziste

În același an în care a primit Premiul Nobel pentru pace în 1933, a văzut ascensiunea Partidului nazist. Politicile naziste excludeau „non-arienii”, ceea ce însemna demiterea multor profesori, printre care: Born, Einstein și alți colegi Heisenberg din Leipzig.

Răspunsul lui Heisenberg la astfel de acțiuni a fost calm, departe de strigătul public, deoarece credea că regimul nazist va fi de scurtă durată. Heisenberg a devenit rapid o țintă ușoară.

Un grup de fizicieni radicali nazisti au promovat ideea unei „fizice ariene” spre deosebire de „fizica evreiasca”, aceasta fiind legata de teoriile relativitatii si teoriile cuantice; de fapt, Heisenberg a fost puternic atacat de presa nazistă, numindu-l „evreu alb”.

Sommerfeld a avut în vedere părăsirea lui Heisenberg ca succesorul său pentru cursurile de la Universitatea din Munchen; cu toate acestea, cererea sa pentru numire a eșuat din cauza opoziției din partea mișcării naziste. Heisenberg fusese lăsat cu un gust amar după deciziile arbitrare ale naziștilor.

Heisenberg în al doilea război mondial

La 1 septembrie 1939, s-a format programul german de arme nucleare, în aceeași zi în care a început al doilea război mondial. După mai multe întâlniri, Heisenberg a fost inclus și ocupat ca director general.

În perioada 26-28 februarie 1942, Heisenberg a susținut o conferință științifică oficialilor Reich despre achiziția de energie din fisiunea nucleară.

În plus, el a explicat despre enormul potențial energetic pe care îl oferă acest tip de energie. El a susținut că 250 de milioane de volți de electroni ar putea fi eliberați prin fisiunea unui nucleu atomic, așa că s-au propus să facă cercetarea.

Descoperirea fisiunii nucleare a fost adusă la lumina germană. Cu toate acestea, grupul de cercetare al lui Heisenberg nu a reușit să producă un reactor sau o bombă atomică.

Unele referințe au prezentat Heisenberg ca fiind incompetent. Alții, dimpotrivă, au sugerat că întârzierea a fost intenționată sau că efortul a fost sabotat. Ceea ce a fost clar este că au existat erori semnificative în diferite puncte ale anchetei.

Conform diferitelor referințe, transcrierile de la germană la engleză dezvăluie faptul că atât Heisenberg, cât și alți colegi au fost încântați de faptul că Aliații au fost victorioși în al doilea război mondial.

Anii postbelici și moartea

În sfârșit în 1946, și-a reluat poziția la Institutul Kaiser Wilhelm, care a fost redenumit curând Institutul Max Planck pentru fizică. În anii postbelici, Heisenberg și-a asumat roluri de administrator și de purtător de cuvânt al științei germane în Germania de Vest, menținând o poziție apolitică.

În 1949, a devenit primul președinte al Consiliului de cercetare german cu intenția de a promova știința țării sale la nivel internațional.

Mai târziu, în 1953, a devenit președintele fondator al Fundației Humboldt; o organizație finanțată de guvern care acorda burse bursierilor străini pentru a efectua cercetări în Germania.

La sfârșitul anilor 1960, Heisenberg a reușit să-și scrie autobiografia. Cartea a fost publicată în Germania și ani mai târziu a fost tradusă în engleză, apoi în alte limbi.

La 1 februarie 1976, Heisenberg a murit din cauza cancerului renal și vezicii biliare. A doua zi, colegii săi au făcut o plimbare de la Institutul de Fizică până la casa sa, punând lumânări pe ușa din față pentru a-și plăti respectul legendarului om de știință.

Descoperiri și contribuții

Mecanica matricială

Primele modele de mecanică cuantică au fost stabilite de Albert Einstein, Niels Bohr și alți oameni de știință de frunte. Mai târziu, un grup de fizicieni tineri au elaborat contrar teoriilor clasice, bazate pe experimente și nu pe intuiție, folosind limbaje mult mai precise.

În 1925, Heisenberg a fost primul care a realizat una dintre cele mai complete formulări matematice ale mecanicii cuantice. Ideea lui Heisenberg a fost că, prin această ecuație, se poate prevedea intensitatea fotonilor din diferitele benzi ale spectrului de hidrogen.

Această formulare se bazează pe faptul că orice sistem poate fi descris și măsurat cu observații și măsurători științifice conform teoriei matricei. În acest sens, matricile sunt expresii matematice pentru a raporta date dintr-un fenomen.

Principiul incertitudinii

Fizica cuantică este adesea confuză, deoarece definitul este înlocuit cu probabilități. De exemplu, o particulă poate fi într-un loc sau altul, sau chiar în ambele în același timp; locația sa poate fi estimată numai prin probabilități.

Această confuzie cuantică poate fi explicată datorită principiului incertitudinii Heisenberg. În 1927, fizicianul german și-a explicat principiul măsurând poziția și mișcarea unei particule. De exemplu, impulsul unui obiect este masa sa înmulțit cu viteza lui.

Având în vedere acest fapt, principiul incertitudinii indică faptul că poziția și mișcarea unei particule nu pot fi cunoscute cu certitudine absolută. Heisenberg a afirmat că există o limită la cât de bine poate fi cunoscută poziția și impulsul particulei, chiar și folosind teoria sa.

Pentru Heisenberg, dacă cunoașteți cu exactitate poziția, puteți avea doar informații limitate despre impulsul acesteia.

Model neutron-proton

Modelul proton-electron a prezentat anumite probleme. Deși s-a acceptat că nucleul atomic este compus din protoni și neutroni, natura neutronului nu a fost clară.

După descoperirea neutronului, Werner Heisenberg și fizicianul soviet-ucrainean Dmitri Ivanenko, au propus în anul 1932 un model de protoni și neutroni.

Lucrările Heisenberg abordează o descriere detaliată a protonilor și neutronilor din nucleu prin mecanica cuantică. De asemenea, a presupus prezența electronilor nucleari în afară de neutroni și protoni.

Mai precis, el a presupus că neutronul este un compus proton-electron, pentru care nu există o explicație mecanică cuantică.

Deși modelul neutron-proton a rezolvat multe probleme și a răspuns la anumite întrebări, acesta a dovedit o problemă în explicarea modului în care electronii ar putea emana din nucleu. Totuși, datorită acestor descoperiri, imaginea atomului s-a schimbat și a accelerat semnificativ descoperirile fizicii atomice.

joacă

Principiile fizice ale teoriei cuantice

Principiile fizice ale teoriei cuantice a fost o carte scrisă de Werner Heisenberg, publicată prima dată în 1930, datorită Universității din Chicago. Mai târziu, în 1949, o nouă versiune a fost reeditată spre succes.

Fizicianul german a scris această carte cu intenția de a discuta despre mecanica cuantică într-un mod simplu, cu puțin limbaj tehnic pentru a oferi o înțelegere rapidă a acestei științe.

Cartea a fost citată de peste 1.200 de ori în referințe și surse oficiale importante. Structura lucrării se bazează fundamental pe discuția rapidă și ușoară a teoriei cuantice și a principiului ei de incertitudine.

Fizică și filozofie

Fizica și filosofia au constat într-o lucrare seminală concisă scrisă de Werner Heisenberg în 1958. În această lucrare, Heisenberg explică evenimentele revoluției din fizica modernă pe baza articolelor și contribuțiilor sale excepționale.

Heisenberg s-a caracterizat prin faptul că a susținut nenumărate prelegeri și discuții despre fizică de-a lungul carierei sale științifice. În acest sens, această lucrare este o compilare a tuturor discuțiilor legate de descoperirile omului de știință german: principiul incertitudinii și modelul atomic.

Fizică și nu numai

Physics and Beyond a fost o carte scrisă de Werner Heisenberg în 1969, care spune istoria explorării atomice și a mecanicii cuantice din experiența sa.

Cartea cuprinde conversații de dezbateri între Heisenberg și alți colegi ai lui din epocă pe diferite subiecte științifice. Acest text include conversații cu Albert Einstein.

Intenția lui Heisenberg a fost ca cititorul să poată avea experiența de a asculta în persoană diferiți fizicieni recunoscuți, precum Niels Bohr sau Max Planck, vorbind nu numai despre fizică, ci și despre alte subiecte legate de filozofie și politică; de aici titlul cărții.

În plus, lucrarea relatează apariția fizicii cuantice și o descriere a mediului în care au trăit, cu descrieri detaliate ale peisajelor și educația lor în natura caracteristică vremii.

Referințe

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Luat de pe Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, Famous Scientists Portal, (nd). Luate de la celebrul scientist.org
3. Werner Karl Heisenberg, Universitatea Portal din St Andrews, Scoția, (nd). Luate de la groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia în engleză, (nd). Luate de pe Wikipedia.org
5. Incertitudinea cuantică nu este totul în măsurare, Geoff Brumfiel, (2012). Luat de la nature.com