WERNER HEISENBERG: BIOGRAFIJA, OTKRIĆE, PRILOZI, DJELA - ZNANOST - 2026

Werner Heisenberg (1901. - 1976.) Bio je njemački fizičar i filozof poznat po tome što je čovjek uspio formulirati kvantnu mehaniku u smislu matrica, uz stvaranje načela nesigurnosti. Zahvaljujući tim otkrićima uspio je dobiti Nobelovu nagradu za fiziku 1932. godine.

Pored toga, između ostalog je pridonio teorijama hidrodinamike turbulentnih fluida, atomskog jezgra, feromagnetizma, kozmičkih zraka i subatomskih čestica.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Nepoznat Nepoznati autor / CC-BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Bio je jedan od znanstvenika koji je intervenirao u nacističkom njemačkom projektu nuklearnog oružja tijekom Drugog svjetskog rata. Kad je rat završio, postavljen je za direktora Instituta za fiziku Kaiser Willhelm.

Bio je na mjestu direktora sve dok se institucija nije preselila u München, gdje se proširila i preimenovana u Institut Maxa Plancka za fiziku i astrofiziku.

Heisenberg je bio predsjednik Njemačkog vijeća za istraživanje, Komisije za atomsku fiziku, Radne skupine za nuklearnu fiziku i predsjednik Fondacije Alexander von Humboldt.

Biografija

Rane godine i studije

Werner Karl Heisenberg rođen je 5. prosinca 1901. u Würzburgu u Njemačkoj. Bio je sin Kaspara Ernsta August Heisenberga, srednjoškolskog učitelja klasičnih jezika koji je postao jedini njemački nastavnik srednjovjekovnih i modernih grčkih studija u sveučilišnom sustavu. Njegova majka bila je žena po imenu Annie Wecklein.

Studij fizike i matematike započeo je na Sveučilištu Ludwig Maximilian u Münchenu i Sveučilištu Georg-August u Göttingenu između 1920. i 1923. godine.

Profesor i fizičar, Arnold Sommerfeld, promatrao je svoje najbolje studente i znao je Heisenbergov interes za teorije anatomske fizike Dane Nielsa Bohra; profesor ga je odveo na Bohr festival u lipnju 1922. godine.

Konačno, 1923. doktorirao je u Münchenu pod Sommerfeldom, a sljedeće godine je završio habilitaciju.

Tema Heisenbergove doktorske teze predložio je sam Sommerfeld. Pokušao se pozabaviti idejom turbulencije koju doživljava kao obrazac kretanja tekućine koju karakteriziraju nagle promjene tlaka i brzine protoka.

Preciznije, Heisenberg je problemu stabilnosti pristupio koristeći nekoliko specifičnih jednadžbi. Tijekom mladosti bio je član udruženja njemačkih izviđača i dio Njemačkog omladinskog pokreta.

Početak njegove karijere

Između 1924. i 1927., Heisenberg je zapažen kao privatnozent (sveučilišni profesor titule) u Göttingenu.

Od 17. rujna 1924. do 1. svibnja sljedeće godine vodio je istraživanje zajedno s danskim fizičarom Nielsom Bohrom, zahvaljujući stipendiji Odbora za međunarodno obrazovanje Rockefellerove zaklade.

1925. godine, u razdoblju od šest mjeseci, razvio je sastav kvantne mehanike; prilično cjelovita matematička provedba, u pratnji njemačkih fizičara Maxa Borna i Pascual Jordana.

Dok je bio u Kopenhagenu, 1927. Heisenberg je uspio razviti svoj princip neizvjesnosti, radeći na matematičkim osnovama kvantne mehanike.

Nakon završetka istraživanja, 23. veljače napisao je pismo austrijskom fizičaru Wolfgangu Pauliju u kojem je prvi put opisao takav princip.

Zatim je 1928. godine ponudio članak objavljen u Leipzigu gdje je koristio princip isključenja iz Paulija da bi razriješio misteriju feromagnetizma; fizički fenomen koji stvara magnetski raspored u istom smjeru i smislu.

Početkom godine 1929., Heisenberg i Pauli predstavili su dva rada koja su poslužila za postavljanje temelja relativističke teorije kvantnog polja.

Nobelova nagrada

Werner Heisenberg ne samo da je zajedno s nekim kolegama razvio istraživački program za stvaranje teorije kvantnog polja, već je uspio raditi i na teoriji atomskog jezgra nakon otkrića neutrona 1932. godine.

U takvom je projektu uspio razviti model interakcije proton-neutron u ranom opisu koji je kasnije postao poznat kao snažna sila.

Godine 1928. Albert Einstein nominirao je Wernera Heisenberga, Maxa Borna i Pascual Jordana za Nobelovu nagradu za fiziku. Proglašenje nagrade 1932. odgođeno je do studenog 1933. godine.

Upravo je u to vrijeme objavljeno da je Heisenberg osvojio nagradu 1932. za stvaranje kvantne mehanike. Iz Heisenbergovog doprinosa otkriveni su alotropni oblici vodika: to jest različite atomske strukture tvari koje su jednostavne.

Nacistički napadi

Iste godine kada je 1933. dobio Nobelovu nagradu za mir, doživio je uspon nacističke stranke. Nacistička politika isključila je "nearijevce", što je značilo otpuštanje mnogih profesora, uključujući: Rođene, Einsteina i druge Heisenbergove kolege u Leipzigu.

Heisenbergov odgovor na takve akcije bio je miran, daleko od javnog istupanja, jer je smatrao da će nacistički režim biti kratkotrajan. Heisenberg je brzo postao laka meta.

Skupina radikalnih nacističkih fizičara promovirala je ideju "arijske fizike" za razliku od "židovske fizike", koja se odnosi na teorije relativnosti i kvantne teorije; u stvari, Heisenberg je bio snažno napadnut od strane nacističke štampe, nazivajući ga "bijelim Židom".

Sommerfeld je razmišljao o odlasku iz Heisenberga kao naslednika nastave na Sveučilištu u Minhenu; međutim, njegova ponuda za imenovanje nije uspjela zbog protivljenja nacističkog pokreta. Heisenberg je ostao gorak okus nakon proizvoljnih odluka nacista.

Heisenberg u Drugom svjetskom ratu

1. rujna 1939. formiran je njemački program nuklearnog oružja, istog dana kada je započeo Drugi svjetski rat. Nakon nekoliko sastanaka, Heisenberg je uključen i postavljen kao generalni direktor.

Od 26. do 28. veljače 1942. Heisenberg je službenicima Reicha održao znanstvenu konferenciju o nabavi energije iz nuklearne fisije.

Uz to, objasnio je o ogromnom energetskom potencijalu koji ova vrsta energije pruža. Ustvrdio je da se 250 milijuna volti elektrona može osloboditi cijepanjem atomskog jezgra, pa su krenuli u istraživanje.

Otkriće nuklearne fisije dovedeno je u središte njemačke pozornosti. Međutim, Heisenbergova istraživačka skupina bila je neuspješna u proizvodnji reaktora ili atomske bombe.

Neke su reference Heisenberg prikazale kao nesposobnu. Drugi su, pak, sugerirali da je odgoda bila namjerno ili da su napori sabotirani. Ono što je bilo jasno jest da je bilo raznih pogrešaka u raznim točkama istrage.

Prema različitim referencama, prijepisi s njemačkog na engleski otkrivaju da su i Heisenberg i ostali kolege bili oduševljeni time što su Saveznici pobijedili u Drugom svjetskom ratu.

Poslijeratne godine i smrt

Konačno 1946. godine ponovno je započeo radno mjesto na Institutu Kaiser Wilhelm, koji je ubrzo preimenovan u Institut Maxa Plancka za fiziku. U poslijeratnim godinama, Heisenberg je preuzeo ulogu administratora i glasnogovornika njemačke znanosti u zapadnoj Njemačkoj, održavajući apolitičan stav.

1949. Postao je prvi predsjednik Njemačkog istraživačkog vijeća s namjerom da međunarodno promiče znanost svoje zemlje.

Kasnije, 1953., postao je osnivač fondacije Humboldt; vladina organizacija koja je dodjeljivala stipendije stranim stipendistima za provođenje istraživanja u Njemačkoj.

Krajem 1960-ih Heisenberg je uspio napisati svoju autobiografiju. Knjiga je objavljena u Njemačkoj, a godinama kasnije prevedena je na engleski, a potom i na druge jezike.

1. veljače 1976. Heisenberg je umro od raka bubrega i žučnog mjehura. Sutradan su se njegove kolege prošetale od Instituta za fiziku do njegove kuće, postavljajući svijeće na ulazna vrata kako bi odale počast legendarnom znanstveniku.

Otkrića i prilozi

Matrična mehanika

Prve modele kvantne mehanike uspostavili su Albert Einstein, Niels Bohr i drugi vodeći znanstvenici. Kasnije je skupina mladih fizičara razradila suprotno klasičnim teorijama, temeljenim na eksperimentima, a ne intuiciji, koristeći mnogo preciznije jezike.

Godine 1925., Heisenberg je bio prvi koji je napravio jednu od najpotpunijih matematičkih formulacija kvantne mehanike. Heisenbergova ideja bila je da se pomoću ove jednadžbe može predvidjeti intenzitet fotona u različitim pojasevima vodikova spektra.

Ta se formulacija temelji na činjenici da se bilo koji sustav može opisati i mjeriti promatranjima i znanstvenim mjerenjima prema teoriji matrice. U tom su smislu matrice matematički izrazi za povezivanje podataka iz pojave.

Načelo neizvjesnosti

Kvantna fizika je često zbunjujuća, jer je definitivna zamijenjena vjerojatnostima. Na primjer, čestica može biti na jednom ili drugom mjestu ili čak u oba istovremeno; njegovo mjesto može se procijeniti samo putem vjerojatnosti.

Ova kvantna konfuzija mogla bi se objasniti zahvaljujući Heisenbergovom principu neizvjesnosti. Godine 1927. njemački je fizičar objasnio svoj princip mjerenjem položaja i gibanja čestice. Na primjer, zamah objekta je njegova masa pomnožena s njegovom brzinom.

S obzirom na tu činjenicu, princip nesigurnosti ukazuje na to da se položaj i gibanje čestice ne mogu znati sa apsolutnom sigurnošću. Heisenberg je tvrdio da postoji ograničenje u tome koliko su dobro poznati položaj i zamah čestice, čak i koristeći njegovu teoriju.

Za Heisenberg, ako položaj znate vrlo precizno, možete imati samo ograničene podatke o njegovom zamahu.

Neutron-protonski model

Model protona-elektrona predstavljao je određene probleme. Iako je prihvaćeno da se atomsko jezgro sastoji od protona i neutrona, priroda neutrona nije bila jasna.

Nakon otkrića neutrona, Werner Heisenberg i sovjetsko-ukrajinski fizičar Dmitri Ivanenko su 1932. predložili protonski neutronski model za jezgro.

Heisenbergovi radovi bave se detaljnim opisom protona i neutrona u jezgri pomoću kvantne mehanike. Pretpostavljalo je i prisustvo nuklearnih elektrona osim neutrona i protona.

Konkretnije, pretpostavio je da je neutron spoj protona-elektrona, za koji ne postoji kvantno mehaničko objašnjenje.

Iako je neutron-protonski model riješio mnoge probleme i odgovorio na određena pitanja, pokazao se problemom u objašnjavanju načina na koji elektroni mogu poticati iz jezgre. Ipak, zahvaljujući tim otkrićima, slika atoma se promijenila i značajno ubrzala otkrića atomske fizike.

svira

Fizička načela kvantne teorije

Fizička načela kvantne teorije bila je knjiga koju je napisao Werner Heisenberg, a prvi put je objavljena 1930. zahvaljujući Sveučilištu u Chicagu. Kasnije, 1949. godine, za uspjeh je prepisana nova verzija.

Njemački fizičar napisao je ovu knjigu s namjerom da raspravlja o kvantnoj mehanici na jednostavan način, s malo tehničkog jezika, kako bi omogućio brzo razumijevanje ove znanosti.

Knjiga je citirana više od 1.200 puta u važnim službenim referencama i izvorima. Struktura rada temeljno se temelji na brzoj i jednostavnoj raspravi o kvantnoj teoriji i njenom principu neizvjesnosti.

Fizika i filozofija

Fizika i filozofija sastojali su se od seminarskog rada koji je Werner Heisenberg koncizno napisao 1958. U ovom radu Heisenberg objašnjava događaje revolucije u modernoj fizici na temelju svojih izvanrednih članaka i priloga.

Heisenberga je obilježilo to što je tijekom svoje znanstvene karijere održao bezbrojna predavanja i razgovore o fizici. U tom smislu, ovo je djelo kompilacija svih razgovora vezanih uz otkrića njemačkog znanstvenika: princip neizvjesnosti i atomski model.

Fizika i šire

Physics and Beyond je knjiga koju je 1969. napisao Werner Heisenberg, a koja govori o povijesti atomskog istraživanja i kvantne mehanike iz njegovog iskustva.

Knjiga vodi razgovore rasprava između Heisenberga i drugih njegovih kolega iz vremena o različitim znanstvenim temama. Ovaj tekst uključuje razgovore s Albertom Einsteinom.

Heisenbergova namjera bila je da čitatelj može imati iskustvo osobnog slušanja različitih priznatih fizičara, kao što su Niels Bohr ili Max Planck, ne samo da govori o fizici, već i o drugim temama vezanim za filozofiju i politiku; otuda i naslov knjige.

Uz to, rad opisuje nastanak kvantne fizike i opis okoliša u kojem su živjeli, s detaljnim opisima krajolika i njihovom obrazovanju u prirodi karakterističnoj za to vrijeme.

Reference

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (drugo). Preuzeto sa Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, portal poznatih znanstvenika, (drugo). Preuzeto sa famousscientists.org
3. Werner Karl Heisenberg, Portal University of St Andrews, Scotland, (drugo). Preuzeto iz groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia na engleskom, (nd). Preuzeto sa Wikipedia.org
5. Kvantna nesigurnost nije sva u mjerenju, Geoff Brumfiel, (2012). Preuzeto s prirode.com