WERNER HEISENBERG: BIOGRAFI, OPDAGELSE, BIDRAG, VÆRKER - VIDENSKAB - 2025

Werner Heisenberg (1901 - 1976) var en tysk fysiker og filosof, der var kendt for at være den mand, der formåede at formulere kvantemekanik i form af matrixer ud over at skabe usikkerhedsprincippet. Takket være disse opdagelser formåede han at vinde Nobelprisen i fysik i 1932.

Derudover bidrog han med bidrag til teorierne om hydrodynamik af turbulente væsker, atomkernen, ferromagnetisme, kosmiske stråler og subatomære partikler, blandt andet forskning.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Ukendt Ukendt forfatter / CC-BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Han var en af ​​forskerne, der intervenerede i det nazistiske tyske atomvåbenprojekt under 2. verdenskrig. Da krigen sluttede, blev han udnævnt til direktør for Kaiser Willhelm Institut for Fysik.

Han fungerede som direktør, indtil institutionen flyttede til München, hvor den udvides og blev omdøbt til Max Planck-instituttet for fysik og astrofysik.

Heisenberg var præsident for det tyske forskningsråd, Kommissionen for atomfysik, arbejdsgruppen for nuklear fysik og præsident for Alexander von Humboldt-fonden.

Biografi

Tidlige år og studier

Werner Karl Heisenberg blev født den 5. december 1901 i Würzburg, Tyskland. Han var søn af Kaspar Ernst August Heisenberg, en gymnasielærer i klassiske sprog, der blev Tysklands eneste middelalderlige og moderne græske studielærer i universitetssystemet. Hans mor var en kvinde ved navn Annie Wecklein.

Han begyndte sine studier i fysik og matematik ved Ludwig Maximilian University i München og Georg-August University i Göttingen mellem 1920 og 1923.

Professor og fysiker, Arnold Sommerfeld, observerede sine bedste studerende og vidste om Heisenbergs interesse i teorierne om anatomisk fysik fra dansken Niels Bohr; professoren tog ham med til Bohr-festivalen i juni 1922.

Endelig, i 1923, modtog han sin doktorgrad i München under Sommerfeld og afsluttede sin habilitation året efter.

Emnet for Heisenbergs doktorafhandling blev foreslået af Sommerfeld selv. Han søgte at tackle ideen om turbulens, der ses som et mønster af væskebevægelse, der er kendetegnet ved pludselige ændringer i tryk og flowhastighed.

Mere specifikt nærede Heisenberg problemet med stabilitet ved at bruge flere specifikke ligninger. I sin ungdom var han medlem af en forening af tyske spejdere og en del af den tyske ungdomsbevægelse.

Begyndelsen af ​​sin karriere

Mellem 1924 og 1927 blev Heisenberg kendt for at være en privatdozent (universitetsprofessor i titel) i Göttingen.

Fra 17. september 1924 til 1. maj året efter forskede han sammen med den danske fysiker Niels Bohr takket være et tilskud fra Rockefeller Foundation Board for International Education.

I 1925, over en periode på seks måneder, udviklede han en formulering af kvantemekanik; en ret komplet matematisk implementering ledsaget af de tyske fysikere Max Born og Pascual Jordan.

Mens han var i København, lykkedes Heisenberg i 1927 at udvikle sit usikkerhedsprincip, mens han arbejdede med kvantemekanikens matematiske fundamenter.

Efter at have afsluttet sin forskning skrev han den 23. februar et brev til den østrigske fysiker Wolfgang Pauli, hvor han beskrev et sådant princip for første gang.

Derefter, i 1928, tilbød han en artikel, der blev offentliggjort i Leipzig, hvor han brugte Pauli-ekskluderingsprincippet til at løse ferromagnetismens mysterium; et fysisk fænomen, der producerer et magnetisk arrangement i samme retning og forstand.

I begyndelsen af ​​året 1929 præsenterede Heisenberg og Pauli to artikler, der tjente til at lægge grundlaget for den relativistiske kvantefeltteori.

Nobel pris

Werner Heisenberg formåede ikke kun at udvikle forskningsprogrammet til at skabe kvantefeltteori sammen med nogle af hans kolleger, men han formåede også at arbejde på teorien om atomkernen efter opdagelsen af ​​neutronen i 1932.

I et sådant projekt lykkedes det at udvikle en proton-neutron interaktionsmodel i en tidlig beskrivelse, der senere blev kendt som den stærke styrke.

I 1928 nominerede Albert Einstein Werner Heisenberg, Max Born og Pascual Jordan til Nobelprisen i fysik. Meddelelsen om tildelingen fra 1932 blev forsinket indtil november 1933.

Det var på dette tidspunkt, at det blev annonceret, at Heisenberg havde vundet prisen i 1932 for oprettelsen af ​​kvantemekanik. Fra Heisenbergs bidrag blev de allotrope former for brint opdaget: det vil sige de forskellige atomstrukturer af stoffer, der er enkle.

Nazistiske angreb

Samme år, som han modtog Nobels fredspris i 1933, så han Nazi-partiets opkomst. Nazistiske politikker udelukkede "ikke-ariske", hvilket betød afskedigelse af mange professorer, herunder: Born, Einstein og andre Heisenberg-kolleger i Leipzig.

Heisenbergs reaktion på sådanne handlinger var rolig væk fra offentlig skrig, fordi han troede, at naziregimet ville være kortvarigt. Heisenberg blev hurtigt et let mål.

En gruppe radikale nazifysikere fremmede ideen om en "arisk fysik" i modsætning til "jødisk fysik", hvilket var den der var relateret til relativitetsteorier og kvante teorier; faktisk blev Heisenberg stærkt angrebet af den nazistiske presse og kaldte ham en "hvid jøde."

Sommerfeld havde overvejet at forlade Heisenberg som sin efterfølger for klasser ved München Universitet; hans bud på udnævnelsen mislykkedes imidlertid på grund af modstand fra nazi-bevægelsen. Heisenberg havde efterladt en bitter smag efter nazisternes vilkårlige beslutninger.

Heisenberg i 2. verdenskrig

Den 1. september 1939 blev det tyske atomvåbenprogram dannet, samme dag som 2. verdenskrig begyndte. Efter flere møder blev Heisenberg inkluderet og placeret som administrerende direktør.

Fra 26. til 28. februar 1942 holdt Heisenberg et videnskabeligt foredrag til Rigs embedsmænd om erhvervelse af energi fra nuklear fission.

Derudover forklarede han det enorme energipotentiale, som denne type energi giver. Han hævdede, at 250 millioner volt elektroner kunne frigøres gennem fission af en atomkerne, så de satte sig til at gøre forskningen.

Opdagelsen af ​​nuklear fission blev bragt til det tyske rampelys. Heisenbergs forskergruppe lykkedes imidlertid ikke at fremstille en reaktor eller atombombe.

Nogle referencer har præsenteret Heisenberg som inkompetente. Andre har tværtimod antydet, at forsinkelsen havde været med vilje, eller at indsatsen blev saboteret. Det, der var klart, var, at der var betydelige fejl på forskellige punkter i undersøgelsen.

Ifølge forskellige referencer afslører transkriptioner fra tysk til engelsk, at både Heisenberg og andre kolleger var glade for, at de allierede vandt i 2. verdenskrig.

Efterkrigsår og død

Endelig i 1946 genoptog han sin stilling ved Kaiser Wilhelm Institute, som snart blev omdøbt til Max Planck Institute for Physics. I efterkrigstidene indtog Heisenberg roller som administrator og talsmand for tysk videnskab i Vesttyskland og opretholdt en apolitisk holdning.

I 1949 blev han den første præsident for det tyske forskningsråd med det formål at promovere sit lands videnskab internationalt.

Senere, i 1953, blev han stiftende præsident for Humboldt-fonden; en regeringsfinansieret organisation, der tildelte stipendier til udenlandske lærde til at udføre forskning i Tyskland.

I slutningen af ​​1960'erne formåede Heisenberg at skrive sin selvbiografi. Bogen blev udgivet i Tyskland, og år senere blev den oversat til engelsk og derefter til andre sprog.

Den 1. februar 1976 døde Heisenberg af kræft i nyre- og galdeblæren. Den næste dag tog hans kolleger en tur fra Institut for Fysik til sit hjem og placerede stearinlys på hoveddøren for at give deres respekt til den legendariske videnskabsmand.

Opdagelser og bidrag

Matrixmekanik

De første modeller af kvantemekanik blev etableret af Albert Einstein, Niels Bohr og andre førende forskere. Senere uddybte en gruppe unge fysikere i modsætning til klassiske teorier, baseret på eksperimenter og ikke på intuition, ved hjælp af meget mere præcise sprog.

I 1925 var Heisenberg den første, der lavede en af ​​de mest komplette matematiske formuleringer af kvantemekanik. Heisenbergs idé var, at man ved hjælp af denne ligning kunne forudsige intensiteterne af fotoner i de forskellige bånd i brintspektret.

Denne formulering er baseret på det faktum, at ethvert system kan beskrives og måles med observationer og videnskabelige målinger i henhold til matrixteori. I denne forstand er matrixer matematiske udtryk til at relatere data fra et fænomen.

Princippet om usikkerhed

Kvantefysik er ofte forvirrende, da det konkrete erstattes med sandsynligheder. For eksempel kan en partikel være et sted eller et andet eller endda i begge på samme tid; dens placering kan kun estimeres ved hjælp af sandsynligheder.

Denne kvanteforvirring kunne forklares takket være Heisenberg-usikkerhedsprincippet. I 1927 forklarede den tyske fysiker sit princip ved at måle en partikles position og bevægelse. For eksempel er et objekts momentum dens masse ganget med dets hastighed.

I betragtning af dette faktum tyder usikkerhedsprincippet på, at positionen og bevægelsen af ​​en partikel ikke kan kendes med absolut sikkerhed. Heisenberg hævdede, at der er en grænse for, hvor godt partiklernes position og momentum kan kendes, selv ved hjælp af hans teori.

For Heisenberg, hvis du kender positionen meget præcist, kan du kun have begrænset information om dens momentum.

Neutron-proton model

Proton-elektronmodellen præsenterede visse problemer. Selvom det blev accepteret, at atomkernen er sammensat af protoner og neutroner, var neutronens natur ikke klar.

Efter opdagelsen af ​​neutronen foreslog Werner Heisenberg og den sovjet-ukrainske fysiker Dmitri Ivanenko en proton og neutronmodel for kernen i 1932.

Heisenberg-papirerne behandler en detaljeret beskrivelse af protoner og neutroner i kernen gennem kvantemekanik. Det antog også tilstedeværelsen af ​​nukleare elektroner bortset fra neutroner og protoner.

Mere specifikt antog han, at neutronen er en proton-elektronforbindelse, som der ikke er nogen kvantemekanisk forklaring for.

Selvom neutron-protonmodellen løste mange problemer og besvarede visse spørgsmål, beviste den et problem ved at forklare, hvordan elektroner kunne udspringe fra kernen. Takket være disse opdagelser ændrede stadig atomets billede og accelererede opdagelserne i atomfysikken markant.

Afspiller

De fysiske principper for kvanteteori

De fysiske principper for kvanteteori var en bog skrevet af Werner Heisenberg, først udgivet i 1930 takket være University of Chicago. Senere, i 1949, blev en ny version gentrykt til succes.

Den tyske fysiker skrev denne bog med den hensigt at diskutere kvantemekanik på en enkel måde med lidt teknisk sprog for at give en hurtig forståelse af denne videnskab.

Bogen er citeret mere end 1.200 gange i vigtige officielle referencer og kilder. Arbejdets struktur er grundlæggende baseret på den hurtige og lette diskussion af kvanteteori og dets usikkerhedsprincip.

Fysik og filosofi

Fysik og filosofi bestod af et seminalværk, kortfattet skrevet af Werner Heisenberg i 1958. I dette værk forklarer Heisenberg begivenhederne i revolutionens moderne fysik på baggrund af hans enestående artikler og bidrag.

Heisenberg var karakteriseret ved at have holdt utallige foredrag og foredrag om fysik gennem hele sin videnskabelige karriere. I denne forstand er dette arbejde en samling af alle de samtaler, der er relateret til den tyske forskeres opdagelser: usikkerhedsprincippet og atommodellen.

Fysik og videre

Physics and Beyond var en bog skrevet af Werner Heisenberg i 1969, der fortæller historien om atomundersøgelse og kvantemekanik fra hans oplevelse.

Bogen tager samtaler med debatter mellem Heisenberg og andre af hans kolleger i den tid om forskellige videnskabelige emner. Denne tekst inkluderer samtaler med Albert Einstein.

Heisenbergs intention var, at læseren kunne have oplevelsen af ​​at lytte personligt til forskellige anerkendte fysikere, såsom Niels Bohr eller Max Planck, ikke kun tale om fysik, men også om andre emner relateret til filosofi og politik; deraf bogens titel.

Derudover fortæller arbejdet om fremkomsten af ​​kvantefysik og en beskrivelse af det miljø, de boede i, med detaljerede beskrivelser af landskaber og deres uddannelse i den karakteristiske tid.

Referencer

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Taget fra Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, berømte videnskabsportal, (nd). Taget fra famousscientists.org
3. Werner Karl Heisenberg, Portal University of St. Andrews, Skotland, (nd). Taget fra groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia på engelsk, (nd). Taget fra Wikipedia.org
5. Kvanteusikkerhed ikke alle i målingen, Geoff Brumfiel, (2012). Taget fra nature.com