WERNER HEISENBERG: BIOGRAFI, UPPTÄCKT, BIDRAG, VERK - VETENSKAP - 2025

Werner Heisenberg (1901 - 1976) var en tysk fysiker och filosof känd för att vara mannen som lyckades formulera kvantmekanik i form av matriser, förutom att skapa osäkerhetsprincipen. Tack vare dessa upptäckter lyckades han vinna Nobelpriset i fysik 1932.

Dessutom bidrog han med bidrag till teorierna om hydrodynamik för turbulenta vätskor, atomkärnan, ferromagnetism, kosmiska strålar och subatomära partiklar, bland annat forskning.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Okänd Okänd författare / CC-BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Han var en av forskarna som ingick i det nazistiska tyska kärnvapenprojektet under andra världskriget. När kriget avslutades utnämndes han till chef för Kaiser Willhelm Institutet för fysik.

Han tjänade som chef tills institutionen flyttade till München, där den expanderades och döpte namn till Max Planck Institute for Physics and Astrophysics.

Heisenberg var ordförande för det tyska forskningsrådet, kommissionen för atomfysik, arbetsgruppen för kärnfysik och ordförande för Alexander von Humboldt-stiftelsen.

Biografi

Tidiga år och studier

Werner Karl Heisenberg föddes den 5 december 1901 i Würzburg, Tyskland. Han var son till Kaspar Ernst August Heisenberg, en gymnasielärare i klassiska språk som blev Tysklands enda medeltida och moderna grekiska lärare i universitetssystemet. Hans mor var en kvinna som hette Annie Wecklein.

Han började sina studier i fysik och matematik vid Ludwig Maximilian University i München och Georg-August University i Göttingen mellan 1920 och 1923.

Professor och fysiker, Arnold Sommerfeld, observerade sina bästa studenter och visste om Heisenbergs intresse för teorierna om anatomisk fysik hos dansken Niels Bohr; professorn tog honom till Bohr-festivalen i juni 1922.

Slutligen 1923 fick han sin doktorsexamen i München under Sommerfeld och slutförde sin habilitering året efter.

Ämnet för Heisenbergs doktorsavhandling föreslogs av Sommerfeld själv. Han försökte ta itu med idén om turbulens som ses som ett mönster av vätske rörelse kännetecknat av plötsliga förändringar i tryck och flödeshastighet.

Mer specifikt närmade Heisenberg problemet med stabilitet genom att använda flera specifika ekvationer. Under sin ungdom var han medlem i en sammanslutning av tyska speider och en del av den tyska ungdomsrörelsen.

Början av sin karriär

Mellan 1924 och 1927 noterades Heisenberg för att vara en privatdosent (universitetsprofessor i titel) i Göttingen.

Från 17 september 1924 till 1 maj året därpå forskade han tillsammans med den danska fysikern Niels Bohr, tack vare ett bidrag från Rockefeller Foundation Board of International Education.

1925, under en period av sex månader, utvecklade han en formulering av kvantmekanik; en ganska fullständig matematisk implementering, tillsammans med de tyska fysikerna Max Born och Pascual Jordan.

I Köpenhamn lyckades Heisenberg 1927 utveckla sin osäkerhetsprincip, medan han arbetade med kvantmekanikens matematiska grunder.

Efter att ha avslutat sin forskning, skrev han den 23 februari ett brev till den österrikiska fysikern Wolfgang Pauli, där han beskrev en sådan princip för första gången.

Sedan 1928 erbjöd han en artikel publicerad i Leipzig där han använde Pauli-uteslutningsprincipen för att lösa ferromagnetismens mysterium; ett fysiskt fenomen som producerar ett magnetiskt arrangemang i samma riktning och känsla.

I början av året 1929 presenterade Heisenberg och Pauli två artiklar som tjänade till att lägga grunden för den relativistiska kvantfältteorin.

Nobelpriset

Werner Heisenberg lyckades inte bara utveckla forskningsprogrammet för att skapa kvantfältteori tillsammans med några av sina kollegor, utan han lyckades också arbeta med teorin om atomkärnan efter upptäckten av neutronen 1932.

I ett sådant projekt lyckades han utveckla en proton-neutron interaktionsmodell i en tidig beskrivning som senare blev känd som den starka kraften.

1928 nominerade Albert Einstein Werner Heisenberg, Max Born och Pascual Jordan till Nobelpriset i fysik. Tillkännagivandet av utmärkelsen 1932 försenades till november 1933.

Det var just nu som det tillkännagavs att Heisenberg vann 1932-priset för skapandet av kvantmekanik. Från Heisenbergs bidrag har de allotropa formerna av väte upptäckts: det vill säga de olika atomstrukturerna för ämnen som är enkla.

Nazistiska attacker

Samma år som han fick Nobels fredspris 1933 såg han Nazi-partiets uppkomst. Nazipolitiken utesluter "icke-ariska", vilket innebar avskedandet av många professorer, inklusive: Born, Einstein och andra Heisenberg-kollegor i Leipzig.

Heisenbergs svar på sådana handlingar var lugnt, borta från offentligt skrik eftersom han trodde att naziregimen skulle vara kortlivad. Heisenberg blev snabbt ett enkelt mål.

En grupp radikala nazifysiker främjade idén om en "arisk fysik" i motsats till "judisk fysik", varav den var relaterad till relativitetsteorier och kvantteorier; i själva verket attackerades Heisenberg kraftigt av den nazistiska pressen och kallade honom en "vit jude."

Sommerfeld hade övervägt att lämna Heisenberg som sin efterträdare för klasser vid universitetet i München; emellertid misslyckades hans bud på utnämningen på grund av motstånd från den nazistiska rörelsen. Heisenberg hade fått en bitter smak efter nazisternas godtyckliga beslut.

Heisenberg i andra världskriget

Den 1 september 1939 bildades det tyska kärnvapenprogrammet, samma dag som andra världskriget inleddes. Efter flera möten infördes Heisenberg och placerades som verkställande direktör.

Från 26 till 28 februari 1942 höll Heisenberg en vetenskaplig konferens för Reich-tjänstemän om förvärv av energi från kärnkraftsfission.

Dessutom förklarade han om den enorma energipotential som denna typ av energi ger. Han hävdade att 250 miljoner volt elektroner kunde frigöras genom klyvningen av en atomkärna, så de försökte göra forskningen.

Upptäckten av kärnklyvning fördes till det tyska rampljuset. Men Heisenbergs forskargrupp lyckades inte producera en reaktor eller atombomben.

Vissa referenser har framställt Heisenberg som inkompetenta. Andra har tvärtom föreslagit att förseningen hade varit avsiktlig eller att ansträngningen saboterades. Det som var tydligt är att det fanns betydande fel på olika punkter i utredningen.

Enligt olika referenser avslöjar utskrifter från tyska till engelska att både Heisenberg och andra kollegor var glada över att de allierade segrade under andra världskriget.

Efterkrigstid och död

Slutligen 1946 återupptog han sin position vid Kaiser Wilhelm Institute, som snart byttes namn till Max Planck Institute for Physics. Under efterkrigstiden tog Heisenberg roller som administratör och talesman för tysk vetenskap i Västtyskland och upprätthöll en politisk hållning.

1949 blev han den första presidenten för det tyska forskningsrådet med avsikt att främja sitt lands vetenskap internationellt.

Senare, 1953, blev han grundare av Humboldt Foundation; en statlig finansierad organisation som tilldelade stipendier till utländska forskare för att bedriva forskning i Tyskland.

I slutet av 1960-talet lyckades Heisenberg skriva sin självbiografi. Boken publicerades i Tyskland och år senare översattes den till engelska och sedan till andra språk.

Den 1 februari 1976 dog Heisenberg av cancer i njurar och gallblåsan. Nästa dag tog hans kollegor en promenad från Institutet för fysik till sitt hem och placerade ljus på ytterdörren för att betala deras respekt för den legendariska forskaren.

Upptäckter och bidrag

Matrismekanik

De första modellerna för kvantmekanik etablerades av Albert Einstein, Niels Bohr och andra ledande forskare. Senare utarbetade en grupp unga fysiker i strid med klassiska teorier, baserade på experiment och inte på intuition, med mycket mer exakta språk.

1925 var Heisenberg den första som gjorde en av de mest kompletta matematiska formuleringarna av kvantmekanik. Heisenbergs idé var att man genom denna ekvation kunde förutsäga intensiteten hos fotoner i de olika banden i vätespektrumet.

Denna formulering är baserad på det faktum att alla system kan beskrivas och mätas med observationer och vetenskapliga mätningar enligt matristeorin. I denna mening är matriser matematiska uttryck för att relatera data från ett fenomen.

Principen om osäkerhet

Kvantfysik är ofta förvirrande, eftersom det definitiva ersätts med sannolikheter. Till exempel kan en partikel finnas på ett eller annat ställe, eller till och med på båda samtidigt; dess plats kan endast uppskattas med hjälp av sannolikheter.

Denna kvantförvirring kunde förklaras tack vare Heisenbergs osäkerhetsprincip. 1927 förklarade den tyska fysikern sin princip genom att mäta en partikelns position och rörelse. Till exempel är ett objekts momentum dess massa multiplicerad med dess hastighet.

Med tanke på detta faktum indikerar osäkerhetsprincipen att en partikels position och rörelse inte kan kännas med absolut säkerhet. Heisenberg hävdade att det finns en gräns för hur väl partikelns position och momentum kan kännas, även med hans teori.

För Heisenberg, om du känner till positionen mycket exakt, kan du bara ha begränsad information om dess fart.

Neutron-protonmodell

Proton-elektronmodellen presenterade vissa problem. Även om det accepterades att atomkärnan består av protoner och neutroner var neutronens natur inte klar.

Efter upptäckten av neutronen föreslog Werner Heisenberg och den sovjet-ukrainska fysikern Dmitri Ivanenko en protonneutronmodell för kärnan 1932.

Heisenberg-tidningarna behandlar en detaljerad beskrivning av protoner och neutroner i kärnan genom kvantmekanik. Den antog också närvaron av kärnelektroner bortsett från neutroner och protoner.

Mer specifikt antog han att neutronen är en proton-elektronförening, för vilken det inte finns någon kvantmekanisk förklaring.

Även om neutron-protonmodellen löste många problem och besvarade vissa frågor, visade den sig vara ett problem i att förklara hur elektroner kunde komma från kärnan. Fortfarande, tack vare dessa upptäckter, förändrades bilden av atomen och påskyndade upptäckterna av atomfysiken avsevärt.

Spelar

De fysiska principerna för kvantteori

De fysiska principerna för kvantteorin var en bok skriven av Werner Heisenberg, som först publicerades 1930 tack vare University of Chicago. Senare, 1949, trycktes en ny version till framgång.

Den tyska fysikern skrev denna bok med avsikt att diskutera kvantmekanik på ett enkelt sätt, med lite tekniskt språk för att ge en snabb förståelse av denna vetenskap.

Boken har citerats mer än 1 200 gånger i viktiga officiella referenser och källor. Strukturen i arbetet är grundläggande baserad på en snabb och enkel diskussion av kvantteorin och dess osäkerhetsprincip.

Fysik och filosofi

Fysik och filosofi bestod av ett seminalt verk kortfattat skriven av Werner Heisenberg 1958. I detta arbete förklarar Heisenberg händelserna i revolutionen i modern fysik utifrån hans enastående artiklar och bidrag.

Heisenberg kännetecknades av att ha hållit otaliga föreläsningar och samtal om fysik under hela sin vetenskapliga karriär. I detta avseende är detta arbete en sammanställning av alla samtal relaterade till den tyska forskarens upptäckter: osäkerhetsprincipen och atommodellen.

Fysik och därefter

Physics and Beyond var en bok skriven av Werner Heisenberg 1969, som berättar historien om atomutforskning och kvantmekanik från hans erfarenhet.

Boken tar upp samtal om debatter mellan Heisenberg och andra av hans kolleger på den tiden om olika vetenskapliga ämnen. Denna text innehåller samtal med Albert Einstein.

Heisenbergs avsikt var att läsaren kunde ha upplevelsen av att personligen lyssna till olika erkända fysiker, till exempel Niels Bohr eller Max Planck, inte bara prata om fysik utan också om andra ämnen relaterade till filosofi och politik; därav bokens titel.

Dessutom berättar arbetet om uppkomsten av kvantefysik och en beskrivning av den miljö som de bodde i, med detaljerade beskrivningar av landskapen och deras utbildning i tidens karakteristiska.

referenser

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Hämtad från Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, Famous Scientists Portal, (nd). Hämtad från famousscientists.org
3. Werner Karl Heisenberg, Portal University of St Andrews, Scotland, (nd). Hämtad från groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia på engelska, (nd). Hämtad från Wikipedia.org
5. Kvantosäkerhet inte alla i mätningen, Geoff Brumfiel, (2012). Hämtad från nature.com