WERNER HEISENBERG: ELÄMÄKERTA, LÖYTÖ, KIRJOITUKSET, TEOKSET - TIEDE - 2026

Werner Heisenberg (1901 - 1976) oli saksalainen fyysikko ja filosofi, joka oli tunnettu siitä miehestä, joka onnistui muotoilemaan kvanttimekaniikan matriisien muodossa epävarmuuden periaatteen luomisen lisäksi. Näiden löytöjen ansiosta hän onnistui voittamaan Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1932.

Lisäksi hän antoi panoksensa muun tutkimuksen joukossa turbulenttien nesteiden, atomin ytimen, ferromagneettisuuden, kosmisten säteiden ja subatomisten hiukkasten hydrodynaamisuuden teorioihin.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Tuntematon Tuntematon kirjoittaja / CC-BY-SA 3.0, Wikimedia Commonsin kautta

Hän oli yksi tutkijoista, jotka puuttuivat natsisaksalaisen ydinaseprojektiin toisen maailmansodan aikana. Sodan päätyttyä hänet nimitettiin Kaiser Willhelmin fysiikan instituutin johtajaksi.

Hän toimi johtajana, kunnes laitos muutti Müncheniin, missä se laajeni ja nimettiin uudelleen Max Planckin fysiikan ja astrofysiikan instituutiksi.

Heisenberg oli Saksan tutkimusneuvoston, atomifysiikan komission, ydinfysiikan työryhmän presidentti ja Alexander von Humboldt -säätiön presidentti.

Elämäkerta

Varhaiskasvat ja opinnot

Werner Karl Heisenberg syntyi 5. joulukuuta 1901 Würzburgissa, Saksassa. Hän oli Kaspar Ernstin poika. August Heisenberg oli klassisten kielten lukionopettaja. Hänestä tuli Saksan ainoa keskiaikainen ja nykyaikainen kreikkalaisten opintojen opettaja yliopistojärjestelmässä. Hänen äitinsä oli nainen nimeltä Annie Wecklein.

Hän aloitti fysiikan ja matematiikan opinnot Münchenin Ludwig Maximilian -yliopistossa ja Göttingenin Georg-August -yliopistossa vuosina 1920–1923.

Professori ja fyysikko Arnold Sommerfeld tarkkaili parhaita oppilaitaan ja tiesi Heisenbergin kiinnostusta Dane Niels Bohrin anatomisen fysiikan teorioihin; professori vei hänet Bohr-festivaalille kesäkuussa 1922.

Lopuksi, vuonna 1923, hän sai tohtorin tutkinnon Münchenissä Sommerfeldin alla ja suoritti habilitaationsa seuraavana vuonna.

Sommerfeld itse ehdotti Heisenbergin väitöskirjan aihetta. Hän pyrki käsittelemään turbulenssin ajatusta, jota pidetään nesteen liikkumisen mallina, jolle on ominaista paineen ja virtauksen nopeuden äkilliset muutokset.

Tarkemmin sanottuna Heisenberg lähestyi vakausongelmaa käyttämällä useita erityisiä yhtälöitä. Nuoruuden aikana hän oli saksalaisten partiolaisten yhdistyksen jäsen ja osa saksalaista nuorisoliikettä.

Uran alku

Vuosina 1924 - 1927 Heisenbergin todettiin toimineen yksityisenä yliopistoprofessorina Göttingenissä.

17. syyskuuta 1924 - seuraavan vuoden 1. toukokuuta 1. toukokuuta hän suoritti tutkimusta yhdessä tanskalaisen fyysikon Niels Bohrin kanssa Rockefeller-säätiön kansainvälisen koulutuksen johtokunnan myöntämän apurahan ansiosta.

Vuonna 1925 hän kehitti kuuden kuukauden ajan kvanttimekaniikan formulaation; melko täydellinen matemaattinen toteutus, jota seuraavat saksalaiset fyysikot Max Born ja Pascual Jordan.

Kööpenhaminassa ollessaan vuonna 1927 Heisenberg onnistui kehittämään epävarmuusperiaatteensa työskennellessään kvanttimekaniikan matemaattisten perusteiden pohjalta.

Tutkimuksensa valmistuttuaan hän kirjoitti 23. helmikuuta kirjeen itävaltalaiselle fyysikolle Wolfgang Paulille, jossa hän kuvasi tällaisen periaatteen ensimmäistä kertaa.

Sitten, vuonna 1928, hän tarjosi Leipzigissä julkaistun artikkelin, jossa hän käytti Paulin poissulkemisperiaatetta ratkaistakseen ferromagneettisuuden mysteerin; fyysinen ilmiö, joka tuottaa magneettisen järjestelyn samassa suunnassa ja mielessä.

Vuoden 1929 alussa Heisenberg ja Pauli esittivät kaksi artikkelia, joiden tarkoituksena oli luoda relativistisen kvanttikenttäteoreettisen perustan perusta.

Nobel palkinto

Werner Heisenberg ei vain onnistunut kehittämään tutkimusohjelmaa kvanttikenttäteorian luomiseksi yhdessä joidenkin kollegojensa kanssa, mutta hän onnistui myös työskentelemään atomin ytimen teorian jälkeen neutronin löytämisen vuonna 1932.

Tällaisessa projektissa hän onnistui kehittämään protonin ja neutronin vuorovaikutusmallin varhaisessa kuvauksessa, josta myöhemmin tuli tunnetuksi vahva voima.

Vuonna 1928 Albert Einstein nimitti Werner Heisenbergin, Max Bornin ja Pascual Jordanin fysiikan Nobel-palkinnon saajaksi. Vuoden 1932 palkinnon ilmoittaminen viivästyi marraskuuhun 1933.

Juuri silloin ilmoitettiin, että Heisenberg oli voittanut vuoden 1932 palkinnon kvantimekaniikan luomisesta. Heisenbergin osallistumisesta on löydetty vedyn allotrooppiset muodot: toisin sanoen yksinkertaisten aineiden erilaiset atomien rakenteet.

Natsien hyökkäykset

Samana vuonna, kun hän sai Nobelin rauhanpalkinnon vuonna 1933, hän näki natsipuolueen nousevan. Natsipolitiikka sulki pois "ei-aarialaiset", mikä tarkoitti useiden professoreiden, muun muassa Bornin, Einsteinin ja muiden Heisenbergin kollegojen, irtisanomista Leipzigissä.

Heisenbergin vastaus tällaisiin toimiin oli rauhallinen, kaukana julkisesta järistyksestä, koska hänen mielestään natsien hallinto olisi lyhytaikainen. Heisenbergistä tuli nopeasti helppo kohde.

Ryhmä radikaalien natsi-fyysikkojen edustajia edisti "arjalaisen fysiikan" ajatusta "juutalaisten fysiikasta", joka liittyi suhteellisuusteorioihin ja kvantiteorioihin; itse asiassa natsien lehdistö hyökkäsi Heisenbergiin voimakkaasti kutsuen häntä "valkoiseksi juutalaiseksi".

Sommerfeld oli harkinnut Heisenbergin jättämistä Münchenin yliopiston kurssien seuraajaksi; Hänen nimitystarjouksensa epäonnistui kuitenkin natsiliikkeen vastustuksen vuoksi. Heisenbergille oli annettu katkera maku natsien mielivaltaisten päätösten jälkeen.

Heisenberg toisessa maailmansodassa

Saksalaisen ydinaseohjelma perustettiin 1. syyskuuta 1939, samana päivänä kun toinen maailmansota alkoi. Useiden kokousten jälkeen Heisenberg otettiin mukaan ja nimitettiin toimitusjohtajaksi.

Heisenberg piti 26. – 28. Helmikuuta 1942 tieteellisen luennon Reichin virkamiehille energian hankkimisesta ydinfissiosta.

Lisäksi hän selitti valtavasta energiapotentiaalista, jota tämäntyyppinen energia tarjoaa. Hän väitti, että atomin ytimen fission kautta voisi vapautua 250 miljoonaa volttia elektronia, joten he aikoivat tehdä tutkimuksen.

Ydinfission havaitseminen saatettiin Saksan valokeilaan. Heisenbergin tutkimusryhmä ei kuitenkaan onnistunut tuottamaan reaktoria tai atomipommia.

Jotkut viitteet ovat esittäneet Heisenbergin epäpäteväksi. Toiset päinvastoin ovat väittäneet, että viivästys oli ollut tarkoituksella tai että yritystä sabotoitiin. Selvää oli, että tutkimuksen eri kohdissa oli merkittäviä virheitä.

Eri viitteiden mukaan saksasta englanniksi laaditut tekstit paljastavat, että sekä Heisenberg että muut kollegat olivat iloisia siitä, että liittolaiset olivat voittaneet toisessa maailmansodassa.

Sodanjälkeiset vuodet ja kuolema

Lopulta vuonna 1946 hän jatkoi tehtäväänsä Kaiser Wilhelm -instituutissa, joka nimitettiin pian uudelleen Max Planckin fysiikan instituutiksi. Sodanjälkeisinä vuosina Heisenberg otti roolit Länsi-Saksan saksalaisen tieteen ylläpitäjänä ja tiedottajana pitäen apolitiikkaa.

Vuonna 1949 hänestä tuli Saksan tutkimusneuvoston ensimmäinen presidentti, jonka tarkoituksena oli mainostaa maansa tiedettä kansainvälisesti.

Myöhemmin, vuonna 1953, hänestä tuli Humboldt-säätiön perustajajohtaja; valtion rahoittama organisaatio, joka myönsi apurahoja ulkomaisille tutkijoille tutkimuksen suorittamiseksi Saksassa.

1960-luvun lopulla Heisenberg onnistui kirjoittamaan omaelämäkerransa. Kirja julkaistiin Saksassa, ja vuosia myöhemmin se käännettiin englanniksi ja sitten muille kielille.

Heisenberg kuoli 1. helmikuuta 1976 munuaisten ja sappirakon syöpään. Seuraavana päivänä hänen kollegansa kävelivat fysiikan instituutista kotiinsa asettamalla kynttilöitä etuovelle kunnioittaakseen legendaarista tutkijaa.

Löytöjä ja kommentteja

Matriisimekaniikka

Albert Einstein, Niels Bohr ja muut johtavat tutkijat loivat ensimmäiset kvantimekaniikan mallit. Myöhemmin ryhmä nuoria fyysikoita kehitti klassisten teorioiden vastaisesti, perustuen kokeisiin eikä intuitioon, käyttämällä paljon tarkempia kieliä.

Vuonna 1925 Heisenberg teki ensimmäisenä yhden kvantimekaniikan täydellisimmistä matemaattisista formulaatioista. Heisenbergin idea oli, että tämän yhtälön avulla voitaisiin ennustaa fotonien intensiteetit vedyspektrin eri vyöhykkeillä.

Tämä formulaatio perustuu siihen tosiseikkaan, että mitä tahansa järjestelmää voidaan kuvata ja mitata havainnoilla ja tieteellisillä mittauksilla matriisiteorian mukaan. Tässä mielessä matriisit ovat matemaattisia lausekkeita, jotka liittyvät ilmiön tietoihin.

Epävarmuuden periaate

Kvantfysiikka on usein hämmentävää, koska lopullinen korvataan todennäköisyyksillä. Hiukkas voi esimerkiksi olla yhdessä paikassa tai toisessa tai jopa molemmissa samanaikaisesti; sen sijainti voidaan estimoida vain todennäköisyyksien avulla.

Tämä kvanttihäiriö selitettiin Heisenbergin epävarmuusperiaatteen avulla. Vuonna 1927 saksalainen fyysikko selitti periaatetta mittaamalla hiukkasen sijainnin ja liikkeen. Esimerkiksi esineen vauhtia on sen massa kerrottuna nopeudella.

Kun otetaan huomioon tämä tosiasia, epävarmuusperiaate osoittaa, että hiukkasen sijaintia ja liikettä ei voida tietää ehdottomasti. Heisenberg väitti, että hiukkasen sijainti ja vauhti voidaan tuntea rajoitetusti, jopa hänen teoriaansa hyödyntäen.

Jos tiedät Heisenbergin aseman hyvin tarkasti, sinulla voi olla vain rajallista tietoa sen vauhdista.

Neutroniprotonimalli

Protoni-elektronimallilla oli tiettyjä ongelmia. Vaikka hyväksyttiin, että atomin ydin koostuu protoneista ja neutroneista, neutronin luonne ei ollut selvä.

Neutronin löytämisen jälkeen Werner Heisenberg ja Neuvostoliiton-ukrainalainen fyysikko Dmitri Ivanenko ehdottivat ytimelle protoni- ja neutronimallia vuonna 1932.

Heisenbergin asiakirjat käsittelevät yksityiskohtaista kuvausta ytimen protoneista ja neutroneista kvanttimekaniikan avulla. Se oletti myös ydinelektronien läsnäolon neutronien ja protonien lisäksi.

Tarkemmin sanottuna hän oletti, että neutroni on protoni-elektroniyhdiste, jolle ei ole kvantmekaanista selitystä.

Vaikka neutroni-protonimalli ratkaisi monia ongelmia ja vastasi tiettyihin kysymyksiin, se osoittautui ongelmaksi selitettäessä kuinka elektronit voisivat ilmetä ytimestä. Näiden löytöjen ansiosta atomin imago muuttui ja kiihdytti huomattavasti atomifysiikan löytöjä.

Pelaa

Kvantiteorian fysikaaliset periaatteet

Kvanttiteorian fysikaaliset periaatteet oli Werner Heisenbergin kirjoittama kirja, joka julkaistiin ensimmäisen kerran vuonna 1930 Chicagon yliopiston ansiosta. Myöhemmin, vuonna 1949, uusi versio painettiin uudelleen menestykseen.

Saksalainen fyysikko kirjoitti tämän kirjan tarkoituksenaan keskustella kvanttimekaniikasta yksinkertaisella tavalla, vähän teknistä kieltä, jotta tämä tiede saadaan nopeasti ymmärrettäväksi.

Kirja on lainattu yli 1 200 kertaa tärkeissä virallisissa viitteissä ja lähteissä. Työn rakenne perustuu pääosin nopeaan ja helppoon kvantiteorian ja sen epävarmuusperiaatteen keskusteluun.

Fysiikka ja filosofia

Fysiikka ja filosofia koostuivat Werner Heisenbergin vuonna 1958 tiivistä kirjoittamasta perustyöstä. Tässä työssä Heisenberg selittää nykyfysiikan vallankumouksen tapahtumia hänen erinomaisten artikkeleidensa ja lausuntojensa perusteella.

Heisenbergille oli tunnusomaista se, että hän on lukenut lukemattomia luentoja ja keskusteluja fysiikasta koko tieteellisen uransa ajan. Tässä mielessä tämä työ on kooste kaikista keskusteluista, jotka liittyvät saksalaisen tutkijan löytöihin: epävarmuusperiaatteeseen ja atomimalliin.

Fysiikka ja sen ulkopuolella

Fysiikka ja sen jälkeen oli Werner Heisenbergin vuonna 1969 kirjoittama kirja, joka kertoo atomitutkimuksen ja kvantimekaniikan historiasta kokemukseltaan.

Kirja vie keskusteluja Heisenbergin ja muiden hänen aikaisten kollegoidensa välisistä keskusteluista eri tieteellisistä aiheista. Tämä teksti sisältää keskustelut Albert Einsteinin kanssa.

Heisenbergin tarkoituksena oli, että lukijalla voisi olla kokemusta kuunnella henkilökohtaisesti erilaisia ​​tunnustettuja fyysikkoja, kuten Niels Bohr tai Max Planck, puhuen paitsi fysiikasta myös muista filosofiaan ja politiikkaan liittyvistä aiheista; joten kirjan nimi.

Lisäksi työ kertoo kvanttifysiikan syntymisestä ja kuvaus ympäristöstä, jossa he eläivät, yksityiskohtaisin kuvauksin maisemista ja heidän ajankohtaisesta luontokoulutuksestaan.

Viitteet

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Otettu Britannica.com-sivustolta
2. Weiner Heisenberg, kuuluisa tiedemiesportaali, (nd). Otettu osoitteesta famousscientists.org
3. Werner Karl Heisenberg, St Andrews -portaalin yliopisto, Skotlanti, (nd). Otettu ryhmistä.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia englanniksi, (nd). Otettu Wikipedia.org-sivustosta
5. Kvantin epävarmuus ei kaikki mittauksessa, Geoff Brumfiel, (2012). Otettu nature.com-sivustosta