WERNER HEISENBERG: BIOGRAFI, OPPDAGELSE, BIDRAG, ARBEIDER - VITENSKAP - 2026

Werner Heisenberg (1901 - 1976) var en tysk fysiker og filosof kjent for å være mannen som klarte å formulere kvantemekanikk når det gjaldt matriser, i tillegg til å skape usikkerhetsprinsippet. Takket være disse oppdagelsene, klarte han å vinne Nobelprisen i fysikk i 1932.

I tillegg bidro han med bidrag til teoriene om hydrodynamikk om turbulente væsker, atomkjernen, ferromagnetisme, kosmiske stråler og subatomære partikler, blant annet forskning.

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

Han var en av forskerne som grep inn i det nazistiske tyske atomvåpenprosjektet under andre verdenskrig. Da krigen tok slutt, ble han utnevnt til direktør for Kaiser Willhelm Institute for Physics.

Han fungerte som direktør til institusjonen flyttet til München, hvor den utvidet og ble omdøpt til Max Planck Institute for Physics and Astrophysics.

Heisenberg var president i det tyske forskningsrådet, Commission for Atomic Physics, Nuclear Physics Working Group og president for Alexander von Humboldt Foundation.

Biografi

Tidlige år og studier

Werner Karl Heisenberg ble født 5. desember 1901 i Würzburg, Tyskland. Han var sønn av Kaspar Ernst August Heisenberg, en videregående lærer i klassiske språk som ble Tysklands eneste middelalderlige og moderne greske studielærer i universitetssystemet. Hans mor var en kvinne som het Annie Wecklein.

Han begynte sine studier i fysikk og matematikk ved Ludwig Maximilian University i München og Georg-August University i Göttingen mellom 1920 og 1923.

Professor og fysiker, Arnold Sommerfeld, observerte sine beste studenter og visste om Heisenbergs interesse for teoriene om anatomisk fysikk hos danske Niels Bohr; professoren tok ham med til Bohr-festivalen i juni 1922.

Til slutt, i 1923, mottok han sin doktorgrad i München under Sommerfeld og fullførte habiliteringen året etter.

Emnet for Heisenbergs doktoravhandling ble foreslått av Sommerfeld selv. Han søkte å ta opp ideen om turbulens sett på som et mønster av væskebevegelse preget av plutselige endringer i trykk og strømningshastighet.

Mer spesifikt nærmet Heisenberg problemet med stabilitet ved å bruke flere spesifikke ligninger. I løpet av ungdommen var han medlem av en forening av tyske speidere og en del av den tyske ungdomsbevegelsen.

Begynnelsen av karrieren

Mellom 1924 og 1927 ble Heisenberg kjent for å være en privatdosent (universitetsprofessor i tittel), i Göttingen.

Fra 17. september 1924 til 1. mai året etter, forsket han sammen med den danske fysikeren Niels Bohr, takket være et tilskudd fra Rockefeller Foundation Board of International Education.

I 1925, over en periode på seks måneder, utviklet han en formulering av kvantemekanikk; en ganske komplett matematisk implementering, ledsaget av de tyske fysikerne Max Born og Pascual Jordan.

Mens han var i København, klarte Heisenberg i 1927 å utvikle sitt usikkerhetsprinsipp, mens han arbeidet med de matematiske grunnlagene for kvantemekanikk.

Etter endt forskning skrev han den 23. februar et brev til den østerrikske fysikeren Wolfgang Pauli, der han beskrev et slikt prinsipp for første gang.

Så i 1928 tilbød han en artikkel publisert i Leipzig der han brukte Pauli-ekskluderingsprinsippet for å løse ferromagnetismens mysterium; et fysisk fenomen som produserer et magnetisk arrangement i samme retning og forstand.

På begynnelsen av året 1929 presenterte Heisenberg og Pauli to artikler som tjente til å legge grunnlaget for den relativistiske kvantefeltteorien.

Nobel pris

Werner Heisenberg klarte ikke bare å utvikle forskningsprogrammet for å lage kvantefeltteori sammen med noen av kollegene, men han klarte også å jobbe med teorien om atomkjernen etter oppdagelsen av nøytronet i 1932.

I et slikt prosjekt lyktes han med å utvikle en proton-nøytron interaksjonsmodell i en tidlig beskrivelse som senere ble kjent som den sterke styrken.

I 1928 nominerte Albert Einstein Werner Heisenberg, Max Born og Pascual Jordan til Nobelprisen i fysikk. Kunngjøringen om tildelingen fra 1932 ble forsinket til november 1933.

Det var på dette tidspunktet det ble kunngjort at Heisenberg hadde vunnet 1932-prisen for opprettelsen av kvantemekanikk. Fra Heisenbergs bidrag er de allotropiske formene for hydrogen blitt oppdaget: det vil si de forskjellige atomstrukturene til stoffer som er enkle.

Nazi-angrep

Samme år som han mottok Nobels fredspris i 1933, så han Nazi-partiets oppgang. Nazipolitikk ekskluderte "ikke-ariske", noe som betydde oppsigelse av mange professorer, inkludert: Born, Einstein og andre Heisenberg-kolleger i Leipzig.

Heisenbergs svar på slike handlinger var rolig, borte fra offentlig roping fordi han trodde naziregimet ville være kortvarig. Heisenberg ble raskt et enkelt mål.

En gruppe radikale nazifysikere fremmet ideen om en "arisk fysikk" i motsetning til "jødisk fysikk", dette var den relatert til relativitetsteorier og kvante teorier; faktisk ble Heisenberg sterkt angrepet av nazistenes presse og kalte ham en "hvit jøde."

Sommerfeld hadde vurdert å forlate Heisenberg som sin etterfølger for klasser ved Universitetet i München; hans bud på utnevnelsen mislyktes imidlertid på grunn av motstand fra nazistenes bevegelse. Heisenberg hadde fått en bitter smak etter nazistenes vilkårlige avgjørelser.

Heisenberg i andre verdenskrig

1. september 1939 ble det tyske atomvåpenprogrammet dannet, samme dag som andre verdenskrig begynte. Etter flere møter ble Heisenberg inkludert og plassert som administrerende direktør.

Fra 26. til 28. februar 1942 holdt Heisenberg et vitenskapelig foredrag til Rikets embetsmenn om anskaffelse av energi fra kjernefysisk fisjon.

I tillegg forklarte han om det enorme energipotensialet som denne typen energi gir. Han hevdet at 250 millioner volt elektroner kunne frigjøres gjennom splittelsen av en atomkjerne, så de satte seg for å gjøre forskningen.

Oppdagelsen av kjernefysisk fisjon ble brakt til tysk søkelys. Heisenbergs forskergruppe lyktes imidlertid ikke med å produsere en reaktor eller atombombe.

Noen referanser har presentert Heisenberg som inhabil. Andre har tvert imot antydet at forsinkelsen hadde vært med vilje eller at innsatsen ble sabotert. Det som var klart, er at det var betydelige feil på forskjellige punkter i etterforskningen.

Ifølge forskjellige referanser avslører transkripsjoner fra tysk til engelsk at både Heisenberg og andre kolleger var glade for at de allierte hadde seirende i andre verdenskrig.

Etterkrigsår og død

Til slutt i 1946 gjenopptok han sin stilling ved Kaiser Wilhelm Institute, som snart ble omdøpt til Max Planck Institute for Physics. I etterkrigstiden inntok Heisenberg roller som administrator og talsperson for tysk vitenskap i Vest-Tyskland, og opprettholdt en apolitisk holdning.

I 1949 ble han den første presidenten for det tyske forskningsrådet med den hensikt å promotere sitt lands vitenskap internasjonalt.

Senere, i 1953, ble han grunnleggende president for Humboldt-stiftelsen; en statlig finansiert organisasjon som tildelte stipend til utenlandske stipendiater for å drive forskning i Tyskland.

På slutten av 1960-tallet klarte Heisenberg å skrive sin selvbiografi. Boken ble utgitt i Tyskland, og år senere ble den oversatt til engelsk, og deretter til andre språk.

1. februar 1976 døde Heisenberg av kreft i nyre og galleblæren. Dagen etter tok kollegene en spasertur fra Institutt for fysikk til hjemmet sitt, og plasserte lys på inngangsdøren for å hylle den legendariske forskeren.

Funn og bidrag

Matrix Mechanics

De første modellene for kvantemekanikk ble etablert av Albert Einstein, Niels Bohr og andre ledende forskere. Senere utdypet en gruppe unge fysikere i strid med klassiske teorier, basert på eksperimenter og ikke på intuisjon, ved å bruke mye mer presise språk.

I 1925 var Heisenberg den første som laget en av de mest komplette matematiske formuleringene av kvantemekanikk. Heisenbergs idé var at ved hjelp av denne ligningen kunne intensiteten til fotoner i de forskjellige båndene i hydrogenspektrumet forutsies.

Denne formuleringen er basert på det faktum at ethvert system kan beskrives og måles med observasjoner og vitenskapelige målinger i henhold til matrise-teori. I denne forstand er matriser matematiske uttrykk for å relatere data fra et fenomen.

Prinsipp for usikkerhet

Kvantefysikk er ofte forvirrende, ettersom det definitive erstattes med sannsynligheter. For eksempel kan en partikkel være et sted eller et annet, eller til og med på begge deler samtidig; beliggenheten kan bare estimeres ved hjelp av sannsynligheter.

Denne kvanteforvirringen kan forklares takket være Heisenberg usikkerhetsprinsipp. I 1927 forklarte den tyske fysikeren sitt prinsipp ved å måle posisjonen og bevegelsen til en partikkel. For eksempel er en gjenstands momentum dens masse multiplisert med dens hastighet.

Gitt dette faktum, indikerer usikkerhetsprinsippet at posisjonen og bevegelsen til en partikkel ikke kan være kjent med absolutt sikkerhet. Heisenberg hevdet at det er en grense for hvor godt posisjonen og momentumet til partikkelen kan bli kjent, selv ved å bruke hans teori.

For Heisenberg, hvis du vet posisjonen veldig presist, kan du bare ha begrenset informasjon om dens fart.

Neutron-proton modell

Proton-elektronmodellen presenterte visse problemer. Selv om det ble akseptert at atomkjernen er sammensatt av protoner og nøytroner, var nøytronets natur ikke klar.

Etter oppdagelsen av nøytronet, foreslo Werner Heisenberg og den sovjet-ukrainske fysikeren Dmitri Ivanenko, en proton- og nøytronmodell for kjernen i år 1932.

Heisenberg-papirene tar for seg en detaljert beskrivelse av protoner og nøytroner i kjernen gjennom kvantemekanikk. Den antok også tilstedeværelsen av nukleære elektroner bortsett fra nøytroner og protoner.

Mer spesifikt antok han at nøytronet er en proton-elektronforbindelse, som det ikke er noen kvantemekanisk forklaring for.

Selv om nøytron-protonmodellen løste mange problemer og svarte på visse spørsmål, beviste den et problem i å forklare hvordan elektroner kunne stamme fra kjernen. Likevel, takket være disse funnene, endret bildet av atomet og akselererte funnene fra atomfysikken betydelig.

Spiller

De fysiske prinsippene for kvanteteori

The Physical Principles of Quantum Theory var en bok skrevet av Werner Heisenberg, først utgitt i 1930 takket være University of Chicago. Senere, i 1949, ble en ny versjon trykt på nytt for å lykkes.

Den tyske fysikeren skrev denne boken med den hensikt å diskutere kvantemekanikk på en enkel måte, med lite teknisk språk for å gi en rask forståelse av denne vitenskapen.

Boken har blitt sitert mer enn 1200 ganger i viktige offisielle referanser og kilder. Strukturen i arbeidet er fundamentalt basert på den raske og enkle diskusjonen av kvanteteori og usikkerhetsprinsippet.

Fysikk og filosofi

Fysikk og filosofi besto av et sædverk som var kortfattet skrevet av Werner Heisenberg i 1958. I dette arbeidet forklarer Heisenberg begivenhetene rundt revolusjonen i moderne fysikk ut fra sine fremragende artikler og bidrag.

Heisenberg var preget av å ha holdt utallige forelesninger og foredrag om fysikk i hele sin vitenskapelige karriere. Slik sett er dette arbeidet en samling av alle samtalene knyttet til funnene til den tyske forskeren: usikkerhetsprinsippet og atommodellen.

Fysikk og utover

Physics and Beyond var en bok skrevet av Werner Heisenberg i 1969, som forteller historien om atomutforskning og kvantemekanikk fra hans erfaring.

Boken tar samtaler med debatter mellom Heisenberg og andre av hans kolleger i tiden om forskjellige vitenskapelige emner. Denne teksten inkluderer samtaler med Albert Einstein.

Heisenbergs intensjon var at leseren kunne ha opplevelsen av å lytte personlig til forskjellige anerkjente fysikere, som Niels Bohr eller Max Planck, ikke bare snakke om fysikk, men også om andre emner relatert til filosofi og politikk; derav tittelen på boken.

I tillegg forteller arbeidet om fremveksten av kvantefysikk og en beskrivelse av miljøet de bodde i, med detaljerte beskrivelser av landskapene og deres utdanning i tidens karakteristiske karakter.

referanser

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