Biografia Wernera Heisenberga, odkrycie i wkłady, prace



Werner Heisenberg (1901 - 1976) był niemieckim fizykiem i filozofem znanym z bycia człowiekiem, któremu udało się sformułować mechanikę kwantową w odniesieniu do matryc, a także stworzyć zasadę niepewności. Dzięki tym odkryciom udało mu się zdobyć Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1932 roku.

Ponadto przyczynił się, między innymi, do teorii hydrodynamiki turbulentnych płynów, jądra atomowego, ferromagnetyzmu, promieni kosmicznych, cząstek subatomowych.

Był jednym z naukowców, którzy interweniowali w nazistowskim niemieckim projekcie broni jądrowej podczas II wojny światowej. Po zakończeniu wojny został mianowany dyrektorem Instytutu Fizyki Kaiser Willhelm.

Był dyrektorem, dopóki instytucja nie przeniosła się do Monachium, gdzie została rozszerzona i została przemianowana na Instytut Fizyki i Astrofizyki Maxa Plancka.

Heisenberg był prezesem Niemieckiej Rady Badawczej, Komisji Fizyki Atomowej, Grupy Roboczej Fizyki Jądrowej i przewodniczącym Fundacji Alexandra von Humboldta.

Indeks

  • 1 Biografia
    • 1.1 Pierwsze lata i studia
    • 1.2 Początki jego kariery
    • 1.3 Nagroda Nobla
    • 1.4 Nazistowskie ataki
    • 1.5 Heisenberg w II wojnie światowej
    • 1.6 Lata powojenne i śmierć
  • 2 Odkrycia i wkłady
    • 2.1 Mechanika macierzowa
    • 2.2 Zasada niepewności
    • 2.3 Model neutron-proton
  • 3 Prace
    • 3.1 Fizyczne zasady teorii kwantowej
    • 3.2 Fizyka i filozofia
    • 3.3 Fizyka i nie tylko
  • 4 odniesienia

Biografia

Pierwsze lata i studia

Werner Karl Heisenberg urodził się 5 grudnia 1901 r. W Würzburgu w Niemczech. Był synem Kaspara Ernsta Augusta Heisenberga, nauczyciela średnich języków klasycznych, który stał się wyjątkowym profesorem greckich średniowiecznych i współczesnych studiów nad Niemcami w systemie uniwersyteckim. Jego matka była kobietą o imieniu Annie Wecklein.

Naukę fizyki i matematyki rozpoczął na Uniwersytecie Ludwiga Maximiliana w Monachium i Uniwersytecie Georg-August w Getyndze w latach 1920–1923.

Profesor i fizyk Arnold Sommerfeld obserwował swoich najlepszych uczniów i wiedział o zainteresowaniach Heisenberga w teoriach fizyki anatomicznej duńskiego Nielsa Bohra; profesor zabrał go na festiwal Bohra w czerwcu 1922 roku.

Wreszcie w 1923 r. Otrzymał doktorat w Monachium pod dowództwem Sommerfelda i ukończył habilitację w następnym roku.

Temat pracy doktorskiej Heisenberga zaproponował sam Sommerfeld. Starał się zająć zagadnieniem turbulencji postrzeganej jako wzorzec ruchu płynu charakteryzującego się nagłymi zmianami ciśnienia i prędkości przepływu.

Dokładniej, Heisenberg poruszył problem stabilności za pomocą kilku specyficznych równań. W młodości był członkiem stowarzyszenia niemieckich harcerzy i częścią niemieckiego ruchu młodzieżowego.

Początki jego kariery

W latach 1924 i 1927, był Heisenberga znany jest Privatdozent (Uniwersytet tytułowy profesora) w Getynga.

Od 17 września 1924 r. Do 1 maja następnego roku prowadził dochodzenie wspólnie z duńskim fizykiem Nielsem Bohrem, dzięki stypendium przyznanemu przez Radę Edukacji Międzynarodowej Fundacji Rockefellera..

W 1925 r. W ciągu sześciu miesięcy opracował sformułowanie mechaniki kwantowej; dość kompletna implementacja matematyczna, której towarzyszą niemieccy fizycy Max Born i Pascual Jordan.

Będąc w Kopenhadze, w 1927 r. Heisenbergowi udało się rozwinąć zasadę niepewności, pracując nad matematycznymi podstawami mechaniki kwantowej.

Po zakończeniu dochodzenia 23 lutego napisał list do austriackiego fizyka Wolfganga Pauliego, w którym po raz pierwszy opisał taką zasadę.

Następnie, w 1928 roku, zaproponował artykuł opublikowany w Lipsku, w którym wykorzystał zasadę wykluczenia Pauliego do rozwiązania tajemnicy ferromagnetyzmu; zjawisko fizyczne, które wytwarza porządek magnetyczny w tym samym kierunku i sensie.

Na początku roku 1929 Heisenberg i Pauli przedstawili dwa dokumenty, które posłużyły do ​​stworzenia podstaw teorii relatywistycznego pola kwantowego.

Nagroda Nobla

Wernerowi Heisenbergowi udało się nie tylko opracować program badawczy w celu stworzenia kwantowej teorii pola razem z niektórymi jego kolegami, ale udało mu się opracować teorię jądra atomowego po odkryciu neutronu w 1932.

W tym projekcie udało mu się opracować model interakcji protonów i neutronów we wczesnym opisie, który później stał się znany jako silna siła.

W 1928 roku Albert Einstein nominował Wernera Heisenberga, Maxa Borna i Pascuala Jordana do nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. Ogłoszenie nagrody w roku 1932 zostało opóźnione do listopada 1933 roku.

W tym momencie ogłoszono, że Heisenberg wygrał nagrodę w 1932 r. Za stworzenie mechaniki kwantowej. Z wkładu Heisenberga udało się odkryć alotropowe formy wodoru: to znaczy, że struktury atomowe inne niż substancje, które są proste.

Nazistowskie ataki

W tym samym roku, w którym otrzymał Pokojową Nagrodę Nobla w 1933 r., Przeżył powstanie partii nazistowskiej. Polityka nazistowska wykluczyła „nie-aryjczyków”, co oznaczało zwolnienie wielu nauczycieli, w tym: Urodzonych, Einsteina i innych kolegów z Heisenberga w Lipsku.

Reakcja Heisenberga na takie działania była spokojna, dalekie od publicznych protestów, ponieważ sądził, że reżim nazistowski nie potrwa długo. Heisenberg szybko stał się łatwym celem.

Grupa radykalnych nazistowskich fizyków promowała ideę „aryjskiej fizyki” przeciwnej „żydowskiej fizyce”, która jest związana z teoriami względności i teoriami kwantowymi; w rzeczywistości Heisenberg był silnie atakowany przez nazistowską prasę, nazywając go „białym Żydem”.

Sommerfeld rozważał pozostawienie Heisenberga jako następcy klas na Uniwersytecie w Monachium; jednak jego próba powołania nie powiodła się z powodu sprzeciwu ze strony ruchu nazistowskiego. Heisenberg pozostał z gorzkim smakiem po arbitralnych decyzjach nazistów.

Heisenberg w II wojnie światowej

1 września 1939 r. Niemiecki program broni jądrowej powstał w tym samym dniu, w którym rozpoczęła się II wojna światowa. Po kilku spotkaniach Heisenberg został włączony i objął stanowisko dyrektora administracyjnego.

Od 26 do 28 lutego 1942 roku Heisenberg wygłosił wykład naukowy urzędnikom Rzeszy na nabycie energii z rozszczepienia jądrowego.

Ponadto wyjaśnił ogromny potencjał energetyczny, jaki zapewnia ten rodzaj energii. Twierdził, że 250 milionów woltów elektronów może zostać uwolnionych przez rozszczepienie jądra atomowego, więc postanowili w pełni przeprowadzić badania.

Odkrycie rozszczepienia jądrowego zostało wprowadzone do niemieckiego reflektora. Jednakże grupie badawczej Heisenberga nie udało się wyprodukować reaktora lub bomby atomowej.

Niektóre odniesienia przedstawiały Heisenberga jako niekompetentnego. Inni natomiast sugerowali, że opóźnienie było celowe lub że wysiłek został sabotowany. Było jasne, że w kilku punktach dochodzenia wystąpiły istotne błędy.

Zgodnie z kilkoma odniesieniami, transkrypcje z niemieckiego na angielski pokazują, że zarówno Heisenberg, jak i inni koledzy byli zadowoleni, że alianci wygrali w II wojnie światowej..

Lata powojennej i śmierci

Wreszcie w 1946 roku wznowił swoją pozycję w Instytucie Cesarza Wilhelma, który wkrótce przemianowany na Instytut Maxa Plancka Fizyki. W latach powojennych, Heisenberg Zakłada role jako administrator, a rzecznik niemieckiej nauki w RFN, utrzymując Apolityczność.

W 1949 r. Został pierwszym przewodniczącym Niemieckiej Rady Badawczej z zamiarem promowania nauki o swoim kraju na arenie międzynarodowej.

Później, w 1953 r., Został założycielem prezesa Fundacji Humboldta; finansowana przez rząd organizacja, która przyznała stypendia zagranicznym naukowcom w celu prowadzenia badań w Niemczech.

Pod koniec lat sześćdziesiątych Heisenbergowi udało się napisać autobiografię. Książka została opublikowana w Niemczech, a lata później została przetłumaczona na język angielski, a następnie na inne języki.

1 lutego 1976 r. Heisenberg zmarł na raka nerki i pęcherzyka żółciowego. Następnego dnia jego koledzy poszli na spacer z Instytutu Fizyki do ich domu, umieszczając świece przy drzwiach wejściowych, aby oddać hołd legendarnemu naukowcowi..

Odkrycia i wkłady

Mechanika macierzowa

Pierwsze modele mechaniki kwantowej zostały opracowane przez Alberta Einsteina, Nielsa Bohra i innych ważnych naukowców. Później grupa młodych fizyków opracowała antyklasyczne teorie, oparte na eksperymentach, a nie na intuicji, używając znacznie bardziej precyzyjnych języków.

W 1925 roku Heisenberg był pierwszym, aby jeden z najbardziej kompletnych postulaty mechaniki kwantowej. Chodzi o to, że Heisenberga przez równania przewidują, że intensywność fotonów w różnych pasmach widma wodoru.

Sformułowanie to opiera się na fakcie, że każdy system można opisać i zmierzyć za pomocą naukowych obserwacji i pomiarów dostosowanych do teorii macierzy. W tym sensie macierze są wyrażeniami matematycznymi do powiązania danych ze zjawiskiem.

Zasada niepewności

Fizyka kwantowa jest często myląca, ponieważ to, co zdefiniowano, zastępuje się prawdopodobieństwami. Na przykład cząstka może znajdować się w jednym lub innym miejscu, a nawet w obu jednocześnie; możesz oszacować swoją lokalizację tylko za pomocą prawdopodobieństw.

To kwantowe zamieszanie można wyjaśnić dzięki zasadzie niepewności Heisenberga. W 1927 roku niemiecki fizyk wyjaśnił swoją zasadę, mierząc położenie i ruch cząstki. Na przykład pęd obiektu jest jego masą pomnożoną przez jego prędkość.

Biorąc pod uwagę ten fakt, zasada nieoznaczoności wskazuje, że nie można z absolutną pewnością wiedzieć pozycji i ruchu cząstki. Heisenberg potwierdził, że istnieje granica tego, jak dobrze można poznać pozycję i pęd cząstki, nawet używając jego teorii.

Dla Heisenberga, jeśli znasz pozycję bardzo dokładnie, możesz mieć tylko ograniczone informacje na temat swojego rozpędu.

Model neutron-proton

Model proton-elektron przedstawiał pewne problemy. Chociaż przyjęto, że jądro atomowe składa się z protonów i neutronów, natura neutronu nie była jasna.

Po odkryciu neutronu Werner Heisenberg i radziecko-ukraiński fizyk Dmitri Ivanenko zaproponowali model protonów i neutronów dla jądra w roku 1932.

Dokumenty Heisenberga omawiają szczegółowy opis protonów i neutronów w jądrze za pomocą mechaniki kwantowej. Przyjęto również obecność elektronów jądrowych oddzielonych od neutronów i protonów.

Dokładniej, założył, że neutron jest związkiem protonowo-elektronowym, dla którego nie ma wyjaśnienia mechaniki kwantowej.

Chociaż model neutronowo-protonowy rozwiązał wiele problemów i rozszyfrował pewne pytania, problemem było wyjaśnienie, w jaki sposób elektrony mogą emanować z jądra. Mimo to dzięki tym odkryciom obraz atomu zmienił się i znacznie przyspieszył odkrycia fizyki atomowej.

Działa

Fizyczne zasady teorii kwantowej

Fizyczne zasady teorii kwantowej Była to książka napisana przez Wernera Heisenberga, opublikowana po raz pierwszy w 1930 roku dzięki University of Chicago. Później, w 1949 r., Nowa wersja została przedrukowana na sukces.

Niemiecki fizyk napisał tę książkę z zamiarem omówienia mechaniki kwantowej w prosty sposób, z niewielkim językiem technicznym, aby zapewnić szybkie zrozumienie tej nauki.

Książka została cytowana ponad 1200 razy w referencjach i ważnych oficjalnych źródłach. Struktura pracy opiera się zasadniczo na szybkiej i prostej dyskusji na temat teorii kwantowej i jej zasady niepewności.

Fizyka i filozofia

Fizyka i filozofia Składał się z przełomowej pracy napisanej zwięźle przez Wernera Heisenberga w 1958 r. W tej pracy Heisenberg wyjaśnia wydarzenia rewolucji we współczesnej fizyce na podstawie jego wybitnych artykułów i wkładów.

Heisenberg charakteryzował się niezliczonymi wykładami i rozmowami na temat fizyki w całej swojej karierze naukowej. W tym sensie praca ta jest kompilacją wszystkich rozmów związanych z odkryciami niemieckiego naukowca: zasadą niepewności i modelem atomowym.

Fizyka i nie tylko

Fizyka i nie tylko była książką napisaną przez Wernera Heisenberga w 1969 roku, która opowiada historię eksploracji atomowej i mechaniki kwantowej z jego doświadczeń.

Książka prowadzi rozmowy na temat różnych tematów naukowych między Heisenbergiem i innymi jego kolegami z tamtych czasów. Ten tekst zawiera rozmowy z Albertem Einsteinem.

Intencją Heisenberga było, aby czytelnik mógł doświadczyć poczucia, że ​​słyszy osobiście różnych uznanych fizyków, takich jak Niels Bohr czy Max Planck, nie tylko mówiąc o fizyce, ale także o innych tematach związanych z filozofią i polityką; stąd tytuł książki.

Ponadto praca opisuje powstanie fizyki kwantowej i opis środowiska, w którym żyli, ze szczegółowymi opisami krajobrazów i ich wykształcenia w naturze charakterystycznymi dla tamtych czasów.

Referencje

  1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (n.d.). Zrobione z Britannica.com
  2. Weiner Heisenberg, Portal Famous Scientists, (n.d.). Zaczerpnięto z famousscientists.org
  3. Werner Karl Heisenberg, Portal University of St Andrews, Szkocja, (n.d.). Zrobione z groups.dcs.st-and.ac.uk
  4. Werner Heisenberg, Wikipedia en Español, (n.d.). Z Wikipedii
  5. Niepewność kwantowa nie wszystkie w pomiarach, Geoff Brumfiel, (2012). Zrobione z nature.com