Werner Heisenberg Biografija, odkritja in prispevki, dela



Werner Heisenberg (1901 - 1976) je bil nemški fizik in filozof, znan kot človek, ki je uspel oblikovati kvantno mehaniko, kar zadeva matrike, in ustvariti načelo negotovosti. Zaradi teh odkritij je leta 1932 uspel pridobiti Nobelovo nagrado za fiziko.

Poleg tega je s prispevki prispeval tudi teorije hidrodinamike turbulentnih tekočin, atomskega jedra, feromagnetizma, kozmičnih žarkov, subatomskih delcev, med drugimi raziskavami..

Bil je eden od znanstvenikov, ki so med drugo svetovno vojno posredovali v nacističnem nemškem projektu jedrskega orožja. Ko se je vojna končala, je bil imenovan za direktorja fizike Kaiser Willhelm.

Bil je direktor, dokler se ustanova ni preselila v München, kjer se je razširila in preimenovala v Max Planckov inštitut za fiziko in astrofiziko..

Heisenberg je bil predsednik nemškega raziskovalnega sveta, komisije za atomsko fiziko, delovne skupine za jedrsko fiziko in predsednik fundacije Alexander von Humboldt.

Indeks

  • 1 Življenjepis
    • 1.1 Prva leta in študije
    • 1.2 Začetki njegove kariere
    • 1.3 Nobelova nagrada
    • 1.4 Napad na naciste
    • 1.5 Heisenberg v drugi svetovni vojni
    • 1.6 Po vojni in smrti
  • 2 Odkritja in prispevki
    • 2.1 Matrična mehanika
    • 2.2 Načelo negotovosti
    • 2.3 Nevtron-protonski model
  • 3 Dela
    • 3.1 Fizikalni principi kvantne teorije
    • 3.2 Fizika in filozofija
    • 3.3 Fizika in širše
  • 4 Reference

Biografija

Prva leta in študije

Werner Karl Heisenberg se je rodil 5. decembra 1901 v Würzburgu v Nemčiji. Bil je sin Kasparja Ernsta Augusta Heisenberga, učitelja sekundarnih klasičnih jezikov, ki je postal univerzitetni profesor grškega srednjeveškega in modernega študija Nemčije v univerzitetnem sistemu. Njegova mati je bila ženska po imenu Annie Wecklein.

Študij fizike in matematike je začel na univerzi Ludwig Maximilian v Münchnu in na Univerzi Georg-August v Göttingenu od leta 1920 do leta 1923.

Profesor in fizik, Arnold Sommerfeld, je opazoval najboljše študente in vedel za Heisenbergovo zanimanje za anatomske fizikalne teorije danskega Nielsa Bohra; profesor jo je odnesel na Bohrov festival junija 1922.

Končno, leta 1923, je doktoriral v Münchnu pod vodstvom Sommerfelda in naslednjo leto zaključil habilitacijo.

Predmet doktorske disertacije Heisenberga je predlagal Sommerfeld sam. Poiskal je zamisel o turbulencah, ki se kažejo kot vzorec gibanja tekočin, ki ga zaznamujejo nenadne spremembe v tlaku in hitrosti pretoka.

Natančneje, Heisenberg je problem stabilnosti obravnaval z uporabo več specifičnih enačb. V mladosti je bil član združenja nemških skavtov in del nemškega mladinskega gibanja.

Začetki njegove kariere

Med letoma 1924 in 1927 je Heisenberg izstopal kot privatizent (naziv univerzitetni profesor), v Göttingenu.

Od 17. septembra 1924 do 1. maja naslednjega leta je opravil preiskavo skupaj z danskim fizikom Nielsom Bohrom, zahvaljujoč štipendiji, ki jo je podelil odbor za mednarodno izobraževanje Rockefellerjeve fundacije..

Leta 1925 je v šestih mesecih razvil formulacijo kvantne mehanike; dokaj popolna matematična izvedba, ki so jo spremljali nemški fiziki Max Born in Pascual Jordan.

Ker je bil leta 1927 v Kopenhagnu Heisenberg uspel razviti svoje načelo negotovosti, medtem ko je delal na matematičnih temeljih kvantne mehanike..

Po končani preiskavi je 23. februarja napisal pismo avstrijskemu fiziku Wolfgangu Pauliju, v katerem je prvič opisal takšno načelo..

Nato je leta 1928 ponudil članek, objavljen v Leipzigu, kjer je uporabil načelo Paulijeve izključenosti, da bi rešil skrivnost feromagnetizma; fizični pojav, ki ustvarja magnetni red v isti smeri in občutku.

V začetku leta 1929 sta Heisenberg in Pauli predstavila dva dokumenta, ki sta služila za postavitev temeljev teorije relativističnega kvantnega polja..

Nobelova nagrada

Werner Heisenberg ni le uspel razviti raziskovalnega programa za ustvarjanje kvantne teorije polja skupaj z nekaterimi njegovimi sodelavci, temveč je uspel delati na teoriji atomskega jedra po odkritju nevtrona leta 1932.

V takem projektu je uspel razviti model interakcije protonov in nevtronov v zgodnjem opisu, ki je kasneje postal znan kot močna sila.

Leta 1928 je Albert Einstein imenoval Wernerja Heisenberga, Maxa Borna in Pascuala Jordana za Nobelovo nagrado za fiziko. Razglasitev nagrade leta 1932 je bila odložena do novembra 1933.

V tistem trenutku, ko je bilo objavljeno, da je Heisenberg dobil nagrado leta 1932, za ustvarjanje kvantne mehanike. Iz prispevka Heisenberga so odkrili alotropne oblike vodika, to je atomske strukture, ki se razlikujejo od snovi, ki so preproste..

Nacistični napadi

Istega leta, ko je prejel Nobelovo nagrado za mir leta 1933, je doživel vzpon nacistične stranke. Nacistična politika je izključila "ne-Arijevce", kar je pomenilo odpuščanje mnogih učiteljev, med drugim: Born, Einstein in drugi kolegi iz Heisenberga v Leipzigu.

Heisenbergov odziv na takšne akcije je bil miren, daleč od javnih protestov, ker je menil, da nacistični režim ne bo dolgo trajal. Heisenberg je hitro postal lahka tarča.

Skupina radikalnih nacističnih fizikov je spodbujala idejo o "arijski fiziki", ki nasprotuje "judovski fiziki", ki je povezana s teorijami relativnosti in kvantnimi teorijami; v bistvu je Heisenberg močno napadel nacistični tisk, imenoval ga je "beli Žid"..

Sommerfeld je razmišljal o zapustitvi Heisenberga kot naslednika razredov na Univerzi v Münchnu; vendar je njegov poskus imenovanja propadel zaradi nasprotovanja nacističnega gibanja. Heisenberg je ostala z grenkim okusom po samovoljnih odločitvah nacistov.

Heisenberg v drugi svetovni vojni

1. septembra 1939 je bil nemški program jedrskega orožja oblikovan istega dne, ko se je začela 2. svetovna vojna. Po več sejah je bil Heisenberg vključen in imenovan za upravnega direktorja.

Od 26. februarja do 28. februarja 1942 je Heisenberg predstavil znanstveno konferenco uradnikom Reicha o pridobivanju energije iz jedrske fisije..

Poleg tega je pojasnil ogromen energetski potencial, ki ga ta vrsta energije zagotavlja. Trdil je, da bi se skozi cepitev atomskega jedra lahko sprostilo 250 milijonov elektronov, zato so se odločili za popolno izvedbo raziskav..

Odkritje jedrske fisije je bilo pripeljano v nemško žarišče. Vendar pa raziskovalna skupina Heisenberga ni bila uspešna pri proizvodnji reaktorja ali atomske bombe.

Nekatere reference so Heisenbergu predstavile kot nesposobnega. Drugi pa so po drugi strani predlagali, da je bila zamuda namerna ali da je bil napor sabotiran. Jasno je, da je prišlo do večjih napak v več točkah preiskave.

Po več referencah prepisi iz nemščine v angleščino razkrivajo, da sta bila Heisenberg in drugi kolegi veseli, da so zaveznice zmagale v drugi svetovni vojni..

Let po vojni in smrti

Nazadnje je leta 1946 nadaljeval z delom na inštitutu Kaiser Wilhelm, ki je kmalu postal znan kot Max Planckov inštitut za fiziko. V povojnih letih je Heisenberg prevzel vlogo skrbnika in predstavnika nemške znanosti v Zahodni Nemčiji, pri čemer je ohranil nepolitično stališče..

Leta 1949 je postal prvi predsednik nemškega raziskovalnega sveta z namenom spodbujanja znanosti svoje države na mednarodnem prizorišču.

Kasneje, leta 1953, je postal ustanovni predsednik Humboldtove fundacije; organizacija, ki jo financira vlada in ki je dodelila štipendije tujim akademikom za izvajanje raziskav v Nemčiji.

V poznih šestdesetih je Heisenberg uspel napisati svojo avtobiografijo. Knjiga je izšla v Nemčiji in leta kasneje je bila prevedena v angleščino in nato v druge jezike.

1. februarja 1976 je Heisenberg umrl zaradi raka ledvic in žolčnika. Naslednji dan so se njegovi kolegi sprehajali od Inštituta za fiziko do svojega doma in postavljali sveče na vhodna vrata, da bi spoštovali legendarnega znanstvenika..

Odkritja in prispevki

Matrična mehanika

Prvi modeli kvantne mehanike so postavili Albert Einstein, Niels Bohr in drugi pomembni znanstveniki. Kasneje je skupina mladih fizikov razvila anti-klasične teorije, ki temeljijo na eksperimentih in ne na intuiciji, pri čemer uporabljajo precej natančnejše jezike..

Leta 1925 je Heisenberg prvi izvedel eno najbolj popolnih matematičnih formul kvantne mehanike. Ideja Heisenberga je bila, da s pomočjo te enačbe lahko napovemo intenzitete fotonov v različnih pasovih spektra vodika..

Ta formulacija temelji na dejstvu, da je mogoče vsak sistem opisati in izmeriti z znanstvenimi opazovanji in meritvami, prilagojenimi teoriji matrik. V tem smislu so matrike matematični izrazi za povezavo podatkov iz fenomena.

Načelo negotovosti

Kvantna fizika je pogosto nejasna, kajti definirana je nadomeščena z verjetnostjo. Na primer, delci so lahko na enem ali drugem mestu ali celo v obeh istočasno; svojo lokacijo lahko ocenite samo s pomočjo verjetnosti.

To kvantno zmedo bi lahko pojasnili zaradi Heisenbergovega načela negotovosti. Leta 1927 je nemški fizik razložil svoje načelo z merjenjem položaja in gibanja delca. Na primer, zagon predmeta je njegova masa, pomnožena s hitrostjo.

Glede na to dejstvo načelo negotovosti kaže, da ne moremo z absolutno gotovostjo vedeti položaja in gibanja delca. Heisenberg je potrdil, da obstaja omejitev glede tega, kako dobro poznamo položaj in zagon delca, tudi če uporabimo njegovo teorijo..

Za Heisenberga, če poznaš položaj zelo natančno, lahko imaš samo omejene informacije o svojem zagonu.

Nevtron-protonski model

Model proton-elektronov je predstavljal določene probleme. Čeprav je bilo sprejeto, da je atomsko jedro sestavljeno iz protonov in nevtronov, narava nevtrona ni bila jasna.

Po odkritju nevtrona, Werner Heisenberg in sovjetsko-ukrajinski fizik Dmitri Ivanenko sta predlagala model protonov in nevtronov za jedro, leta 1932.

Heisenbergovi dokumenti obravnavajo podroben opis protonov in nevtronov znotraj jedra s pomočjo kvantne mehanike. Prav tako je predvideval, da so atomi elektrona ločeni od nevtronov in protonov.

Natančneje, predpostavljal je, da je nevtron spojina s protonskim elektronom, za katero ni kvantno mehanske razlage.

Čeprav je nevtron-protonski model rešil veliko problemov in dešifriral določena vprašanja, je bilo težko razložiti, kako lahko elektroni izhajajo iz jedra. Kljub temu se je zaradi teh odkritij slika atoma spremenila in znatno pospešila odkritja atomske fizike.

Dela

Fizikalni principi kvantne teorije

Fizikalni principi kvantne teorije To je bila knjiga Wernerja Heisenberga, ki je bila prvič objavljena leta 1930, zahvaljujoč Univerzi v Chicagu. Kasneje, leta 1949, je bila za uspeh ponovno natisnjena nova različica.

Nemški fizik je to knjigo napisal z namenom, da na preprost način razpravlja o kvantni mehaniki, z malo tehničnega jezika, da bi zagotovil hitro razumevanje te znanosti..

Knjiga je bila citirana več kot 1200 krat v referencah in pomembnih uradnih virih. Struktura dela temelji predvsem na hitri in preprosti razpravi o kvantni teoriji in njenem načelu negotovosti.

Fizika in filozofija

Fizika in filozofija Sestavljen je bil iz temeljnega dela, ki ga je leta 1958 napisal Werner Heisenberg..

Za Heisenberga je bilo značilno, da je skozi svojo znanstveno kariero opravilo nešteto predavanj in pogovorov o fiziki. V tem smislu je to delo zbirka vseh pogovorov, povezanih z odkritji nemškega znanstvenika: načelo negotovosti in atomski model..

Fizika in širše

Fizika in širše je bila knjiga, ki jo je leta 1969 napisal Werner Heisenberg, ki pripoveduje zgodbo o atomskem raziskovanju in kvantni mehaniki iz njegove izkušnje..

V knjigi potekajo pogovori o razpravah med Heisenbergom in ostalimi kolegi svojega časa o različnih znanstvenih temah. To besedilo vključuje pogovore z Albertom Einsteinom.

Namen Heisenberga je bil, da bi bralec lahko imel izkušnjo občutka, da osebno sliši različne priznane fizike, kot sta Niels Bohr ali Max Planck, ne samo govoriti o fiziki, temveč tudi o drugih temah, povezanih s filozofijo in politiko; od tod tudi naslov knjige.

Poleg tega delo pripoveduje o nastanku kvantne fizike in opisu okolja, v katerem so živeli, s podrobnimi opisi krajin in njihovega izobraževanja v naravi, značilnih za čas..

Reference

  1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (n.d.). Vzeto iz Britannica.com
  2. Weiner Heisenberg, Portal Znani znanstveniki, (n.d.). Vzeto iz famousscientists.org
  3. Werner Karl Heisenberg, Portal Univerze v St Andrews, Škotska, (n.d.). Vzeto iz groups.dcs.st-and.ac.uk
  4. Werner Heisenberg, Wikipedija v Španiji, (n.d.). Vzeto iz Wikipedia.org
  5. Kvantna negotovost ni v merjenju, Geoff Brumfiel, (2012). Vzeto iz nature.com