ВЕРНЕР ХАЙЗЕНБЕРГ: БИОГРАФИЯ, ОТКРИТИЕ, ПРИНОС, ТВОРБИ - НАУКА - 2025

Вернер Хайзенберг (1901 - 1976) е немски физик и философ, известен с това, че е човекът, който успява да формулира квантовата механика по отношение на матрици, в допълнение към създаването на принципа на несигурност. Благодарение на тези открития той успява да спечели Нобеловата награда по физика през 1932г.

В допълнение, той допринася с теорията за хидродинамиката на турбулентните течности, атомното ядро, феромагнетизма, космическите лъчи и субатомните частици, наред с други изследвания.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / НеизвестенНеизвестен автор / CC-BY-SA 3.0, през Wikimedia Commons

Той беше един от учените, които се намесиха в нацисткия германски проект за ядрено оръжие по време на Втората световна война. Когато войната приключи, той е назначен за директор на Института по физика Кайзер Уилхелм.

Той е директор, докато институцията се премества в Мюнхен, където се разширява и е преименувана на Института за физика и астрофизика Макс Планк.

Хайзенберг беше председател на германския съвет за научни изследвания, на Комисията за атомна физика, на работната група по ядрена физика и председател на фондация „Александър фон Хумболт“.

биография

Ранните години и проучвания

Вернер Карл Хайзенберг е роден на 5 декември 1901 г. във Вюрцбург, Германия. Той беше син на Каспар Ернст Август Хайзенберг, учител по класически езици в гимназията, който стана единственият учител по средновековен и модерен гръцки език в Германия в университетската система. Майка му беше жена на име Ани Уеклин.

Започва обучението си по физика и математика в университета Людвиг Максимилиан в Мюнхен и университета Георг-Август в Гьотинген между 1920 и 1923 година.

Професорът и физик Арнолд Сомерфелд наблюдава най-добрите си ученици и знае за интереса на Хайзенберг към теориите на анатомичната физика на датчанина Нилс Бор; професорът го заведе на фестивала в Бор през юни 1922г.

Накрая, през 1923 г. той получава докторска степен в Мюнхен под Сомерфелд и на следващата година завършва хабилитацията си.

Темата на докторската дисертация на Хайзенберг беше предложена от самия Сомерфелд. Той се опита да разгледа идеята за турбулентността, разглеждана като модел на движение на течности, характеризираща се с резки промени в налягането и скоростта на потока.

По-конкретно, Хайзенберг подходи към проблема за стабилността, като използва няколко конкретни уравнения. По време на младостта си той е член на сдружение на германските скаути и част от немското младежко движение.

Начало на кариерата му

Между 1924 и 1927 г. Хайзенберг е забелязан като частник в университета в Гьотинген, който е частник на университета.

От 17 септември 1924 г. до 1 май на следващата година той провежда изследвания заедно с датския физик Нилс Бор, благодарение на безвъзмездна финансова помощ от Борда на международното образование на Фондация Рокфелер.

През 1925 г., за период от шест месеца, той разработва формулировка на квантовата механика; доста пълна математическа реализация, придружена от немските физици Макс Роден и Паскуал Джордан.

Докато е в Копенхаген, през 1927 г. Хайзенберг успява да развие принципа си на несигурност, докато работи върху математическите основи на квантовата механика.

След приключване на своите изследвания, на 23 февруари той пише писмо до австрийския физик Волфганг Паули, в което за първи път описва подобен принцип.

След това, през 1928 г., той предлага статия, публикувана в Лайпциг, където използва принципа на изключване на Паули, за да разреши тайната на феромагнетизма; физическо явление, което произвежда магнитна подредба в същата посока и смисъл.

В началото на 1929 г. Хайзенберг и Паули представиха два документа, които послужиха за полагане на основите на релативистката теория на квантовото поле.

Нобелова награда

Вернер Хайзенберг не само успя да разработи изследователската програма за създаване на квантова теория на полето заедно с някои от колегите си, но и успя да работи върху теорията на атомното ядро ​​след откриването на неутрона през 1932г.

В такъв проект той успя да разработи модел за взаимодействие на протони-неутрони в ранно описание, което по-късно стана известно като силната сила.

През 1928 г. Алберт Айнщайн номинира Вернер Хайзенберг, Макс Роден и Паскуал Джордан за Нобелова награда по физика. Обявяването на наградата от 1932 г. се забави до ноември 1933 г.

Точно по това време беше обявено, че Хайзенберг е спечелил наградата от 1932 г. за създаването на квантова механика. От приноса на Хайзенберг са открити алотропните форми на водорода: тоест различните атомни структури на вещества, които са прости.

Нацистки атаки

Същата година, когато получи Нобеловата награда за мир през 1933 г., той видя възхода на нацистката партия. Нацистките политики изключиха „неарийците“, което означаваше уволнение на много професори, включително: Родени, Айнщайн и други колеги от Хайзенберг в Лайпциг.

Реакцията на Хайзенберг на подобни действия беше спокойна, далеч от обществено протестиране, защото смяташе, че нацисткият режим ще бъде краткотраен. Хайзенберг бързо се превърна в лесна мишена.

Група радикални нацистки физици популяризираха идеята за „арийската физика“, за разлика от „еврейската физика“, като тази е свързана с теории за относителността и квантовите теории; всъщност Хайзенберг беше силно нападнат от нацистката преса, наричайки го „бял ​​евреин“.

Сомерфелд е смятал да напусне Хайзенберг като свой наследник за часове в Мюнхенския университет; предложението му за назначаването обаче се провали поради противопоставяне на нацисткото движение. Хайзенберг бе оставен с горчив вкус след произволните решения на нацистите.

Хайзенберг във Втората световна война

На 1 септември 1939 г. е формирана германската програма за ядрено оръжие, в същия ден, когато започва Втората световна война. След няколко срещи Хайзенберг беше включен и поставен като управляващ директор.

От 26 до 28 февруари 1942 г. Хайзенберг изнася научна лекция пред служителите на Райха относно придобиването на енергия от ядрения делене.

В допълнение той обясни за огромния енергиен потенциал, който този тип енергия осигурява. Той твърди, че 250 милиона волта електрони могат да бъдат освободени чрез делене на атомно ядро, така че те се заеха да направят изследването.

Откриването на ядреното делене беше подложено на прожекторите на Германия. Изследователската група на Хайзенберг обаче не успява да произведе реактор или атомна бомба.

Някои справки представят Хайзенберг като некомпетентен. Други, напротив, предполагат, че забавянето е било нарочно или усилието е било саботирано. Това, което беше ясно, е, че имаше различни грешки в различни точки на разследването.

Според различни справки, преписи от немски на английски разкриват, че както Хайзенберг, така и други колеги са били възхитени, че съюзниците са победили във Втората световна война.

Следвоенни години и смърт

Най-накрая през 1946 г. той възобновява позицията си в института „Кайзер Вилхелм“, който скоро е преименуван на Института по физика „Макс Планк“. В следвоенните години Хайзенберг пое ролята на администратор и говорител на германската наука в Западна Германия, поддържайки аполитична позиция.

През 1949 г. той става първият президент на германския изследователски съвет с намерение да популяризира науката на своята страна в международен план.

По-късно, през 1953 г., той става основател на Фондация Хумболт; организация, финансирана от правителството, която предоставя стипендии на чуждестранни учени за провеждане на изследвания в Германия.

В края на 60-те години Хайзенберг успява да напише автобиографията си. Книгата е публикувана в Германия и години по-късно е преведена на английски, а след това и на други езици.

На 1 февруари 1976 г. Хайзенберг умира от рак на бъбреците и жлъчния мехур. На следващия ден колегите му се разходиха от Института по физика до дома му, като поставиха свещи на входната врата, за да отдадат почитта си на легендарния учен.

Открития и приноси

Матрична механика

Първите модели на квантовата механика са създадени от Алберт Айнщайн, Нилс Бор и други водещи учени. По-късно група млади физици разработиха противно на класическите теории, базирани на експерименти, а не на интуиция, използвайки много по-прецизни езици.

През 1925 г. Хайзенберг е първият, който прави една от най-пълните математически формулировки на квантовата механика. Идеята на Хайзенберг беше, че с помощта на това уравнение може да се предвиди интензитетите на фотоните в различните ленти на водородния спектър.

Тази формулировка се основава на факта, че всяка система може да бъде описана и измерена с наблюдения и научни измервания съгласно теорията на матрицата. В този смисъл матриците са математически изрази за свързване на данни от дадено явление.

Принцип на несигурност

Квантовата физика често е объркваща, тъй като определеното се заменя с вероятности. Например, една частица може да бъде на едно или друго място, или дори и в двете едновременно; местоположението му може да бъде оценено само чрез вероятности.

Това квантово объркване може да се обясни благодарение на принципа на несигурността на Хайзенберг. През 1927 г. немският физик обяснява принципа си, като измерва позицията и движението на частица. Например импулсът на даден обект е неговата маса, умножена по неговата скорост.

Като се има предвид този факт, принципът на несигурност показва, че позицията и движението на частица не могат да бъдат известни с абсолютна сигурност. Хайзенберг твърди, че има ограничение до това колко добре могат да бъдат известни позицията и импулсът на частицата, дори използвайки неговата теория.

За Хайзенберг, ако знаете позицията много точно, можете да разполагате само с ограничена информация за нейния импулс.

Нейтрон-протонен модел

Протон-електронният модел представи определени проблеми. Въпреки че беше прието, че атомното ядро ​​е съставено от протони и неутрони, естеството на неутрона не беше ясно.

След откриването на неутрона, през 1932 г. Вернер Хайзенберг и съветско-украинският физик Дмитрий Иваненко предложиха протона и неутронния модел за ядрото.

Докладите на Хайзенберг разглеждат подробно описание на протони и неутрони в ядрото чрез квантова механика. Предполага се също наличието на ядрени електрони освен неутрони и протони.

По-конкретно, той предположи, че неутронът е протонно-електронно съединение, за което няма квантово механично обяснение.

Въпреки че неутронно-протонният модел реши много проблеми и отговори на определени въпроси, той се оказа проблем в обяснението как електроните могат да се излъчват от ядрото. И все пак, благодарение на тези открития, образът на атома се промени и значително ускори откритията на атомната физика.

Пиеси

Физическите принципи на квантовата теория

Физическите принципи на квантовата теория е книга, написана от Вернер Хайзенберг, публикувана за първи път през 1930 г. благодарение на Чикагския университет. По-късно, през 1949 г., нова версия е препечатана до успех.

Немският физик написа тази книга с намерението да обсъди квантовата механика по прост начин, с малко технически език, за да осигури бързо разбиране на тази наука.

Книгата е цитирана повече от 1200 пъти във важни официални справки и източници. Структурата на работата се основава основно на бързото и лесно обсъждане на квантовата теория и нейния принцип на несигурност.

Физика и философия

Физиката и философията се състоеше в семинарна работа, написана сбито от Вернер Хайзенберг през 1958 г. В тази работа Хайзенберг обяснява събитията на революцията в съвременната физика въз основа на своите изключителни статии и приноси.

Хайзенберг се характеризираше с това, че е провеждал безброй лекции и беседи по физика през цялата си научна кариера. В този смисъл тази работа е компилация от всички беседи, свързани с откритията на немския учен: принципа на несигурността и атомния модел.

Физика и извън нея

Физика и отвъд е книга, написана от Вернер Хайзенберг през 1969 г., която разказва историята на атомното изследване и квантовата механика от неговия опит.

Книгата взема разговори на дебати между Хайзенберг и други негови колеги от онова време по различни научни теми. Този текст включва разговори с Алберт Айнщайн.

Намерението на Хайзенберг беше, че читателят може да има опит да слуша лично лично различни признати физици, като Нилс Бор или Макс Планк, като говори не само за физиката, но и за други теми, свързани с философията и политиката; оттук и заглавието на книгата.

В допълнение, работата разказва за появата на квантовата физика и описание на средата, в която са живели, с подробни описания на пейзажите и тяхното образование в природата, характерни за времето.

Препратки

1. Вернер Хайзенберг, Ричард Бейлер, (втори). Взета от Britannica.com
2. Вайнер Хайзенберг, Портал на известните учени, (втори). Взета от famousscientists.org
3. Вернер Карл Хайзенберг, Порталския университет в Сейнт Андрюс, Шотландия, (втори). Взета от groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Вернер Хайзенберг, Wikipedia на английски език (втори). Взета от Wikipedia.org
5. Квантовата несигурност не е цялата при измерването, Джеф Брумфиел, (2012). Взета от Nature.com