WERNER HEISENBERG: BIOGRAFIA, OBJAV, PRÍSPEVKY, PRÁCE - VEDA - 2026

Werner Heisenberg (1901 - 1976) bol nemecký fyzik a filozof známy tým, že okrem vytvárania zásady neurčitosti dokázal formulovať aj kvantovú mechaniku z hľadiska matíc. Vďaka týmto objavom sa mu v roku 1932 podarilo získať Nobelovu cenu za fyziku.

Okrem toho prispel okrem iného k teóriám hydrodynamiky turbulentných tekutín, atómového jadra, feromagnetizmu, kozmických lúčov a subatomárnych častíc.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Neznámy neznámy autor / CC-BY-SA 3.0, prostredníctvom Wikimedia Commons

Bol jedným z vedcov, ktorý počas druhej svetovej vojny zasiahol do projektu nacistických nemeckých jadrových zbraní. Po skončení vojny bol menovaný riaditeľom Fyzikálneho ústavu Kaiser Willhelm.

Bol riaditeľom, kým sa inštitúcia nepresťahovala do Mníchova, kde sa rozšírila a premenovala sa na Ústav fyziky a astrofyziky Maxa Plancka.

Heisenberg bol predsedom Nemeckej rady pre výskum, Komisie pre atómovú fyziku, pracovnej skupiny pre jadrovú fyziku a predsedom Nadácie Alexandra von Humboldta.

životopis

Prvé roky a štúdium

Werner Karl Heisenberg sa narodil 5. decembra 1901 vo Würzburgu v Nemecku. Bol synom Kaspara Ernsta Augusta Heisenberga, stredoškolského učiteľa klasických jazykov, ktorý sa stal jediným nemeckým stredovekým a moderným učiteľom gréckych štúdií v univerzitnom systéme. Jeho matka bola žena menom Annie Wecklein.

V rokoch 1920 až 1923 začal študovať fyziku a matematiku na Univerzite Ludwiga Maximiliána v Mníchove a na Univerzite Georga Augusta v Göttingene.

Profesor a fyzik Arnold Sommerfeld pozoroval svojich najlepších študentov a vedel o Heisenbergovom záujme o teórie anatomickej fyziky Dane Nielsa Bohra; profesor ho vzal na festival Bohr v júni 1922.

Napokon v roku 1923 získal doktorát v Mníchove pod vedením Sommerfelda a nasledujúci rok ukončil habilitáciu.

Tému dizertačnej práce navrhol sám Sommerfeld. Snažil sa osloviť myšlienku turbulencie vnímanej ako model pohybu tekutiny charakterizovaný náhlymi zmenami tlaku a rýchlosti prúdenia.

Konkrétnejšie, Heisenberg pristúpil k problému stability pomocou niekoľkých konkrétnych rovníc. Počas svojej mladosti bol členom združenia nemeckých skautov a súčasťou nemeckého mládežníckeho hnutia.

Začiatok jeho kariéry

V rokoch 1924 až 1927 bol Heisenberg v Göttingene známy ako súkromný profesor titulov.

Od 17. septembra 1924 do 1. mája nasledujúceho roku vykonával výskum spolu s dánskym fyzikom Nielsom Bohrom vďaka grantu Rady pre medzinárodné vzdelávanie nadácie Rockefeller Foundation.

V roku 1925, počas šiestich mesiacov, vyvinul formuláciu kvantovej mechaniky; celkom matematická implementácia, ktorú sprevádzajú nemeckí fyzici Max Born a Pascual Jordan.

Zatiaľ čo v Kodani sa v roku 1927 Heisenbergovi podarilo rozvinúť zásadu neurčitosti pri práci na matematických základoch kvantovej mechaniky.

Po ukončení výskumu 23. februára napísal list rakúskemu fyzikovi Wolfgangovi Paulimu, v ktorom tento princíp opísal po prvýkrát.

Potom v roku 1928 ponúkol článok uverejnený v Lipsku, kde použil Pauliho vylúčenie na vyriešenie záhady feromagnetizmu; fyzikálny jav, ktorý vytvára magnetické usporiadanie v rovnakom smere a smere.

Na začiatku roku 1929 Heisenberg a Pauli predstavili dva dokumenty, ktoré slúžili na položenie základov teórie relativistického kvantového poľa.

nobelová cena

Wernerovi Heisenbergovi sa podarilo spolu s niektorými jeho kolegami vypracovať výskumný program na vytvorenie teórie kvantového poľa, ale po objavení neutrónov v roku 1932 sa mu podarilo pracovať aj na teórii atómového jadra.

V takomto projekte sa mu podarilo vyvinúť protón-neutrónový interakčný model v ranom popise, ktorý sa neskôr stal známy ako silná sila.

V roku 1928 Albert Einstein nominoval Wernera Heisenberga, Maxa Born a Pascual Jordan za Nobelovu cenu za fyziku. Vyhlásenie ceny z roku 1932 bolo odložené až do novembra 1933.

To bolo v tomto okamihu, keď bolo oznámené, že Heisenberg získal cenu 1932 za vytvorenie kvantovej mechaniky. Z Heisenbergovho príspevku boli objavené alotrópne formy vodíka: to znamená rôzne atómové štruktúry látok, ktoré sú jednoduché.

Nacistické útoky

V tom istom roku, keď dostal Nobelovu cenu mieru v roku 1933, videl vzostup nacistickej strany. Nacistické politiky vylúčili „neariánov“, čo znamenalo prepustenie mnohých profesorov vrátane: Born, Einstein a ďalších Heisenbergových kolegov v Lipsku.

Heisenbergova reakcia na tieto činy bola pokojná, ďaleko od verejných protestov, pretože si myslel, že nacistický režim bude krátkodobý. Heisenberg sa rýchlo stal ľahkým cieľom.

Skupina radikálnych nacistických fyzikov propagovala myšlienku „árijskej fyziky“ na rozdiel od „židovskej fyziky“, ktorá sa týka teórií relativity a kvantových teórií; v skutočnosti bol Heisenberg silne napadnutý nacistickou tlačou a nazval ho „bielym Židom“.

Sommerfeld uvažoval o odchode z Heisenbergu ako o jeho nástupcovi v triedach na univerzite v Mníchove; jeho ponuka na vymenovanie však zlyhala kvôli opozícii nacistického hnutia. Po svojvoľných rozhodnutiach nacistov zostal Heisenbergovi horký vkus.

Heisenberg v druhej svetovej vojne

1. septembra 1939 sa vytvoril nemecký program jadrových zbraní, v ten istý deň, kedy začala druhá svetová vojna. Po niekoľkých stretnutiach bol Heisenberg zaradený do funkcie generálneho riaditeľa.

Od 26. do 28. februára 1942 Heisenberg prednášal vedecké prednášky ríšskym predstaviteľom o získavaní energie z jadrového štiepenia.

Okrem toho vysvetlil obrovský energetický potenciál, ktorý tento druh energie poskytuje. Tvrdil, že pomocou štiepenia atómového jadra sa môže uvoľniť 250 miliónov voltov elektrónov, a tak sa rozhodli uskutočniť výskum.

Objav jadrového štiepenia bol v centre pozornosti Nemecka. Heisenbergova výskumná skupina však nebola úspešná pri výrobe reaktora alebo atómovej bomby.

Niektoré odkazy predstavovali Heisenberga ako nekompetentného. Iní naopak tvrdia, že oneskorenie bolo zámerne alebo že úsilie bolo sabotované. Bolo jasné, že v rôznych bodoch vyšetrovania sa vyskytli významné chyby.

Podľa rôznych odkazov prepisy z nemčiny do angličtiny ukazujú, že Heisenberg a ďalší kolegovia boli radi, že spojenci zvíťazili v druhej svetovej vojne.

Povojnové roky a smrť

Nakoniec v roku 1946 obnovil svoju pozíciu v Kaiser Wilhelm Institute, ktorý bol čoskoro premenovaný na Fyzikálny ústav Maxa Plancka. V povojnových rokoch prevzal Heisenberg úlohy správcu a hovorcu nemeckej vedy v západnom Nemecku, pričom si zachoval apolitický postoj.

V roku 1949 sa stal prvým prezidentom Nemeckej rady pre výskum so zámerom propagovať vedu svojej krajiny na medzinárodnej úrovni.

Neskôr, v roku 1953, sa stal zakladajúcim prezidentom Humboldtovej nadácie; vládou financovaná organizácia, ktorá udeľovala štipendiá zahraničným vedcom na výskum v Nemecku.

Koncom 60. rokov sa Heisenbergovi podarilo napísať jeho autobiografiu. Kniha bola vydaná v Nemecku ao niekoľko rokov neskôr bola preložená do angličtiny a potom do ďalších jazykov.

1. februára 1976 Heisenberg zomrel na rakovinu obličiek a žlčníka. Nasledujúci deň sa jeho kolegovia vydali na prechádzku z Fyzikálneho ústavu do svojho domu a na predné dvere umiestnili sviečky, aby vzdali úctu legendárnemu vedcovi.

Objavy a príspevky

Maticová mechanika

Prvé modely kvantovej mechaniky založili Albert Einstein, Niels Bohr a ďalší vedci. Neskôr skupina mladých fyzikov vypracovala na rozdiel od klasických teórií experimenty a nie intuíciu, pričom použila oveľa presnejšie jazyky.

V roku 1925 bol Heisenberg prvý, kto vyrobil jednu z najkompletnejších matematických formulácií kvantovej mechaniky. Heisenbergova myšlienka bola taká, že pomocou tejto rovnice je možné predpovedať intenzitu fotónov v rôznych pásmach vodíkového spektra.

Táto formulácia je založená na skutočnosti, že akýkoľvek systém môže byť opísaný a meraný pozorovaním a vedeckými meraniami podľa maticovej teórie. V tomto zmysle sú matice matematické výrazy, ktoré sa týkajú údajov z javu.

Zásada neistoty

Kvantová fyzika je často mätúca, pretože definitívne je nahradené pravdepodobnosťou. Častica môže byť napríklad na jednom mieste alebo na inom mieste alebo dokonca v obidvoch súčasne; jeho umiestnenie je možné odhadnúť iba pomocou pravdepodobností.

Tento kvantový zmätok sa dá vysvetliť na základe Heisenbergovho princípu neurčitosti. V roku 1927 nemecký fyzik vysvetlil jeho princíp meraním polohy a pohybu častice. Napríklad hybnosť objektu je jeho hmotnosť vynásobená jeho rýchlosťou.

Vzhľadom na túto skutočnosť zásada neistoty naznačuje, že polohu a pohyb častice nemožno s absolútnou istotou poznať. Heisenberg tvrdil, že existuje hranica, do akej miery je možné poznať polohu a hybnosť častice, a to aj pomocou jeho teórie.

Pokiaľ ide o spoločnosť Heisenberg, ak viete túto pozíciu veľmi presne, môžete mať len obmedzené informácie o jej dynamike.

Model neutrón-protón

Protónový elektrónový model predstavoval určité problémy. Aj keď sa akceptovalo, že atómové jadro sa skladá z protónov a neutrónov, povaha neutrónov nebola jasná.

Po objavení neutrónu navrhol Werner Heisenberg a sovietsko-ukrajinský fyzik Dmitrij Ivanenko protónový a neutrónový model jadra v roku 1932.

Heisenbergove články sa zaoberajú podrobným opisom protónov a neutrónov v jadre pomocou kvantovej mechaniky. Predpokladal tiež prítomnosť jadrových elektrónov okrem neutrónov a protónov.

Presnejšie, predpokladal, že neutrón je zlúčenina protón-elektrón, pre ktorú nie je kvantové mechanické vysvetlenie.

Aj keď model neutrón-protón vyriešil veľa problémov a odpovedal na určité otázky, ukázalo sa to ako problém pri vysvetľovaní toho, ako by elektróny mohli vychádzať z jadra. Vďaka týmto objavom sa však obraz atómu zmenil a významne urýchlil objavy atómovej fyziky.

hry

Fyzikálne princípy kvantovej teórie

Fyzikálne princípy kvantovej teórie bola kniha napísaná Wernerom Heisenbergom, ktorá bola prvýkrát vydaná v roku 1930 vďaka Chicagskej univerzite. Neskôr, v roku 1949, bola nová verzia pretlačená na úspech.

Nemecký fyzik napísal túto knihu s úmyslom diskutovať o kvantovej mechanike jednoduchým spôsobom, s malým technickým jazykom, ktorý poskytuje rýchle pochopenie tejto vedy.

Kniha bola citovaná viac ako 1200 krát v dôležitých oficiálnych referenciách a zdrojoch. Štruktúra práce je v zásade založená na rýchlej a ľahkej diskusii o kvantovej teórii a jej princípe neistoty.

Fyzika a filozofia

Fyzika a filozofia pozostávala z kľúčovej práce, ktorú stručne napísal Werner Heisenberg v roku 1958. V tejto práci Heisenberg vysvetľuje udalosti revolúcie v modernej fyzike na základe svojich vynikajúcich článkov a príspevkov.

Heisenberg bol charakterizovaný tým, že počas jeho vedeckej kariéry uskutočnil nespočetné prednášky a rozhovory o fyzike. V tomto zmysle predstavuje táto práca súhrn všetkých prednášok týkajúcich sa objavov nemeckého vedca: princíp neistoty a atómový model.

Fyzika aj mimo nej

Physics and Beyond bola kniha napísaná Wernerom Heisenbergom v roku 1969, ktorá vypovedá o histórii atómového prieskumu a kvantovej mechaniky z jeho skúseností.

Kniha sleduje rozhovory medzi Heisenbergom a ostatnými jeho kolegami o rôznych vedeckých predmetoch. Tento text obsahuje rozhovory s Albertom Einsteinom.

Zámerom Heisenbergu bolo, že čitateľ mohol mať osobnú skúsenosť s počúvaním rôznych uznávaných fyzikov, ako sú Niels Bohr alebo Max Planck, nielen o fyzike, ale aj o iných témach týkajúcich sa filozofie a politiky; odtiaľ názov knihy.

Práca ďalej popisuje vznik kvantovej fyziky a popis prostredia, v ktorom žili, s podrobným popisom krajiny a ich prírodovedného vzdelania charakteristického pre daný čas.

Referencie

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Prevzaté z lokality Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, Portál slávnych vedcov, (nd). Prevzaté z adresy
3. Werner Karl Heisenberg, Portálna univerzita v St. Andrews, Škótsko, (nd). Prevzaté zo skupín.dc.s.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia v angličtine, (nd). Prevzaté z Wikipedia.org
5. Kvantová neistota nie všetky pri meraní, Geoff Brumfiel, (2012). Prevzaté z lokality nature.com