WERNER HEISENBERG: BIOGRAFIE, OBJEV, PŘÍSPĚVKY, PRÁCE - VĚDA - 2025

Werner Heisenberg (1901 - 1976) byl německý fyzik a filozof známý jako muž, který dokázal formulovat kvantovou mechaniku z hlediska matic, kromě vytvoření principu nejistoty. Díky těmto objevům se mu v roce 1932 podařilo získat Nobelovu cenu za fyziku.

Kromě toho přispíval mimo jiné do teorií hydrodynamiky turbulentních tekutin, atomového jádra, feromagnetismu, kosmických paprsků a subatomárních částic.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / NeznámýUnknown autor / CC-BY-SA 3.0, přes Wikimedia Commons

Byl jedním z vědců, kteří během druhé světové války zasáhli do projektu nacistických německých jaderných zbraní. Po skončení války byl jmenován ředitelem Fyzikálního ústavu Kaiser Willhelm.

Působil jako ředitel do doby, než se instituce přestěhovala do Mnichova, kde se rozšířila a byla přejmenována na Institut fyziky a astrofyziky Maxe Plancka.

Heisenberg byl předsedou německé rady pro výzkum, komisí pro atomovou fyziku, pracovní skupinou pro jadernou fyziku a předsedou nadace Alexandra von Humboldta.

Životopis

Rané roky a studia

Werner Karl Heisenberg se narodil 5. prosince 1901 ve Würzburgu v Německu. Byl synem Kaspara Ernsta Augusta Heisenberga, středoškolského učitele klasických jazyků, který se stal jediným německým středověkým a moderním učitelem řeckých studií v univerzitním systému. Jeho matka byla žena jménem Annie Wecklein.

V letech 1920 až 1923 začal studovat fyziku a matematiku na Univerzitě Ludwiga Maximiliána v Mnichově a na Georgsko-srpnové univerzitě v Göttingenu.

Profesor a fyzik Arnold Sommerfeld pozoroval své nejlepší studenty a věděl o Heisenbergově zájmu o teorie anatomické fyziky Dane Nielse Bohra; profesor ho vzal na festival Bohr v červnu 1922.

Nakonec v roce 1923 obdržel doktorát v Mnichově pod Sommerfeldem a následující rok dokončil habilitaci.

Téma disertační práce navrhl sám Sommerfeld. Snažil se řešit myšlenku turbulence vnímanou jako vzorec pohybu tekutin charakterizovaný náhlými změnami tlaku a rychlosti proudění.

Konkrétněji, Heisenberg přistoupil k problému stability pomocí několika specifických rovnic. Během svého mládí byl členem sdružení německých skautů a součástí německého hnutí mládeže.

Začátek jeho kariéry

Mezi lety 1924 a 1927 byl Heisenberg známý jako privatdozent (univerzitní profesor titulu) v Göttingenu.

Od 17. září 1924 do 1. května následujícího roku provedl výzkum společně s dánským fyzikem Nielsem Bohrem díky grantu Rady pro mezinárodní vzdělávání nadace Rockefeller Foundation.

V roce 1925, po dobu šesti měsíců, vyvinul formulaci kvantové mechaniky; docela matematická implementace, doprovázená německými fyziky Maxem Bornem a Pascualem Jordanem.

Zatímco v Kodani se v roce 1927 Heisenbergovi podařilo vyvinout jeho princip nejistoty, zatímco pracoval na matematických základech kvantové mechaniky.

Poté, co dokončil svůj výzkum, 23. února napsal dopis rakouskému fyzikovi Wolfgangovi Paulimu, ve kterém tento princip poprvé popsal.

Poté v roce 1928 nabídl článek publikovaný v Lipsku, kde použil Pauliho vyloučení k vyřešení záhady ferromagnetismu; fyzický jev, který vytváří magnetické uspořádání ve stejném směru a smyslu.

Na začátku roku 1929 Heisenberg a Pauli představili dva referáty, které sloužily k položení základů teorie relativistického kvantového pole.

Nobelova cena

Werner Heisenberg dokázal nejen spolu s některými svými kolegy vyvinout výzkumný program pro vytvoření teorie kvantového pole, ale po objevení neutronu v roce 1932 se mu také podařilo pracovat na teorii atomového jádra.

V takovém projektu se mu podařilo vyvinout proton-neutronový interakční model v raném popisu, který se později stal známou jako silná síla.

V roce 1928 Albert Einstein nominoval Werner Heisenberg, Max Born a Pascual Jordan za Nobelovu cenu za fyziku. Vyhlášení ceny z roku 1932 bylo odloženo do listopadu 1933.

To bylo v tomto okamžiku to bylo oznámeno, že Heisenberg vyhrál 1932 ceny za vytvoření kvantové mechaniky. Z Heisenbergova příspěvku byly objeveny allotropické formy vodíku: různé atomové struktury látek, které jsou jednoduché.

Nacistické útoky

Téhož roku, kdy obdržel Nobelovu cenu míru v roce 1933, viděl vzestup nacistické strany. Nacistické politiky vyloučily „nearyany“, což znamenalo propuštění mnoha profesorů, včetně: Born, Einstein a dalších Heisenbergových kolegů v Lipsku.

Heisenbergova reakce na takové činy byla klidná, pryč od veřejného protestu, protože si myslel, že nacistický režim bude krátkodobý. Heisenberg se rychle stal snadným cílem.

Skupina radikálních nacistických fyziků propagovala myšlenku „árijské fyziky“ na rozdíl od „židovské fyziky“, což souvisí s teoriemi relativity a kvantovými teoriemi; ve skutečnosti byl Heisenberg těžce napaden nacistickým tiskem a označoval jej za „bílého Žida“.

Sommerfeld zvažoval odchod z Heisenbergu jako svého nástupce pro výuku na univerzitě v Mnichově; jeho nabídka na jmenování však selhala kvůli opozici nacistického hnutí. Po svévolných rozhodnutích nacistů zůstal Heisenbergovi hořký vkus.

Heisenberg ve druhé světové válce

1. září 1939 byl vytvořen německý program jaderných zbraní, téhož dne, kdy začala druhá světová válka. Po několika setkáních byl Heisenberg zařazen do funkce generálního ředitele.

Od 26. do 28. února 1942 přednesl Heisenberg vědeckou přednášku říšským představitelům o získávání energie z jaderného štěpení.

Kromě toho vysvětlil obrovský energetický potenciál, který tento typ energie poskytuje. Tvrdil, že pomocí štěpení atomového jádra by mohlo být uvolněno 250 milionů voltů elektronů, a tak se rozhodli provést výzkum.

Objev jaderného štěpení byl přinesen německému centru pozornosti. Heisenbergova výzkumná skupina však nebyla úspěšná při výrobě reaktoru nebo atomové bomby.

Některé odkazy představovaly Heisenberga jako nekompetentní. Jiní naopak navrhují, že zpoždění bylo záměrně nebo že úsilí bylo sabotováno. Bylo jasné, že v různých bodech vyšetřování došlo k významným chybám.

Podle různých odkazů přepisy z němčiny do angličtiny ukazují, že Heisenberg i další kolegové byli potěšeni, že spojenci zvítězili ve druhé světové válce.

Poválečné roky a smrt

Nakonec v roce 1946 obnovil svoji pozici v Kaiser Wilhelm Institute, který byl brzy přejmenován na Fyzikální ústav Maxe Plancka. V poválečných letech převzal Heisenberg role administrátora a mluvčí německé vědy v západním Německu a udržoval apolitický postoj.

V roce 1949 se stal prvním prezidentem Německé rady pro výzkum s úmyslem propagovat vědu své země na mezinárodní úrovni.

Později, v roce 1953, se stal zakládajícím prezidentem Humboldtovy nadace; vládní organizace, která zahraničním vědcům udělila stipendia na výzkum v Německu.

Na konci šedesátých let se Heisenbergovi podařilo napsat autobiografii. Kniha vyšla v Německu ao několik let později byla přeložena do angličtiny a poté do dalších jazyků.

1. února 1976 Heisenberg zemřel na rakovinu ledvin a žlučníku. Další den se jeho kolegové vydali na procházku z Fyzikálního ústavu do svého domu a na přední dveře umístili svíčky, aby vzdali úctu legendárnímu vědci.

Objevy a příspěvky

Maticová mechanika

První modely kvantové mechaniky byly založeny Albertem Einsteinem, Nielsem Bohrem a dalšími předními vědci. Později skupina mladých fyziků rozpracovala na rozdíl od klasických teorií, založená na experimentech a ne na intuici, pomocí mnohem přesnějších jazyků.

V roce 1925 byl Heisenberg první, kdo vytvořil jednu z nejúplnějších matematických formulací kvantové mechaniky. Heisenbergova myšlenka byla taková, že pomocí této rovnice lze předpovědět intenzitu fotonů v různých pásmech vodíkového spektra.

Tato formulace je založena na skutečnosti, že jakýkoli systém lze popsat a měřit pozorováním a vědeckými měřeními podle maticové teorie. V tomto smyslu jsou matice matematické výrazy, které se vztahují k datům z jevu.

Zásada nejistoty

Kvantová fyzika je často matoucí, protože definitivní je nahrazeno pravděpodobnostmi. Například částice může být na jednom místě nebo na jiném místě nebo dokonce v obou současně; jeho umístění lze odhadnout pouze pomocí pravděpodobností.

Tento kvantový zmatek lze vysvětlit pomocí Heisenbergova principu nejistoty. V roce 1927 německý fyzik vysvětlil svůj princip změřením polohy a pohybu částice. Například hybností objektu je jeho hmotnost vynásobená jeho rychlostí.

Vzhledem k této skutečnosti zásada nejistoty naznačuje, že polohu a pohyb částice nelze s absolutní jistotou znát. Heisenberg prohlašoval, že tam je limit jak dobře pozice a hybnost částice mohou být známé, dokonce používat jeho teorii.

Pro Heisenberga, pokud znáte polohu velmi přesně, můžete mít jen omezené informace o jeho hybnosti.

Neutron-protonový model

Protonový elektronový model představoval určité problémy. Ačkoli bylo přijato, že atomové jádro je složeno z protonů a neutronů, povaha neutronů nebyla jasná.

Po objevu neutronu navrhl Werner Heisenberg a sovětsko-ukrajinský fyzik Dmitri Ivanenko v roce 1932 protonový a neutronový model jádra.

Heisenbergovy články se zabývají podrobným popisem protonů a neutronů uvnitř jádra pomocí kvantové mechaniky. Předpokládal také přítomnost jaderných elektronů kromě neutronů a protonů.

Přesněji, on předpokládal, že neutron je proton-elektronová sloučenina, pro kterého tam není žádné kvantové mechanické vysvětlení.

Ačkoli neutron-protonový model vyřešil mnoho problémů a odpověděl na určité otázky, ukázalo se to jako problém při vysvětlování, jak mohou elektrony vyzařovat z jádra. Přesto díky těmto objevům se obraz atomu změnil a výrazně urychlil objevy atomové fyziky.

Hraje

Fyzikální principy kvantové teorie

Fyzikální principy kvantové teorie byla kniha napsaná Wernerem Heisenbergem, která byla poprvé vydána v roce 1930 díky Chicagské univerzitě. Později, v roce 1949, byla nová verze přetištěna k úspěchu.

Německý fyzik napsal tuto knihu se záměrem diskutovat o kvantové mechanice jednoduchým způsobem, s malým technickým jazykem, který poskytuje rychlé porozumění této vědě.

Kniha byla citována více než 1200krát v důležitých oficiálních referencích a zdrojích. Struktura práce je v zásadě založena na rychlé a snadné diskusi o kvantové teorii a jejím principu nejistoty.

Fyzika a filozofie

Fyzika a filozofie se skládala z klíčového díla stručně napsaného Wernerem Heisenbergem v roce 1958. V této práci Heisenberg vysvětluje události revoluce v moderní fyzice na základě svých vynikajících článků a příspěvků.

Heisenberg byl charakterizován tím, že během jeho vědecké kariéry vedl nespočet přednášek a rozhovorů o fyzice. V tomto smyslu je tato práce souhrnem všech přednášek týkajících se objevů německého vědce: principu nejistoty a atomového modelu.

Fyzika i mimo ni

Physics and Beyond byla kniha napsaná Wernerem Heisenbergem v roce 1969, která z jeho zkušeností vypráví historii atomového průzkumu a kvantové mechaniky.

Kniha bere rozhovory o debatách mezi Heisenbergem a ostatními jeho kolegy o různých vědeckých tématech. Tento text zahrnuje rozhovory s Albertem Einsteinem.

Heisenberg měl v úmyslu, aby čtenář mohl mít zkušenost s osobním nasloucháním různým uznávaným fyzikům, jako je Niels Bohr nebo Max Planck, a to nejen o fyzice, ale také o dalších tématech souvisejících s filozofií a politikou; odtud název knihy.

Práce dále popisuje vznik kvantové fyziky a popis prostředí, ve kterém žili, s podrobným popisem krajiny a jejich přírodovědným vzděláním charakteristickým pro daný čas.

Reference

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Převzato z Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, Portál slavných vědců (nd). Převzato z celebscientists.org
3. Werner Karl Heisenberg, Portál University of St Andrews, Skotsko, (nd). Převzato z groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia v angličtině, (nd). Převzato z Wikipedia.org
5. Kvantová nejistota ne všechny v měření, Geoff Brumfiel, (2012). Převzato z nature.com