|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
BIOGRAFIE WIELKICH NAUKOWCÓW
Heisenberga Wernera Karla. Biografia naukowca
Katalog / Biografie wielkich naukowców
Werner Heisenberg był jednym z najmłodszych naukowców, którzy otrzymali Nagrodę Nobla. Celowość i silny duch rywalizacji zainspirowały go do odkrycia jednej z najsłynniejszych zasad nauki – zasady nieoznaczoności. Werner Karl Heisenberg urodził się 5 grudnia 1901 r. w niemieckim mieście Würzburg. Ojciec Wernera, August, dzięki udanej działalności naukowej zdołał wznieść się do poziomu przedstawicieli wyższej klasy niemieckiej burżuazji. W 1910 został profesorem filologii bizantyjskiej na Uniwersytecie Monachijskim. Matką chłopca była Anna Weklein. Od samego narodzin Wernera jego rodzina zdecydowanie zdecydowała, że on również powinien osiągnąć wysoką pozycję społeczną poprzez edukację. Wierząc, że rywalizacja powinna sprzyjać osiąganiu sukcesów w nauce, jego ojciec sprowokował Wernera i starszego brata Erwina do ciągłej rywalizacji. Przez wiele lat chłopcy często walczyli, a pewnego dnia rywalizacja doprowadziła ich do takiej walki, że bili się nawzajem drewnianymi krzesłami. Dorastając, każdy z nich poszedł własną drogą: Erwin wyjechał do Berlina i został chemikiem, prawie się nie porozumiewali, poza rzadkimi spotkaniami rodzinnymi. We wrześniu 1911 Werner został wysłany do prestiżowego gimnazjum. W 1920 roku Heisenberg wstąpił na Uniwersytet Monachijski. Po ukończeniu studiów Werner został asystentem profesora Maxa Borna na Uniwersytecie w Getyndze. Born był pewien, że mikrokosmos atomowy jest tak różny od makrokosmosu opisanego przez fizykę klasyczną, że naukowcy nie powinni nawet myśleć o używaniu zwykłych pojęć ruchu i czasu, prędkości, przestrzeni i określonej pozycji cząstek podczas badania struktury atomu. Podstawą mikroświata są kwanty, których nie należało próbować rozumieć ani wyjaśniać z wizualnych pozycji przestarzałych klasyków. Ta radykalna filozofia znalazła ciepły oddźwięk w duszy jego nowego asystenta. Rzeczywiście, ówczesny stan fizyki atomowej przypominał stos hipotez. Otóż, gdyby ktoś mógł udowodnić doświadczeniem, że elektron jest tak naprawdę falą, a raczej zarówno cząstką, jak i falą… Ale takich eksperymentów jeszcze nie było. A jeśli tak, to według pedantycznego Heisenberga błędem było wychodzenie od samych założeń tego, czym jest elektron. Czy można stworzyć teorię, w której znane będą tylko dane doświadczalne na temat atomu, uzyskane poprzez badanie emitowanego przez niego światła? Co na pewno możesz powiedzieć o tym świetle? Że ma taką a taką częstotliwość i taką a taką intensywność, nie więcej... Zgodnie z teorią kwantową atom emituje światło przechodząc z jednego stanu energetycznego do drugiego. A zgodnie z teorią Einsteina natężenie światła o określonej częstotliwości zależy od liczby fotonów. Oznacza to, że można było spróbować powiązać natężenie promieniowania z prawdopodobieństwem przejść atomowych. Heisenberg zapewniał, że oscylacje kwantowe elektronów można przedstawić tylko za pomocą czysto matematycznych relacji. Wystarczy do tego dobrać odpowiedni aparat matematyczny. Młody naukowiec wybrał macierze. Wybór okazał się udany i wkrótce jego teoria była gotowa. Praca Heisenberga położyła podwaliny pod naukę o ruchu mikroskopijnych cząstek - mechanikę kwantową. W ogóle nie wspomina o żadnym ruchu elektronu. Ruch w dawnym znaczeniu tego słowa nie istnieje. Macierze po prostu opisują zmiany stanu systemu. Dlatego kontrowersyjne pytania o stabilność atomu, o rotację elektronów wokół jądra, o jego promieniowanie znikają same. Zamiast orbity w mechanice Heisenberga, elektron charakteryzuje się zbiorem lub tablicą pojedynczych liczb, jak współrzędne na mapie geograficznej. Trzeba powiedzieć, że mechanika macierzowa pojawiła się bardzo dobrze. Idee Heisenberga zostały przejęte przez innych fizyków i wkrótce, według Bohra, przybrały one „formę, która w swej logicznej kompletności i ogólności mogła konkurować z mechaniką klasyczną”. W twórczości Heisenberga była jednak jedna przygnębiająca okoliczność. Według niego nie udało mu się wyprowadzić prostego widma wodoru z nowej teorii. I jakie było jego zdziwienie, gdy jakiś czas po opublikowaniu swojej pracy… „Pauli dał mi niespodziankę: kompletną mechanikę kwantową atomu wodoru. Moja odpowiedź z 3 listopada zaczęła się od słów:” Nie trzeba chyba napisz, jak bardzo się cieszę z nowej teorii atomu wodoru i jak wielkie jest moje zdziwienie, że tak szybko udało Ci się ją opracować"". Niemal w tym samym czasie nad teorią atomu za pomocą nowej mechaniki pracował również angielski fizyk Dirac. Zarówno Heisenberg, jak i Dirac mieli niezwykle abstrakcyjne obliczenia. Żaden z nich nie określił istoty użytych symboli. I dopiero pod koniec obliczeń cały ich schemat matematyczny dał poprawny wynik. Aparat matematyczny używany przez Heisenberga i Diraca w rozwijaniu teorii atomu w nowej mechanice był dla większości fizyków zarówno niezwykły, jak i złożony. Nie mówiąc już o tym, że żaden z nich, mimo wszystkich sztuczek, nie mógł przyzwyczaić się do idei, że fala jest cząstką, a cząstka falą. Jak sobie wyobrazić takiego wilkołaka? Erwin Schrödinger, który pracował w tym czasie w Zurychu, podszedł do problemów fizyki atomowej pod zupełnie innym kątem iz różnymi celami. Jego pomysł polegał na tym, że każdą poruszającą się materię można uznać za fale. Jeśli to prawda, to Schrödinger zmieniał podstawy mechaniki macierzy Heisenberga w coś całkowicie nie do przyjęcia. W maju 1926 Schrödinger opublikował dowód, że te dwa konkurujące ze sobą podejścia są zasadniczo matematycznie równoważne. Heisenberg i inni zwolennicy mechaniki matrycy natychmiast rozpoczęli walkę w obronie swojej koncepcji, która po obu stronach nabierała coraz bardziej emocjonalnego zabarwienia. W obronie tego podejścia postawili na swoją przyszłość. Z drugiej strony Schrödinger zaryzykował swoją reputację, porzucając pozornie irracjonalne koncepcje dyskrecji i skoków kwantowych i powracając do fizycznych praw ciągłego, przyczynowego i racjonalnego ruchu falowego. Żadna ze stron nie była skłonna do ustępstw, co oznaczałoby uznanie wyższości zawodowej przeciwników. Sama istota i przyszły kierunek mechaniki kwantowej nagle stała się przedmiotem kontrowersji w świecie naukowym. Ta walka została dodatkowo spotęgowana przez pojawienie się ambicji zawodowych ze strony Heisenberga. Zaledwie kilka tygodni przed opublikowaniem przez Schrödingera dowodu równoważności obu podejść, Heisenberg zrezygnował z profesury na Uniwersytecie w Lipsku na rzecz współpracy z Bohrem w Kopenhadze. Sceptyczny Weklein, dziadek Wernera, pospieszył do Kopenhagi, aby spróbować wyperswadować wnukowi jego decyzję; w tym momencie pojawiła się praca Schrödingera dotycząca równoważności obu podejść. Ponowna presja ze strony Wekleina i Schrödingera wobec podstaw fizyki macierzy skłoniła Heisenberga do podwojenia wysiłków i próby wykonania pracy na tak wysokim poziomie, że zostałaby powszechnie zaakceptowana przez specjalistów i ostatecznie zapewniłaby sobie miejsce w jakimś innym dziale. Jednak co najmniej trzy wydarzenia, które miały miejsce w 1926 roku, sprawiły, że poczuł ogromną przepaść między swoimi pomysłami a punktem widzenia Schrödingera. Pierwszym z nich jest cykl wykładów wygłoszonych przez Schrödingera w Monachium pod koniec lipca i poświęcony jego nowej fizyce. Podczas tych wykładów młody Heisenberg przekonywał tłumnie zgromadzoną publiczność, że teoria Schrödingera nie wyjaśnia pewnych zjawisk. Nie udało mu się jednak nikogo przekonać i opuścił konferencję w stanie depresji. Następnie, na jesiennej konferencji niemieckich naukowców i lekarzy, Heisenberg był świadkiem pełnego i z jego punktu widzenia błędnego poparcia dla idei Schrödingera. Wreszcie w Kopenhadze we wrześniu 1926 r. wybuchła dyskusja między Bohrem a Schrödingerem, w której żadna ze stron nie odniosła sukcesu. W rezultacie uznano, że żadnej z istniejących interpretacji mechaniki kwantowej nie można uznać za całkiem akceptowalną. Kierując się w swojej pracy różnymi motywami – osobistymi, zawodowymi i naukowymi – Heisenberg niespodziewanie podał niezbędną interpretację w lutym 1927 roku, formułując zasadę nieoznaczoności i nie wątpiąc w jej słuszność. W liście do Pauliego z 23 lutego 1927 r. podaje prawie wszystkie istotne szczegóły artykułu „O kwantowej teoretycznej interpretacji relacji kinematycznych i mechanicznych”, zaprezentowanego dokładnie miesiąc później, poświęconego zasadzie nieoznaczoności. Zgodnie z zasadą nieoznaczoności równoczesny pomiar dwóch tzw. zmiennych sprzężonych, takich jak położenie (współrzędna) i pęd poruszającej się cząstki, nieuchronnie prowadzi do ograniczenia dokładności. Im dokładniej mierzy się położenie cząstki, tym mniej dokładnie można zmierzyć jej pęd i odwrotnie. W granicznym przypadku absolutnie dokładne określenie jednej ze zmiennych prowadzi do całkowitego braku dokładności pomiaru drugiej. Niepewność nie jest winą eksperymentatora: jest podstawową konsekwencją równań mechaniki kwantowej i charakterystyczną właściwością każdego eksperymentu kwantowego. Ponadto Heisenberg stwierdził, że dopóki mechanika kwantowa jest ważna, nie można naruszyć zasady nieoznaczoności. Po raz pierwszy od rewolucji naukowej czołowy fizyk ogłosił, że istnieją granice wiedzy naukowej. Wraz z ideami takich luminarzy, jak Niels Bohr i Max Born, zasada nieoznaczoności Heisenberga weszła w logicznie zamknięty system „interpretacji kopenhaskiej”, którą Heisenberg i Born przed spotkaniem czołowych fizyków świata w październiku 1927 r. ogłosili jako całkowicie kompletną i niezmienny. To spotkanie, piąty ze słynnych Kongresów Solvaya, odbyło się zaledwie kilka tygodni po tym, jak Heisenberg został profesorem fizyki teoretycznej na Uniwersytecie w Lipsku. Mając zaledwie dwadzieścia pięć lat został najmłodszym profesorem w Niemczech. Heisenberg jako pierwszy przedstawił dobrze wyartykułowany wniosek dotyczący najgłębszej konsekwencji zasady nieoznaczoności związanej z relacją z klasycznym pojęciem przyczynowości. Zasada przyczynowości wymaga, aby każde zjawisko było poprzedzone jedną przyczyną. Temu twierdzeniu przeczy zasada nieoznaczoności udowodniona przez Heisenberga. Utracono związek przyczynowy między teraźniejszością a przyszłością, a prawa i przewidywania mechaniki kwantowej mają charakter probabilistyczny lub statystyczny. Heisenberg i inni „Kopenhańczycy” szybko przekazali swoją doktrynę tym, którzy nie uczęszczali do instytucji europejskich. W Stanach Zjednoczonych Heisenberg znalazł szczególnie sprzyjające warunki do nawracania nowych wyznawców. Podczas wspólnej podróży dookoła świata z Diracem w 1929 roku Heisenberg wygłosił na Uniwersytecie w Chicago wykłady na temat „Doktryny kopenhaskiej”, które wywarły ogromny wpływ na słuchaczy. We wstępie do swoich wykładów Heisenberg napisał: „Cel tej książki można uznać za osiągnięty, jeśli przyczyni się ona do ustanowienia kopenhaskiego ducha teorii kwantowej (…), który wskazał drogę do ogólnego rozwoju współczesnej fizyki atomowej”. Kiedy „nosiciel” tego „ducha” powrócił do Lipska, jego wczesna praca naukowa zyskała szerokie uznanie w dziedzinie działalności zawodowej, która zapewniła mu wysoką pozycję zarówno w społeczeństwie, jak iw nauce. W 1933, obok Schrödingera i Diraca, jego twórczość otrzymała najwyższe uznanie - Nagrodę Nobla. W ciągu pięciu lat Instytut Heisenberga stworzył najważniejsze teorie kwantowe stanu stałego krystalicznego, struktury molekularnej, rozpraszania promieniowania przez jądra i protonowo-neutronowy model jąder. Wraz z innymi teoretykami zrobili ogromny krok w kierunku relatywistycznej kwantowej teorii pola i położyli podwaliny pod rozwój badań w dziedzinie fizyki wysokich energii. Te osiągnięcia przyciągnęły wielu najlepszych studentów do instytucji naukowej, takiej jak Instytut Heisenberga. Wychowani w tradycji „doktryny kopenhaskiej” utworzyli nowe dominujące pokolenie fizyków, którzy rozpowszechniali te idee na całym świecie w latach trzydziestych po dojściu Hitlera do władzy. Chociaż Heisenberg słusznie uważany jest dziś za jednego z największych fizyków naszych czasów, jest jednocześnie krytykowany za wiele jego działań po dojściu Hitlera do władzy. Heisenberg nigdy nie był członkiem NSDAP, ale zajmował wysokie stanowiska akademickie i był symbolem kultury niemieckiej na okupowanych terenach. Od 1941 do 1945 roku Heisenberg był dyrektorem Instytutu Fizyki Cesarza Wilhelma i profesorem na Uniwersytecie w Berlinie. Wielokrotnie odrzucając oferty emigracji, kierował głównymi badaniami nad rozszczepieniem uranu, którymi interesowała się III Rzesza. Po zakończeniu wojny naukowiec został aresztowany i wysłany do Anglii. Heisenberg podawał różne wyjaśnienia swoich działań, co dodatkowo przyczyniło się do upadku jego reputacji za granicą. Wierny syn swojego kraju Heisenberg, któremu udało się wniknąć w tajniki natury, nie dostrzegł i nie zrozumiał głębi tragedii, w jaką pogrążyły się Niemcy. W 1946 Heisenberg wrócił do Niemiec. Zostaje dyrektorem Instytutu Fizyki i profesorem Uniwersytetu w Getyndze. Od 1958 r. naukowiec był dyrektorem Uniwersytetu Fizyki i astrofizyki, a także profesorem Uniwersytetu w Monachium. W ostatnich latach wysiłki Heisenberga zostały skierowane na stworzenie zunifikowanej teorii pola. W 1958 skwantował nieliniowe równanie spinorowe Iwanienki (równanie Iwanienki-Heisenberga). Wiele jego prac poświęconych jest filozoficznym problemom fizyki, w szczególności teorii poznania, gdzie stał na stanowisku idealizmu. Heisenberg zmarł w swoim domu w Monachium 1 lutego 1976 roku na raka nerki i pęcherzyka żółciowego. Autor: Samin D.K.
▪ Huygens Chrześcijanin. Biografia
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ 128-warstwowa pamięć flash 3D NAND ▪ Samochód Xiaomi działający na HyperOS ▪ Pierścienie kalmarów wydrukowane w 3D
▪ część strony internetowej Garland. Wybór artykułów ▪ artykuł Tarcza na bramach Caregradu. Popularne wyrażenie ▪ Główny projektant artykułu. Opis pracy ▪ artykuł Sesja z magicznymi pudełkami (kilka sztuczek). Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony