ВЕРНЕР ГЕЙЗЕНБЕРГ: БИОГРАФИЯ, ОТКРЫТИЯ, ВКЛАД, РАБОТЫ - НАУКА - 2024

Вернер Гейзенберг (1901–1976) был немецким физиком и философом, известным как человек, сумевший сформулировать квантовую механику в терминах матриц в дополнение к созданию принципа неопределенности. Благодаря этим открытиям ему удалось получить Нобелевскую премию по физике в 1932 году.

Кроме того, он внес вклад в теорию гидродинамики турбулентных жидкостей, атомного ядра, ферромагнетизма, космических лучей и субатомных частиц, среди других исследований.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / UnknownUnknown author / CC-BY-SA 3.0, через Wikimedia Commons

Он был одним из ученых, которые вмешались в проект нацистской Германии по созданию ядерного оружия во время Второй мировой войны. Когда война закончилась, он был назначен директором Физического института кайзера Вильгельма.

Он был директором, пока институт не переехал в Мюнхен, где он расширился и был переименован в Институт физики и астрофизики Макса Планка.

Гейзенберг был президентом Немецкого исследовательского совета, Комиссии по атомной физике, Рабочей группы по ядерной физике и президентом Фонда Александра фон Гумбольдта.

биография

Ранние годы и учеба

Вернер Карл Гейзенберг родился 5 декабря 1901 года в Вюрцбурге, Германия. Он был сыном Каспара Эрнста Августа Гейзенберга, школьного учителя классических языков, который стал единственным в Германии преподавателем средневекового и современного греческого языка в университетской системе. Его матерью была женщина по имени Энни Векляйн.

Он начал свое обучение физике и математике в Университете Людвига Максимилиана в Мюнхене и Университете Георга-Августа в Геттингене между 1920 и 1923 годами.

Профессор и физик Арнольд Зоммерфельд наблюдал за своими лучшими учениками и знал об интересе Гейзенберга к теориям анатомической физики датчанина Нильса Бора; профессор отвел его на фестиваль Бора в июне 1922 года.

Наконец, в 1923 году он получил докторскую степень в Мюнхене под руководством Зоммерфельда и завершил свою абилитацию в следующем году.

Тема докторской диссертации Гейзенберга была предложена самим Зоммерфельдом. Он стремился обратиться к идее турбулентности как модели движения жидкости, характеризующейся внезапными изменениями давления и скорости потока.

Более конкретно, Гейзенберг подошел к проблеме устойчивости, используя несколько конкретных уравнений. В юности он был членом ассоциации немецких скаутов и частью Немецкого молодежного движения.

Начало карьеры

Между 1924 и 1927 годами Гейзенберг был известен как приват-доцент (титульный профессор университета) в Геттингене.

С 17 сентября 1924 г. по 1 мая следующего года он проводил исследования вместе с датским физиком Нильсом Бором, благодаря гранту Совета по международному образованию Фонда Рокфеллера.

В 1925 году, в течение шести месяцев, он разработал формулировку квантовой механики; довольно полная математическая реализация в сопровождении немецких физиков Макс Борн и Паскуаль Джордан.

В 1927 году, находясь в Копенгагене, Гейзенбергу удалось разработать свой принцип неопределенности, работая над математическими основами квантовой механики.

Завершив свои исследования, 23 февраля он написал письмо австрийскому физику Вольфгангу Паули, в котором впервые описал такой принцип.

Затем, в 1928 году, он предложил опубликованную в Лейпциге статью, в которой он использовал принцип исключения Паули, чтобы раскрыть тайну ферромагнетизма; физическое явление, которое создает магнитное расположение в том же направлении и в том же смысле.

В начале 1929 года Гейзенберг и Паули представили две статьи, которые заложили основы релятивистской квантовой теории поля.

Нобелевская премия

Вернеру Гейзенбергу не только удалось разработать программу исследований по созданию квантовой теории поля вместе с некоторыми из своих коллег, но он также сумел поработать над теорией атомного ядра после открытия нейтрона в 1932 году.

В таком проекте ему удалось разработать модель протон-нейтронного взаимодействия в раннем описании, которое позже стало известно как сильное взаимодействие.

В 1928 году Альберт Эйнштейн выдвинул Вернера Гейзенберга, Макса Борна и Паскуаля Джордана на Нобелевскую премию по физике. Объявление премии 1932 года было отложено до ноября 1933 года.

Именно в это время было объявлено, что Гейзенберг получил премию 1932 года за создание квантовой механики. Благодаря вкладу Гейзенберга были открыты аллотропные формы водорода: то есть различные атомные структуры простых веществ.

Нацистские атаки

В том же году, когда он получил Нобелевскую премию мира в 1933 году, он стал свидетелем подъема нацистской партии. Нацистская политика исключала «неарийцев», что означало увольнение многих профессоров, в том числе Борна, Эйнштейна и других коллег Гейзенберга в Лейпциге.

Гейзенберг отреагировал на такие действия спокойно, вдали от общественного протеста, поскольку он думал, что нацистский режим просуществует недолго. Гейзенберг быстро стал легкой мишенью.

Группа радикальных нацистских физиков продвигала идею «арийской физики» в отличие от «еврейской физики», связанной с теориями относительности и квантовыми теориями; Фактически, Гейзенберг подвергся резкой критике со стороны нацистской прессы, назвав его «белым евреем».

Зоммерфельд подумывал оставить Гейзенберга своим преемником для занятий в Мюнхенском университете; однако его заявка на назначение не состоялась из-за сопротивления нацистского движения. После произвола нацистов у Гейзенберга осталась горечь.

Гейзенберг во время Второй мировой войны

1 сентября 1939 года была сформирована германская программа создания ядерного оружия, в тот же день, когда началась Вторая мировая война. После нескольких встреч Гейзенберг был назначен управляющим директором.

С 26 по 28 февраля 1942 года Гейзенберг провел научную конференцию для представителей Рейха, посвященную получению энергии от ядерного деления.

Кроме того, он рассказал об огромном энергетическом потенциале, который обеспечивает этот вид энергии. Он заявил, что при делении атомного ядра может быть выпущено 250 миллионов вольт электронов, поэтому они приступили к исследованию.

Открытие ядерного деления привлекло внимание Германии. Однако исследовательской группе Гейзенберга не удалось создать реактор или атомную бомбу.

В некоторых источниках Гейзенберг считался некомпетентным. Другие, наоборот, предположили, что задержка была преднамеренной или что усилия были саботированы. Было ясно, что на различных этапах расследования были допущены серьезные ошибки.

Согласно различным источникам, расшифровка стенограммы с немецкого на английский показывает, что и Гейзенберг, и другие коллеги были счастливы, что союзники победили во Второй мировой войне.

Послевоенные годы и смерть

Наконец, в 1946 году он возобновил свою работу в Институте кайзера Вильгельма, который вскоре был переименован в Физический институт Макса Планка. В послевоенные годы Гейзенберг взял на себя роль администратора и представителя немецкой науки в Западной Германии, придерживаясь аполитичной позиции.

В 1949 году он стал первым президентом Немецкого исследовательского совета с намерением продвигать науку своей страны на международном уровне.

Позже, в 1953 году, он стал президентом-основателем Фонда Гумбольдта; финансируемая государством организация, которая предоставляла стипендии иностранным ученым для проведения исследований в Германии.

В конце 1960-х Гейзенбергу удалось написать автобиографию. Книга была издана в Германии, а спустя годы была переведена на английский, а затем и на другие языки.

1 февраля 1976 года Гейзенберг умер от рака почек и желчного пузыря. На следующий день его коллеги прогулялись от Института физики до его дома, поставив свечи на входной двери, чтобы отдать дань уважения легендарному ученому.

Открытия и вклады

Матричная механика

Первые модели квантовой механики были созданы Альбертом Эйнштейном, Нильсом Бором и другими ведущими учеными. Позже группа молодых физиков разработала вопреки классическим теориям, основанным на экспериментах, а не на интуиции, используя гораздо более точные языки.

В 1925 году Гейзенберг первым сформулировал одну из наиболее полных математических формулировок квантовой механики. Идея Гейзенберга заключалась в том, что с помощью этого уравнения можно было предсказать интенсивности фотонов в различных полосах спектра водорода.

Эта формулировка основана на том факте, что любую систему можно описать и измерить с помощью наблюдений и научных измерений в соответствии с теорией матриц. В этом смысле матрицы - это математические выражения, связывающие данные о явлении.

Принцип неопределенности

Квантовая физика часто сбивает с толку, поскольку определенное заменяется вероятностями. Например, частица может находиться в одном или другом месте или даже в обоих одновременно; его местонахождение можно оценить только с помощью вероятностей.

Эту квантовую путаницу можно объяснить принципом неопределенности Гейзенберга. В 1927 году немецкий физик объяснил свой принцип, измерив положение и движение частицы. Например, импульс объекта - это его масса, умноженная на его скорость.

Учитывая этот факт, принцип неопределенности указывает на то, что положение и движение частицы нельзя узнать с абсолютной уверенностью. Гейзенберг утверждал, что существует предел того, насколько хорошо можно узнать положение и импульс частицы, даже используя его теорию.

По Гейзенбергу, если вы очень точно знаете позицию, вы можете иметь лишь ограниченную информацию о ее темпах.

Нейтрон-протонная модель

Протонно-электронная модель представляла определенные проблемы. Хотя считалось, что ядро ​​атома состоит из протонов и нейтронов, природа нейтрона не была ясна.

После открытия нейтрона Вернер Гейзенберг и советско-украинский физик Дмитрий Иваненко в 1932 году предложили протонно-нейтронную модель ядра.

В статьях Гейзенберга подробно описано протонов и нейтронов в ядре с помощью квантовой механики. Также предполагалось наличие ядерных электронов помимо нейтронов и протонов.

Более конкретно, он предположил, что нейтрон - это протон-электронное соединение, которому нет квантово-механического объяснения.

Хотя нейтронно-протонная модель решила многие проблемы и ответила на некоторые вопросы, она оказалась проблемой в объяснении того, как электроны могут исходить из ядра. И все же благодаря этим открытиям образ атома изменился и значительно ускорил открытия атомной физики.

Пьесы

Физические принципы квантовой теории

Книга «Физические основы квантовой теории» была написана Вернером Гейзенбергом и впервые опубликована в 1930 году благодаря Чикагскому университету. Позже, в 1949 году, с успехом была переиздана новая версия.

Немецкий физик написал эту книгу с намерением обсудить квантовую механику простым способом, с небольшим техническим языком, чтобы обеспечить быстрое понимание этой науки.

Книга была процитирована более 1200 раз в важных официальных источниках и источниках. Структура работы в основном основана на быстром и простом обсуждении квантовой теории и ее принципа неопределенности.

Физика и философия

Физика и философия состояли из основополагающего труда, кратко написанного Вернером Гейзенбергом в 1958 году. В этой работе Гейзенберг объясняет события революции в современной физике на основе своих выдающихся статей и работ.

Гейзенберг отличался тем, что на протяжении всей своей научной карьеры провел бесчисленное количество лекций и бесед по физике. В этом смысле эта работа представляет собой сборник всех разговоров, связанных с открытиями немецкого ученого: принципом неопределенности и атомной моделью.

Физика и не только

«Физика и не только» - это книга, написанная Вернером Гейзенбергом в 1969 году, в которой рассказывается история атомных исследований и квантовой механики на основе его опыта.

В книге рассказывается о дебатах между Гейзенбергом и другими его коллегами того времени по различным научным вопросам. Этот текст включает беседы с Альбертом Эйнштейном.

Замысел Гейзенберга состоял в том, чтобы у читателя был опыт личного прослушивания различных признанных физиков, таких как Нильс Бор или Макс Планк, говорящих не только о физике, но и о других темах, связанных с философией и политикой; отсюда и название книги.

Кроме того, в работе рассказывается о возникновении квантовой физики и описывается среда, в которой они жили, с подробным описанием ландшафтов и их образования в природе, характерных для того времени.

Ссылки

1. Вернер Гейзенберг, Ричард Бейлер (б). Взято с Britannica.com
2. Вайнер Гейзенберг, Портал известных ученых, (nd). Взято с сайта famousscientists.org.
3. Вернер Карл Гейзенберг, Портальный университет Сент-Эндрюс, Шотландия, (nd). Взято из groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Вернер Гейзенберг, Википедия на английском языке, (nd). Взято с Wikipedia.org
5. Квантовая неопределенность - это еще не все, Джефф Брамфил (2012). Взято с сайта nature.com