WERNER HEISENBERG: BIOGRAFIA, DESCOBRIMENT, APORTACIONS, OBRES - CIÈNCIA - 2025

Werner Heisenberg (1901 - 1976) va ser un físic i filòsof alemany conegut per ser l'home que va aconseguir formular la mecànica quàntica en el que a matrius es refereixen, a més de crear el principi d'incertesa. Gràcies a aquests descobriments, va aconseguir guanyar el Premi Nobel de Física en 1932.

A més, hcontribuyó amb aportacions a les teories de la hidrodinàmica dels fluids turbulents, el nucli atòmic, el ferromagnetisme, els raigs còsmics, les partícules subatòmiques, entre d'altres investigacions.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / UnknownUnknown Autor / CC-BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Va ser un dels científics a intervenir en el projecte d'armes nuclears alemanyes nazis durant la Segona Guerra Mundial. Quan va finalitzar la guerra, va ser nomenat director de l'Institut de Física Kaiser Willhelm.

Va estar en el càrrec de director fins que la institució es va traslladar a Munic, on es va expandir i va passar a anomenar-se Institut Max Planck de Física i Astrofísica.

Heisenberg va ser president de el Consell Alemany de Recerca, de la Comissió de Física Atòmica, de el Grup de Treball de Física Nuclear i president de la Fundació Alexander von Humboldt.

Biografia

Primers anys i estudis

Werner Karl Heisenberg va néixer el 5 de desembre de 1901 a Würzburg, Alemanya. Va ser fill de Kaspar Ernst August Heisenberg, un mestre de secundària de llengües clàssiques que es va convertir en l'únic professor d'estudis grecs medievals i moderns d'Alemanya en el sistema universitari. La seva mare era una dona anomenada Annie Wecklein.

Va començar els seus estudis de física i matemàtica a la Universitat Ludwig Maximilian de Munic i la Universitat Georg-August de Göttingen entre 1920 i 1923.

El professor i físic, Arnold Sommerfeld, observava als seus millors estudiants i sabia de l'interès d'Heisenberg en les teories sobre física anatòmica de el danès Niels Bohr; el professor el va portar a festival de Bohr al juny de 1922.

Finalment, l'any 1923, va rebre el seu doctorat a Munic sota el comandament de Sommerfeld i va completar la seva habilitació l'any següent.

El tema de la tesi doctoral d'Heisenberg va ser suggerit pel mateix Sommerfeld. Va buscar abordar la idea de la turbulència vista com un patró de moviment de el fluid caracteritzat per canvis sobtats en la pressió i la velocitat de l'flux.

Més concretament, Heisenberg va abordar el problema de l'estabilitat mitjançant l'ús de diverses equacions específiques. Durant la seva joventut, va ser membre d'una associació de Scouts alemanys i part de el Moviment Juvenil Alemany.

Inicis de la seva carrera

Entre 1924 i 1927, Heisenberg es va destacar per ser un privatdozent (professor universitari de títol), a Göttingen.

Des del 17 de setembre de 1924 a l'1 de maig de l'any següent, va realitzar una investigació juntament amb el físic danès Niels Bohr, gràcies a una beca conferida per la Junta d'Educació Internacional de la Fundació Rockefeller.

En 1925, durant un període de sis mesos, va desenvolupar una formulació de la mecànica quàntica; una implementació matemàtica bastant completa, acompanyat pels físics alemanys Max Born i Pascual Jordan.

Estant a Copenhaguen, l'any 1927 Heisenberg va aconseguir desenvolupar el seu principi d'incertesa, mentre que treballava en els fonaments matemàtics de la mecànica quàntica.

Després d'acabar la seva investigació, el 23 de febrer, va escriure una carta a l'físic austríac Wolfgang Pauli, en la qual va descriure per primera vegada tal principi.

Després, en 1928, va oferir un article publicat a Leipzig on va utilitzar el principi d'exclusió de Pauli per resoldre el misteri de l'ferromagnetisme; un fenomen físic que produeix un ordenament magnètic en la mateixa direcció i sentit.

A principis de l'any 1929, Heisenberg i Pauli van presentar dos documents que van servir per establir les bases de la teoria de camp quàntic relativista.

premi Nobel

Werner Heisenberg no només va aconseguir desenvolupar el programa de recerca per crear la teoria quàntica de camps juntament amb alguns dels seus col·legues, sinó que va aconseguir treballar en la teoria de l'nucli atòmic després del descobriment d'el neutró en l'any 1932.

En aquest projecte va aconseguir desenvolupar un model d'interacció de l'protó i neutró en una descripció primerenca que més tard es va conèixer com la força forta.

El 1928, Albert Einstein va nominar a Werner Heisenberg, Max Born i Pascual Jordan per al Premi Nobel de Física. L'anunci de el premi de l'any 1932 es va retardar fins a novembre de 1933.

Va ser en aquest moment quan es va anunciar que Heisenberg havia guanyat el premi de 1932, per la creació de mecànica quàntica. A partir d'l'aportació de Heisenberg s'han aconseguit descobrir les formes al·lotròpiques de l'hidrogen: és a dir, les estructures atòmiques diferents de substàncies que són simples.

atacs Nazi

El mateix any en què va rebre el Premi Nobel de la Pau el 1933, va viure l'ascens de el Partit Nazi. Les polítiques nazis van excloure als "no aris", el que va significar l'acomiadament de molts professors, entre ells: Born, Einstein i altres col·legues de Heisenberg a Leipzig.

La resposta de Heisenberg davant aquestes accions va ser tranquil·la, allunyada de protestes públiques perquè va pensar que el règim Nazi duraria poc. Heisenberg es va convertir ràpidament en un blanc fàcil.

Un grup de físics Nazis radicals van promoure la idea d'una "física ària" oposada a la "física jueva", sent aquesta la relacionada amb les teories de relativitat i teories quàntiques; de fet, Heisenberg va ser fortament atacat per la premsa Nazi, cridant-ho "jueu blanc".

Sommerfeld havia considerat en deixar a Heisenberg com a successor per a les classes a la Universitat de Munic; però, el seu intent pel nomenament fracassar a causa de l'oposició de el moviment Nazi. Heisenberg s'havia quedat amb un sabor amarg després de les decisions arbitràries dels Nazis.

Heisenberg en la Segona Guerra Mundial

L'1 de setembre de 1939 es va formar el programa d'armes nuclears alemany, el mateix dia en què va començar la Segona Guerra Mundial. Després de diverses reunions, Heisenberg va ser inclòs i col·locat com a director administratiu.

De l'26 a el 28 de febrer de 1942, Heisenberg va oferir una conferència científica als funcionaris de l'Reich sobre l'adquisició d'energia a partir de la fissió nuclear.

A més, va explicar sobre l'enorme potencial energètic que proporciona aquest tipus d'energia. Va afirmar que es podien alliberar 250 milions de volts d'electrons a través de la fissió d'un nucli atòmic, per la qual cosa es van disposar a realitzar de ple la investigació.

El descobriment de la fissió nuclear va ser portat a el centre d'atenció alemanya. No obstant això, el grup de recerca d'Heisenberg no va tenir èxit en la producció d'un reactor o bomba atòmica.

Algunes referències han presentat a Heisenberg com incompetent. D'altres, per contra, han suggerit que el retard havia estat a posta o que l'esforç va ser sabotejat. El que estar clar és que hi va haver errors significatius en diversos punts de la investigació.

Segons diverses referències, unes transcripcions de l'alemany a l'anglès revelen que tant Heisenberg com altres col·legues es van alegrar que els Aliats obtinguessin la victòria en la Segona Guerra Mundial.

Anys de postguerra i mort

Finalment el 1946, va reprendre el seu càrrec a l'Institut Kaiser Wilhelm que aviat va passar a anomenar-se Institut Max Planck de Física. En els anys postguerra, Heisenberg va assumir rols com a administrador i portaveu de la ciència alemanya a l'Alemanya Occidental, mantenint una postura apolítica.

El 1949, es va convertir en el primer president de el Consell d'Investigació Alemany amb la intenció de promoure la ciència del seu país en l'àmbit internacional.

Més tard, el 1953, es va convertir en el president fundador de la Fundació Humboldt; una organització finançada pel govern que va atorgar beques a acadèmics estrangers per a realitzar investigacions a Alemanya.

A la fi dels anys seixanta, Heisenberg va aconseguir escriure la seva autobiografia. El llibre es va publicar a Alemanya i anys més tard va ser traduït a l'anglès, i després en altres idiomes.

L'1 de febrer de 1976, Heisenberg va morir de càncer de ronyó i vesícula biliar. A l'endemà, els seus col·legues van realitzar una caminada des de l'Institut de Física fins a casa, col·locant espelmes a la porta principal per mostrar els seus respectes a l'llegendari científic.

Descobriments i aportacions

mecànica matricial

Els primers models de mecànica quàntica van ser establerts per Albert Einstein, Niels Bohr i altres científics importants. Més tard, un grup de joves físics van elaborar teories contràries a la clàssica, basades en experiments i no en la intuïció, utilitzant llenguatges molt més precisos.

L'any 1925, Heisenberg va ser el primer a realitzar una de les formulacions matemàtiques més completes de la mecànica quàntica. La idea d'Heisenberg va ser que per mitjà d'aquesta equació es podria predir les intensitats dels fotons en les diverses bandes de l'espectre de l'hidrogen.

Aquesta formulació es basa en el fet que qualsevol sistema pot ser descrit i mesurat amb observacions i mesuraments científics acomodades a la teoria de matrius. En aquest sentit, les matrius són expressions matemàtiques per relacionar dades provinents d'un fenomen.

Principi de la incertesa

La física quàntica sol ser confusa, ja que el definit es reemplaça amb probabilitats. Per exemple, una partícula pot estar en un lloc o un altre, o fins i tot en ambdós alhora; només es podrà estimar la seva ubicació per mitjà de probabilitats.

Aquesta confusió quàntica es podria explicar gràcies a el principi d'incertesa de Heisenberg. El 1927, el físic alemany va explicar el seu principi per mitjà del mesurament de la posició i el moviment d'una partícula. Per exemple, l'impuls d'un objecte és la seva massa multiplicada per la seva velocitat.

Davant aquest fet, el principi d'incertesa indica que no es pot saber amb absoluta certesa la posició i el moviment d'una partícula. Heisenberg va afirmar que hi ha un límit pel que fa a què tan bé es pot conèixer la posició i el moment de la partícula, fins i tot utilitzant la seva teoria.

Per Heisenberg, si es coneix la posició amb molta precisió, només es pot tenir informació limitada sobre el seu impuls.

Model neutró-protó

El model protó-electró presentar certs problemes. Si bé es va acceptar que el nucli atòmic està compost per protons i neutrons, la naturalesa de l'neutró no era clara.

Després del descobriment de l'neutró, Werner Heisenberg i el físic soviètic-ucraïnès Dmitri Ivanenko, van proposar un model de protons i neutrons per al nucli, l'any 1932.

Els documents d'Heisenberg aborden una descripció detallada de protons i neutrons dins de el nucli a través de la mecànica quàntica. Va assumir a més la presència d'electrons nuclears a part dels neutrons i protons.

Més concretament, va assumir que el neutró és un compost protó-electró, per al qual no hi ha una explicació mecànica quàntica.

Si bé el model neutró-protó va resoldre molts problemes i va desxifrar certes interrogants, va resultar un problema per explicar com els electrons podien emanar de l'nucli. Tot i així, gràcies a aquests descobriments, la imatge de l'àtom va canviar i va accelerar significativament els descobriments de la física atòmica.

obres

Els principis físics de la teoria quàntica

Els principis físics de la teoria quàntica va ser un llibre escrit per Werner Heisenberg, publicat per primera vegada el 1930 gràcies a la Universitat de Chicago. Més tard, el 1949, es va reimprimir una nova versió davant l'èxit.

El físic alemany va escriure aquest llibre amb la intenció de discutir la mecànica quàntica d'una manera senzilla, amb poc llenguatge tècnic per proporcionar un ràpid enteniment d'aquesta ciència.

El llibre ha estat citat més de 1.200 vegades en referències i fonts oficials importants. L'estructura de l'obra es basa fonamentalment en la discussió ràpida i senzilla de la teoria quàntica i el seu principi d'incertesa.

Física i filosofia

Física i filosofia va consistir en un treball seminal redactat de forma concisa per Werner Heisenberg en l'any 1958. En aquesta obra, Heisenberg explica els esdeveniments de la revolució en la física moderna des de la base dels seus destacats articles i aportacions.

Heisenberg es va caracteritzar per haver realitzat innombrables conferències i conversatorios sobre física al llarg de la seva carrera científica. En aquest sentit, aquesta obra és un recull de totes les xerrades relacionades als descobriments de l'científic alemany: el principi d'incertesa i el model atòmic.

Física i més enllà

Física i més enllà va ser un llibre escrit per Werner Heisenberg en l'any 1969, el qual relata la història de l'exploració atòmica i la mecànica quàntica des de la seva experiència.

El llibre pren converses de debats entre Heisenberg i altres dels seus col·legues de l'època sobre diferents temes científics. Aquest text inclou converses amb Albert Einstein.

La intenció d'Heisenberg era que el lector pogués tenir l'experiència de sentir que escolta en persona a diferents físics reconeguts, com Niels Bohr o Max Planck, no només parlant de física, sinó d'altres temes relacionats a la filosofia ia la política; d'aquí el títol de el llibre.

A més, l'obra fa un recompte de el sorgiment de la física quàntica i una descripció de l'entorn en el qual vivien, amb descripcions detallades dels paisatges i la seva educació en la naturalesa característica de l'època.

referències

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Pres de Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, Portal Famous Scientists, (nd). Pres de famousscientists.org
3. Werner Karl Heisenberg, Portal University of St Andrews, Scotland, (nd). Pres de groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia in English, (nd). Pres de Wikipedia.org
5. Quantum uncertainty not all in the measurement, Geoff Brumfiel, (2012). Pres de nature.com