WERNER HEISENBERG: BIOGRAFIA, SCOPERTA, CONTRIBUTI, OPERE - SCIENZA - 2026

Werner Heisenberg (1901-1976) è stato un fisico e filosofo tedesco noto per essere l'uomo che è riuscito a formulare la meccanica quantistica in termini di matrici, oltre a creare il principio di indeterminazione. Grazie a queste scoperte riuscì a vincere il Premio Nobel per la Fisica nel 1932.

Inoltre, ha contribuito con contributi alle teorie dell'idrodinamica dei fluidi turbolenti, del nucleo atomico, del ferromagnetismo, dei raggi cosmici e delle particelle subatomiche, tra le altre ricerche.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Autore sconosciuto / sconosciuto / CC-BY-SA 3.0, tramite Wikimedia Commons

Fu uno degli scienziati a intervenire nel progetto di armi nucleari della Germania nazista durante la seconda guerra mondiale. Quando la guerra finì, fu nominato direttore del Kaiser Willhelm Institute for Physics.

Ha servito come direttore fino a quando l'istituto si è trasferito a Monaco, dove si è espanso ed è stato ribattezzato Istituto Max Planck di Fisica e Astrofisica.

Heisenberg era presidente del Consiglio tedesco della ricerca, della Commissione per la fisica atomica, del Gruppo di lavoro sulla fisica nucleare e presidente della Fondazione Alexander von Humboldt.

Biografia

Primi anni e studi

Werner Karl Heisenberg è nato il 5 dicembre 1901 a Würzburg, in Germania. Era il figlio di Kaspar Ernst August Heisenberg, un insegnante di liceo di lingue classiche che divenne l'unico insegnante di greco medievale e moderno della Germania nel sistema universitario. Sua madre era una donna di nome Annie Wecklein.

Ha iniziato i suoi studi in fisica e matematica presso l'Università Ludwig Maximilian di Monaco e l'Università Georg-August di Gottinga tra il 1920 e il 1923.

Il professore e fisico, Arnold Sommerfeld, osservava i suoi migliori studenti e conosceva l'interesse di Heisenberg per le teorie di fisica anatomica del danese Niels Bohr; il professore lo portò al festival di Bohr nel giugno 1922.

Infine, nel 1923, ha conseguito il dottorato a Monaco di Baviera sotto Sommerfeld e ha completato la sua abilitazione l'anno successivo.

L'argomento della tesi di dottorato di Heisenberg è stato suggerito dallo stesso Sommerfeld. Ha cercato di affrontare l'idea della turbolenza vista come un modello di movimento del fluido caratterizzato da improvvisi cambiamenti di pressione e velocità del flusso.

Più specificamente, Heisenberg ha affrontato il problema della stabilità utilizzando diverse equazioni specifiche. Durante la sua giovinezza, è stato membro di un'associazione di scout tedeschi e parte del Movimento giovanile tedesco.

Inizio della sua carriera

Tra il 1924 e il 1927, Heisenberg è stato notato per essere un privatdozent (professore universitario di titolo), a Gottinga.

Dal 17 settembre 1924, al 1 maggio dell'anno successivo, condusse ricerche insieme al fisico danese Niels Bohr, grazie a un finanziamento del Rockefeller Foundation Board of International Education.

Nel 1925, per un periodo di sei mesi, sviluppò una formulazione di meccanica quantistica; un'implementazione matematica abbastanza completa, accompagnata dai fisici tedeschi Max Born e Pascual Jordan.

Mentre era a Copenaghen, nel 1927 Heisenberg riuscì a sviluppare il suo principio di indeterminazione, lavorando sui fondamenti matematici della meccanica quantistica.

Dopo aver completato le sue ricerche, il 23 febbraio scrisse una lettera al fisico austriaco Wolfgang Pauli, in cui descriveva per la prima volta tale principio.

Quindi, nel 1928, offrì un articolo pubblicato a Lipsia dove usò il principio di esclusione di Pauli per risolvere il mistero del ferromagnetismo; un fenomeno fisico che produce una disposizione magnetica nella stessa direzione e senso.

All'inizio del 1929, Heisenberg e Pauli presentarono due documenti che servirono a gettare le basi della teoria quantistica relativistica dei campi.

premio Nobel

Werner Heisenberg non solo è riuscito a sviluppare il programma di ricerca per creare la teoria quantistica dei campi insieme ad alcuni dei suoi colleghi, ma è anche riuscito a lavorare sulla teoria del nucleo atomico dopo la scoperta del neutrone nel 1932.

In un tale progetto è riuscito a sviluppare un modello di interazione protone-neutrone in una prima descrizione che in seguito divenne nota come forza forte.

Nel 1928, Albert Einstein nominò Werner Heisenberg, Max Born e Pascual Jordan per il Premio Nobel per la Fisica. L'annuncio del premio del 1932 fu posticipato fino al novembre 1933.

Fu in questo momento che fu annunciato che Heisenberg aveva vinto il premio 1932 per la creazione della meccanica quantistica. Dal contributo di Heisenberg sono state scoperte le forme allotropiche dell'idrogeno: cioè le diverse strutture atomiche di sostanze semplici.

Attacchi nazisti

Lo stesso anno in cui ricevette il premio Nobel per la pace nel 1933, vide l'ascesa del partito nazista. Le politiche naziste escludevano i "non ariani", il che significava il licenziamento di molti professori, tra cui: Born, Einstein e altri colleghi di Heisenberg a Lipsia.

La risposta di Heisenberg a tali azioni è stata calma, lontana dalla protesta pubblica perché pensava che il regime nazista avrebbe avuto vita breve. Heisenberg divenne rapidamente un bersaglio facile.

Un gruppo di fisici nazisti radicali promosse l'idea di una "fisica ariana" in opposizione alla "fisica ebraica", essendo questa quella relativa alle teorie della relatività e alle teorie quantistiche; infatti, Heisenberg fu pesantemente attaccato dalla stampa nazista, definendolo un "ebreo bianco".

Sommerfeld aveva preso in considerazione l'idea di lasciare Heisenberg come suo successore per le lezioni all'Università di Monaco; tuttavia, la sua offerta per la nomina fallì a causa dell'opposizione del movimento nazista. Heisenberg era rimasto con l'amaro in bocca dopo le decisioni arbitrarie dei nazisti.

Heisenberg nella seconda guerra mondiale

Il 1 settembre 1939 fu formato il programma di armi nucleari tedesco, lo stesso giorno in cui iniziò la seconda guerra mondiale. Dopo diversi incontri, Heisenberg è stato incluso e nominato amministratore delegato.

Dal 26 al 28 febbraio 1942, Heisenberg ha tenuto una conferenza scientifica ai funzionari del Reich sull'acquisizione di energia dalla fissione nucleare.

Inoltre, ha spiegato l'enorme potenziale energetico fornito da questo tipo di energia. Ha affermato che 250 milioni di volt di elettroni potrebbero essere rilasciati attraverso la fissione di un nucleo atomico, quindi hanno deciso di fare la ricerca.

La scoperta della fissione nucleare è stata portata sotto i riflettori tedeschi. Tuttavia, il gruppo di ricerca di Heisenberg non è riuscito a produrre un reattore o una bomba atomica.

Alcuni riferimenti hanno presentato Heisenberg come incompetente. Altri, al contrario, hanno suggerito che il ritardo fosse stato fatto apposta o che lo sforzo fosse stato sabotato. Ciò che era chiaro è che c'erano errori significativi in ​​vari punti dell'inchiesta.

Secondo vari riferimenti, le trascrizioni dal tedesco all'inglese rivelano che sia Heisenberg che altri colleghi erano contenti che gli alleati fossero vittoriosi nella seconda guerra mondiale.

Anni del dopoguerra e morte

Infine, nel 1946, riprese la sua posizione presso il Kaiser Wilhelm Institute, che fu presto ribattezzato Max Planck Institute for Physics. Negli anni del dopoguerra, Heisenberg ha assunto ruoli di amministratore e portavoce della scienza tedesca nella Germania occidentale, mantenendo una posizione apolitica.

Nel 1949, divenne il primo presidente del Consiglio tedesco della ricerca con l'intenzione di promuovere la scienza del suo paese a livello internazionale.

Successivamente, nel 1953, divenne presidente fondatore della Fondazione Humboldt; un'organizzazione finanziata dal governo che ha assegnato borse di studio a studiosi stranieri per condurre ricerche in Germania.

Alla fine degli anni '60, Heisenberg riuscì a scrivere la sua autobiografia. Il libro è stato pubblicato in Germania e anni dopo è stato tradotto in inglese e poi in altre lingue.

Il 1 ° febbraio 1976 Heisenberg morì di cancro ai reni e alla cistifellea. Il giorno successivo, i suoi colleghi hanno fatto una passeggiata dall'Istituto di Fisica a casa sua, mettendo candele sulla porta d'ingresso per rendere omaggio al leggendario scienziato.

Scoperte e contributi

Matrix Mechanics

I primi modelli di meccanica quantistica furono stabiliti da Albert Einstein, Niels Bohr e altri importanti scienziati. Successivamente, un gruppo di giovani fisici elaborò in contrasto con le teorie classiche, basandosi su esperimenti e non su intuizioni, utilizzando linguaggi molto più precisi.

Nel 1925, Heisenberg fu il primo a realizzare una delle formulazioni matematiche più complete della meccanica quantistica. L'idea di Heisenberg era che per mezzo di questa equazione si potevano prevedere le intensità dei fotoni nelle varie bande dello spettro dell'idrogeno.

Questa formulazione si basa sul fatto che qualsiasi sistema può essere descritto e misurato con osservazioni e misurazioni scientifiche secondo la teoria delle matrici. In questo senso, le matrici sono espressioni matematiche per mettere in relazione i dati di un fenomeno.

Principio di incertezza

La fisica quantistica è spesso fonte di confusione, poiché il definito viene sostituito con le probabilità. Ad esempio, una particella può essere in un luogo o in un altro, o anche in entrambi allo stesso tempo; la sua posizione può essere stimata solo mediante probabilità.

Questa confusione quantistica potrebbe essere spiegata grazie al principio di indeterminazione di Heisenberg. Nel 1927, il fisico tedesco spiegò il suo principio misurando la posizione e il movimento di una particella. Ad esempio, la quantità di moto di un oggetto è la sua massa moltiplicata per la sua velocità.

Dato questo fatto, il principio di indeterminazione indica che la posizione e il movimento di una particella non possono essere conosciuti con assoluta certezza. Heisenberg ha affermato che esiste un limite alla capacità di conoscere la posizione e la quantità di moto della particella, anche usando la sua teoria.

Per Heisenberg, se conosci la posizione in modo molto preciso, puoi avere solo informazioni limitate sul suo slancio.

Modello neutrone-protone

Il modello protone-elettrone presentava alcuni problemi. Sebbene fosse accettato che il nucleo atomico fosse composto da protoni e neutroni, la natura del neutrone non era chiara.

Dopo la scoperta del neutrone, Werner Heisenberg e il fisico sovietico-ucraino Dmitri Ivanenko, hanno proposto un modello di protoni e neutroni per il nucleo, nell'anno 1932.

Gli articoli di Heisenberg affrontano una descrizione dettagliata di protoni e neutroni all'interno del nucleo attraverso la meccanica quantistica. Presumeva anche la presenza di elettroni nucleari oltre a neutroni e protoni.

Più specificamente, ha ipotizzato che il neutrone sia un composto protone-elettrone, per il quale non esiste una spiegazione meccanica quantistica.

Sebbene il modello neutrone-protone abbia risolto molti problemi e risposto ad alcune domande, si è rivelato un problema nello spiegare come gli elettroni potevano emanare dal nucleo. Tuttavia, grazie a queste scoperte, l'immagine dell'atomo è cambiata e ha notevolmente accelerato le scoperte della fisica atomica.

Gioca

I principi fisici della teoria quantistica

The Physical Principles of Quantum Theory era un libro scritto da Werner Heisenberg, pubblicato per la prima volta nel 1930 grazie all'Università di Chicago. Successivamente, nel 1949, una nuova versione fu ristampata con successo.

Il fisico tedesco ha scritto questo libro con l'intenzione di discutere la meccanica quantistica in modo semplice, con poco linguaggio tecnico per fornire una rapida comprensione di questa scienza.

Il libro è stato citato più di 1.200 volte in importanti riferimenti e fonti ufficiali. La struttura del lavoro è fondamentalmente basata sulla discussione rapida e semplice della teoria quantistica e del suo principio di indeterminazione.

Fisica e filosofia

Fisica e filosofia consistevano in un lavoro fondamentale scritto in modo conciso da Werner Heisenberg nel 1958. In questo lavoro, Heisenberg spiega gli eventi della rivoluzione nella fisica moderna sulla base dei suoi articoli e contributi eccezionali.

Heisenberg è stato caratterizzato dall'aver condotto innumerevoli conferenze e discorsi sulla fisica durante la sua carriera scientifica. In questo senso, questo lavoro è una raccolta di tutti i discorsi relativi alle scoperte dello scienziato tedesco: il principio di indeterminazione e il modello atomico.

Fisica e oltre

Physics and Beyond era un libro scritto da Werner Heisenberg nel 1969, che racconta la storia dell'esplorazione atomica e della meccanica quantistica dalla sua esperienza.

Il libro prende le conversazioni di dibattiti tra Heisenberg e altri suoi colleghi dell'epoca su diversi argomenti scientifici. Questo testo include conversazioni con Albert Einstein.

L'intenzione di Heisenberg era che il lettore potesse avere l'esperienza di ascoltare di persona diversi fisici riconosciuti, come Niels Bohr o Max Planck, non solo parlando di fisica, ma anche di altri argomenti legati alla filosofia e alla politica; da qui il titolo del libro.

Inoltre, il lavoro racconta l'emergere della fisica quantistica e una descrizione dell'ambiente in cui vivevano, con descrizioni dettagliate dei paesaggi e della loro educazione alla natura caratteristica dell'epoca.

Riferimenti

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Tratto da Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, Famous Scientists Portal, (nd). Tratto da famousscientists.org
3. Werner Karl Heisenberg, Portal University of St Andrews, Scozia, (nd). Tratto da groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia in inglese, (nd). Tratto da Wikipedia.org
5. Incertezza quantistica non tutta nella misurazione, Geoff Brumfiel, (2012). Tratto da nature.com