Verners Heizenbergs — Nobela laureāts un kvantu nenoteiktības atklājējs

Verners Heizenbergs — Nobela laureāts un kvantu nenoteiktības atklājējs: viņa atklājumi, zinātniskā karjera, Otrā pasaules kara pretrunas un mantojums kvantu mehānikā.

Verners Karls Heizenbergs (1901. gada 5. decembris - 1976. gada 1. februāris) bija vācu fiziķis, kurš ievērojami ietekmēja 20. gadsimta kvantu fizikas attīstību. Viņš saņēma Nobela prēmiju fizikā par darbu kvantu mehānikā, un ir vislabāk pazīstams kā Heizenberga nenoteiktības principa atklājējs — princips, kas rāda, ka pastāv fundamentāla robeža, cik precīzi var vienlaikus izmērīt noteiktas lielumus, piemēram, daļiņas pozīciju un momentu.

Agrākā dzīve un izglītība

Heizenbergs dzimis Vērcburgā, Vācijā ģimenē, kur tēvs bija Bizantijas vēstures profesors. Viņš studēja fiziku Minhenes universitātē, un viens no viņa pasniedzējiem bija slavenais Arnolds Zommērfelds. Heizenbergs bija izcils students: studijas pabeidza ātri, un drīz pēc tam aizstāvēja doktora darbu par šķidrumu plūsmu stabilitāti un turbulenci ("Über Stabilität und Turbulenz von Flüssigkeitsströmen").

Zinātniskais ieguldījums

1924. gadā Heizenbergs kļuva par Maksa Borna asistentu Getingenes Universitātē, un 1926. gadā viņš strādāja kopā ar Nils Boru Kopenhāgenas Universitātē. 1925. gadā Heizenbergs izstrādāja to, kas vēlāk kļuva par matricas mehānikas veidu kvantu mehānikā — formālu pieeju, kurā izmantoja algebraiskas struktūras (matricas), lai aprakstītu kvantu novērojamos lielumus. Kopā ar Bornu un Paskālu Džordanu viņš strādāja pie kvantu mehānikas formalizācijas, kuras rezultātā radās pamatprincipi, tostarp kanoniskās komutācijas attiecības starp novērojamiem lielumiem.

1927. gadā Heizenbergs formulēja slaveno nenoteiktības principu, kas kvantfizikā nosaka fundamentālu ierobežojumu iespējamai precizitātei, ar kādu var vienlaikus zināt divus saistītus novērojamos lielumus (piemēram, daļiņas pozīciju x un impulsu p). To bieži izsaka vienādojumā Δx · Δp ≥ ħ/2, kur ħ ir samazinātais Planka konstantes lielums. Šis princips mainīja izpratni par mērījumu un realitātes raksturu mikropasaulē.

Heizenbergam ir saistīts arī Heizenberga attēls kvantu mehānikā (Heisenberg picture), kur operatori laika gaitā mainās, bet stāvokļi — nē, kā arī citi ieguldījumi, kas ietekmēja kvantu lauku teoriju un teorētisko fiziku kopumā.

Nobela prēmija un akadēmiskais darbs

1927. gadā, gūstot ātru starptautisku atzinību, Heizenbergs 26 gadu vecumā kļuva par teorētiskās fizikas profesoru Leipcigas Universitātē — ārkārtīgi jauns vecums šādai pozīcijai. 1932. gadā viņam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā par "kvantu mehānikas izstrādi un tās sintēzi ar atomu teoriju" (viņš to saņēma, būdams apmēram 31 gada vecs), kas nostiprināja viņa vietu kā vienu no vadošajiem XX gadsimta fiziķiem.

Personīgā dzīve

1937. gadā Heizenbergs apprecējās ar Elizabeti Šūmaheri. Viņiem bija septiņi bērni; viens no dēliem — Martins Heizenbergs — ir plaši pazīstams kā neirobiologs un ģenētiķis.

Otrā pasaules kara laiks un Farm Hall

Otrā pasaules kara laikā Heizenbergs no 1942. līdz 1945. gadam vadīja Vācijas militāri saistītos pētniecības centienus saistībā ar atompētniecību (bieži sauktu par Vācijas "Uranprojekta" vai "Uranverein"). Jautājums, kāpēc vācieši neizveidoja darbojošus kodolieročus, paliek vēsturiski strīdīgs: viens skatījums ir tāds, ka projektam pietrūka resursu un organizācijas, cits — ka vadība (tostarp Heizenbergs) to apzināti nepieļāva. Ir vēsturnieku domstarpības par Heizenberga motīviem — vai viņš bija noskaņots pret nacistiem, vai sadarbība bija vairāk pragmatiska un izdzīvošanas izvēle.

Pēc kara, no 1945. gada maija līdz 1946. gada janvārim, Heizenbergs bija ieslodzīts Farm Hall Anglijā kā daļa no operācijas, kurā briti un amerikāņi turēja kopā vairākus vācu zinātniekus, lai iegūtu informāciju par vācu progresu kodoltehnoloģijā. Farm Hall sarunas (transkripti) vēlāk tika deklasificētas un sniedza vērtīgu materiālu par Vācijas zinātnes stāvokli kara beigās.

Pēckara darbība, nostāja pret kodolieročiem un mantojums

Pēc atbrīvošanas Heizenbergs atgriezās zinātnē un akadēmiskajā darbā, galvenokārt Rietumvācijā, iesaistoties valsts zinātnes atjaunošanā. Lai gan viņš piedalījās kodolpētniecības aktivitātēs, viņš publiski izteica skepsi un brīdinājumus par kodolieroču izmantošanu un risku cilvēcei. Viņa darbība, raksti un lekcijas pēc kara veicināja diskusiju par zinātnieku atbildību sabiedrībā.

Heizenbergs turpināja strādāt teorētiskajā fizikā vairākas desmitgades, publicēja zinātniskus darbus un uzstājās starptautiskās konferencēs. Viņa ieguldījums kvantu teorijas pamatprincipu izstrādē un filozofiskā domā par mērījumu un realitāti saglabājas par svarīgu pamatu mūsdienu fizikā un tās vēsturiskajā izpratnē.

Viņš nomira Minhenē, Vācijā, 1976. gadā 74 gadu vecumā, atstājot plašu mantojumu gan teorētiskajā fizikā, gan zinātnes ētikas un sabiedriskās lomas diskusijās.

• Galvenie sasniegumi: matricas kvantu mehānika, Heizenberga nenoteiktības princips, Heizenberga attēls kvantu mehānikā.
• Nobela prēmija: 1932. gadā par kvantu mehānikas izstrādi.
• Vēsturiskā nozīme: nozīmīgs ieguldījums kvantu teorijas pamatos un diskusijās par zinātnieku atbildību kara un pēckara laikā.

Meklēt pēc burta