Werner Heisenberg. Biografi seorang saintis

BIOGRAFI SAINTIS HEBAT
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / Biografi saintis hebat

Heisenberg Werner Carl. Biografi seorang saintis

Biografi saintis hebat

Werner Heisenberg (1901-1976).

Werner Heisenberg adalah salah seorang saintis termuda yang memenangi Hadiah Nobel. Kesungguhan dan semangat persaingan yang kuat telah memberi inspirasi kepadanya untuk menemui salah satu prinsip sains yang paling terkenal - prinsip ketidakpastian.

Werner Karl Heisenberg dilahirkan pada 5 Disember 1901 di bandar Würzburg, Jerman. Bapa Werner, Ogos, berkat aktiviti saintifik yang berjaya, berjaya naik ke peringkat wakil kelas atasan borjuasi Jerman. Pada tahun 1910 beliau menjadi profesor filologi Byzantine di Universiti Munich. Ibu budak itu ialah nee Anna Weklein.

Sejak kelahiran Werner, keluarganya dengan tegas memutuskan bahawa dia juga harus mencapai kedudukan sosial yang tinggi melalui pendidikan. Percaya bahawa persaingan harus kondusif untuk mencapai kejayaan dalam sains, bapanya memprovokasi Werner dan abangnya Erwin ke dalam persaingan yang berterusan. Selama bertahun-tahun kanak-kanak lelaki sering bergaduh, dan satu hari persaingan membawa mereka kepada pergaduhan sedemikian rupa sehingga mereka memukul satu sama lain dengan kerusi kayu. Membesar, masing-masing pergi dengan caranya sendiri: Erwin pergi ke Berlin dan menjadi ahli kimia, mereka hampir tidak berkomunikasi, selain daripada pertemuan keluarga yang jarang berlaku.

Pada September 1911, Werner telah dihantar ke gimnasium berprestij. Pada tahun 1920, Heisenberg memasuki Universiti Munich. Selepas menamatkan pengajian, Werner dilantik sebagai pembantu kepada Profesor Max Born di Universiti Göttingen. Born yakin bahawa mikrokosmos atom sangat berbeza daripada makrokosmos yang diterangkan oleh fizik klasik sehingga para saintis tidak sepatutnya memikirkan untuk menggunakan konsep biasa gerakan dan masa, kelajuan, ruang dan kedudukan zarah tertentu semasa mengkaji struktur atom. Asas dunia mikro adalah quanta, yang tidak sepatutnya cuba difahami atau dijelaskan dari kedudukan visual klasik yang ketinggalan zaman. Falsafah radikal ini mendapat sambutan hangat dalam jiwa pembantu baharunya.

Sesungguhnya, keadaan fizik atom pada masa itu menyerupai sejenis timbunan hipotesis. Sekarang, jika seseorang boleh membuktikan melalui pengalaman bahawa elektron adalah benar-benar gelombang, atau lebih tepat, kedua-dua zarah dan gelombang ... Tetapi belum ada eksperimen sedemikian lagi. Dan jika ya, maka adalah tidak betul untuk meneruskan dari andaian sahaja tentang apa itu elektron, menurut Heisenberg yang pedantik. Adakah mungkin untuk mencipta teori di mana hanya terdapat data eksperimen yang diketahui pada atom, yang diperoleh dengan mengkaji cahaya yang dipancarkan olehnya? Apa yang boleh anda katakan tentang cahaya ini dengan pasti? Bahawa ia mempunyai frekuensi ini dan itu dan keamatan itu, tidak lagi ...

Menurut teori kuantum, atom memancarkan cahaya dengan berpindah dari satu keadaan tenaga ke keadaan tenaga yang lain. Dan menurut teori Einstein, keamatan cahaya frekuensi tertentu bergantung kepada bilangan foton. Ini bermakna bahawa adalah mungkin untuk cuba mengaitkan keamatan sinaran dengan kebarangkalian peralihan atom. Ayunan kuantum elektron, Heisenberg memberi jaminan, mesti diwakili hanya dengan bantuan hubungan matematik semata-mata. Ia hanya perlu memilih alat matematik yang sesuai untuk ini. Ahli sains muda itu memilih matriks. Pilihan itu ternyata berjaya, dan tidak lama kemudian teorinya siap. Kerja Heisenberg meletakkan asas untuk sains pergerakan zarah mikroskopik - mekanik kuantum.

Ia tidak menyebut sebarang pergerakan elektron sama sekali. Pergerakan dalam erti kata dahulu tidak wujud. Matriks hanya menerangkan perubahan dalam keadaan sistem. Oleh itu, persoalan kontroversi tentang kestabilan atom, tentang putaran elektron di sekeliling nukleus, tentang radiasinya hilang dengan sendirinya. Daripada orbit dalam mekanik Heisenberg, elektron dicirikan oleh set atau jadual nombor individu, seperti koordinat pada peta geografi.

Ia mesti dikatakan bahawa mekanik matriks muncul dengan sangat tepat. Idea Heisenberg telah diambil oleh ahli fizik lain, dan tidak lama kemudian, menurut Bohr, ia memperoleh "sebuah bentuk yang, dalam kesempurnaan dan keluasan logiknya, boleh bersaing dengan mekanik klasik."

Walau bagaimanapun, terdapat satu keadaan yang menyedihkan dalam kerja Heisenberg. Menurutnya, dia tidak boleh berjaya memperoleh spektrum hidrogen yang mudah daripada teori baharu itu. Dan apakah yang mengejutkannya apabila, beberapa ketika selepas penerbitan karyanya ... "Pauli memberi saya kejutan: mekanik kuantum lengkap atom hidrogen. Jawapan saya pada 3 November bermula dengan kata-kata:" Hampir tidak perlu untuk tulis betapa saya bergembira dengan teori baru atom hidrogen dan Betapa hebatnya saya terkejut kerana anda dapat membangunkannya dengan begitu cepat"".

Hampir pada masa yang sama, ahli fizik Inggeris Dirac juga mengusahakan teori atom dengan bantuan mekanik baru. Kedua-dua Heisenberg dan Dirac mempunyai pengiraan yang sangat abstrak. Tiada seorang pun daripada mereka menyatakan intipati simbol yang digunakan. Dan hanya pada penghujung pengiraan, keseluruhan skema matematik mereka memberikan hasil yang betul.

Alat matematik yang digunakan oleh Heisenberg dan Dirac dalam membangunkan teori atom dalam mekanik baharu adalah luar biasa dan kompleks bagi kebanyakan ahli fizik. Belum lagi fakta bahawa tiada seorang pun daripada mereka, walaupun semua helah, tidak dapat membiasakan diri dengan idea bahawa gelombang adalah zarah, dan zarah adalah gelombang. Bagaimana untuk membayangkan serigala jadian seperti itu?

Erwin Schrödinger, yang bekerja pada masa itu di Zurich, mendekati masalah fizik atom dari sudut yang sama sekali berbeza dan dengan matlamat yang berbeza. Ideanya ialah apa-apa bahan yang bergerak boleh dianggap sebagai gelombang. Jika ini benar, maka Schrödinger telah mengubah asas mekanik matriks Heisenberg menjadi sesuatu yang tidak boleh diterima sama sekali.

Pada Mei 1926, Schrödinger menerbitkan bukti bahawa kedua-dua pendekatan yang bersaing ini pada asasnya setara secara matematik. Heisenberg dan penganut mekanik matriks yang lain serta-merta mula berjuang untuk mempertahankan konsep mereka, dan di kedua-dua pihak ia mengambil warna yang semakin emosi. Dalam mempertahankan pendekatan ini, mereka mempertaruhkan masa depan mereka. Schrödinger, sebaliknya, mempertaruhkan reputasinya dengan enggan mengenali konsep diskret dan lompatan kuantum yang kelihatan tidak rasional dan kembali kepada undang-undang fizik gerakan gelombang berterusan, sebab dan rasional. Kedua-dua pihak tidak bersedia untuk membuat konsesi, yang bermakna pengiktirafan keunggulan profesional pihak lawan. Intipati dan arah masa depan mekanik kuantum tiba-tiba menjadi subjek kontroversi dalam dunia saintifik.

Perselisihan ini diperhebatkan lagi dengan kemunculan cita-cita kerjaya di pihak Heisenberg. Hanya beberapa minggu sebelum Schrödinger menerbitkan bukti kesetaraan kedua-dua pendekatan, Heisenberg meletakkan jawatan profesornya di Universiti Leipzig demi bekerjasama dengan Bohr di Copenhagen. Weklein yang ragu-ragu, datuk Werner, bergegas ke Copenhagen untuk cuba membicarakan keputusan cucunya; pada ketika inilah kerja Schrödinger mengenai kesetaraan kedua-dua pendekatan muncul. Tekanan yang diperbaharui daripada cabaran Weklein dan Schrödinger terhadap asas fizik matriks menyebabkan Heisenberg menggandakan usahanya dan cuba melakukan kerja pada tahap yang tinggi sehingga ia akan diterima secara meluas oleh pakar, dan akhirnya akan mendapat tempat di beberapa jabatan lain.

Walau bagaimanapun, sekurang-kurangnya tiga peristiwa yang berlaku pada tahun 1926 membuatnya merasakan jurang yang besar antara ideanya dan pandangan Schrödinger. Yang pertama ialah siri kuliah yang diberikan oleh Schrödinger di Munich pada akhir bulan Julai dan ditumpukan kepada fizik baharunya. Dalam kuliah ini, Heisenberg muda berhujah kepada khalayak ramai bahawa teori Schrödinger tidak menjelaskan fenomena tertentu. Bagaimanapun, dia gagal meyakinkan sesiapa dan meninggalkan persidangan itu dalam keadaan tertekan. Kemudian, pada persidangan musim luruh para saintis dan doktor Jerman, Heisenberg menyaksikan sokongan yang lengkap dan, dari sudut pandangannya, sokongan yang salah untuk idea Schrödinger.

Akhirnya, di Copenhagen pada September 1926, perbincangan tercetus antara Bohr dan Schrödinger, di mana kedua-dua pihak tidak berjaya. Akibatnya, diakui bahawa tiada satu pun tafsiran mekanik kuantum yang sedia ada boleh dianggap agak boleh diterima.

Didorong dalam kerjanya oleh pelbagai motif - peribadi, profesional dan saintifik - Heisenberg secara tidak dijangka memberikan tafsiran yang diperlukan pada Februari 1927, merumuskan prinsip ketidakpastian dan tidak meragui ketepatannya.

Dalam surat kepada Pauli bertarikh 23 Februari 1927, dia memberikan hampir semua butiran penting artikel "Mengenai Interpretasi Teori Kuantum Hubungan Kinematik dan Mekanikal", yang dibentangkan tepat sebulan kemudian, ditumpukan kepada prinsip ketidakpastian.

Mengikut prinsip ketidakpastian, pengukuran serentak dua pembolehubah konjugat, seperti kedudukan (koordinat) dan momentum zarah yang bergerak, tidak dapat dielakkan membawa kepada had dalam ketepatan. Lebih tepat kedudukan zarah diukur, kurang tepat momentumnya boleh diukur, dan begitu juga sebaliknya. Dalam kes mengehadkan, penentuan tepat mutlak salah satu pembolehubah membawa kepada kekurangan ketepatan yang lengkap apabila mengukur yang lain.

Ketidakpastian bukanlah kesalahan penguji: ia adalah akibat asas persamaan mekanik kuantum dan sifat ciri setiap eksperimen kuantum. Selain itu, Heisenberg menyatakan bahawa selagi mekanik kuantum adalah sah, prinsip ketidakpastian tidak boleh dilanggar. Buat pertama kalinya sejak revolusi saintifik, seorang ahli fizik terkemuka telah mengisytiharkan bahawa terdapat had untuk pengetahuan saintifik.

Bersama-sama dengan idea-idea tokoh seperti Niels Bohr dan Max Born, prinsip ketidakpastian Heisenberg memasuki sistem tertutup secara logik bagi "tafsiran Copenhagen", yang Heisenberg dan Born, sebelum pertemuan ahli fizik terkemuka dunia pada Oktober 1927, diisytiharkan sepenuhnya lengkap dan tidak boleh diubah. Mesyuarat ini, yang kelima daripada Kongres Solvay yang terkenal, berlaku hanya beberapa minggu selepas Heisenberg menjadi profesor fizik teori di Universiti Leipzig. Pada usia hanya dua puluh lima tahun, dia menjadi profesor termuda di Jerman.

Heisenberg adalah orang pertama yang membentangkan kesimpulan yang jelas tentang akibat yang paling mendalam dari prinsip ketidakpastian yang berkaitan dengan hubungan dengan konsep klasik kausalitas.

Prinsip kausalitas memerlukan setiap fenomena didahului oleh satu sebab. Cadangan ini dinafikan oleh prinsip ketidakpastian yang dibuktikan oleh Heisenberg. Hubungan sebab akibat antara masa kini dan masa depan hilang, dan undang-undang dan ramalan mekanik kuantum adalah bersifat probabilistik, atau statistik.

Tidak lama kemudian Heisenberg dan "Copenhageners" lain menyampaikan doktrin yang mereka pertahankan kepada mereka yang tidak menghadiri institusi Eropah. Di Amerika Syarikat, Heisenberg mendapati persekitaran yang sangat baik untuk menukar penganut baharu. Semasa lawatan bersama ke seluruh dunia dengan Dirac pada tahun 1929, Heisenberg memberikan kursus kuliah mengenai "Doktrin Copenhagen" di Universiti Chicago yang memberi impak besar kepada penonton. Dalam kata pengantar kuliahnya, Heisenberg menulis: "Tujuan buku ini boleh dianggap tercapai jika ia menyumbang kepada penubuhan semangat teori kuantum Copenhagen ... yang menunjukkan jalan untuk perkembangan umum fizik atom moden."

Apabila "pembawa" "semangat" ini kembali ke Leipzig, karya saintifik awalnya telah diiktiraf secara meluas dalam bidang aktiviti profesional yang menjaminnya kedudukan tinggi dalam masyarakat dan dalam sains. Pada tahun 1933, bersama dengan Schrödinger dan Dirac, karyanya menerima pengiktirafan tertinggi - Hadiah Nobel.

Dalam tempoh lima tahun, Institut Heisenberg mencipta teori kuantum yang paling penting tentang keadaan pepejal-hablur, struktur molekul, penyerakan sinaran oleh nukleus, dan model proton-neutron nukleus. Bersama-sama dengan ahli teori lain, mereka membuat langkah besar ke arah teori medan kuantum relativistik dan meletakkan asas untuk pembangunan penyelidikan dalam bidang fizik tenaga tinggi.

Pencapaian ini menarik ramai pelajar terbaik ke institusi saintifik seperti Institut Heisenberg. Dibesarkan dalam tradisi "Doktrin Copenhagen," mereka membentuk generasi baru ahli fizik dominan yang menyebarkan idea-idea ini ke seluruh dunia pada tahun tiga puluhan selepas Hitler berkuasa.

Walaupun Heisenberg dianggap hari ini sebagai salah seorang ahli fizik terhebat pada zaman kita, dia juga dikritik kerana banyak tindakannya selepas Hitler berkuasa. Heisenberg tidak pernah menjadi ahli Parti Nazi, tetapi dia memegang jawatan akademik yang tinggi dan merupakan simbol budaya Jerman di wilayah yang diduduki. Dari 1941 hingga 1945, Heisenberg adalah pengarah Institut Kaiser Wilhelm untuk Fizik dan profesor di Universiti Berlin. Lebih daripada sekali menolak tawaran untuk berhijrah, beliau mengetuai penyelidikan utama pembelahan uranium, di mana Third Reich berminat.

Selepas tamat perang, saintis itu ditangkap dan dihantar ke England. Heisenberg memberi pelbagai penjelasan atas tindakannya yang seterusnya menyumbang kepada kemerosotan reputasinya di luar negara. Anak lelaki setia negaranya, Heisenberg, yang berjaya menembusi rahsia alam, gagal untuk melihat dan memahami kedalaman tragedi di mana Jerman terjerumus.

Pada tahun 1946, Heisenberg kembali ke Jerman. Beliau menjadi pengarah Institut Fizik dan profesor di Universiti Göttingen. Sejak 1958, saintis itu adalah pengarah Universiti Fizik dan astrofizik, serta seorang profesor di Universiti Munich.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, usaha Heisenberg telah diarahkan ke arah penciptaan teori bidang bersatu. Pada tahun 1958, beliau mengkuantifikasi persamaan spinor tak linear Ivanenko (persamaan Ivanenko-Heisenberg). Banyak karya beliau dikhaskan untuk masalah falsafah fizik, khususnya teori pengetahuan, di mana beliau berdiri pada kedudukan idealisme.

Heisenberg meninggal dunia di rumahnya di Munich pada 1 Februari 1976 akibat kanser buah pinggang dan pundi hempedu.

Pengarang: Samin D.K.

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Biografi saintis hebat:

▪ Pythagoras. Biografi

▪ Bekhterev Vladimir. Biografi

▪ Einstein Albert. Biografi

Lihat artikel lain bahagian Biografi saintis hebat.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Pengesan lombong dalam but 07.04.2003

Jurutera Perancis Christophe Keroleinen mencadangkan pengesan lombong yang bukan sahaja menandakan kehadiran lombong di dalam tanah, tetapi menghentikan seseorang yang berjalan melalui medan lombong.

Sensor sensitif dipasang pada but, isyarat daripadanya pergi ke mikropemproses yang dipasang pada tali pinggang. Elektrod dilekatkan pada titik tertentu otot kaki. Apabila mikropemproses menggunakan voltan kepada mereka, otot lumpuh, dan adalah mustahil untuk mengambil langkah seterusnya terus ke lombong. Semua ini berlaku hanya dalam 20 mikrosaat - jauh lebih pantas daripada seseorang dapat menyedari bunyi bip pengesan lombong.

Peranti prototaip sedang diuji oleh tentera Perancis.

Berita menarik lain:

▪ Ciri-ciri baru lubang hitam

▪ Suis Foto Voltan Sederhana Toshiba untuk Aplikasi Perindustrian

▪ Pembersih Udara Rumah Xiaomi Mi Pembersih Udara Max

▪ Jangan teragak-agak untuk menjadi seorang bapa

▪ Media filem

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Keselamatan pekerjaan. Pemilihan artikel

▪ artikel Keselamatan nyawa. Nota kuliah

▪ artikel Syarikat manakah yang mengitar semula kasut lama menjadi bahan untuk padang sukan baharu? Jawapan terperinci

▪ artikel glazier. Deskripsi kerja

▪ artikel Alat bantu pendengaran. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Kebetulan ajaib. Fokus Rahsia

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web