Heisenberg, Werner

Werner Karl Heisenberg
Saksan kieli  Werner Karl Heisenberg

Werner Heisenberg, 1933
Syntymäaika 5. joulukuuta 1901( 1901-12-05 ) [1] [2] [3] […]
Syntymäpaikka
Kuolinpäivämäärä 1. helmikuuta 1976( 1976-02-01 ) [1] [2] [3] […] (74-vuotias)
Kuoleman paikka München , Saksa
Maa
Tieteellinen ala teoreettinen fysiikka
Työpaikka
Alma mater Münchenin yliopisto
tieteellinen neuvonantaja Arnold Sommerfeld
Opiskelijat Erich Bagge
Karl von Weizsäcker
Edward Teller
Felix Bloch
Rudolf Peierls
Hans Euler
Tunnetaan yksi kvanttimekaniikan perustajista
Palkinnot ja palkinnot
Saksan liittotasavallan ansioritarikunnan ritari Tilaa "Pour le Mérite"
Nobel-palkinto - 1932 Nobelin fysiikan palkinto ( 1932 )
Nimikirjoitus
Wikilainauksen logo Wikilainaukset
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Werner Karl Heisenberg ( saksa  Werner Karl Heisenberg , oikea ääntäminen IPA :ssa  on ˈhaɪzənbɛɐ̯k ; 5. joulukuuta 1901 , Würzburg  - 1. helmikuuta 1976 , München ) - saksalainen teoreettinen fyysikko ( Phh.1 . Prichanics , yksi quantumics me 3 :n löytäjistä ), useiden maailman akatemioiden ja tiedeseurojen jäsen .

Heisenberg on kirjoittanut useita perustavanlaatuisia tuloksia kvanttiteoriassa: hän loi perustan matriisimekaniikalle , muotoili epävarmuussuhteen , sovelsi kvanttimekaniikan formalismia ferromagnetismin ongelmiin , poikkeavaan Zeeman -ilmiöön ja muihin. Myöhemmin hän osallistui aktiivisesti kvanttielektrodynamiikan (Heisenberg - Pauli -teoria ) ja kvanttikenttäteorian ( S-matriisiteoria ) kehittämiseen, elämänsä viimeisinä vuosikymmeninä hän yritti luoda yhtenäistä epälineaarista spinorikenttäteoriaa . Heisenberg omistaa yhden ensimmäisistä kvanttimekaanisista ydinvoimien teorioista ; Toisen maailmansodan aikana hän oli Saksan ydinhankkeen johtava teoreetikko . Useita teoksia on myös omistettu kosmisten säteiden fysiikalle , turbulenssiteorialle ja luonnontieteen filosofisille ongelmille. Heisenbergillä oli suuri rooli tieteellisen tutkimuksen järjestämisessä sodanjälkeisessä Saksassa.

Elämäkerta

Nuoret vuodet (1901-1920)

Werner Heisenberg syntyi Würzburgissa keskiaikaisen ja modernin kreikkalaisen filologian professori August Heisenbergille ja Annie Weckleinille ( Annie Wecklein ), Münchenin gymnasiumin rehtorin Maximilian ( Maximilian Gymnasium ) tyttärelle. Hän oli perheen toinen lapsi, hänen vanhemmasta veljestään Erwinistä (1900-1965) tuli myöhemmin kemisti. Vuonna 1910 perhe muutti Müncheniin , missä Werner kävi koulua ja edistyi matematiikassa, fysiikassa ja kielioppissa. Hänen opiskelunsa keskeytettiin keväällä 1918 , kun hänet ja muut 16-vuotiaat lähetettiin tilalle aputöihin. Tuolloin hän kiinnostui vakavasti filosofiasta, luki Platonin ja Kantin [5] . Ensimmäisen maailmansodan päätyttyä maa ja kaupunki joutuivat epävarmaan tilanteeseen, valta siirtyi poliittiselta ryhmältä toiselle. Keväällä 1919 Heisenberg palveli jonkin aikaa sanansaattajana auttaen Baijerin uuden hallituksen joukkoja, jotka saapuivat kaupunkiin [6] . Sitten hän osallistui nuorisoliikkeeseen, jonka jäsenet olivat tyytymättömiä olemassa olevaan järjestykseen, vanhoihin perinteisiin ja ennakkoluuloihin [5] . Näin Heisenberg itse muisteli yhtä tällaisten nuorten tapaamista:

Useita puheita pidettiin, joiden paatos tuntuisi meille nykyään vieraalta. Mikä on meille tärkeämpää, kansamme tai koko ihmiskunnan kohtalo; onko kaatuneiden uhrikuolema tappion takia merkityksetöntä; onko nuorilla oikeus rakentaa oma elämänsä omien arvokäsitystensä mukaisesti? mikä on tärkeämpää, uskollisuus itselleen vai vanhoille muodoille, jotka ovat virtaviivaistaneet ihmisten elämää vuosisatojen ajan - kaikesta tästä puhuttiin ja kiistettiin intohimoisesti. Olin liian epäröivä kaikissa kysymyksissä osallistuakseni näihin keskusteluihin, mutta kuuntelin niitä yhä uudelleen ja uudelleen ...

- W. Heisenberg. Fysiikka ja filosofia. Osa ja kokonaisuus. - M . : Nauka, 1990. - S. 145.

Häntä ei kuitenkaan tuolloin kiinnostanut politiikka, filosofia tai musiikki (Heisenberg oli lahjakas pianisti ja Felix Blochin muistelmien mukaan hän pystyi harjoittelemaan soittimen soittoa tuntikausia [7] ), vaan matematiikka ja fysiikka. Hän opiskeli niitä enimmäkseen itsenäisesti, ja hänen tietonsa, joka ylitti paljon koulukurssin, huomioi erityisesti lukion loppukokeiden tulokset [8] . Pitkän sairauden aikana hän luki Hermann Weylin kirjan Space, Time and Matter , teki vaikutuksen matemaattisten menetelmien ja niiden sovellusten voimasta ja päätti opiskella matematiikkaa Münchenin yliopistoon , jonne hän tuli kesällä 1920 . Matematiikan professori Ferdinand von Lindemann kieltäytyi kuitenkin ottamasta uutta tulokasta seminaariinsa osallistujaksi, ja isänsä neuvosta Heisenberg lähestyi kuuluisaa teoreettista fyysikkoa Arnold Sommerfeldia . Hän suostui välittömästi ottamaan Wernerin ryhmäänsä, jossa työskenteli jo nuori Wolfgang Pauli , josta tuli pian Heisenbergin läheinen ystävä [5] [9] .

München - Göttingen - Kööpenhamina (1920-1927)

Heisenberg aloitti Sommerfeldin johdolla työskentelyn niin sanotun "vanhan kvanttiteorian" mukaisesti. Sommerfeld vietti talven 1922-1923 Wisconsinin yliopistossa (USA) ja suositteli opiskelijaansa työskentelemään Göttingeniin Max Bornin johdolla . Tästä alkoi hedelmällinen yhteistyö kahden tiedemiehen välillä. On huomattava, että Heisenberg oli vieraillut Göttingenissä jo kesäkuussa 1922 niin sanotun "Bohr-festivaalin" aikana, joka on Niels Bohrin pitämä luentosarja uudesta atomifysiikasta . Nuori fyysikko onnistui jopa tapaamaan kuuluisan tanskalaisen ja puhumaan hänelle yhdellä hänen kävelystään. Kuten Heisenberg itse myöhemmin muisteli, tällä keskustelulla oli suuri vaikutus hänen näkemyksensä ja lähestymistavan muodostumiseen tieteellisten ongelmien ratkaisemisessa [5] . Hän määritteli erilaisten vaikuttajien roolin elämässään seuraavasti: "Sommerfeldistä opin optimismia, Göttingenistä matematiikkaa ja Bohrilta fysiikkaa" [10] .

Heisenberg palasi Müncheniin kesäkaudella 1923 . Tähän mennessä hän oli tehnyt väitöskirjan joistakin hydrodynamiikan perusongelmista . Tätä teemaa ehdotti Sommerfeld, joka uskoi, että klassisempi teema tekisi puolustamisesta helpompaa. Väitöskirjan lisäksi tohtorin tutkinnon saamiseksi oli kuitenkin suoritettava suullinen koe kolmesta aineesta. Erityisen vaikea oli kokeellisen fysiikan koe , johon Heisenberg ei kiinnittänyt paljon huomiota. Tämän seurauksena hän ei osannut vastata yhteenkään professori Wilhelm Wienin kysymykseen ( Fabry-Perot-interferometrin , mikroskoopin , kaukoputken erotuskyvystä ja lyijyakun toimintaperiaatteesta ) , mutta Sommerfeldin esirukouksen ansiosta hänelle annettiin kuitenkin alhaisin arvosana, joka riittää tutkinnon myöntämiseen [5] .

Syksyllä 1923 Heisenberg palasi Göttingeniin Borniin, joka turvasi hänelle lisäpaikan assistenttina. Bourne kuvaili uutta työntekijäään seuraavasti:

Hän näytti yksinkertaiselta talonpoikapojalta, jolla oli lyhyet, vaaleat hiukset, kirkkaat, eloisat silmät ja lumoava ilme kasvoillaan. Hän otti assistentin tehtävänsä vakavammin kuin Pauli ja oli minulle suureksi avuksi. Hänen käsittämätön nopeutensa ja ymmärryksen terävyytensä antoivat hänelle aina mahdollisuuden tehdä valtavan määrän työtä vaivattomasti .

- J. Mehra. Kvanttimekaniikan synty  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Venäjän tiedeakatemia , 1977. - T. 122 , nro 4 . - S. 723 .

Göttingenissä nuori tiedemies jatkoi työtään Zeeman-ilmiön teorian ja muiden kvanttiongelmien parissa, ja seuraavana vuonna hän joutui habilitaatioon , jolloin hän sai virallisen luento-oikeuden. Syksyllä 1924 Heisenberg tuli ensimmäisen kerran Kööpenhaminaan Niels Bohrin alaisuudessa. Hän aloitti myös tiiviin yhteistyön Hendrik Kramersin kanssa ja kirjoitti yhteisen artikkelin dispersion kvanttiteoriasta [5] .

Keväällä 1925 Heisenberg palasi Göttingeniin ja edistyi seuraavien kuukausien aikana ratkaisevasti ensimmäisen loogisesti johdonmukaisen kvanttiteorian, matriisimekaniikan , rakentamisessa . [11] Myöhemmin teorian formalismi saatettiin täydellisyyteen Bornin ja Pascual Jordanin osallistuessa . Erwin Schrödinger  antoi teorian toisen muotoilun - aaltomekaniikan , ja se stimuloi sekä lukuisten erityissovellusten syntymistä että teorian fyysisten perusteiden syvällistä tutkimusta. Yksi tämän toiminnan tuloksista oli Heisenbergin epävarmuusperiaate , joka muotoiltiin vuoden 1927 alussa [12] .

Toukokuussa 1926 Heisenberg muutti Tanskaan ja ryhtyi Kööpenhaminan yliopiston apulaisprofessorin ja Niels Bohrin assistentin tehtäviin. [yksitoista]

Leipzig - Berliini (1927-1945)

Heisenbergin tieteellisten ansioiden tunnustaminen johti kutsuihin professuuriksi Leipzigistä ja Zürichistä . Tiedemies valitsi Leipzigin, jossa Peter Debye työskenteli yliopiston fysiikan instituutin johtajana , ja lokakuussa 1927 hän otti teoreettisen fysiikan professorin viran. Hänen muita kollegansa olivat Gregor Wentzel ja Friedrich Hund , ja Guido Beckistä tuli ensimmäinen assistentti . Heisenbergillä oli tiedekunnassa lukuisia tehtäviä, hän luennoi teoreettista fysiikkaa, järjesti viikoittaisen atomiteoriaseminaarin, johon liittyi tieteellisten ongelmien kiihkeän keskustelun lisäksi myös ystävällisiä teejuhlia ja toisinaan sujuvasti pöytätenniskilpailuihin (nuoret professori pelasi erittäin hyvin ja suurella intohimolla). Samaan aikaan, kuten tiedemies Neville Mottin ja Rudolf Peierlsin elämäkerrat huomauttavat , varhaisella maineella ei ollut käytännössä mitään vaikutusta Heisenbergin henkilökohtaisiin ominaisuuksiin:

Kukaan ei moittiisi häntä, jos hän ryhtyisi ottamaan itsensä vakavasti ja muuttumaan hieman mahtipontiseksi sen jälkeen, kun hän otti ainakin kaksi ratkaisevaa askelta, jotka muuttivat fysiikan kasvot, ja saatuaan niin nuorena professorin aseman, mikä pakotti monet vanhemmat ja vähemmän tärkeät ihmiset tuntemaan itsensä tärkeäksi, mutta hän pysyi sellaisena kuin oli - epävirallisena ja iloisena, melkein poikamaisena ja hänellä oli ujouden rajaavaa vaatimattomuutta.

Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Häntä ei olisi voinut syyttää, jos hän olisi alkanut ottaa itsensä vakavasti ja muuttunut hieman mahtipontiseksi otettuaan ainakin kaksi ratkaisevaa askelta, jotka muuttivat fysiikan kasvot, ja saavutettuaan niin nuorena professorin aseman, joka sai monet vanhemmat ja pienemmät miehet tuntemaan itsensä tärkeäksi, mutta hän pysyi entisellään – epämuodollisena ja iloisena, melkein poikamaisena ja vaatimattomalla tavalla, joka lähestyi ujoutta. - N. Mott, R. Peierls. Werner Heisenberg (1901-1976) // Biogr. Mems Fell. Roy. Soc.. - 1977. - Voi. 23. - s. 225.

Ensimmäiset Heisenbergin opiskelijat ilmestyivät Leipzigiin, ja pian tänne perustettiin suuri tieteellinen koulu. [13] Felix Bloch , Hugo Fano , Erich Hückel , Robert Mulliken , Rudolf Peierls , Georg Placzek , John Slater , Edward Teller , Laszlo Tissa , John Hasbroek van Vleck , Victor Weiskopf , Carl von Weizsäcker , G. Claridence Ra Zener Vagin . , Erich Bagge , Hans Euler , Siegfried Flügge , Theodor Förster ( eng. Theodor Förster ), Greta Herman , Herman Arthur Jahn , Fritz Sauter ( eng. Fritz Sauter ), Ivan Supek , Harald Wergeland ( ek. Harald Wergeland ), , Gi William Houston ( eng. William Vermillion Houston ) ja monet muut. Vaikka professori ei yleensä syventynyt opiskelijoidensa työn matemaattisiin yksityiskohtiin, hän auttoi usein selventämään tutkittavan ongelman fyysistä olemusta [12] . Heisenbergin ensimmäinen oppilas (ja myöhemmin Nobel-palkittu) Felix Bloch kuvaili mentorinsa pedagogisia ja tieteellisiä ominaisuuksia seuraavasti:     

Jos minun on valittava yksi hänen suurista ominaisuuksistaan ​​opettajana, se olisi hänen epätavallisen myönteinen asenne kaikkeen edistymiseen ja hänen rohkaisunsa tässä suhteessa. …yksi Heisenbergin hämmästyttävimmistä piirteistä oli lähes erehtymätön intuitio, jota hän osoitti lähestyessään fyysistä ongelmaa, ja ilmiömäinen tapa, jolla ratkaisut näyttivät putoavan taivaalta.

Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Jos minun pitäisi nostaa esiin yksi hänen suurista ominaisuuksistaan ​​opettajana, se olisi hänen äärimmäisen myönteinen asenne kaikkeen edistymiseen ja hänen siten antamansa rohkaisu. …yksi Heisenbergin ihmeellisimmistä piirteistä oli lähes erehtymätön intuitio, jonka hän osoitti lähestyessään fysiikan ongelmaa ja ilmiömäinen tapa, jolla ratkaisut tulivat hänelle kuin siniseltä taivaalta. - F. Bloch. Heisenberg ja kvanttimekaniikan alkuajat // Physics Today. - 1976. - Voi. 29, nro 12 . - s. 26-27.

Vuonna 1933 Heisenberg sai Nobelin fysiikan palkinnon edelliseltä vuodelta sanamuodolla "kvanttimekaniikan luomisesta, jonka sovellukset muun muassa johtivat vedyn allotrooppisten muotojen löytämiseen" [14] . Ilosta huolimatta tiedemies ilmaisi hämmentyneensä siitä tosiasiasta, että hänen kollegansa Paul Dirac ja Erwin Schrödinger saivat yhden palkinnon (vuodelta 1933) kahdelle, ja Max Born jätti Nobel-komitean kokonaan huomiotta [15] . Tammikuussa 1937 hän tapasi nuoren tytön, Elisabeth Schumacherin ( 1914–1998 ), berliiniläisen taloustieteen professorin tyttären, ja meni hänen kanssaan naimisiin huhtikuussa. Seuraavana vuonna syntyivät heidän kaksoset Wolfgang ja Anna-Maria [15] . Heillä oli yhteensä seitsemän lasta, joista osa osoitti myös kiinnostusta tieteeseen: Martinista tuli geneetikko , Jochenista  fyysikko ja Anna -Mariasta ja Verenasta fysiologeja [ 16] . 

Tähän mennessä Saksan poliittinen tilanne oli muuttunut radikaalisti: Hitler tuli valtaan . Heisenbergiin, joka päätti jäädä maahan, hyökkäsivät pian niin sanotun "juutalaisen fysiikan" vastustajat, joihin kuuluivat muun muassa kvanttimekaniikka ja suhteellisuusteoria . Siitä huolimatta tiedemies työskenteli hedelmällisesti 1930-luvulla ja 1940-luvun alussa atomiytimen teorian, kosmisen säteen fysiikan ja kvanttikenttäteorian ongelmien parissa. Vuodesta 1939 lähtien hän osallistui Saksan ydinprojektin toimintaan yhtenä sen johtajista, ja vuonna 1942 hänet nimitettiin Berliinin yliopiston fysiikan professoriksi ja Keisari Vilhelmin seuran fysiikan instituutin johtajaksi [15] .

Sodan jälkeinen aika (1946–1976)

Epsilon - operaation aikana liittoutuneiden joukot pidättivät kymmenen saksalaista tiedemiestä (mukaan lukien Heisenberg), jotka työskentelivät ydinaseiden parissa Natsi-Saksassa. Tiedemiehet vangittiin 1. toukokuuta ja 30. kesäkuuta 1945 välisenä aikana ja kuljetettiin Farm Halliin, rakennukseen, joka oli täynnä kuuntelulaitteita Godmanchesteriin (lähellä Cambridgeä , Englannissa ). Niitä pidettiin siellä 3. heinäkuuta 1945 3. tammikuuta 1946, jotta saataisiin selville, kuinka lähellä saksalaiset olivat atomipommin luomisessa.

Alkuvuodesta 1946 eversti Blount ( BK Blount ), Britannian miehitysvyöhykkeen sotilashallituksen tieteellisen osaston jäsen, kutsui Heisenbergin ja Otto Hahnin Göttingeniin, josta tieteen elpyminen tuhoutuneessa Saksassa oli alkanut. Tiedemiehet kiinnittivät paljon huomiota organisatoriseen työhön, ensin tiedeneuvoston ja sitten Kaiser Wilhelm -seuran korvaavan Max Planck -seuran puitteissa. Vuonna 1949 Saksan liittotasavallan perustamisen jälkeen Heisenbergistä tuli Saksan tutkimusseuran ensimmäinen puheenjohtaja , jonka oli tarkoitus edistää tieteellistä työtä maassa. Atomifysiikan komitean johtajana hänestä tuli yksi ydinreaktoritöiden aloittamisesta Saksassa [16] . Samaan aikaan Heisenberg vastusti maan Adenauerin hallituksen suunnittelemaa ydinaseiden hankintaa . Vuonna 1955 hän osallistui aktiivisesti niin sanotun Mainaun julistuksen syntymiseen , jonka allekirjoitti kuusitoista Nobel-palkittua, ja kaksi vuotta myöhemmin Göttingenin manifestia , jonka allekirjoitti kahdeksantoista saksalaista tiedemiestä . Vuonna 1958 hän allekirjoitti YK:n pääsihteerille osoitetun Linus Paulingin käynnistämän ydinkokeiden kieltämistä koskevan vetoomuksen [17] . Tämän toiminnan pitkän aikavälin tulos oli FRG:n liittyminen ydinaseiden leviämisen estämistä koskevaan sopimukseen [16] .   

Heisenberg tuki aktiivisesti CERNin perustamista osallistumalla useisiin sen komiteoihin. Erityisesti hän oli tiedepoliittisen komitean ensimmäinen puheenjohtaja ja oli mukana määrittämässä CERNin kehityssuuntia. Samaan aikaan Heisenberg toimi johtajana Max Planck Societyn fyysisessä instituutissa , joka muutti Göttingenistä Müncheniin vuonna 1958 ja nimettiin uudelleen Fysiikan ja astrofysiikan instituutiksi ( saksaksi:  Max-Planck-Institut für Physik ). Tiedemies johti tätä laitosta eläkkeelle siirtymiseensä vuonna 1970 . Hän käytti vaikutusvaltaansa uusien instituutioiden avaamiseen Seuran sisällä - tutkimuskeskuksen Karlsruhessa (nykyisin osa Karlsruhen yliopistoa ), Plasmafysiikan instituutista , Maan ulkopuolisen fysiikan instituutista . Vuonna 1953 hänestä tuli ensimmäinen sodanjälkeinen Alexander von Humboldt -säätiön presidentti , jonka tarkoituksena oli auttaa ulkomaisia ​​tutkijoita työskentelemään Saksassa. Toimiessaan tässä virassa kaksi vuosikymmentä, Heisenberg varmisti säätiön ja sen rakenteen autonomian ilman valtion instituutioiden byrokraattisia puutteita [16] [18] .

Lukuisista hallinnollisista ja julkisista tehtävistä huolimatta tutkija jatkoi tieteellistä työtään keskittyen viime vuosina yrityksiin rakentaa yhtenäinen kenttäteoria. Hänen Göttingen-ryhmänsä työntekijöitä olivat eri aikoina Karl von Weizsäcker, Kazuhiko Nishijima , Harry Lehmann ( saksa  Harry Lehmann (Physiker) , Gerhart Lüders ( englanniksi  Gerhart Lüders ), Reinhard Oehme ( englanniksi  Reinhard Oehme ), Walter Thirring , Bruno Zumino. ( Ins.  Bruno Zumino ), Hans-Peter Dürr ( Ins.  Hans-Peter Dürr ) ja muut. Eläkkeelle jäätyään Heisenberg puhui pääasiassa yleisistä tai filosofisista luonnontieteen kysymyksistä. Vuonna 1975 hänen terveytensä alkoi heikentyä, ja 1. helmikuuta 1976 tiedemies kuoli [16] . Tunnettu fyysikko Eugene Wigner kirjoitti tilaisuudessa:

Ei ole olemassa sellaista elävää teoreettista fyysikkoa, joka olisi antanut suuremman panoksen tieteeseemme kuin hän. Samalla hän oli ystävällinen kaikille, vailla ylimielisyyttä ja teki miellyttävän seuran.

Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Ei ole olemassa elävää teoreettista fyysikkoa, joka olisi vaikuttanut aiheeseemme enemmän kuin hän. Samalla hän oli ystävällinen kaikille, vailla pöyhkeyttä ja miellyttävää seuraa. - E. P. Wigner. Werner K. Heisenberg (Muistokirjoitus) // Fysiikka tänään. - 1976. - Voi. 29, nro 4 . - s. 86-87.

Tieteellinen toiminta

Vanha kvanttiteoria

1920-luvun alku atomifysiikassa oli niin sanotun "vanhan kvanttiteorian" aikaa, joka perustui alun perin Niels Bohrin ideoihin , joita kehitettiin Sommerfeldin ja muiden tutkijoiden töissä. Yksi tärkeimmistä menetelmistä uusien tulosten saamiseksi oli Bohrin vastaavuusperiaate . Useista onnistumisista huolimatta monia kysymyksiä ei ole vielä ratkaistu tyydyttävästi, erityisesti useiden vuorovaikutuksessa olevien hiukkasten ongelmaa ja spatiaalisen kvantisoinnin ongelmaa. Lisäksi teoria itsessään oli epäjohdonmukainen: Newtonin klassisia lakeja voitiin soveltaa vain stationaarisiin elektroniradoihin, kun taas niiden välistä siirtymää ei voitu kuvata tällä perusteella [5] .

Sommerfeld, joka oli hyvin tietoinen kaikista näistä vaikeuksista, sai Heisenbergin työskentelemään teorian parissa. Hänen ensimmäinen artikkelinsa, joka julkaistiin vuoden 1922 alussa , oli omistettu Zeeman -ilmiön fenomenologiselle mallille . Tämä työ, joka ehdotti rohkeaa mallia atomiytimen vuorovaikutuksessa valenssielektronien kanssa ja esitteli puolikokonaisluvun kvanttiluvut , teki nuoresta tiedemiehestä välittömästi yhden teoreettisen spektroskopian johtajista [8] . Seuraavissa kirjoituksissa käsiteltiin vastaavuusperiaatteen pohjalta spektriviivojen leveyden ja intensiteetin sekä niiden Zeeman-komponenttien kysymyksiä. Yhdessä Max Bornin kanssa kirjoitetuissa artikkeleissa pohdittiin yleisiä ongelmia monielektroniatomien teoriassa (klassisen häiriöteorian puitteissa ), analysoitiin molekyyliteoriaa ja ehdotettiin hierarkiaa molekyylinsisäisille liikkeille, jotka eroavat energialtaan (molekyylien kiertoliikkeet ja värähtelyt, elektroniikka). viritys), arvioi atomipolarisaatioiden suuruudet ja pääteltiin, että oli tarpeen ottaa käyttöön puolikokonaislukumäärät. Toinen kvanttisuhteiden modifikaatio, joka koostui kahden kulmaliikemäärän kvanttilukujen puolikokoarvon osoittamisesta atomin kvanttitiloihin , seurasi poikkeavan Zeeman-ilmiön tarkastelu (myöhemmin tämä muutos selitettiin elektronispin läsnäolo ). Tämä työ toimi Bornin ehdotuksesta Habilitationsschrift -kirjoituksena, eli perustana Heisenbergin 22-vuotiaana Göttingenin yliopistossa saamalle habilitaatiolle [5] .

Hendrik Kramersin kanssa Kööpenhaminassa kirjoitettu yhteinen asiakirja sisälsi dispersioteorian muotoilun , joka yleisti Bornin ja Kramersin itsensä viimeaikaiset tulokset. Sen tuloksena saatiin kvantiteoreettisia analogeja dispersiokaavoille atomin polarisoituvuudesta tietyssä stationaaritilassa, ottaen huomioon mahdollisuus siirtyä korkeampiin ja alempaan tilaan. Tämä tärkeä teos, joka julkaistiin vuoden 1925 alussa, oli kvanttimekaniikan ensimmäisen muotoilun välitön edeltäjä [19] .

Matriisimekaniikan luominen

Heisenberg ei ollut tyytyväinen teorian tilaan, joka vaati jokaisen tietyn ongelman ratkaisemista klassisen fysiikan puitteissa ja sen jälkeistä kääntämistä kvanttikielelle vastaavuusperiaatteella. Tämä lähestymistapa ei aina tuottanut tuloksia ja riippui suurelta osin tutkijan intuitiosta. Pyrkiessään saavuttamaan tiukan ja loogisesti johdonmukaisen formalismin Heisenberg päätti keväällä 1925 luopua aiemmasta kuvauksesta ja korvata sen kuvauksella, joka perustuu niin kutsuttuihin havaittaviin suureisiin . Tähän ajatukseen vaikutti Albert Einsteinin työ , joka antoi relativistisen määritelmän ajalle havaitsemattoman newtonilaisen absoluuttisen ajan sijasta . (Kuitenkin jo huhtikuussa 1926 Einstein totesi henkilökohtaisessa keskustelussa Heisenbergin kanssa, että teoria määrittää, mitkä suureet katsotaan havaittavissa ja mitkä eivät [20] .) Heisenberg hylkäsi klassiset käsitteet asemasta ja vauhdista. elektroni atomissa ja huomioi värähtelyjen taajuuden ja amplitudin, jotka voidaan määrittää optisella kokeella. Hän onnistui esittämään nämä suureet kompleksilukujen joukkoina ja antamaan säännön niiden kertomiselle, joka osoittautui ei- kommutatiiviseksi , ja sitten soveltaa kehitettyä menetelmää anharmoniseen oskillaattoriongelmaan . Samanaikaisesti harmonisen oskillaattorin erikoistapauksessa seurasi luonnollisesti niin sanotun " nollaenergian " [21] olemassaolo . Siten vastaavuusperiaate sisältyi kehitetyn matemaattisen kaavion perusteisiin [22] .

Heisenberg sai ratkaisun tähän ongelmaan kesäkuussa 1925 Helgolandin saarella , jossa hän toipui heinänuhasta . Palattuaan Göttingeniin hän kuvaili tuloksiaan paperissa " Kinemaattisten ja mekaanisten suhteiden kvantiteoreettisesta tulkinnasta " ja lähetti sen Wolfgang Paulille . Jälkimmäisen suostumuksella Heisenberg toimitti teoksen Bornille julkaistavaksi Zeitschrift für Physik -lehdessä , josta se vastaanotettiin 29. heinäkuuta 1925. Born tajusi pian, että fyysisiä suureita edustavat lukujoukot eivät ole mitään muuta kuin matriiseja , ja Heisenbergin sääntö niiden kertomiselle on matriisikertolasääntö [23] .

Yleisesti ottaen matriisimekaniikka kohtasi melko passiivisen vastaanoton fyysisessä yhteisössä, joka oli huonosti perehtynyt matriisien matemaattiseen formalismiin ja jota pelotti teorian äärimmäinen abstraktisuus. Vain harvat tutkijat kiinnittivät erityistä huomiota Heisenbergin paperiin. Niinpä Niels Bohr ylisti sitä välittömästi ja julisti, että "mekaniikan ja matematiikan keskinäisen stimuloinnin uusi aikakausi on alkanut . " Ensimmäisen tiukan matriimekaniikan muotoilun antoivat Born ja Pascual Jordan yhteisessä työssään On Quantum Mechanics, joka valmistui syyskuussa 1925. He saivat peruspermutaatiorelaation ( kvanttiehto ) aseman ja liikemäärän matriiseille. Pian Heisenberg liittyi näihin tutkimuksiin, joiden tuloksena oli kuuluisa "kolmen teos" ( Drei-Männer Arbeit ), joka valmistui marraskuussa 1925. Siinä esitettiin yleinen menetelmä ongelmien ratkaisemiseksi matriisimekaniikan puitteissa, erityisesti tarkasteltiin järjestelmiä, joilla on mielivaltainen määrä vapausasteita, otettiin käyttöön kanonisia muunnoksia , annettiin kvanttimekaanisen häiriöteorian perusteet, kulmaliikemäärän ongelma. kvantisointi ratkaistu, valintasäännöistä ja useista muista asioista keskusteltiin [24] .

Matriisimekaniikan lisämuokkaukset tapahtuivat kahdessa pääsuunnassa: Bornin ja Norbert Wienerin suorittama matriisien yleistäminen operaattoreiden muodossa ja teorian esittäminen algebrallisessa muodossa ( Hamiltonin formalismin puitteissa ). kirjoittanut Paul Dirac [25] . Jälkimmäinen muistutti monta vuotta myöhemmin, kuinka kiihotti matriisimekaniikan ilmaantumista atomifysiikan jatkokehityksen kannalta:

Minulla on painavimmat syyt olla Werner Heisenbergin ihailija. Opiskelimme samaan aikaan, olimme melkein samanikäisiä ja työskentelimme saman ongelman parissa. Heisenberg onnistui siellä, missä minä epäonnistuin. Siihen mennessä oli kertynyt valtava määrä spektroskooppista materiaalia, ja Heisenberg löysi oikean tien labyrintistaan. Näin tehdessään hän aloitti teoreettisen fysiikan kulta-ajan, ja pian toisen luokan opiskelijakin pystyi tekemään ensiluokkaista työtä.

- P. A. M. Dirac. Teoreettisen fysiikan menetelmät  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Venäjän tiedeakatemia , 1970. - T. 102 . - S. 299 .

Epävarmuussuhde

Alkuvuodesta 1926 alkoi ilmestyä Erwin Schrödingerin aaltomekaniikkaa koskeva työ , joka kuvasi atomiprosesseja tavanomaisissa jatkuvien differentiaaliyhtälöiden muodossa ja joka, kuten pian kävi selväksi, oli matemaattisesti identtinen matriisiformalismin kanssa. Heisenberg suhtautui kriittisesti uuteen teoriaan ja erityisesti sen alkuperäiseen tulkintaan sähkövarausta kantavien todellisten aaltojen käsittelemiseksi [26] . Eikä edes aaltofunktion Bornin todennäköisyystulkinnan ilmestyminen ratkaissut itse formalismin tulkinnan ongelmaa, eli siinä käytettyjen käsitteiden merkityksen selkiyttämistä. Tarve ratkaista tämä ongelma tuli erityisen selväksi syyskuussa 1926 Schrödingerin Kööpenhaminan-vierailun jälkeen, jossa hän puolusti pitkissä keskusteluissa Bohrin ja Heisenbergin kanssa kuvaa atomiilmiöiden jatkuvuudesta ja kritisoi diskreettisyyden ja kvanttihyppyjen käsitteitä [27] .

Heisenbergin analyysin lähtökohtana oli oivallus, että klassisia käsitteitä (kuten "koordinaatti" ja "vauhti") on korjattava, jotta niitä voitaisiin käyttää mikrofysiikassa, aivan kuten suhteellisuusteoria korjasi tilan ja ajan käsitteitä. antaen siten merkityksen muunnosformalismille Lorenz . Hän löysi tien ulos tilanteesta asettamalla rajoituksia klassisten käsitteiden käytölle, ilmaistuna matemaattisesti epävarmuussuhteen muodossa : "mitä tarkemmin sijainti määritetään, sitä vähemmän tarkasti liikemäärä tunnetaan ja päinvastoin . " Hän osoitti löytönsä tunnetulla ajatuskokeella gammamikroskoopilla. Heisenberg esitti tulokset 14-sivuisessa kirjeessä Paulille, joka ylisti niitä suuresti. Bohr, joka palasi lomalta Norjasta , ei ollut täysin tyytyväinen ja teki useita huomautuksia, mutta Heisenberg kieltäytyi muuttamasta tekstiään mainitsemalla Bohrin ehdotukset jälkikirjoituksessa . Zeitschrift für Physik -lehden toimittajat saivat 23. maaliskuuta 1927 artikkelin " Kvanttiteoreettisen kinematiikan ja mekaniikan visuaalisesta sisällöstä", jossa on yksityiskohtainen esitys epävarmuusperiaatteesta .

Epävarmuusperiaatteella ei vain ollut tärkeä rooli kvanttimekaniikan tulkinnan kehittämisessä , vaan se nosti esiin myös useita filosofisia ongelmia. Bohr yhdisti sen yleisempään täydentävyyden käsitteeseen , jonka hän kehitti samalla: hän tulkitsi epävarmuussuhteet matemaattisena ilmaisuna rajasta, johon asti on mahdollista käyttää toisensa poissulkevia (komplementaarisia) käsitteitä [29] . Lisäksi Heisenbergin artikkeli kiinnitti fyysikkojen ja filosofien huomion mittauksen käsitteeseen sekä kirjoittajan ehdottamaan uuteen, epätavalliseen kausaliteetin ymmärtämiseen : johtopäätökseen. Periaatteessa emme voi tunnistaa nykyhetkeä kaikissa yksityiskohdissa” [30] . Myöhemmin, vuonna 1929 , hän otti kvanttiteoriaan käyttöön termin " aaltopakettien romahtaminen " , josta tuli yksi pääkäsitteistä niin kutsutun kvanttimekaniikan " Kööpenhaminan tulkinnan " puitteissa [31] .

Kvanttimekaniikan sovellukset

Tiedeyhteisön välittömästi tunnustaman kvanttimekaniikan (ensin matriisin ja sitten aaltomuodon) ilmaantuminen stimuloi nopeaa edistystä kvanttikäsitteiden kehittämisessä ja useiden erityisongelmien ratkaisemisessa. Heisenberg itse viimeisteli maaliskuussa 1926 Jordanian kanssa yhteisen paperin, jossa selitettiin poikkeava Zeeman-ilmiö käyttäen Goudsmitin ja Uhlenbeckin hypoteesia elektronin spinistä . Myöhemmissä, jo Schrödinger-formalismia käyttäen kirjoitetuissa teoksissa hän tarkasteli useiden hiukkasten järjestelmiä ja osoitti tilasymmetrianäkökohtien tärkeyden heliumin (para- ja ortoheliumin termit), litiumionien ja diatomisten molekyylien spektrien ominaisuuksien ymmärtämisessä . teki mahdolliseksi päätellä, että on olemassa kaksi allotrooppista muotoa vety - orto- ja paravety [12] . Itse asiassa Heisenberg päätyi itsenäisesti Fermi-Dirac-tilastoihin Paulin periaatteen mukaisille järjestelmille [32] .

Vuonna 1928 Heisenberg loi ferromagnetismin kvanttiteorian ( Heisenberg-mallin [33] ) perustan käyttämällä elektronien välisten vaihtovoimien käsitettä selittääkseen Pierre Weissin vuonna 1907 käyttöön ottaman niin sanotun "molekyylikentän" [34] . . Tässä tapauksessa avainasemassa oli elektronien spinien suhteellinen suunta, joka määritti aaltofunktion spatiaalisen osan symmetrian ja vaikutti siten elektronien tilajakaumaan ja niiden väliseen sähköstaattiseen vuorovaikutukseen [12] . 1940-luvun jälkipuoliskolla Heisenberg teki epäonnistuneen yrityksen rakentaa suprajohtavuusteoria , joka otti huomioon vain elektronien välisen sähköstaattisen vuorovaikutuksen [16] .

Kvanttielektrodynamiikka

Vuoden 1927 lopusta lähtien Heisenbergin päätehtävä oli kvanttielektrodynamiikan rakentaminen , joka ottaisi huomioon kvantisoidun sähkömagneettisen kentän lisäksi sen vuorovaikutuksen relativististen varautuneiden hiukkasten kanssa. Dirac-yhtälö relativistiselle elektronille, joka ilmestyi vuoden 1928 alussa, toisaalta osoitti oikean tien, mutta toisaalta aiheutti useita ratkaisemattomilta vaikuttavia ongelmia - elektronin oman ongelman. energia, joka liittyy äärettömän suuren lisäyksen ilmestymiseen hiukkasen massaan, ja negatiivisen energian tilojen ongelma. Heisenbergin yhdessä Paulin kanssa tekemä tutkimus pysähtyi, ja hän hylkäsi sen joksikin aikaa ja otti käsiinsä ferromagnetismin teorian. Vasta vuoden 1929 alussa he onnistuivat edetmään relativistisen teorian yleisen kaavion rakentamisessa, joka esiteltiin saman vuoden maaliskuussa valmistuneessa artikkelissa. Ehdotettu kaavio perustui klassisen kenttäteorian kvantisointimenettelyyn, joka sisältää relativistisesti invariantin Lagrangian . Tutkijat ovat soveltaneet tätä formalismia järjestelmään, joka sisältää sähkömagneettisen kentän ja aineaaltoja , jotka ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Seuraavassa vuonna 1930 julkaistussa artikkelissaan he yksinkertaistivat teoriaa suuresti käyttämällä kuuluisan matemaatikon Hermann Weylin kanssa käydyistä keskusteluista poimittuja symmetrianäkökohtia . Ensinnäkin tämä koski mittarin invarianssia , joka mahdollisti eräiden alkuperäisen formulaation keinotekoisten rakenteiden poistamisen [35] .

Vaikka Heisenbergin ja Paulin yritys rakentaa kvanttielektrodynamiikkaa laajensi suuresti atomiteorian rajoja sisältämään useita tunnettuja tuloksia, se ei kyennyt poistamaan pisteelektronin äärettömään omaan energiaan liittyviä eroja. Kaikki myöhemmin tehdyt yritykset tämän ongelman ratkaisemiseksi, mukaan lukien radikaalit, kuten avaruuden kvantisointi (hilamalli), eivät ole onnistuneet. Ratkaisu löydettiin paljon myöhemmin renormalisaatioteorian puitteissa [36] .

Vuodesta 1932 lähtien Heisenberg kiinnitti paljon huomiota kosmisten säteiden ilmiöön , mikä hänen mielestään mahdollisti teoreettisten ideoiden vakavan testaamisen [37] . Juuri kosmisesta säteilystä Karl Anderson löysi positroni , jonka Dirac ennusti aiemmin (Diracin "reikä"). Vuonna 1934 Heisenberg kehitti reikien teorian sisällyttämällä positronit kvanttielektrodynamiikan formalismiin. Samanaikaisesti hän oletti Diracin tavoin tyhjiöpolarisaatioilmiön olemassaolon ja laski vuonna 1936 yhdessä Hans Eulerin kanssa kvanttikorjaukset tähän vaikutukseen liittyviin Maxwellin yhtälöihin (ns. Heisenberg-Euler Lagrangian ) [38] . .

Ydinfysiikka

Vuonna 1932, pian sen jälkeen, kun James Chadwick löysi neutronin , Heisenberg ilmaisi ajatuksen atomiytimen protoni-neutronirakenteesta (hieman aikaisemmin Dmitri Ivanenko oli ehdottanut sitä itsenäisesti ) ja yritti kolmessa artikkelissa rakentaa tällaisen ytimen kvanttimekaaninen teoria. Vaikka tämä hypoteesi ratkaisi monet aiemman (protoni-elektroni) mallin ongelmista, beeta-hajoamisprosesseissa emittoineiden elektronien alkuperä, ydinhiukkasten tilastojen jotkin piirteet ja nukleonien välisten voimien luonne jäivät epäselväksi [39] . Heisenberg yritti selvittää näitä kysymyksiä olettamalla ytimessä olevien protonien ja neutronien välisiä vaihtovuorovaikutuksia, jotka ovat analogisia protonin ja vetyatomin välisten voimien kanssa, jotka muodostavat molekyylivetyionin . Tämä vuorovaikutus olisi oletettavasti suoritettava neutronin ja protonin välillä vaihdettujen elektronien avulla, mutta näille ydinelektroneille oli määritettävä "väärät" ominaisuudet (erityisesti niiden on oltava spinettömät, eli bosonit ). Neutronien välinen vuorovaikutus kuvattiin samalla tavalla kuin kahden neutraalin atomin vuorovaikutus vetymolekyylissä . Täällä tiedemies ilmaisi ensimmäistä kertaa ajatuksen isotooppisesta invarianssista , joka liittyy varauksen vaihtoon nukleonien välillä ja ydinvoimien varausriippumattomuuteen . Lisäparannuksia tähän malliin teki Ettore Majorana , joka havaitsi ydinvoimien kyllästymisen vaikutuksen [40] .

Enrico Fermin kehittämän beetahajoamisen teorian ilmestymisen jälkeen vuonna 1934 Heisenberg ryhtyi laajentamaan sitä ja ehdotti, että ydinvoimat eivät synny elektronien, vaan elektroni- neutriino -parien vaihdon seurauksena (itsenäisesti tämän idean kehitti Ivanenko, Igor Tamm ja Arnold Nordsik). Totta, tämän vuorovaikutuksen suuruus osoittautui paljon pienemmäksi kuin koe osoitti. Tämä malli (joillakin lisäyksillä) pysyi kuitenkin hallitsevana Hideki Yukawan teorian tuloon asti , joka oletti raskaampien hiukkasten olemassaolon, jotka varmistavat neutronien ja protonien vuorovaikutuksen ytimessä [41] . Heisenberg ja Euler kehittivät vuonna 1938 menetelmiä kosmisen säteilyn absorptiotietojen analysoimiseksi ja pystyivät antamaan ensimmäisen arvion kovaan hiukkaseen kuuluvan hiukkasen ("mesotronin" tai, kuten myöhemmin alettiin sanoa, mesonin ) elinajasta. säteiden komponentti ja se liitettiin alun perin hypoteettiseen Yukawa-hiukkaseen. Seuraavana vuonna Heisenberg analysoi olemassa olevien alkeishiukkasten vuorovaikutusten kvanttiteorioiden rajoituksia , jotka perustuvat häiriöteorian käyttöön, ja keskusteli mahdollisuudesta mennä näiden teorioiden ulkopuolelle kosmisissa säteissä saavutettavissa olevalle korkean energian alueelle. Tällä alueella useiden hiukkasten tuottaminen kosmisissa sateissa on mahdollista, mitä hän tarkasteli vektorimesoniteorian puitteissa [42] .

Kvanttikenttäteoria

Kolmen artikkelin sarjassa, jotka kirjoitettiin syyskuun 1942 ja toukokuun 1944 välisenä aikana, Heisenberg ehdotti radikaalia tapaa päästä eroon kvanttikenttäteorian eroista . Ajatus peruspituudesta (avaruuden kvantti) sai hänet luopumaan kuvauksesta käyttämällä jatkuvaa Schrödinger-yhtälöä . Tiedemies palasi jälleen havaittavien määrien käsitteeseen, joiden välisen suhteen pitäisi olla tulevaisuuden teorian perusta. Näiden suureiden väliseksi yhteyteen, johon hän yksiselitteisesti katsoi paikallaan olevien tilojen energioita ja aaltofunktion asymptoottista käyttäytymistä säteilyn sironta-, absorptio- ja emissioprosesseissa, S -matriisin (sirontamatriisin ) onkäsite , jokin operaattori, joka muuttaa tulevan aallon funktion sironneen aallon funktioksi. Heisenbergin käsityksen mukaan S-matriisin oli tarkoitus korvata Hamiltonin tulevaisuuden teoriassa. Huolimatta tieteellisen tiedon vaihdon vaikeuksista sota-olosuhteissa, sirontamatriisiteorian omaksuivat pian monet tutkijat ( Ernst Stückelberg Genevessä , Hendrik Kramers Leidenissä, Christian Möller Kööpenhaminassa , Pauli Princetonissa ) , jotka ryhtyivät jatkokehitykseen. formalismista ja sen fyysisten näkökohtien selvittämisestä . Ajan myötä kävi kuitenkin selväksi, että tästä teoriasta puhtaassa muodossaan ei voi tulla vaihtoehto tavanomaiselle kvanttikenttäteorialle, vaan se voi olla yksi hyödyllisistä matemaattisista työkaluista sen puitteissa. Erityisesti sitä käytetään (muunnetussa muodossa) kvanttielektrodynamiikan Feynman-formalismissa [44] [45] . S-matriisin käsite, jota täydennettiin useilla ehdoilla, otti keskeisen paikan niin sanotun aksiomaattisen kvanttikenttäteorian [46] muotoilussa ja myöhemmin merkkijonoteorian [47] kehittämisessä .

Sodanjälkeisenä aikana, kun uusia löydettyjen alkeishiukkasten määrä lisääntyi, syntyi ongelma kuvata niitä mahdollisimman pienellä määrällä kenttiä ja vuorovaikutuksia, yksinkertaisimmassa tapauksessa yhtä kenttää (silloin voidaan puhua " yhtenäisen kentän teoria "). Vuodesta 1950 lähtien ongelmasta löytää oikea yhtälö kuvaamaan tätä yhtenäistä kenttää tuli Heisenbergin tieteellisen työn tukipilari. Hänen lähestymistapansa perustui Dirac-yhtälön epälineaariseen yleistykseen ja jonkin peruspituuden olemassaoloon (klassisen elektronin säteen luokkaa), mikä rajoittaa tavallisen kvanttimekaniikan soveltuvuutta [48] . Yleisesti ottaen tämä suunta, joka kohtasi välittömästi vaikeimmat matemaattiset ongelmat ja tarve mukauttaa valtava määrä kokeellista tietoa, oli tiedeyhteisössä skeptinen, ja se kehitettiin lähes yksinomaan Heisenberg-ryhmässä. Huolimatta siitä, että menestystä ei saavutettu ja kvanttiteorian kehitys eteni pääasiassa muita polkuja, jotkut saksalaisen tiedemiehen töissä esiintyneet ideat ja menetelmät vaikuttivat tähän jatkokehitykseen [16] [49] . Erityisesti ajatus neutrinon esittämisestä Goldstone-hiukkasena , joka syntyy spontaanista symmetrian rikkoutumisesta , vaikutti supersymmetrian käsitteen kehitykseen [50] .

Hydrodynamiikka

Heisenberg alkoi tutkia hydrodynamiikan perusongelmia jo 1920-luvun alussa, ensimmäisessä artikkelissaan hän yritti Theodor von Karmanin mukaan määrittää liikkuvan levyn takana esiintyvän pyörteen hännän parametrit. Väitöskirjassaan hän pohti laminaarivirtauksen stabiilisuutta ja turbulenssin luonnetta esimerkkinä nestevirtauksesta kahden tasosuuntaisen levyn välillä. Hän pystyi osoittamaan, että laminaarivirtaus, joka on stabiili pienillä Reynolds-luvuilla (kriittisen arvon alapuolella), muuttuu ensin epävakaaksi tämän parametrin kasvaessa, mutta erittäin suurilla arvoilla sen stabiilius kasvaa (vain pitkän aallonpituuden häiriöt ovat epävakaita). Heisenberg palasi turbulenssiongelmaan vuonna 1945 ollessaan internoituna Englannissa. Hän kehitti tilastolliseen mekaniikkaan perustuvan lähestymistavan , joka oli monella tapaa samanlainen kuin Jeffrey Taylorin , Andrei Kolmogorovin ja muiden tutkijoiden kehittämät ideat. Erityisesti hän pystyi osoittamaan, kuinka energiaa vaihdetaan erikokoisten pyörteiden välillä [5] .

Heisenberg ja Saksan ydinprojekti

Suhde natsihallitukseen

Pian Hitlerin valtaantulon jälkeen tammikuussa 1933 alkoi politiikan julma tunkeutuminen vakiintuneeseen yliopistoelämään, jonka tavoitteena oli "puhdistaa" tiede ja koulutus juutalaisista ja muista ei-toivotuista elementeistä. Heisenberg, kuten monet hänen kollegansa, oli järkyttynyt uuden hallinnon ilmeisestä antiintellektualismista , joka väistämättä johti saksalaisen tieteen heikkenemiseen. Hän oli kuitenkin aluksi taipuvainen keskittymään maassa tapahtuvien muutosten myönteisiin piirteisiin [15] . Ilmeisesti natsien retoriikka Saksan ja saksalaisen kulttuurin herättämisestä houkutteli häntä läheisyydellä niihin romanttisiin ihanteisiin, joita ensimmäisen maailmansodan jälkeisen nuorisoliikkeen osallistujat jakoivat. Lisäksi, kuten tiedemiehen elämäkerran kirjoittaja David Cassidy ( David Cassidy ) totesi, passiivisuus, jolla Heisenberg ja hänen kollegansa havaitsivat tulevia muutoksia, liittyi ilmeisesti perinteeseen nähdä tieteen instituutiona, joka seisoo politiikan ulkopuolella [51] . .

Heisenbergin, Max Planckin ja Max von Lauen yritykset muuttaa juutalaisten tiedemiesten politiikkaa tai ainakin heikentää sen vaikutuksia henkilökohtaisten yhteyksien ja virallisten byrokraattisten kanavien kautta vetoamalla epäonnistuivat. Syksystä 1933 lähtien "ei-arjalaisilta", naisilta ja vasemmistolaisilta vakaumuksilta olevilta ihmisiltä riistettiin oikeus opettaa, ja vuodesta 1938 lähtien tulevien luennoitsijoiden oli todistettava poliittinen luotettavuutensa. Tässä tilanteessa Heisenberg ja hänen kollegansa pitivät saksalaisen fysiikan säilyttämistä ensisijaisena tavoitteenaan korvata vapautuneet paikat saksalaisilla tai jopa ulkomaisilla tutkijoilla, mikä otettiin kielteisesti tiedeyhteisössä eikä myöskään saavuttanut tavoitettaan. Viimeisenä keinona hän erosi protestina, mutta Planck luopui Heisenbergistä huomauttaen fysiikan selviytymisen tärkeydestä huolimatta Saksaa tulevaisuudessa odottavasta katastrofista [51] .

Halu säilyttää apoliittinen asemansa ei ainoastaan ​​estänyt Heisenbergiä ja muita tiedemiehiä vastustamasta kasvavaa antisemitismiä yliopistopiireissä, vaan asetti heidät itsekin pian " arjalaisten fyysikkojen " vakavaan iskuun. Vuonna 1935 hyökkäykset " juutalaista fysiikkaa " vastaan, joka sisälsi suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan , voimistui . Näitä toimia, joita virallinen lehdistö tuki, ohjasivat natsihallinnon aktiiviset kannattajat, Nobel-palkitut Johannes Stark ja Philipp Lenard . Arnold Sommerfeldin ero , joka valitsi kuuluisan opiskelijansa Münchenin yliopiston professorin virkaan seuraajaksi , sai sysäyksen hyökkäyksille Heisenbergiä vastaan, jonka Stark leimaa joulukuussa 1935 "Einsteinin hengen hengeksi" ( saksaksi ). :  Geist von Einsteins Geist ). Tiedemies julkaisi vastauksen natsipuolueen Völkischer Beobachter -sanomalehdessä , jossa hän kehotti kiinnittämään enemmän huomiota fysikaalisiin perusteorioihin. Keväällä 1936 Heisenberg onnistui yhdessä Hans Geigerin ja Max Wienin kanssa keräämään 75 professorin allekirjoitukset vetoomukselle tämän kehotuksen tueksi. Nämä vastatoimet näyttivät voittavan keisarillisen opetusministeriön tiedemiesten puolelle, mutta 15. heinäkuuta 1937 tilanne muuttui jälleen. Sinä päivänä SS Das Schwarze Korpsin virallinen sanomalehti julkaisi Starkin pitkän artikkelin "Valkoiset juutalaiset" tieteessä" ( "Weisse Juden" in der Wissenschaft ), joka julisti tarpeen poistaa "juutalainen henki" saksalaisesta fysiikasta. Heisenberg kohtasi henkilökohtaisesti uhan, että hänet lähetettiin keskitysleirille ja hänet kutsuttiin " Ossietzkyksi fysiikasta". Huolimatta useista ulkomailta tulleista kutsuista, joita hän sai tällä hetkellä, Heisenberg ei halunnut lähteä maasta ja päätti neuvotella hallituksen kanssa [51] . David Cassidy antoi seuraavan kuvan tästä vaikeasta valinnasta:

Jos hallinto olisi palauttanut korkeimman asemansa, hän olisi hyväksynyt vaaditut kompromissit sen lisäksi, että hän olisi vakuuttunut uuden perustelun pätevyydestä: henkilökohtaisella virassa pysymisen uhrauksella hän itse asiassa puolusti oikeaa saksalaista fysiikkaa vastaan. kansallissosialismin vääristymiä.

Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] Jos hallitus palauttaisi hänen ensiluokkaisen asemansa, hän hyväksyisi tämän vaatimat kompromissit, mutta samalla vakuuttuisi itsensä uudesta rationalisoinnista: henkilökohtaisella uhrauksellaan pysyäkseen virassa hän itse asiassa suojeli kunnollista saksalaista fysiikkaa korruptiolta. kansallissosialismi. - DC Cassidy. Heisenberg, Saksan tiede ja kolmas valtakunta  // Yhteiskuntatutkimus. - 1992. - Voi. 59, nro 3 . - s. 656.

Valitun kurssin jälkeen Heisenberg kirjoitti kaksi virallista kirjettä - Valtakunnan opetusministeriölle ja Reichsführer SS Heinrich Himmlerille - joissa hän vaati virallista reaktiota Starkin ja hänen kannattajiensa toimintaan. Kirjeissä hän ilmoitti, että jos viranomaiset hyväksyisivät hyökkäykset virallisesti, hän jättäisi tehtävänsä; jos ei, hän tarvitsee hallituksen suojelua. Tiedemiehen äidin ja Himmlerin äidin tuntemisen ansiosta kirje saapui vastaanottajalle, mutta kului melkein vuosi, jonka aikana Gestapo kuulusteli Heisenbergiä , kuunteli hänen kotikeskustelujaan ja vakoili hänen toimintaansa, ennen kuin myönteinen vastaus saatiin yhdeltä valtakunnan huippujohtajista. Siitä huolimatta professorin paikka Münchenissä annettiin toiselle puolueelle uskollisemmalle ehdokkaalle [51] .

Uraaniprojektin alku. Matka Kööpenhaminaan

Heisenbergin ja natsijohdon välillä saavutettua kompromissia Cassidy kutsui kuvaannollisesti "faustilaiseksi kaupaksi" [ 51 ] . Toisaalta menestys taistelussa "arjalaisia ​​fyysikoita" vastaan ​​ja tiedemiehen julkinen kuntoutus merkitsivät hänen (samoin kuin hänen kollegoidensa) tärkeyden tunnustamista fyysisen kasvatuksen ja tieteellisen tutkimuksen korkean tason ylläpitämisessä maassa. . Tämän kompromissin toinen puoli oli saksalaisten tiedemiesten (mukaan lukien Heisenberg) valmius tehdä yhteistyötä viranomaisten kanssa ja osallistua Kolmannen valtakunnan sotilaalliseen kehitykseen [52] . Viimeksi mainitun merkitys kasvoi erityisesti toisen maailmansodan syttyessä, ei vain armeijalle, vaan myös tiedemiehille itselleen, koska yhteistyö armeijan kanssa toimi luotettavana suojana rintamalle joutumista vastaan ​​[51] . Heisenbergin suostumuksella työskennellä natsihallituksen hyväksi oli toinen puoli, jonka Mott ja Peierls ilmaisivat seuraavasti:

... on kohtuullista olettaa, että hän halusi Saksan voittavan sodan. Hän ei hyväksynyt monia natsihallinnon piirteitä, mutta hän oli patriootti. Maansa tappion toivominen olisi merkinnyt paljon kapinallisempaa asennetta kuin hänellä oli.

Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] …on kohtuullista olettaa, että hän halusi Saksan voittavan sodan. Hän ei hyväksynyt monia natsihallinnon puolia, mutta hän oli patriootti. Maansa tappion toivominen olisi merkinnyt paljon kapinallisempia näkemyksiä kuin hänellä oli. - N. Mott, R. Peierls. Werner Heisenberg (1901-1976) // Biogr. Mems Fell. Roy. Soc.. - 1977. - Voi. 23. - s. 232.

Jo syyskuussa 1939 armeijan johto tuki niin kutsutun "Uranium Clubin" ( Uranverein ) perustamista Otto Hahnin ja Fritz Strassmannin vuoden 1938 lopulla löytämän uraanin fission käyttönäkymien syvempään tutkimukseen . Heisenberg kutsuttiin yhteen ensimmäisistä ongelmakeskusteluista 26. syyskuuta 1939, jossa laadittiin hankesuunnitelma ja todettiin ydinenergian sotilaallisten sovellusten mahdollisuus . Tiedemies joutui teoreettisesti tutkimaan "uraanikoneen", kuten ydinreaktoria silloin kutsuttiin, toiminnan perusteet . Joulukuussa 1939 hän esitti ensimmäisen salaisen raportin, jossa oli teoreettinen analyysi mahdollisuudesta saada energiaa ydinfissiolla. Tässä raportissa hiiltä ja raskasta vettä ehdotettiin hidastajiksi , mutta kesästä 1940 lähtien päätettiin valita jälkimmäinen edullisempana ja edullisempana vaihtoehtona (vastaava tuotanto oli jo perustettu miehitetyssä Norjassa) [53] ] .

Natsijohdon kuntoutuksensa jälkeen Heisenberg sai tilaisuuden luennoida paitsi Saksassa myös muissa Euroopan maissa (myös miehitetyissä maissa). Puoluebyrokraattien näkökulmasta hänen oli tarkoitus toimia saksalaisen tieteen vaurauden ruumiillistumana. Tämän ajanjakson saksalaisen tieteen historian tunnettu asiantuntija Mark Walker kirjoitti tästä:

Ilmeisesti Heisenberg työskenteli natsipropagandalle tahattomasti ja ehkä jopa tiedostamatta. Yhtä selvää on kuitenkin, että kansallissosialistiset virkamiehet käyttivät häntä propagandatarkoituksiin, että hänen toimintansa oli tässä suhteessa tehokasta ja että hänen ulkomaisilla kollegoillaan oli syytä uskoa hänen edistäneen natsismia... Tällaisia ​​ulkomaisia ​​luentomatkoja ehkä enemmän kuin mikään muu myrkytti hänen suhteitaan moniin ulkomaisiin kollegoihin ja entisiin ystäviin Saksan ulkopuolella.

- M. Walker. Tiede kansallissosialismissa  // Luonnontieteen ja tekniikan historian kysymyksiä. - 2001. - Nro 1 . - S. 3-30 .

Ehkä kuuluisin esimerkki tällaisesta matkasta oli tapaaminen Niels Bohrin kanssa Kööpenhaminassa syyskuussa 1941 . Kahden tiedemiehen välisen keskustelun yksityiskohdat eivät ole tiedossa, ja sen tulkinnat vaihtelevat suuresti. Heisenbergin itsensä mukaan hän halusi tietää opettajansa mielipiteen uuden aseen luomisen moraalisesta näkökulmasta, mutta koska hän ei voinut puhua avoimesti, Bohr ymmärsi hänet väärin [54] . Tanskalainen antoi täysin erilaisen tulkinnan tästä tapaamisesta. Hän sai vaikutelman, että saksalaiset työskentelivät intensiivisesti uraanikysymyksen parissa, ja Heisenberg halusi selvittää, mitä hän tiesi siitä [15] . Lisäksi Bohr uskoi, että hänen vieraansa kutsui hänet yhteistyöhön natsien kanssa [55] . Tanskalaisen tiedemiehen näkemykset heijastuivat kirjeluonnoksissa, jotka julkaistiin ensimmäisen kerran vuonna 2002 ja joista keskusteltiin laajasti lehdistössä [56] [57] [58] .

Vuonna 1998 englantilaisen näytelmäkirjailija Michael Frainin näytelmä Kööpenhamina , joka on omistettu tälle Bohrin ja Heisenbergin välisen suhteen epäselvälle jaksolle , sai ensi- iltansa Lontoossa . Sen menestys Isossa-Britanniassa ja sitten Broadwaylla herätti keskusteluja fyysikkojen ja tieteen historioitsijoiden keskuudessa saksalaisen tiedemiehen roolista "Hitlerin pommin" luomisessa ja Bohrin kanssa käydyn keskustelun sisällöstä [59] [60] [61] . On väitetty, että Heisenberg halusi ilmoittaa liittoutuneiden valtioiden fyysikoille Bohrin kautta, että heidän ei pitäisi jatkaa ydinaseiden luomista [60] tai keskittyä rauhanomaiseen reaktoriin, kuten saksalaiset tiedemiehet tekivät [62] . Walkerin mukaan Heisenberg sanoi keskustelussa "kolme asiaa: 1) saksalaiset työskentelevät atomipommin parissa; 2) hän itse on ambivalentti tämän työn suhteen; 3) Bohrin tulee tehdä yhteistyötä Saksan tieteellisen instituutin ja miehitysviranomaisten kanssa” [52] . Siksi ei ole yllättävää, että tanskalaiset, jotka muuttivat Englantiin syksyllä 1943 ja sitten Yhdysvaltoihin, tukivat ydinpommin nopeaa luomista näissä maissa.

Yritetään luoda reaktori

Vuoden 1942 alkuun mennessä uraanin ja raskaan veden puutteesta huolimatta useat Saksan tutkijaryhmät pystyivät suorittamaan laboratoriokokeita, jotka antoivat rohkaisevia tuloksia "uraanikoneen" rakentamisessa. Erityisesti Leipzigissä Robert Döpel onnistui saavuttamaan positiivisen lisäyksen neutronien lukumäärässä Heisenbergin ehdottaman uraanikerrosten järjestelyn pallomaisessa geometriassa. Yhteensä 70-100 tutkijaa työskenteli uraaniongelman parissa Saksassa osana erilaisia ​​ryhmiä, joita ei yhdistänyt yksi johto. Suuri merkitys projektin tulevalle kohtalolle oli sotilastieteellisen neuvoston helmikuussa 1942 järjestämä konferenssi (Heisenberg [63] piti myös yhden luennoista ). Vaikka tässä kokouksessa tunnustettiin ydinenergian sotilaallinen potentiaali, kuitenkin Saksan nykyinen taloudellinen ja sotilaallinen tilanne huomioon ottaen päätettiin, että sen käyttöä ei ole mahdollista saavuttaa kohtuullisessa ajassa (noin vuodessa) ja siksi tämä uusi ase ei pystyisi vaikuttamaan sodan kulkuun. Ydintutkimus tunnustettiin kuitenkin tulevaisuuden kannalta tärkeäksi (sekä sotilaallisesti että rauhanomaisesti) ja sen rahoittamista päätettiin jatkaa, mutta yleinen johtajuus siirrettiin armeijasta Imperiumin tutkimusneuvostolle. Tämä päätös vahvistettiin kesäkuussa 1942 tiedemiesten kokouksessa aseministeri Albert Speerin kanssa, ja päätavoitteena oli ydinreaktorin luominen [53] . Kuten Walker huomauttaa, päätös olla kaupallistamatta oli avain koko Saksan uraaniprojektin kohtaloon:

Huolimatta siitä, että tähän asti amerikkalainen ja saksalainen tutkimus kulki rinnakkain, amerikkalaiset olivat pian saksalaisia ​​edellä ... Ei yksinkertaisesti ole mitään järkeä verrata amerikkalaisten ja saksalaisten tutkijoiden työtä vuoden talven jälkeen. 1941/42. Tammi-kesäkuun 1942 välisenä aikana, kun amerikkalaiset siirtyivät laboratoriotutkimuksesta teolliseen testaukseen ja tuhansia tiedemiehiä ja insinöörejä oli jo mukana projektissa, he tekivät sen, mihin saksalaiset käyttivät loppusodan.

- M. Walker. Myytti saksalaisesta atomipommista  // Luonto . - Tiede , 1992. - Nro 1 .

Heinäkuussa 1942 "uraanikoneen" työskentelyn järjestämiseksi Berliinin fysiikan instituutti palautettiin Kaiser Wilhelm -seuralle , ja Heisenberg nimitettiin sen johtajaksi (samaan aikaan hän sai professorin viran yliopistossa Berliinistä ). Koska muodollisesti Peter Debye , joka ei palannut Yhdysvalloista, pysyi instituutin johtajana, Heisenbergin viran nimi kuulosti "instituutin johtajalta". Materiaalipulasta huolimatta Berliinissä tehtiin seuraavina vuosina useita kokeita, joiden tarkoituksena oli saada aikaan itseään ylläpitävä ketjureaktio eri geometrisissä ydinkattiloissa. Tämä tavoite saavutettiin melkein helmikuussa 1945 viimeisessä kokeessa, joka tehtiin jo evakuoinnin yhteydessä, kallioon kaiverretussa huoneessa Haigerlochin kylässä (itse instituutti sijaitsi lähellä, Hechingenissä ). Täällä tutkijat ja laitteisto vangittiin salainen Alsos-tehtävä huhtikuussa 1945 [53] .

Vähän ennen amerikkalaisten joukkojen ilmestymistä Heisenberg meni polkupyörällä Baijerin kylään lähellä Urfeldia , missä hänen perheensä oli ja josta liittolaiset löysivät hänet pian [64] . Heinäkuussa 1945 kymmenen parhaan saksalaisen tutkijan joukossa, jotka osallistuivat natsien ydinprojektiin, hänet internoitiin Farm Hallin tilalle Cambridgen lähellä . Puoli vuotta täällä olleita fyysikoita seurattiin jatkuvasti ja heidän keskustelunsa nauhoitettiin piilomikrofoneilla. Ison-Britannian hallitus poisti näiden tietueiden turvaluokituksen helmikuussa 1992 , ja ne ovat arvokas asiakirja Saksan ydinhankkeen historiassa [65] .

Sodan jälkeiset keskustelut

Pian maailmansodan päättymisen jälkeen alkoi kiivas keskustelu syistä, miksi saksalaiset fyysikot epäonnistuivat atomipommin luomisessa. Marraskuussa 1946 Heisenberg julkaisi artikkelin natsien ydinprojektista Die Naturwissenschaftenissa . Mark Walker tunnisti useita tyypillisiä epätarkkuuksia saksalaisten tiedemiesten antamissa tapahtumien tulkinnassa: sotilaspiireihin läheisesti liittyvien fyysikkojen roolin vähättelyä, eikä sitä salannut (esim. Kurt Dibner , Abraham Esau ( eng.  Abraham Esau ) ja Erich Schumann ( eng.  Erich Schumann ) ); kokeellisen virheen korostaminen, joka johti raskaan veden (eikä grafiitin ) valintaan moderaattoriksi, vaikka tämä valinta johtui ensisijaisesti taloudellisista syistä; hämärtää saksalaisten tiedemiesten ymmärrystä ydinreaktorin roolista aselaatuisen plutoniumin tuottamisessa ; antaminen tutkijoiden tapaamiselle ministeri Speerin kanssa ratkaisevaksi rooliksi ydinaseiden luomisen mahdottomuuden ymmärtämisessä ennen sodan loppua, vaikka tämän tunnusti jo aiemmin armeijan johto, joka päätti olla siirtämättä tutkimusta teolliselle tasolle eikä käyttää arvokkaita resursseja siihen [66] . Samassa Heisenbergin artikkelissa oli ensimmäistä kertaa vihje, että saksalaiset fyysikot (ainakin Heisenbergin lähipiiristä) kontrolloivat työn edistymistä ja yrittivät moraalisista syistä kääntää sen pois ydinaseiden kehittämisestä. Kuten Walker kuitenkin huomauttaa,

Ensinnäkin Heisenberg ja hänen lähipiirinsä eivät vain kontrolloineet Saksan pyrkimyksiä hallita ydinenergiaa, mutta eivät voineet tehdä sitä, jos he yrittäisivät, ja toiseksi kiitos armeijan viranomaisten vuonna 1942 tekemän päätöksen ja yleisen tilanteen Heisenbergin sodassa ja muut ydinongelman parissa työskentelevät tiedemiehet eivät koskaan kohdanneet vaikeaa moraalista dilemmaa, joka liittyy ajatukseen ydinaseiden rakentamisesta natseille. Miksi he ottaisivat riskin yrittää muuttaa tutkimuksen suuntaa, jos he olivat varmoja, että he eivät voi vaikuttaa sodan lopputulokseen?

- M. Walker. Myytti saksalaisesta atomipommista  // Luonto . - Tiede , 1992. - Nro 1 .

Keskustelun toista puolta edusti Sam Goudsmit , joka toimi Alsosin tehtävän tieteellisenä johtajana sodan lopussa (vanhoina aikoina hän ja Heisenberg olivat melko läheisiä ystäviä). Useita vuosia kestäneessä emotionaalisessa kiistassaan Goudsmit oli sitä mieltä, että tieteen organisoinnin puutteet totalitaarisessa yhteiskunnassa olivat este menestykselle Saksassa, mutta samalla hän itse asiassa syytti saksalaisia ​​tiedemiehiä epäpätevyydestä uskoen, että he eivät täysin ymmärtäneet pommin fysiikkaa. Heisenberg vastusti voimakkaasti jälkimmäistä väitettä. Walkerin mukaan "hänen fyysikon maineelle aiheutettu vahinko on saattanut huolestuttaa häntä enemmän kuin kritiikki hänen palveluksestaan ​​natseille" [66] .

Myöhemmin Robert Jung kehitti Heisenbergin teesin "moraalisesta vastarinnasta" bestsellerissä "Brighter than a Thousand Suns" [67] , jossa itse asiassa väitettiin, että saksalaiset tiedemiehet sabotoivat tarkoituksella uusien aseiden luomista. Myöhemmin tämä versio heijastui myös Thomas Powersin kirjaan [68] . Toisaalta Manhattan-projektin johtaja kenraali Leslie Groves omaksui [69] Goudsmitin ajatuksen natsien alaisuudessa esiin nousseiden fyysikkojen epäpätevyydestä , ja myöhemmin Paul Lawrence Rose ilmaisi sen kirjassaan [70] . . Walkerin mukaan, joka piti sotavuosien taloudellisia vaikeuksia pääasiallisena epäonnistumisen syynä, molemmat vastakkaiset väitteet olivat kaukana historiallisesta tarkkuudesta ja heijastelevat ajan tarpeita: Heisenbergin teesi oli palauttaa saksalaisen tieteen oikeudet ja kunnostaa. tutkijoita, jotka tekivät yhteistyötä natsien kanssa, kun taas Goudsmitin väite toimi tekosyynä pelkoon natsien ydinaseita ja liittolaisten yrityksiä niiden luomisessa [71] . Mott ja Peierls olivat myös itse asiassa samaa mieltä teknisten vaikeuksien ratkaisevasta roolista ja Saksan mahdottomuudesta tehdä näin suuria ponnistuksia nykyisissä olosuhteissa [15] .

Molempia vastakkaisia ​​näkemyksiä (sabotaasista ja epäpätevyydestä) eivät täysin tue saksalaisten fyysikkojen keskustelujen tallenteet, jotka on tehty heidän internoinnin aikana Farm Hallissa. Lisäksi Farm Hallissa he kohtasivat ensimmäisen kerran kysymyksen epäonnistumisen syistä, koska aina Hiroshiman pommitukseen saakka he olivat varmoja siitä, että he olivat huomattavasti edellä amerikkalaisia ​​ja brittejä ydinvoiman kehityksessä. Tätä ongelmaa käsiteltäessä Carl von Weizsacker ilmaisi ensin ajatuksen, että he eivät luoneet pommia, koska he "eivät halunneet sitä" [65] [72] . Kuten historioitsija Horst Kant huomauttaa, tässä on tietty järkeä, koska Heisenberg ja Weizsacker itse, toisin kuin Manhattan-projektin osallistujat, eivät omistaneet kaikkea aikaansa ydinvoiman kehittämiseen. Erityisesti juuri vuosina 1942-1944 Heisenberg kehitti aktiivisesti S-matriisin teoriaa, eikä hänellä ehkä yksinkertaisesti ollut suurta kiinnostusta puhtaasti sotilaalliseen tutkimukseen [53] . Hans Bethe , joka sodan aikana johti Los Alamosin laboratorion teoreettista osastoa , päätteli myös Farm Hallin elokuvista, että Heisenberg ei työskennellyt atomipommin parissa [62] . Neuvottelut jatkuvat edelleen eivätkä ole vielä läheskään ohi [73] [74] [75] [76] , mutta Cassidyn mukaan Heisenbergiä voidaan suurella varmuudella harkita

…ei sankarina tai julmana roistona, vaan syvästi lahjakkaana, koulutettuna miehenä, joka valitettavasti joutui avuttomaksi aikansa kauheissa olosuhteissa, joihin hän, kuten useimmat ihmiset, oli täysin valmistautunut.

Alkuperäinen teksti  (englanniksi)[ näytäpiilottaa] …ei sankarina eikä pirullisena roistona, vaan erittäin lahjakkaana, kulttuurisena yksilönä, joka valitettavasti joutui aikansa kauhistuviin olosuhteisiin, joihin hän, kuten useimmat ihmiset, oli täysin valmistautunut. - DC Cassidy. Historiallinen näkökulma Kööpenhaminaan // Fysiikka tänään. - 2000. - Voi. 53, nro 7 . – s. 32.

Filosofiset näkemykset

Koko elämänsä ajan Heisenberg kiinnitti erityistä huomiota tieteen filosofisiin perusteisiin , joille hän omistautui useissa julkaisuissaan ja puheissaan. 1950-luvun lopulla julkaistiin hänen kirjansa Physics and Philosophy, joka oli St. Andrewsin yliopiston Gifford Lectures -teksti , ja kymmenen vuotta myöhemmin hänen omaelämäkerrallinen teoksensa Part and Whole, jota Carl von Weizsäcker kutsui ainoaksi Aikamme platoninen dialogi [77] . Heisenberg tutustui Platonin filosofiaan Münchenin klassisen lukion opiskelijana, jossa hän sai korkealaatuisen humanitaarisen koulutuksen. Lisäksi hänen isänsä, huomattava filologi [78] , vaikutti häneen suuresti . Heisenberg säilytti elinikäisen kiinnostuksen Platonia ja muita antiikin filosofeja kohtaan ja uskoi jopa, että "on tuskin mahdollista edistyä modernissa atomifysiikassa tuntematta kreikkalaista filosofiaa " [79] . Teoreettisen fysiikan kehityksessä 1900-luvun jälkipuoliskolla hän näki paluu (toisella tasolla) joihinkin Platonin atomistisiin ajatuksiin:

Jos haluamme verrata modernin hiukkasfysiikan tuloksia jonkun vanhan filosofin ideoihin, niin Platonin filosofia näyttää olevan sopivin: modernin fysiikan hiukkaset edustavat symmetriaryhmiä ja muistuttavat tässä suhteessa symmetrisiä hiukkasia. platonisen filosofian hahmoja.

- W. Heisenberg. Alkuainehiukkasten luonne  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Venäjän tiedeakatemia , 1977. - T. 121 , no. 4 . - S. 665 .

Juuri symmetriat määrittävät alkuainehiukkasten ominaisuudet - ei itse hiukkaset - Heisenberg piti jotain ensisijaista, ja yhtenä kriteerinä teoriassa, jonka tarkoituksena oli löytää nämä symmetriat ja niihin liittyvät säilymislait , hän näki sen kauneutta ja loogista harmoniaa. Platonin filosofian vaikutus voidaan jäljittää myös tiedemiehen aikaisemmissa kvanttimekaniikkaa koskevissa töissä [80] . Toinen ajattelija Heisenbergin inspiraation lähde oli Immanuel Kantin työ , erityisesti hänen käsitys a priori tiedosta ja kokeellisen ajattelun analyysi, jotka heijastuivat kvanttiteorian tulkintaan . Kantin vaikutus on jäljitettävissä sekä Heisenbergin kausaalisuuden merkityksen muutoksessa että hänen käsityksessään fysikaalisten suureiden havaittavuudesta, mikä johti epävarmuusperiaatteen vakiinnuttamiseen ja mittausongelman muotoiluun mikrofysiikassa. Ernst Machin positivistiset ideat vaikuttivat epäsuorasti kvanttimekaniikan tiedemiehen varhaiseen työhön ( Einsteinin teosten kautta ) [81] .

Einsteinin lisäksi Heisenbergin filosofisten näkemysten muodostumiseen vaikutti syvästi ystävyys ja yhteinen työ Niels Bohrin kanssa , joka kiinnitti erityistä huomiota teorian tulkintaan ja siinä käytettyjen käsitteiden merkityksen selventämiseen. Heisenberg, jota Wolfgang Pauli aluksi kutsui puhtaaksi formalistiksi, omaksui pian Bohrin ideologian ja antoi kuuluisassa epävarmuussuhteita käsittelevässä työssään merkittävän panoksen klassisten käsitteiden uudelleenmäärittelyyn mikrokosmuksessa [82] . Jatkossa hän ei ollut vain yksi päätoimijoista kvanttimekaniikan niin sanotun Kööpenhaminan tulkinnan lopullisessa muodostumisessa, vaan hän myös toistuvasti kääntyi modernin fysiikan historiallisen ja käsitteellisen analyysin puoleen. Heisenbergin päättelyn päämotiiveina filosofi Anatoli Akhutin nosti esiin ajatuksen rajasta sanan laajimmassa merkityksessä (erityisesti teorian sovellettavuuden rajat); järjestäytyneen keskuksen käsite, jonka ympärille rakentuu yksi kuva maailmasta ja tieteestä; ongelma mennä olemassa olevan tiedon pidemmälle ja rakentaa uusi kuva todellisuudesta ("askeleita horisontin ulkopuolelle") [83] .

Elokuvataiteessa

Palkinnot ja jäsenyydet

Sävellykset

Kirjat

Tärkeimmät tieteelliset artikkelit

Jotkut artikkelit venäjänkielisellä käännöksellä

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 MacTutor History of Mathematics -arkisto
  2. ↑ 1 2 Werner Heisenberg // Encyclopædia Britannica 
  3. ↑ 1 2 Werner Heisenberg // Nationalencyklopedin  (Ruotsi) - 1999.
  4. ↑ Werner Heisenberg // Suuri Neuvostoliiton Encyclopedia : [30 osassa] / toim. A. M. Prokhorov - 3. painos. - M .: Neuvostoliiton tietosanakirja , 1969.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 N. Mott , R. Peierls . Werner Heisenberg (1901-1976)  // Royal Societyn jäsenten elämäkerralliset muistelmat. - 1977. - Voi. 23. - s. 213-219.
  6. ↑ W. Heisenberg. Fysiikka ja filosofia. Osa ja kokonaisuus. - M . : Nauka, 1990. - S. 142.
  7. ↑ F. Bloch . Heisenberg ja kvanttimekaniikan alkuajat  // Physics Today . - 1976. - Voi. 29, nro 12 . - s. 23-27.
  8. ↑ 12 D.C. Cassidy. Heisenbergin ensimmäinen artikkeli  // Physics Today . - 1978. - Voi. 31, nro 7 . - s. 23-28.
  9. ↑ W. Heisenberg. Fysiikka ja filosofia. Osa ja kokonaisuus. - S. 149-151, 157-159.
  10. ↑ V. Telegdi , V. Weisskopf . Heisenbergin kerätyt teokset: Korkeat huiput ja panoraamanäkymät  // Physics Today . - 1991. - Voi. 44, nro 7 . - s. 55-58.
  11. ↑ 1 2 Jevgeni Berkovich. "Ihmelapsien vallankumouksen" jaksot  // Tiede ja elämä . - 2019. - Nro 3 . - S. 26-37 .
  12. ↑ 1 2 3 4 N. Mott, R. Peierls. Werner Heisenberg (1901-1976). - s. 220-229.
  13. ↑ Jevgeni Berkovich. Episodit "ihmelapsien vallankumouksesta" Jakso kahdestoista. "Atomifysiikan kulta-aika"  // Tiede ja elämä . - 2019. - Nro 98 . - S. 44-62 .
  14. ↑ Werner  Heisenberg . nobelprize.org. - Tietoja Nobel-komitean verkkosivuilta. Haettu 6. heinäkuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 18. elokuuta 2011.
  15. ↑ 1 2 3 4 5 6 N. Mott, R. Peierls. Werner Heisenberg (1901-1976). - s. 229-235.
  16. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 N. Mott, R. Peierls. Werner Heisenberg (1901-1976). - s. 236-242.
  17. ↑ H. Kant. Otto Hahn ja Mainaun ja Göttingenin julistukset  // Toinen kansainvälinen symposium atomiprojektien historiasta HISAP'99. – 1999.
  18. ↑ C. Carson. Heisenberg ja tiedepolitiikan viitekehys  // 100 vuotta Werner Heisenberg: teoksia ja vaikutusta. - Wiley, 2002. - s. 3-7.
  19. ↑ M. Jammer . Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - M .: Nauka, 1985. - S. 188-195.
  20. ↑ G. Holton . Werner Heisenberg ja Albert Einstein  // Fysiikka tänään . - 2000. - Voi. 53, nro 7 . - s. 38-42.
  21. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 196-202.
  22. ↑ J. Mehra. Kvanttimekaniikan synty. - S. 728 .
  23. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 202-203.
  24. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 206-210.
  25. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 225-226.
  26. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 262, 266-267.
  27. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 313-314.
  28. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 314-318.
  29. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 337.
  30. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 319, 321.
  31. ↑ R.Y. Chiao, P.G. Kwiat. Heisenbergin "aaltopaketin romahduksen" esittely kvanttimekaniikkaan  // 100 vuotta Werner Heisenberg: teoksia ja vaikutusta. - Wiley, 2002. - S. 185-186.
  32. ↑ M. A. Eljashevitš . Kvanttikäsitteiden syntymisestä kvanttimekaniikan muodostumiseen  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Venäjän tiedeakatemia , 1977. - T. 122 , no. 8 . - S. 701 .
  33. ↑ A. K. Zvezdin. Heisenbergin malli  // Fyysinen tietosanakirja. - 1988. - T. 1 . - S. 422 .
  34. ↑ M. Jammer. Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys. - S. 351.
  35. ↑ J. Mehra. Teoreettisen fysiikan kulta-aika. - Singapore: World Scientific, 2001. - P. 1066-1082.
  36. ↑ J. Mehra, H. Rechenberg. Kvanttiteorian historiallinen kehitys. - New York: Springer-Verlag, 2001. - P. 769-770.
  37. ↑ J. Mehra, H. Rechenberg. Kvanttiteorian historiallinen kehitys. - s. 904.
  38. ↑ J. Mehra, H. Rechenberg. Kvanttiteorian historiallinen kehitys. - s. 918-922.
  39. ↑ AI Miller. Werner Heisenberg ja ydinfysiikan alku  // Fysiikka tänään . - 1985. - Voi. 38, nro 11 . - s. 60-68.
  40. ↑ J. Mehra, H. Rechenberg. Kvanttiteorian historiallinen kehitys. - s. 808-814.
  41. ↑ J. Mehra, H. Rechenberg. Kvanttiteorian historiallinen kehitys. - s. 824-830.
  42. ↑ J. Mehra, H. Rechenberg. Kvanttiteorian historiallinen kehitys. - s. 954-958.
  43. ↑ John Archibald Wheeler, Valon ytimien matemaattinen kuvaus menetelmällä. of Resonating Group Structure ' Phys. Rev. 52, 1107-1122 (1937)
  44. ↑ J. Mehra, H. Rechenberg. Kvanttiteorian historiallinen kehitys. - s. 1030-1033.
  45. ↑ S. Schweber, H. Bethe , F. Hoffmann. Mesonit ja peltoja. - M . : Ulkomaalainen. kirjallisuus, 1957. - T. 1. - S. 193-195.
  46. ↑ B. V. Medvedev, M. K. Polivanov. Sirontamatriisi  // Physical Encyclopedia. - 1992. - T. 3 . - S. 71-73 .
  47. ↑ R. Musto. Heisenbergistä Einsteiniin? Muistelmia ja jälkiajatuksia jousiteorian syntymästä  // Kieliteorian syntymä. – 2008.
  48. ↑ K. A. Tomilin. Fyysiset perusvakiot historiallisissa ja metodologisissa näkökohdissa. - M .: Fizmatlit, 2006. - S. 232-235.
  49. ↑ Ivanenko D. , Brodsky A. Huomautuksia yhtenäisestä epälineaarista spinorikenttäteoriasta // Alkuainehiukkasten modernin teorian ongelmia. - Uzhhorod, Transcarpathian aluekustantamo, 1959. - s. 5-9
  50. ↑ M. A. Shifman. Heisenbergistä supersymmetriaan  // 100 vuotta Werner Heisenberg: teoksia ja vaikutusta. - Wiley, 2002. - S. 123-132.
  51. ↑ 1 2 3 4 5 6 D.C. Cassidy. Heisenberg, Saksan tiede ja kolmas valtakunta  // Yhteiskuntatutkimus. - 1992. - Voi. 59, nro 3 . - s. 643-661. Artikkeli on ote DC Cassidyn kirjasta. Epävarmuus: Werner Heisenbergin elämä ja tiede. - New York: Freeman & Co., 1991. - 669 s.
  52. ↑ 1 2 M. Walker. Tiede kansallissosialismissa  // Luonnontieteen ja tekniikan historian kysymyksiä. - 2001. - Nro 1 . - S. 3-30 .
  53. ↑ 1 2 3 4 H. Kant. Werner Heisenberg ja saksalainen uraaniprojekti  // Fysiikan ja mekaniikan historian tutkimuksia 2002. - M . : Nauka, 2003. - P. 151-173 .
  54. ↑ R. Jung. Kirkkaampi kuin tuhat aurinkoa . - M .: Gosatomizdat, 1961. - S. 92-94.
  55. ↑ A. B. Migdal . Niels Bohr ja kvanttifysiikka  // UFN . – 1985 . - T. 147 , nro 10 .
  56. ↑ W. Sweet. Bohrin kirjeet: Ei enää epävarmuutta  // Atomic Scientists -tiedote. - 2002. - Voi. 58, nro 3 . - s. 20-27.
  57. ↑ B. I. Silkin. Heisenbergin salaisuus on Bohrin salaisuus  // Luonto . - Tiede , 2002. - Nro 7 .
  58. ↑ K. Gottstein. Uusia oivalluksia? Heisenbergin vierailu Kööpenhaminassa vuonna 1941 ja Bohrin kirjeet  // VIIKKO, JOKA OLI. Maaliskuu 2002.
  59. ↑ B. Schwarzschild. Bohr-Heisenberg Symposium merkitsee Kööpenhaminan Broadwayn avajaisia  ​​// Physics Today . - 2000. - Voi. 53, nro 5 . - s. 51-52.
  60. ↑ 12 D.C. Cassidy. Historiallinen näkökulma Kööpenhaminaan  // Fysiikka tänään . - 2000. - Voi. 53, nro 7 . - s. 28-32.
  61. ↑ K. Gottstein, HJ Lipkin, DC Sachs, DC Cassidy. Heisenbergin viesti Bohrille: Kuka tietää?  // Physics Today . - 2001. - Voi. 54, nro 4 . - s. 14, 92-93.
  62. ↑ 12 H. A. Bethe . Saksalainen uraaniprojekti  // Physics Today . - 2000. - Voi. 53, nro 7 . - s. 34-36.
  63. ↑ DC Cassidy. Luento pommien fysiikasta: Helmikuu 1942  // Physics Today . - 1995. - Voi. 48, nro 8 . - s. 27-30.
  64. ↑ R. Jung. Kirkkaampi kuin tuhat aurinkoa . - S. 148-151.
  65. ↑ 1 2 J. Bernstein, D.C. Cassidy. Bomb Apologetics: Farm Hall, elokuu 1945  // Physics Today . - 1995. - Voi. 48, nro 8 . - s. 32-36.
  66. ↑ 1 2 M. Walker. Heisenberg, Goudsmit ja saksalainen atomipommi  // Physics Today . - 1990. - Voi. 43, nro 1 . - s. 52-60.
  67. ↑ R. Jung. Kirkkaampi kuin tuhat aurinkoa . - M .: Gosatomizdat, 1961.
  68. ↑ T. Powers. Heisenbergin sota: Saksalaisen pommin salainen historia . - New York: Alfred A. Knopf, 1993.
  69. ↑ L. Groves . Nyt voimme puhua siitä . - M .: Atomizdat, 1964.
  70. ↑ P. L. Rose. Heisenberg ja natsien atomipommiprojekti: Tutkimus saksalaisesta kulttuurista . - University of California Press, 2002. - 352 s.
  71. ↑ M. Walker. Myytti saksalaisesta atomipommista  // Luonto . - Tiede , 1992. - Nro 1 .
  72. ↑ S. Goldberg, T. Powers. Luokittelemattomat tiedostot avaa "natsipommi" -keskustelun uudelleen // Bulletin of the Atomic Scientists. - Syyskuu 1992. - S. 32-40.
  73. ↑ JL Logan, H. Rechenberg, M. Dresden, A. Van Der Ziel, M. Walker. Heisenberg, Goudsmit ja saksalainen "A-Bomb"  // Physics Today . - 1991. - Voi. 44, nro 5 . - s. 13-15, 90-96.
  74. ↑ M. Walker. Heisenberg vieraili uudelleen (Arvostelu Rosen kirjasta  )  // Luonto . - 1998. - Voi. 396. - s. 427-428.
  75. ↑ JL Logan. Uusi valo Heisenberg-kiistaan ​​(arvostelu Rosen kirjaan)  // Physics Today . - 1999. - Voi. 52, nro 3 . - s. 81-84.
  76. ↑ J. Bernstein. Hitlerin pommin rakentaminen  // Kommentti. - Toukokuu 1999. - S. 49-54.
  77. ↑ A. V. Akhutin . Werner Heisenberg ja filosofia // W. Heisenberg Fysiikka ja filosofia. Osa ja kokonaisuus. - M .: Nauka, 1990. - S. 365 .
  78. ↑ A. V. Akhutin. Werner Heisenberg ja filosofia. - S. 367-368 .
  79. ↑ A. V. Akhutin. Werner Heisenberg ja filosofia. - S. 370 .
  80. ↑ A. V. Akhutin. Werner Heisenberg ja filosofia. - S. 372-374 .
  81. ↑ A. V. Akhutin. Werner Heisenberg ja filosofia. - S. 375-382 .
  82. ↑ A. V. Akhutin. Werner Heisenberg ja filosofia. - S. 383-385 .
  83. ↑ A. V. Akhutin. Werner Heisenberg ja filosofia. - S. 386-394 .
  84. ↑ Pour le Mérite -ritarikunnan siviililuokan ritarit . Haettu 19. kesäkuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 3. marraskuuta 2015.
  85. ↑ Werner Karl Heisenberg Arkistoitu 25. heinäkuuta 2018 Wayback Machinessa 
  86. ↑ Werner  Heisenberg

Kirjallisuus

Kirjat

Artikkelit

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Temaattiset sivustot
Sanakirjat ja tietosanakirjat
Sukututkimus ja nekropolis