Heisenberg, Werner Karl

ilustracija
HEISENBERG, Werner Karl

Heisenberg [hại'zənbεrk], Werner Karl, njemački fizičar i filozof (Würzburg, 5. XII. 1901München, 1. II. 1976). Matematiku i potom fiziku studirao u Münchenu. Doktorat o problemu nastajanja i širenja vrtloga tekućinom obranio je 1923. Nakon doktorata postao je asistent M. Borna u Göttingenu, da bi ubrzo postao privatnim docentom i predavačem (1924). – Zahvaljujući bliskoj suradnji s N. Bohrom zarana se suočio sa svim problemima kvantne mehanike, napose s problemima kompliciranih atomskih i molekulskih spektara. Velik je njegov prinos u izračunu intenziteta linija vodikova spektra. S pomoću novih kvantnoteorijskih pravila množenja koeficijenata u Fourierovim redovima za anharmoničke oscilatore dobio je rješenja jednadžbi gibanja za vodikov sustav. Bili su to novi kvantni uvjeti, koji su poslije poopćeni u komutacijsko pravilo matrica u radovima s M. Bornom i P. Jordanom. Heisenbergova mehanika matrica dovršena je i primijenjena 1925. Radovi trojice fizičara, Heisenberga, Borna i Jordana, odlučujuće su utjecali na daljnji razvoj kvantne mehanike: na izračune vlastitih stanja vodikovog atoma (W. Pauli), proširenje mehanike matrica u mehaniku operatora i time na neprekinuta gibanja, Diracovu metodu q-brojeva za višeelektronske atome, relativistički Comptonov efekt, finu strukturu vodikovih spektara te izračune stanja helijevog atoma. Od 1926. Heisenberg je radio u Bohrovu institutu u Kopenhagenu. Potaknut Schrödingerovom valnom jednadžbom, napose fizikalnim značenjem kvadrata valne funkcije kao njezina pravoga rješenja, što je 1926. M. Born razriješio predodžbom statističke vjerojatnosti, Heisenberg je najdublje bio zainteresiran za problem zornih predodžbi veličina u kvantnoteorijskoj kinematici i mehanici. Rezultat su te analize slavne relacije neodređenosti 1927: ograničeno je istodobno mjerenje kanonski konjugiranih veličina, npr. položaja i količine gibanja neke čestice. Općenito se uzima da su Bornovo statističko tumačenje valne funkcije, Heisenbergove relacije neodređenosti te Bohrov princip komplementarnosti temelji Kopenhagenske interpretacije kvantne mehanike. – Heisenberg je 1927., kao 25-godišnjak, preuzeo katedru teorijske fizike na Sveučilištu u Leipzigu. Ondje mu se 1929. pridružio Friedrich Hund, da bi zajedno s matematičarom B. L. van der Waerdenom utemeljili poznati Leipziški krug moderne fizike. U toj fazi života i rada Heisenberg se bavio primjenom i proširenjem kvantne mehanike: kvantnomehaničko objašnjenje feromagnetizma te otkriće spinskih valova (zajedno s Hundom i Blochom). Tada je započela i njegova suradnja s W. Paulijem u razvoju relativističke kvantne teorije polja i najtežim problemom divergencija u njoj. Temeljni je Heisenbergov prinos iz 1932. neutronsko-protonski model jezgre, što ga je razvio ubrzo nakon otkrića neutrona. Heisenberg je formulirao izotopni spin ili izospin odgovarajućim matricama nukleonskoga stanja, kojim se opisuje simetrija nuklearne sile. U razdoblju do početka II. svjetskog rata bavio se proširenjem kvantne mehanike na kemiju i biologiju i temeljnim filozofijskim promjenama što ih je kvantna mehanika unosila u mikroskopsku sliku svijeta. Tijekom II. svjetskog rata u Institutu »Kaiser Wilhelm« Heisenberg se ugl. bavio teorijskim istraživanjem kozmičkoga zračenja. Surađivao je i u izgradnji nuklearnoga reaktora na bazi fisije urana sporim neutronima. S ostalim njemačkim fizičarima bio je 1945. zatočen i interniran u Farm Hall kraj Cambridgea, a vraćen u Zapadnu Njemačku na početku 1946. Postao je voditeljem Instituta »Max Planck« za fiziku i astrofiziku (1958). U to se doba osobito bavio fizikom bariona, pa je predvidio npr. ēta-mezon (η-mezon), koji je poslije i otkriven. U teorijskim se pokušajima Heisenberg često pozivao na Platonovu temeljnu sliku materije u obliku jednostavnih geometrijskih oblika. Potkraj života aktivno se bavio interdisciplinarnim odnosom fizike, filozofije i religije. Filozofski i popularni tekstovi sabrani su u dvojezičnome izdanju njegovih Sabranih djela (Gesammelte Werke – Collected Works, 1984), u tri knjige u nizu pod oznakom C, Abteilung – Series C, pod naslovom Fizika i spoznaja (Physik und Erkenntnis, C I 1927–55., C II 1956–68., C III 1969–76). Kopenhagensko se tumačenje kvantne teorije u općoj shemi svodi na rez između kvantnog objekta u mikrosvijetu, opisanog opservablama što opisuju njegovu probabilističku narav, i opažača sa sveukupnom njegovom instrumentacijom, klasičnom fizikom i svakodnevnim jezikom. Međudjelovanjem (aktom mjerenja) mikroskopskoga sustava i makroskopskog uređaja zbiva se događaj koji podliježe Heisenbergovim relacijama neodređenosti. Kvantna teorija narušila je ideal kauzalnosti klasične fizike.

Heisenberg je jedan od najuglednijih svjetskih znanstvenika i filozofa koji su primili počasni doktorat Sveučilišta u Zagrebu prigodom njegove 300. obljetnice. U hrvatskoj filozofiji znanosti za uvođenje kvantne mehanike u nastavu fizike i hrvatsku kulturu najzaslužniji je Heisenbergov student I. Supek. Heisenberg je dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1932.

Heisenberg, Werner Karl. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 17.11.2019. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=24802>.