|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
БІОГРАФІЇ ВЕЛИКИХ ВЧЕНИХ
Гейзенберг Вернер Карл. Біографія вченого
Довідник / Біографії великих вчених
Вернер Гейзенберг був одним із наймолодших учених, які здобули Нобелівську премію. Цілеспрямованість та сильний дух суперництва надихнули його на відкриття одного з найвідоміших принципів науки – принципу невизначеності. Вернер Карл Гейзенберг народився 5 грудня 1901 року у німецькому місті Вюрцбурзі. Батько Вернера, Август, завдяки успішній науковій діяльності, зумів піднятися до рівня представників вищого класу німецької буржуазії. 1910 року він став професором візантійської філології Мюнхенського університету. Мати хлопчика була уроджена Анна Веклейн. З народження Вернера його сім'я твердо вирішила, що він теж має досягти високого соціального становища завдяки освіті. Вважаючи, що суперництво має сприяти досягненню успіху у науці, батько провокував Вернера та її старшого брата Ервіна до постійної конкуренції. Протягом багатьох років хлопчики часто билися, і одного разу суперництво довело їх до такої бійки, що вони били одне одного дерев'яними стільцями. Подорослішавши, кожен із них пішов власним шляхом: Ервін поїхав до Берліна і став хіміком, вони майже не спілкувалися, крім рідкісних зустрічей у родинному колі. У вересні 1911 Вернера віддали в престижну гімназію. У 1920 році Гейзенберг вступив до Мюнхенського університету. Закінчивши його, Вернера було призначено асистентом професора Макса Борна в Геттінгенському університеті. Борн був упевнений, що атомний мікросвіт настільки відрізняється від макросвіту, описаного класичною фізикою, що вченим нема чого й думати користуватися при вивченні будови атома звичними поняттями про рух і час, швидкість, простір і певне положення частинок. Основа мікросвіту - кванти, які не слід намагатися зрозуміти чи пояснити з наочних позицій застарілої класики. Ця радикальна філософія знайшла гарячий відгук у душі його нового помічника. Справді, стан атомної фізики нагадував тим часом якесь нагромадження гіпотез. От якби комусь вдалося на досвіді довести, що електрон справді хвиля, вірніше, і частка і хвиля… Але таких дослідів поки що не було. А якщо так, то й виходити з одних лише припущень, що є електроном, на думку педантичного Гейзенберга, було некоректно. А чи не можна створити теорію, в якій будуть тільки відомі експериментальні дані про атом, отримані при вивченні світла, що випромінюється ним? Що можна сказати про це світло напевно? Що він має таку частоту і таку інтенсивність, не більше ... За теорією квантів атом випромінює світло, переходячи з одного енергетичного стану до іншого. А за теорією Ейнштейна інтенсивність світла певної частоти залежить від кількості фотонів. Отже, можна спробувати пов'язати інтенсивність випромінювання з ймовірністю атомних переходів. Квантові коливання електронів, запевняв Гейзенберг, потрібно представляти лише за допомогою суто математичних співвідношень. Потрібно лише підібрати для цього відповідний математичний апарат. Молодий вчений вибрав матриці. Вибір виявився успішним, і невдовзі його теорія була готова. Робота Гейзенберга заклала основи науки про рух мікроскопічних частинок – квантової механіки. У ній взагалі не йдеться ні про який рух електрона. Руху у колишньому значенні цього слова немає. Матриці просто описують зміни стану системи. Тому спірні питання про стійкість атома, про обертання електронів навколо ядра, про його випромінювання відпадають самі собою. Замість орбіти в механіці Гейзенберга електрон характеризується набором чи таблицею окремих чисел на кшталт координат на географічній карті. Треба сказати, що матрична механіка з'явилася дуже доречною. Ідеї Гейзенберга підхопили інші фізики, і незабаром, за висловом Бора, вона набула "вигляду, який за своєю логічною завершеністю і спільнотою міг конкурувати з класичною механікою". Втім, була в роботі Гейзенберга і одна обтяжлива обставина. За його словами, йому ніяк не вдавалося вивести з нової теорії простий спектр водню. І яке було його здивування, коли через деякий час після опублікування його роботи ... "Паулі зробив мені сюрприз: закінчену квантову механіку атома водню. Моя відповідь від 3 листопада починалася словами: "Чи навряд чи потрібно писати, як сильно я радію нової теорії атома водню і наскільки велике здивування, що Ви так швидко змогли її розробити"". Майже водночас теорією атома з допомогою нової механіки займався і англійський фізик Дірак. І у Гейзенберга, і у Дірака обчислення мали вкрай абстрактний характер. Ніхто з них не уточнював сутність символів. І лише наприкінці обчислень вся їхня математична схема давала правильний результат. Математичні апарати, якими користувалися Гейзенберг і Дірак розробки теорій атома у новій механіці, були більшість фізиків і незвичні, і складні. Не кажучи вже про те, що ніхто з них, незважаючи на всі хитрощі, не міг звикнути до думки, що хвиля - це частка, а частка - хвиля. Як уявити такого перевертня? Ервін Шредінгер, який працював у той час у Цюріху, підійшов до проблем атомної фізики зовсім з іншого боку і з іншими цілями. Його ідея полягала в тому, що будь-яку матерію, що рухається, можна розглядати у вигляді хвиль. Якщо це вірно, то Шредінгер перетворював основи матричної механіки Гейзенберга на щось цілком неприйнятне. У травні 1926 року Шредінгер опублікував доказ того, що ці два конкуруючі підходи по суті математично еквівалентні. Гейзенберг та інші прихильники матричної механіки відразу ж розпочали боротьбу на захист своєї концепції, причому з обох боків вона приймала все більш емоційне забарвлення. На захист цього підходу вони поставили своє майбутнє на карту. Шредінгер ж ризикував своєю репутацією, відмовляючись від визнання здавалося б ірраціональними понять дискретності і квантових стрибків і повертаючись до фізичних закономірностей безперервного, причинно обумовленого і раціонального хвильового руху. Жодна зі сторін не хотіла піти на поступки, що означало б визнання професійної переваги супротивників. Сама суть і майбутній напрямок розвитку квантової механіки раптово стали предметом суперечки в науковому світі. Цей розбрат надалі посилився у зв'язку з появою кар'єрних амбіцій із боку Гейзенберга. За кілька тижнів до того, як Шредінгер опублікував доказ еквівалентності обох підходів, Гейзенберг відмовився від посади професора в Лейпцизькому університеті, віддавши перевагу співпраці з Бором у Копенгагені. Скептично налаштований Веклейн, дід Вернера, поспішив до Копенгагена, щоб спробувати відмовити онука від ухваленого ним рішення; саме в цей момент з'явилася робота Шредінгера щодо еквівалентності обох підходів. Тиск Веклейна, що відновився, і кинутий Шредінгером виклик фундаментальним основам матричної фізики змусили Гейзенберга подвоїти зусилля і спробувати зробити роботу на такому високому рівні, щоб вона отримала широке визнання у фахівців, і зрештою забезпечила б отримання місця на будь-якій іншій кафедрі. Однак принаймні три події, що відбулися в 1926 році, викликали в нього відчуття величезної прірви між його ідеями та точкою зору Шредінгера. Перше з них – цикл лекцій, прочитаний Шредінгером у Мюнхені наприкінці липня та присвячений його новій фізиці. На цих лекціях молодий Гейзенберг доводив переповненої аудиторії, що теорія Шредінгера не пояснює деяких явищ. Однак він не зумів нікого переконати і залишив конференцію у пригніченому стані. Потім на осінній конференції німецьких учених та лікарів Гейзенберг став свідком повної і, на його думку, помилкової підтримки ідей Шредінгера. Нарешті, у Копенгагені у вересні 1926 року між Бором і Шредінгером розгорілася дискусія, в якій жодна зі сторін не досягла успіху. У результаті було визнано, що жодну з інтерпретацій квантової механіки не можна вважати цілком прийнятною. Рухомий у своїй роботі різними мотивами – особистими, професійними та науковими, – Гейзенберг у лютому 1927 року несподівано дав потрібну інтерпретацію, сформулювавши принцип невизначеності та не сумніваючись у його правильності. У листі до Паулі від 23 лютого 1927 року він наводить майже всі суттєві подробиці представленої рівно через місяць статті "Про квантово-теоретичне тлумачення кінематичних та механічних співвідношень", присвяченої принципу невизначеності. Відповідно до принципу невизначеності, одночасне вимір двох так званих сполучених змінних, таких як положення (координату) і імпульс частинки, що рухається, неминуче призводить до обмеження точності. Чим більш точно виміряно положення частинки, тим меншою точністю можна виміряти її імпульс, і навпаки. У граничному випадку абсолютно точне визначення однієї зі змінних веде до повної відсутності точності при вимірі іншої. Невизначеність - це вина експериментатора: вона є фундаментальним наслідком рівнянь квантової механіки і характерною властивістю кожного квантового експерименту. Крім того, Гейзенберг заявив, що поки справедлива квантова механіка, принцип невизначеності не може бути порушений. Вперше з часів наукової революції провідний фізик проголосив, що є межі наукового пізнання. Спільно з ідеями таких світил, як Нільс Бор і Макс Борн, принцип невизначеності Гейзенберга увійшов до логічно замкнутої системи "копенгагенської інтерпретації", яку Гейзенберг і Борн перед зустріччю провідних фізиків світу в жовтні 1927 року оголосили повністю завершеною і незмінною. Ця зустріч, п'ята зі знаменитих Сольвіївських конгресів, відбулася лише через кілька тижнів після того, як Гейзенберг став професором теоретичної фізики в Лейпцизькому університеті. Будучи лише двадцяти п'яти років від народження, він став наймолодшим професором у Німеччині. Гейзенберг вперше представив чітко сформульований висновок про найглибше слідство з принципу невизначеності, пов'язане з ставленням до класичного поняття причинності. Принцип причинності вимагає, щоб кожному явищу передувала єдина причина. Це становище заперечується принципом невизначеності, доведеним Гейзенбергом. Причинний зв'язок між сьогоденням і майбутнім втрачається, а закони та передбачення квантової механіки мають імовірнісний, або статистичний характер. Гейзенбергу та іншим "копенгагенцям" знадобилося зовсім небагато часу, щоб донести вчення, що відстоюється ними, до тих, хто не відвідував європейських інститутів. У Сполучених Штатах Гейзенберг знайшов особливо сприятливе середовище для навернення нових прихильників. Під час спільної з Діраком навколосвітньої подорожі в 1929 році Гейзенберг прочитав у університеті Чикаго, який надав величезний вплив на слухачів курс лекцій з "копенгагенської доктрини". У передмові до своїх лекцій Гейзенберг писав: "Мета цієї книги можна вважати досягнутою, якщо вона сприятиме утвердженню копенгагенського духу квантової теорії... який вказав на дорогу загальному розвитку сучасної атомної фізики". Коли "носій" цього "духу" повернувся до Лейпцигу, його ранні наукові праці були широко визнані в тій галузі професійної діяльності, яка забезпечувала йому високе становище як у суспільстві, так і в науці. У 1933 році одночасно зі Шредінгером і Діраком його роботи здобули найвище визнання - Нобелівську премію. Протягом п'яти років в Інституті Гейзенберга були створені найважливіші квантові теорії твердокристалічного стану, молекулярної структури, розсіювання випромінювання на ядрах та протоннейтронної моделі ядер. Спільно з іншими теоретиками вони зробили величезний крок у бік релятивістської квантової теорії поля та заклали основи для розвитку досліджень у галузі фізики високих енергій. Ці досягнення залучили багатьох найкращих студентів до такого наукового закладу, як Інститут Гейзенберга. Виховані у традиціях "копенгагенської доктрини", вони сформували нове домінуюче покоління фізиків, які поширили ці ідеї, роз'їхавшись по всьому світу в тридцяті роки після приходу до влади Гітлера. Хоча Гейзенберг по праву вважається сьогодні одним із найбільших фізиків сучасності, він у той же час критикується за багато його вчинків після приходу до влади Гітлера. Гейзенберг ніколи не був членом нацистської партії, проте він обіймав високі академічні посади та був символом німецької культури на окупованих територіях. З 1941 по 1945 Гейзенберг був директором інституту фізики кайзера Вільгельма і професором Берлінського університету. Не раз відкидаючи пропозиції емігрувати, він очолив основні дослідження з розщеплення урану, у яких був зацікавлений Третій рейх. Після закінчення війни вченого було заарештовано і відправлено до Англії. Гейзенберг давав різні пояснення своїм діям, які ще більше сприяли падінню його репутації за кордоном. Вірний син своєї країни, Гейзенберг, якому вдалося проникнути в таємниці природи, не зумів розглянути і зрозуміти глибину трагедії, до якої було введено Німеччину. 1946 року Гейзенберг повернувся до Німеччини. Він стає директором Фізичного інституту та професором Геттінгенського університету. З 1958 року вчений був директором Фізичного університету та астрофізики, а також професором Мюнхенського університету. Останніми роками зусилля Гейзенберга були спрямовані створення єдиної теорії поля. 1958 року він проквантував нелінійне спинорне рівняння Іваненка (рівняння Іваненка-Гейзенберга). Чимало його робіт присвячено філософським проблемам фізики, зокрема, теорії пізнання, де він стояв на позиції ідеалізму. Гейзенберг помер у своєму будинку в Мюнхені 1 лютого 1976 року від раку нирки та жовчного міхура. Автор: Самін Д.К.
▪ Бехтерєв Володимир. Біографія
Штучна шкіра для емуляції дотиків
15.04.2024 Котячий унітаз Petgugu Global
15.04.2024 Привабливість дбайливих чоловіків
14.04.2024
▪ Нові властивості чорних дірок ▪ Фотореле Toshiba середньої напруги для промислового застосування. ▪ Домашній очищувач повітря Xiaomi Mi Air Purifier Maх ▪ З батьківством не варто зволікати
▪ розділ сайту Охорона праці. Добірка статей ▪ стаття Безпека життєдіяльності. Конспект лекцій ▪ стаття Скляр. Посадова інструкція ▪ стаття Слуховий апарат. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Чудодійний збіг. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page