Presentamos a Werner Carl Heisenberg_Presentamos al sobrino de Beethoven, Carl_Zivner
Heisenberg es uno de los científicos más exitosos desde Einstein. Al igual que la hipótesis cuántica de la luz de Einstein inspirada en la teoría cuántica de Planck, Heisenberg también fundó la mecánica matricial en 1925 y propuso el principio de incertidumbre y la teoría de matrices. La mecánica cuántica es una herramienta poderosa e indispensable para que las personas estudien el mundo microscópico. Por sus nuevas contribuciones a la teoría cuántica, ganó el Premio Nobel de Física en 1932. Heisenberg también completó la teoría de los reactores nucleares. Debido a sus tremendos logros, se convirtió en el físico teórico y físico atómico más importante del siglo XX. De 1901 a 1976, el físico alemán Werner Carl Heisenberg recibió el Premio Nobel de Física en 1932 por su papel en la creación de la mecánica cuántica, uno de los logros más importantes de toda la historia de la ciencia.
Firma.
La mecánica es una rama de la física que estudia las leyes generales del movimiento de los objetos. Es la rama más básica de la física y la materia más básica. A principios del siglo XX, la gente se dio cuenta gradualmente de que las leyes de la mecánica generalmente aceptadas no podían describir el comportamiento de objetos diminutos como átomos y partículas subatómicas. Estaban desconcertados e incómodos porque las leyes generalmente aceptadas eran perfectas cuando se aplicaban a objetos macroscópicos, es decir, objetos mucho más grandes que los átomos individuales.
Tras el inicio de la Segunda Guerra Mundial, bajo la amenaza de la Alemania nazi, el gran físico danés Bohr dejó su querido Instituto de Física Teórica de Copenhague y a sus colegas de todo el mundo para irse a Estados Unidos. Muchos científicos alemanes también abandonaron sus hogares, decididos a no comprometerse con las fuerzas nazis. Sin embargo, quedó un físico igualmente destacado al que la Alemania nazi le confió la importante tarea de dirigir el trabajo técnico para desarrollar la bomba atómica. Bohr, que estaba lejos en una tierra extranjera, estaba enojado. Tuvo fuertes conflictos con sus antiguos colegas y formó un distanciamiento con él para toda la vida. Curiosamente, este científico a quien Bohr nunca ha perdonado recibió en 1970 la Medalla Internacional Bohr, que se otorga a "científicos o ingenieros que han hecho grandes contribuciones al uso pacífico de la energía atómica". La historia ha hecho una gran broma aquí, y el protagonista de esta broma, al igual que el "principio de incertidumbre" que descubrió, siempre es confuso y desconcertante. Se trata de Heisenberg, el fundador de la mecánica cuántica.
Murió el 1 de febrero de 1976 a la edad de 75 años.
Werner Heisenberg
A principios del siglo XX, la física teórica basada en la teoría de la relatividad de Einstein y el modelo atómico de Bohr atrajo a jóvenes investigadores. El Instituto Danés de Física Teórica se ha convertido en un destino para jóvenes físicos. En Munich, las primeras teorías de Bohr fueron ampliamente aceptadas y el trabajo en el Instituto Bohr se basó en el modelo atómico de Bohr-Sommerfeld. En julio de 1924, el artículo de Heisenberg sobre el efecto Zeeman anómalo pasó el examen, convirtiéndolo en profesor, calificado para dar conferencias de cualquier nivel en universidades alemanas. Bohr, obviamente muy encariñado con este destacado joven, también le escribió a Heisenberg, diciéndole que había recibido una subvención de 65.438.000 dólares de la Fundación Educativa Internacional (IEB) financiada por el Premio de la Fundación Rockefeller, que le dio la oportunidad de ir. a Copenhague para trabajar con Bohr y sus colegas durante un año. Los físicos teóricos de todo el mundo reunidos en aquel momento en el Instituto Bohr intentaban utilizar este modelo para explorar las líneas espectrales y su división en campos eléctricos y magnéticos, creando así una teoría de los procesos atómicos sin contradicciones lógicas. Al mismo tiempo, el propio Bohr creía que sólo se podría lograr progreso apartándose resueltamente de los puntos de vista tradicionales. Pero siempre le ha preocupado la cuestión de por dónde empezar. Ésta es una pregunta complicada porque se refiere a la transición de la mecánica clásica tradicional a una ciencia más natural. La aparición de cosas nuevas siempre exige superar muchos obstáculos. ¿Qué hacemos? Todo el instituto está inmerso en la meditación y la experimentación constante. En 1925, cuando todos los esfuerzos parecían en vano, parecía que la física había llegado a un callejón sin salida.
Sin embargo, las ideas de Heisenberg resolvieron la confusión a largo plazo de Bohr. Cuando Heisenberg estaba en la universidad, se mostraba escéptico ante todos los modelos atómicos. En su opinión, la teoría de Bohr no podía probarse experimentalmente de manera ideal.
Porque la teoría de Bohr se basa en algunas cantidades que no se pueden observar ni medir directamente, como la velocidad y la trayectoria del movimiento de los electrones. Heisenberg creía que en los experimentos no podemos esperar descubrir algunas propiedades atómicas que no son observables en absoluto, como la posición de los electrones en el átomo, la velocidad y la trayectoria de los electrones, sino que solo debemos explorar aquellos valores que pueden ser determinados experimentalmente, como los átomos, la energía en un estado fijo, la frecuencia e intensidad de la radiación atómica, etc. Entonces, al calcular un determinado valor, solo necesitamos usar la comparación mutua entre los valores que se pueden observar en principio, es decir, solo podemos confiar en la abstracción matemática para resolver el problema. Por lo tanto, Heisenberg fue el primero en encontrar una base matemática suficiente a partir del principio de correspondencia de Bohr, convirtiendo este principio de un principio empírico en un método científico para estudiar los procesos internos de los átomos.
Heisenberg no se quedó ahí. En junio de 1925 resolvió otro problema importante de la física: cómo explicar el estado energético estable de un átomo armónico no simple, sentando así las bases para el desarrollo de la mecánica cuántica. Unos meses más tarde, publicó un artículo titulado "Una nueva interpretación de la teoría cuántica sobre la relación entre cinemática y mecánica" en el "Journal of Physics", introduciendo una nueva cantidad matemática en el campo de la física y estableciendo así la teoría cuántica. La teoría de Heisenberg se basó en observables o cantidades mensurables. Creía que era imposible determinar siempre con precisión la posición de un electrón en el espacio en un momento determinado, ni rastrearlo en su órbita, por lo que era imposible determinar si la órbita planetaria hipotetizada por Bohr realmente existía. Por lo tanto, las cantidades mecánicas como la posición y la velocidad deben representarse mediante el sistema matemático abstracto de "matriz" en álgebra lineal, en lugar de mediante números ordinarios. Como sistema matemático, la matriz hace referencia a la teoría de los números complejos ordenados en un rectángulo. La posición de cada número en el rectángulo está representada por dos indicadores, uno equivalente a una fila en la posición matemática, y el otro equivalente a una columna. en la posición matemática. Después de que se propuso la "matriz", Born rápidamente notó la importancia de este tema y colaboró con Jordan para estudiar más a fondo los principios de la mecánica matricial. En septiembre de 1925, publicaron juntos el artículo "Mecánica cuántica", desarrollando las ideas de Heisenberg en una teoría sistemática de la mecánica cuántica. 065438 de junio 065438 de octubre, Heisenberg colaboró con Born y Jordan para publicar el artículo "Reinterpretación de la teoría cuántica sobre la relación entre cinemática y mecánica", creando el sistema formal de la mecánica cuántica: la mecánica matricial. Desde entonces, la gente ha descubierto las leyes naturales de la microestructura atómica. Einstein comentó: "Heisenberg puso un enorme huevo cuántico".
La mecánica matricial de Heisenberg es un método algebraico que parte de la naturaleza discreta de las líneas espectrales observadas y enfatiza la discontinuidad. Unos meses más tarde, a principios de 1926, el físico austriaco Schrödinger utilizó el método de resolución de ecuaciones diferenciales, partiendo de la popularización de la teoría clásica y enfatizando la continuidad, y así estableció la segunda teoría de la mecánica cuántica: la mecánica ondulatoria. Dado que los fundadores de las dos teorías sólo creían en sus propias teorías y entendían poco los pensamientos del otro, era inevitable un debate en el que ambos criticaban la teoría del otro. Más tarde, Schrödinger y Neumann demostraron la equivalencia matemática de la mecánica ondulatoria y la mecánica matricial después de estudiar cuidadosamente la mecánica matricial de Heisenberg. La exitosa combinación de estas dos teorías ha enriquecido y ampliado enormemente el sistema teórico cuántico. De esta forma, en 1926 se estableció formalmente el método para resolver los problemas de la física atómica.
Más tarde, cuando Heisenberg explicó el fenómeno de la alternancia de líneas espectrales fuertes y débiles en el espectro de las moléculas de hidrógeno, utilizó la mecánica matricial para dividir las moléculas de hidrógeno en dos formas: hidrógeno normal e hidrógeno extendido, es decir, descubrió el hidrógeno alotrópico. Este es un descubrimiento sorprendente. En 1933, en reconocimiento a su creación de la mecánica cuántica, especialmente el descubrimiento del hidrógeno alotrópico utilizando la teoría de la mecánica cuántica, la Real Academia Sueca de Ciencias le otorgó el Premio Nobel de Física. La suerte le cayó al joven Heisenberg.
Werner Heisenberg
Wenner Carl Heisenberg es un famoso físico teórico y filósofo alemán y uno de los fundadores de la mecánica cuántica. 1901 65438 Nació el 5 de febrero de 1901 65438 en Würzburg, Alemania. Su padre, el Dr. A. Heisenberg, fue un famoso lingüista e historiador del este de Roma. Fue profesor de griego medieval y moderno en la Universidad de Munich.
Bajo su influencia, el joven Heisenberg aprendió algunos conocimientos lingüísticos, de los que su padre estaba orgulloso.
Antes de 1920, Heisenberg estudió en la famosa Escuela Maxim de Munich. La Escuela Maximilian ha formado a muchos futuros científicos, como Max Planck, el fundador del pensamiento cuántico, que estudió aquí hace 40 años. En la escuela secundaria, Heisenberg quedó fascinado con las matemáticas y rápidamente dominó el cálculo diferencial y el cálculo integral. En ese momento, esperaba convertirse en matemático en el futuro. Sin embargo, su posterior carrera universitaria cambió el destino del joven.
Después de graduarse de la escuela secundaria en 1920, Heisenberg fue admitido en la Universidad de Munich y estudió física bajo la dirección de Sommerfeld y Wayne. Posteriormente estudió física en la Universidad de Göttingen bajo la dirección de Born y Hilbert. En 1923, Heisenberg escribió una tesis doctoral sobre mecánica de fluidos, titulada "Sobre la estabilidad y turbulencia de los flujos de fluidos", en la que estudió en detalle la aproximación de la teoría no lineal. A finales de año, Heisenberg se doctoró en Filosofía en la Universidad de Munich.
1923 10 Regresa a Göttingen y es contratado como profesor asistente por Max Born.
Conocí a Einstein por primera vez en Gotinga el 7 de junio de 1924.
De 1924 a 1927, fue financiado por la Fundación Rockefeller y vino al Instituto de Física Teórica de Copenhague para trabajar con Bohr. Después de eso, Heisenberg comenzó una fructífera investigación académica en una atmósfera de feroz controversia académica a largo plazo.
1933 65438 ganó el Premio Nobel de Física de 1932 el 11 de febrero.
La teoría de los positrones fue propuesta el 21 de junio de 1934.
Werner Heisenberg
Durante la Segunda Guerra Mundial, Einstein y otros científicos fueron perseguidos por los nazis. Heisenberg se quedó en Alemania por amor a Alemania e hizo todo lo posible para salvar la ciencia. .
En 1941, fue nombrado profesor de física en la Universidad de Berlín y director del Real Instituto de Física Kaiser Wilhelm. Se convirtió en el líder de Alemania en el desarrollo de bombas atómicas y armas nucleares, y trabajó con Hahn, uno de los descubridores de la fisión nuclear, para desarrollar reactores nucleares. A medida que avanzaba la guerra, Heisenberg pronto se vio atrapado entre una paradoja: amaba a su país, pero odiaba las atrocidades de los nazis. Por lo tanto, tomó medidas prácticas para frenar el desarrollo de armas nucleares alemanas.
En 65438-0946, Heisenberg y sus colegas restablecieron el Instituto de Física de la Universidad de Göttingen en Göttingen, dedicándose a investigaciones sobre física y astrofísica, y ejerciendo como director.
En 1948, el instituto pasó a llamarse Instituto Max Planck de Física. Diez años más tarde, fue contratado como profesor de Física en la Universidad de Munich bajo la dirección de Werner Carl Heisenberg, y el instituto se mudó con él a Munich y pasó a llamarse Instituto Max Puck de Física y Astrofísica.
Después de la Segunda Guerra Mundial, Heisenberg hizo grandes contribuciones a la promoción de la aplicación pacífica de la energía atómica. En 1957, él y otros científicos alemanes se opusieron a dotar al ejército alemán de armas nucleares. También trabajó en estrecha colaboración con el Instituto Internacional de Física Atómica de Ginebra y fue el primer presidente del comité del instituto.
Este talentoso físico nunca abandonará sus continuos esfuerzos académicos. En los 20 años posteriores a 1953, Heisenberg centró su atención en el estudio de la teoría de partículas elementales. En abril de 1958 propuso la teoría del espinor no lineal. La teoría se basa en cuatro ecuaciones diferenciales no lineales y su llamada "fórmula del universo", que incluye gravitones. Aplicadas a la naturaleza, estas ecuaciones pueden reflejar la forma básica de sistemas diferenciales con simetrías universales y pueden explicar la diversidad de partículas elementales producidas en colisiones de alta energía. Heisenberg utilizó su investigación para promover continuamente el desarrollo de la física moderna.
El 1 de febrero de 1976 falleció Heisenberg, el científico más destacado del siglo XX. Como fundador de la mecánica cuántica, la gente nunca olvidará que cambió la visión básica de la gente sobre el mundo objetivo y su enorme impacto en la aplicación práctica de equipos modernos como láseres, transistores y microscopios electrónicos. Este científico que siempre siguió como ejemplo a Colón abrió un nuevo camino en el mundo microscópico de la física, se convirtió en uno de los fundadores de la mecánica cuántica y realizó destacadas contribuciones en los campos de la cinemática y la mecánica de partículas.
En 1925, Werner Heisenberg propuso una nueva teoría física, que era fundamentalmente diferente de la teoría clásica newtoniana en conceptos básicos. Esta nueva teoría -con algunas revisiones por parte de los herederos de Heisenberg- logró resultados brillantes, y hoy se acepta que puede aplicarse a todos los sistemas físicos, independientemente de su tipo o tamaño.
Utilice la energía matemática para demostrar que cuando sólo están involucrados sistemas macroscópicos, las predicciones de la mecánica cuántica son diferentes de las de la mecánica clásica, pero la diferencia entre ellas es demasiado pequeña para ser medida (por esta razón, la mecánica clásica mecánica - Matemáticamente mucho más simple que la mecánica cuántica - todavía utilizable en la mayoría de las operaciones científicas). Sin embargo, en el caso de los sistemas atómico-dimensionales, las predicciones de la mecánica cuántica son muy diferentes de las de la mecánica clásica. Los experimentos han demostrado que las predicciones de la mecánica cuántica son correctas en tales casos.
Uno de los resultados de la teoría de Heisenberg es el famoso "principio de incertidumbre". Este principio fue propuesto por él mismo en 1927 y generalmente se considera uno de los principios más profundos y de mayor alcance de la ciencia. La función del principio de incertidumbre es que muestra algunas limitaciones teóricas de nuestras capacidades de medición científica, lo cual es significativo. Si un científico no puede, ni siquiera en las mejores circunstancias, utilizar las leyes fundamentales de la física para obtener conocimientos precisos sobre el sistema que estudia, es una clara indicación de que el comportamiento futuro del sistema no puede predecirse completamente. Según el principio de incertidumbre, no importa qué mejoras se realicen en los instrumentos de medición, ¡no podremos superar esta dificultad!
El principio de incertidumbre establece que la física, por su propia naturaleza, no puede hacer predicciones más allá de los límites estadísticos (por ejemplo, un científico que estudie la radiación podría predecir que dos millones de tres billones de átomos se evaporarán en el segundo. El cielo emite gamma rayos, pero no podía predecir que algún átomo de radio en particular lo haría). En muchas situaciones prácticas, esto no constituye una limitación grave. Cuando se trata de grandes cantidades, los métodos estadísticos a menudo pueden proporcionar una base muy fiable para la acción; sin embargo, cuando se trata de cantidades pequeñas, las predicciones estadísticas son realmente poco fiables; De hecho, en los sistemas microscópicos, el principio de incertidumbre nos obliga a abandonar nuestras nociones estrictas de causalidad material. Esto indica un cambio muy profundo en los conceptos básicos de la ciencia; es tan profundo que incluso grandes científicos como Einstein no están dispuestos a aceptarlo. Einstein dijo una vez: "No creo que Dios esté jugando a los dados con el universo". Sin embargo, esta es esencialmente la opinión que la mayoría de los físicos modernos creen que deben adoptar.
Obviamente, desde una cierta perspectiva teórica, la teoría cuántica ha cambiado nuestro concepto básico del mundo material, y el grado de cambio puede ser mayor que la teoría de la relatividad. Pero las consecuencias de la teoría cuántica fueron más que un simple cambio de perspectiva sobre la vida.
En la aplicación práctica de la teoría cuántica, existen instrumentos modernos como microscopios electrónicos, láseres y semiconductores. También tiene muchas aplicaciones en física nuclear y energía atómica. Constituye la base de nuestro conocimiento de espectroscopia y se utiliza ampliamente en astronomía y química. También se utiliza para investigaciones teóricas sobre diversos temas como las propiedades del helio líquido, la estructura interna de las estrellas, el ferromagnetismo y la radiactividad.
Werner Heisenberg nació en Alemania en 1901 y se doctoró en física teórica por la Universidad de Munich en 1923. De 1924 a 1927 trabajó en Copenhague con el gran físico danés Niels Bohr. Su primer artículo importante sobre mecánica cuántica se publicó en 1925, y los resultados de su discusión sobre el principio de incertidumbre se publicaron en 1927. Heisenberg murió repentinamente en 1976 a la edad de 74 años, dejando esposa y siete hijos.
En términos de la importancia de la mecánica cuántica, los lectores pueden preguntarse, ¿por qué Heisenberg no ocupa un lugar destacado en este libro? Sin embargo, Heisenberg no fue el único científico importante que creó la mecánica cuántica. Sus predecesores Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr y el científico francés Louis de Broglie hicieron profundas contribuciones a este fin. Además, muchos otros científicos, incluidos el austriaco Erwin Schrödinger y el inglés P. A. M. Dirac, hicieron importantes contribuciones a la teoría cuántica en los años posteriores a la publicación del artículo original de Heisenberg. Pero creo que Heisenberg fue la figura principal en la creación de la mecánica cuántica. Incluso si le pagaran por su trabajo, sus contribuciones deberían ocupar un lugar destacado en este volumen.
De 1927 a 1941, Heisenberg fue profesor de física teórica en la Universidad de Leipzig.
Werner Heisenberg
Académicamente, Heisenberg no solo fue pionero en el desarrollo de la mecánica cuántica, sino que también fue pionero en el desarrollo de la electrodinámica cuántica, la dinámica de vórtices y la física de la radiación cósmica. Ha realizado contribuciones destacadas. a otras ramas de la física como la teoría ferromagnética. Además, fue un destacado filósofo.
En 1927, Heisenberg publicó el artículo "El contenido intuitivo de la cinemática y la mecánica de la teoría cuántica", proponiendo el influyente "principio de incertidumbre" para explicar la mecánica cuántica en la física. Él cree que cuando nuestro trabajo pase del ámbito macroscópico al ámbito microscópico, nuestros instrumentos macroscópicos (herramientas de observación) inevitablemente interferirán con las partículas microscópicas (objetos de investigación). Por lo general, la gente sólo puede utilizar conceptos clásicos que reflejan el mundo macroscópico para describir los resultados medidos por instrumentos macroscópicos, por lo que los resultados medidos no son exactamente los mismos que el estado original de las partículas. Basándose en este principio, Heisenberg afirmó que es imposible determinar con precisión la posición y la velocidad de un objeto físico al mismo tiempo. Cuanto más precisa es una cantidad, menos precisa es la otra. Por lo tanto, debe haber algún error al determinar la posición y velocidad de las partículas en movimiento. Estos errores son triviales para la gente común, pero no pueden ignorarse en la investigación atómica. En principio, el principio de incertidumbre puede afectar a diversos fenómenos de la física, pero su importancia es más obvia en el ámbito microscópico de la física. Por lo general, en la práctica, si el número de personas que participan en la investigación es grande, los métodos estadísticos brindan una garantía confiable para las actividades de investigación, pero si el número involucrado es pequeño, el principio de incertidumbre nos hará cambiar nuestra visión original de la causalidad física y aceptarla; Principio de incertidumbre.
Antes del descubrimiento del principio de incertidumbre, mucha gente creía que si la posición y la velocidad de cada partícula en la naturaleza en cualquier momento pudieran medirse de antemano, entonces toda la historia del universo, ya sea en el pasado o el futuro, sería en principio Todo se puede calcular. Pero el principio de incertidumbre niega la posibilidad de este escenario. Porque, de hecho, no se puede medir con precisión la posición y la velocidad del movimiento de las partículas al mismo tiempo. El principio de incertidumbre explica, hasta cierto punto, las limitaciones de la medición científica. "Introducción a Werner Carl Heisenberg" muestra que las leyes básicas de la física a veces no permiten a los científicos comprender correctamente el sistema de investigación en condiciones ideales y, por lo tanto, no pueden predecir completamente los cambios que ocurrirán en este sistema. Este principio es de gran importancia y trascendental. Esta es una innovación importante en el determinismo, la filosofía básica de la ciencia. Le dice a la gente que a medida que los instrumentos de medición continúan mejorando, es imposible superar los errores reales. Por lo tanto, en la práctica, este principio es aceptado cada vez por más científicos.
Heisenberg también escribió una serie de obras sobre física y filosofía a lo largo de su vida, como "Cuestiones filosóficas en la ciencia nuclear", "Física y filosofía", "Leyes naturales y estructura material", "Parte de y el Todo", "El Desarrollo y la Sociedad de la Física Atómica", etc. , hizo contribuciones imborrables a la física y la filosofía modernas.
Además de la Medalla Max Planck, la Cruz Federal Alemana al Mérito y el Premio Nobel de Física, Heisenberg recibió doctorados honoris causa por las Universidades de Bruselas, Karlsruhe y Budapest. Es miembro de la Royal Society de Londres, miembro de numerosas sociedades científicas de Göttingen, Baviera, Sajonia, Prusia, Suecia, Rumania, Noruega, España, Países Bajos, Roma y Estados Unidos, y miembro de la Academia Alemana. de Ciencias y la Academia Italiana de Ciencias. En 1953, se convirtió en presidente de la Fundación Humboldt, jefe de la delegación alemana ante la Comisión Europea para la Investigación Nuclear y representante de Alemania Occidental en la Conferencia de Ginebra sobre los Usos Pacíficos de la Energía Atómica.