فيرنر هايزنبرغ: سيرة ذاتية ، اكتشاف ، مساهمات ، أعمال - علم - 2025

كان فيرنر هايزنبرغ (1901-1976) فيزيائيًا وفيلسوفًا ألمانيًا معروفًا بكونه الرجل الذي تمكن من صياغة ميكانيكا الكم من حيث المصفوفات ، بالإضافة إلى إنشاء مبدأ عدم اليقين. بفضل هذه الاكتشافات ، تمكن من الفوز بجائزة نوبل في الفيزياء عام 1932.

بالإضافة إلى ذلك ، ساهم بمساهمات في نظريات الديناميكا المائية للسوائل المضطربة ، والنواة الذرية ، والمغناطيسية الحديدية ، والأشعة الكونية ، والجسيمات دون الذرية ، من بين أبحاث أخرى.

Bundesarchiv، Bild 183-R57262 / UnknownUnknown مؤلف / CC-BY-SA 3.0 ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

كان أحد العلماء الذين تدخلوا في مشروع الأسلحة النووية النازية الألمانية خلال الحرب العالمية الثانية. عندما انتهت الحرب ، تم تعيينه مديرًا لمعهد قيصر ويلهيلم للفيزياء.

شغل منصب مدير حتى انتقلت المؤسسة إلى ميونيخ ، حيث توسعت وأعيدت تسميتها بمعهد ماكس بلانك للفيزياء والفيزياء الفلكية.

كان هايزنبرغ رئيسًا لمجلس الأبحاث الألماني ، ولجنة الفيزياء الذرية ، ومجموعة عمل الفيزياء النووية ، ورئيسًا لمؤسسة ألكسندر فون هومبولت.

سيرة شخصية

السنوات والدراسات المبكرة

ولد فيرنر كارل هايزنبرغ في 5 ديسمبر 1901 في فورتسبورغ ، ألمانيا. كان ابن كاسبار إرنست أوغست هايزنبرغ ، مدرس في المدرسة الثانوية للغات الكلاسيكية الذي أصبح مدرس الدراسات اليونانية الوحيد في ألمانيا في العصور الوسطى والحديثة في نظام الجامعة. كانت والدته امرأة تدعى آني ويكلين.

بدأ دراساته في الفيزياء والرياضيات في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ وجامعة جورج أوغست في غوتنغن بين عامي 1920 و 1923.

لاحظ الأستاذ والفيزيائي ، أرنولد سومرفيلد ، أفضل طلابه وعرف باهتمام هايزنبرغ بنظريات الفيزياء التشريحية لدين نيلز بور. اصطحبه الأستاذ إلى مهرجان بوهر في يونيو 1922.

أخيرًا ، في عام 1923 ، حصل على الدكتوراه من ميونيخ تحت إشراف سومرفيلد وأكمل تأهيله في العام التالي.

اقترح سومرفيلد نفسه موضوع أطروحة الدكتوراه لهايزنبرغ. سعى إلى معالجة فكرة الاضطراب الذي يُنظر إليه على أنه نمط من حركة السوائل يتميز بالتغيرات المفاجئة في الضغط وسرعة التدفق.

وبشكل أكثر تحديدًا ، تناول هايزنبرغ مشكلة الاستقرار باستخدام عدة معادلات محددة. خلال فترة شبابه ، كان عضوًا في جمعية الكشافة الألمانية وجزءًا من حركة الشباب الألمانية.

بداية حياته المهنية

بين عامي 1924 و 1927 ، تمت الإشارة إلى Heisenberg لكونه أستاذًا جامعيًا خاصًا (أستاذ جامعي) ، في Göttingen.

من 17 سبتمبر 1924 إلى 1 مايو من العام التالي ، أجرى بحثًا مع الفيزيائي الدنماركي نيلز بور ، بفضل منحة من مؤسسة روكفلر مجلس التعليم الدولي.

في عام 1925 طور على مدى ستة أشهر صياغة لميكانيكا الكم. تطبيق رياضي كامل إلى حد ما ، يرافقه الفيزيائيون الألمان ماكس بورن وباسكوال جوردان.

أثناء وجوده في كوبنهاغن ، تمكن هايزنبرغ في عام 1927 من تطوير مبدأ عدم اليقين الخاص به ، بينما كان يعمل على الأسس الرياضية لميكانيكا الكم.

بعد الانتهاء من بحثه ، في 23 فبراير ، كتب رسالة إلى الفيزيائي النمساوي وولفجانج باولي ، وصف فيها هذا المبدأ لأول مرة.

ثم ، في عام 1928 ، قدم مقالًا نُشر في لايبزيغ حيث استخدم مبدأ استبعاد باولي لحل لغز المغناطيسية الحديدية ؛ ظاهرة فيزيائية تنتج ترتيبًا مغناطيسيًا في نفس الاتجاه والمعنى.

في بداية عام 1929 ، قدم هايزنبرغ وباولي ورقتين عملتا على وضع أسس نظرية المجال الكمي النسبي.

جائزة نوبل

لم ينجح Werner Heisenberg في تطوير برنامج البحث لإنشاء نظرية المجال الكمي مع بعض زملائه فحسب ، بل تمكن أيضًا من العمل على نظرية النواة الذرية بعد اكتشاف النيوترون في عام 1932.

في مثل هذا المشروع ، نجح في تطوير نموذج التفاعل بين البروتونات والنيوترونات في وصف مبكر أصبح يُعرف فيما بعد بالقوة القوية.

في عام 1928 ، رشح ألبرت أينشتاين Werner Heisenberg و Max Born و Pascual Jordan لجائزة نوبل في الفيزياء. تم تأجيل الإعلان عن جائزة عام 1932 حتى نوفمبر 1933.

في هذا الوقت تم الإعلان عن فوز Heisenberg بجائزة عام 1932 لإنشاء ميكانيكا الكم. من مساهمة Heisenberg ، تم اكتشاف الأشكال المتآصلة للهيدروجين: أي ، الهياكل الذرية المختلفة للمواد البسيطة.

الهجمات النازية

في نفس العام الذي حصل فيه على جائزة نوبل للسلام عام 1933 ، شهد صعود الحزب النازي. استبعدت السياسات النازية "غير الآريين" ، مما يعني إقالة العديد من الأساتذة ، بما في ذلك: بورن وأينشتاين وزملاء آخرين من هايزنبرغ في لايبزيغ.

كان رد هايزنبرغ على مثل هذه الأعمال هادئًا ، بعيدًا عن الاحتجاج العام لأنه كان يعتقد أن النظام النازي سيكون قصير الأجل. سرعان ما أصبح Heisenberg هدفًا سهلًا.

روجت مجموعة من الفيزيائيين النازيين الراديكاليين لفكرة "الفيزياء الآرية" مقابل "الفيزياء اليهودية" ، هذه هي النظرية المتعلقة بنظريات النسبية ونظريات الكم. في الواقع ، تعرض هايزنبرغ لهجوم شديد من قبل الصحافة النازية ، ووصفته بأنه "يهودي أبيض".

كان سومرفيلد قد فكر في ترك هايزنبرغ خلفًا له للدراسة في جامعة ميونيخ. ومع ذلك ، فشلت محاولته للتعيين بسبب معارضة الحركة النازية. هايزنبرغ كان قد ترك له طعم مر بعد القرارات التعسفية للنازيين.

Heisenberg في الحرب العالمية الثانية

في 1 سبتمبر 1939 ، تم تشكيل برنامج الأسلحة النووية الألماني ، في نفس اليوم الذي بدأت فيه الحرب العالمية الثانية. بعد عدة اجتماعات ، تم ضم Heisenberg إلى منصب المدير العام.

من 26 إلى 28 فبراير 1942 ، ألقى هايزنبرغ محاضرة علمية لمسؤولي الرايخ حول الحصول على الطاقة من الانشطار النووي.

بالإضافة إلى ذلك ، أوضح حول إمكانات الطاقة الهائلة التي يوفرها هذا النوع من الطاقة. وادعى أنه يمكن إطلاق 250 مليون فولت من الإلكترونات من خلال انشطار نواة الذرة ، لذلك شرعوا في إجراء البحث.

تم تسليط الضوء على اكتشاف الانشطار النووي في ألمانيا. ومع ذلك ، لم تنجح مجموعة أبحاث هايزنبرغ في إنتاج مفاعل أو قنبلة ذرية.

قدمت بعض المراجع هايزنبرغ على أنه غير كفء. آخرون ، على العكس من ذلك ، أشاروا إلى أن التأخير كان عن قصد أو أن الجهود تم تخريبها. ما كان واضحا هو أنه كانت هناك أخطاء كبيرة في نقاط مختلفة من التحقيق.

وفقًا لمراجع مختلفة ، تكشف النصوص من الألمانية إلى الإنجليزية أن كلاً من هايزنبرغ وزملائه الآخرين كانوا سعداء بانتصار الحلفاء في الحرب العالمية الثانية.

سنوات ما بعد الحرب والموت

أخيرًا في عام 1946 ، استأنف منصبه في معهد القيصر فيلهلم ، والذي سرعان ما أعيد تسميته بمعهد ماكس بلانك للفيزياء. في سنوات ما بعد الحرب ، تولى هايزنبرغ أدوارًا كمسؤول ومتحدث باسم العلوم الألمانية في ألمانيا الغربية ، محافظًا على موقف غير سياسي.

في عام 1949 ، أصبح أول رئيس لمجلس الأبحاث الألماني بهدف الترويج لعلوم بلاده على المستوى الدولي.

في وقت لاحق ، في عام 1953 ، أصبح الرئيس المؤسس لمؤسسة همبولت. منظمة تمولها الحكومة تقدم منحًا دراسية للباحثين الأجانب لإجراء البحوث في ألمانيا.

في أواخر الستينيات ، تمكن هايزنبرغ من كتابة سيرته الذاتية. نُشر الكتاب في ألمانيا ، وبعد سنوات تُرجم إلى اللغة الإنجليزية ، ثم إلى لغات أخرى.

في 1 فبراير 1976 ، توفي هايزنبرغ بسبب سرطان الكلى والمرارة. في اليوم التالي ، سار زملاؤه من معهد الفيزياء إلى منزله ، ووضعوا شموعًا على الباب الأمامي لتقديم احترامهم للعالم الأسطوري.

الاكتشافات والمساهمات

ميكانيكا ماتريكس

تم إنشاء النماذج الأولى لميكانيكا الكم بواسطة ألبرت أينشتاين ونيلز بور وعلماء بارزين آخرين. في وقت لاحق ، قامت مجموعة من الفيزيائيين الشباب بالتفصيل على عكس النظريات الكلاسيكية ، بناءً على التجارب وليس على الحدس ، باستخدام لغات أكثر دقة.

في عام 1925 ، كان Heisenberg أول من صنع واحدة من أكثر الصيغ الرياضية اكتمالاً لميكانيكا الكم. كانت فكرة هايزنبرغ هي أنه من خلال هذه المعادلة ، يمكن توقع شدة الفوتونات في مختلف نطاقات طيف الهيدروجين.

تعتمد هذه الصيغة على حقيقة أنه يمكن وصف أي نظام وقياسه من خلال الملاحظات والقياسات العلمية وفقًا لنظرية المصفوفة. بهذا المعنى ، المصفوفات هي تعبيرات رياضية لربط البيانات من ظاهرة ما.

مبدأ عدم اليقين

غالبًا ما تكون فيزياء الكم مربكة ، حيث يتم استبدال المحدد بالاحتمالات. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون الجسيم في مكان أو آخر ، أو حتى في كليهما في نفس الوقت ؛ لا يمكن تقدير موقعه إلا من خلال الاحتمالات.

يمكن تفسير هذا الارتباك الكمي بفضل مبدأ اللايقين لهايزنبرغ. في عام 1927 ، شرح الفيزيائي الألماني مبدأه بقياس موضع وحركة الجسيم. على سبيل المثال ، الزخم هو ضرب كتلته في سرعته.

بالنظر إلى هذه الحقيقة ، يشير مبدأ عدم اليقين إلى أنه لا يمكن معرفة موضع وحركة الجسيم بيقين مطلق. ادعى Heisenberg أن هناك حدًا لمدى معرفة موضع الجسيم وزخمه ، حتى باستخدام نظريته.

بالنسبة إلى Heisenberg ، إذا كنت تعرف الموقف بدقة شديدة ، يمكنك فقط الحصول على معلومات محدودة حول زخمه.

نموذج نيوترون-بروتون

قدم نموذج البروتون والإلكترون بعض المشاكل. على الرغم من أنه تم قبول أن النواة الذرية تتكون من البروتونات والنيوترونات ، إلا أن طبيعة النيوترون لم تكن واضحة.

بعد اكتشاف النيوترون ، اقترح فيرنر هايزنبرغ والفيزيائي السوفيتي الأوكراني دميتري إيفانينكو نموذجًا للبروتون والنيوترون للنواة في عام 1932.

تتناول أوراق هايزنبرغ وصفًا تفصيليًا للبروتونات والنيوترونات داخل النواة من خلال ميكانيكا الكم. كما افترض وجود إلكترونات نووية بصرف النظر عن النيوترونات والبروتونات.

وبشكل أكثر تحديدًا ، افترض أن النيوترون هو مركب بروتون-إلكترون ، ولا يوجد تفسير ميكانيكي كم له.

على الرغم من أن نموذج النيوترون والبروتون قد حل العديد من المشكلات وأجاب على أسئلة معينة ، إلا أنه أثبت وجود مشكلة في شرح كيفية انبعاث الإلكترونات من النواة. ومع ذلك ، بفضل هذه الاكتشافات ، تغيرت صورة الذرة وسرعت بشكل كبير اكتشافات الفيزياء الذرية.

يلعب

المبادئ الفيزيائية لنظرية الكم

كان كتاب المبادئ الفيزيائية لنظرية الكم كتابًا بقلم فيرنر هايزنبرغ ، نُشر لأول مرة في عام 1930 بفضل جامعة شيكاغو. في وقت لاحق ، في عام 1949 ، تمت إعادة طباعة نسخة جديدة بنجاح.

كتب الفيزيائي الألماني هذا الكتاب بهدف مناقشة ميكانيكا الكم بطريقة بسيطة ، مع القليل من اللغة التقنية لتوفير فهم سريع لهذا العلم.

تم الاستشهاد بالكتاب أكثر من 1200 مرة في مراجع ومصادر رسمية مهمة. يعتمد هيكل العمل بشكل أساسي على المناقشة السريعة والسهلة لنظرية الكم ومبدأ عدم اليقين الخاص بها.

الفيزياء والفلسفة

تألفت الفيزياء والفلسفة من عمل أساسي كتبه فيرنر هايزنبرغ بإيجاز في عام 1958. في هذا العمل ، يشرح هايزنبرغ أحداث الثورة في الفيزياء الحديثة من أساس مقالاته وإسهاماته البارزة.

تميز Heisenberg بإلقاء محاضرات لا حصر لها ومحادثات حول الفيزياء طوال حياته العلمية. بهذا المعنى ، هذا العمل عبارة عن تجميع لكل المحادثات المتعلقة باكتشافات العالم الألماني: مبدأ عدم اليقين والنموذج الذري.

الفيزياء وما بعدها

كان كتاب الفيزياء وما بعدها كتابًا كتبه فيرنر هايزنبرغ في عام 1969 ، والذي يحكي تاريخ الاستكشاف الذري وميكانيكا الكم من تجربته.

يأخذ الكتاب محادثات حول المناقشات بين هايزنبرغ وزملائه الآخرين في ذلك الوقت حول مواضيع علمية مختلفة. يتضمن هذا النص محادثات مع ألبرت أينشتاين.

كانت نية هايزنبرج أن يتمتع القارئ بتجربة الاستماع شخصيًا لفيزيائيين مختلفين معترف بهم ، مثل نيلز بور أو ماكس بلانك ، ليس فقط الحديث عن الفيزياء ، ولكن أيضًا عن الموضوعات الأخرى المتعلقة بالفلسفة والسياسة ؛ ومن هنا جاء عنوان الكتاب.

بالإضافة إلى ذلك ، يسرد العمل ظهور فيزياء الكم ووصف البيئة التي عاشوا فيها ، مع وصف تفصيلي للمناظر الطبيعية وتعليمهم في الطبيعة المميزة للوقت.

المراجع

1. فيرنر هايزنبرغ ، ريتشارد بيلر ، (بدون تاريخ). مأخوذة من موقع Britannica.com
2. Weiner Heisenberg ، بوابة مشاهير العلماء ، (بدون تاريخ). مأخوذة من Famousscientists.org
3. فيرنر كارل هايزنبرغ ، جامعة بورتال في سانت أندروز ، اسكتلندا ، (بدون تاريخ). مأخوذة من groups.dcs.st-and.ac.uk
4. فيرنر هايزنبرغ ، ويكيبيديا باللغة الإنجليزية ، (بدون تاريخ). مأخوذة من Wikipedia.org
5. عدم اليقين الكمي ليس كل شيء في القياس ، جيف برومفيل ، (2012). مأخوذة من nature.com