Werner Heisenberg

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Werner Heisenberg
Bundesarchiv Bild183-R57262, Werner Heisenberg.jpg
Syntynyt 5. joulukuuta 1901
Würzburg, Saksan keisarikunta
Kuollut 1. helmikuuta 1976 (74 vuotta)
München, Länsi-Saksa
Asuinpaikka Saksa
Kansallisuus saksalainen
Tutkimusala Fysiikka
Instituutti Göttingenin yliopisto
Kööpenhaminan yliopisto
Leipzigin yliopisto
Berliinin yliopisto
St Andrewsin yliopisto
Münchenin yliopisto
Tutkinnot Münchenin yliopisto
Väitöstyön ohjaaja Arnold Sommerfeld
Oppilaat Felix Bloch
Edward Teller
Rudolf Peierls
Friedwardt Winterberg
Tunnetuimmat työt Heisenbergin epätarkkuusperiaate
Tunnustukset Nobel-palkinto Nobelin fysiikanpalkinto (1932)
Uskonnollinen kanta luterilainen

Werner Karl Heisenberg (5. joulukuuta 1901 Würzburg, Saksan keisarikunta1. helmikuuta 1976 München, Länsi-Saksa) oli saksalainen fyysikko ja nobelisti, yksi kvanttimekaniikan kehittäjistä. Hän oli yksi merkittävimmistä 1900-luvulla tapahtuneeseen fysiikan käsityksien mullistukseen vaikuttaneista tutkijoista, erityisesti kehittämänsä epätarkkuusperiaatteen ansiosta.[1] Heisenberg oli natsi-Saksan ydinenergiaohjelman johtaja, vaikka hänen työnsä luonne tässä ominaisuudessa on kiistanalainen.

Nuoruus ja opiskelu[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Werner Heisenberg syntyi vuonna 1901 Würzburgissa. Hänen vanhempansa olivat August ja Anna Heisenberg. Isä oli muinaiskreikan filologian ja Kreikan nykykirjallisuuden tutkija, josta tuli vuonna 1910 Münchenin yliopiston kreikkalaisen filologian professori.[2]

Heisenberg piti nuorena matematiikasta ja teknisistä laitteista, ja opettajat pitivät häntä lahjakkaana. Hän aloitti vuonna 1920 yliopisto-opinnot Münchenin yliopistosta. Hän julkaisi opiskeluaikana neljä tutkimuspaperia fysiikasta opettajansa Arnold Sommerfeldin ohjaamana. Heisenberg valmistui 1923 tohtoriksi, vaikka hän meinasi reputtaa suullisesta kokeesta.[3]

Ura[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Uusi kvanttimekaniikka[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Heisenberg tutustui opiskeluaikanaan Niels Bohriin Göttingenissä. Hän aloitti Bohrin apulaisena Göttingenin yliopistossa jo vuonna 1922. Vietettyään pidemmän aikaa Kööpenhaminan yliopistossa Bohrin teoreettisen fysiikan instituutissa Heisenberg alkoi tutkia kvanttiteoriaa.[2] Hän vastusti vallalla ollutta mallia, sillä sitä ei varsinaisesti pystynyt havainnoimaan.[3]

Heisenberg kehitti uuden kvanttimekaanisen lähestymistavan. Hän löysi tavan esittää ja manipuloida ominaisuuksia, kuten sijaintia ja nopeutta. Max Born tunnisti Heisenbergin käyttämän matematiikan matriiseiksi.[3] Heisenberg, Born ja Pascual Jordan julkaisivat marraskuussa 1925 tutkimuksen ”Zur Quantenmechanik II”, jota pidetään uuden kvanttimekaniikan perustamisdokumenttina.[2] Julkaisussaan hän hylkäsi vanhat atomimallit ja esitteli havaittaviin suureisiin (esimerkiksi taajuus, amplitudi, polarisaatio) perustuvan matemaattisen mallin, jolla ko. suureet voidaan laskea matriiseilla.

Epätarkkuusperiaate ja Nobel[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

1920-luvulla kehitettiin muitakin kvanttimekaanisia kaavoja. Heisenberg palasi Bohrin instituuttiin, missä heidän välisistä keskusteluista syntyi Heisenbergin paperi ”Über den anschulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik”, joka julkaistiin maaliskuussa 1927. Paperissa esitettiin niin sanottu epätarkkuusperiaate, jonka mukaan hiukkasen paikkaa ja nopeutta ei voida samanaikaisesti mitata mielivaltaisen tarkasti.[2] Siitä tuli niin sanotun Kööpenhaminan tulkinnan perusta.[3]

Heisenbergista tuli syksyllä 1927 Leipzigin yliopiston professori. Hän oli Saksan nuorin täysi professori.[3] Heisenberg pyrki Leipzigissa löytämään kvanttikenttäteorian, joka voisi yhdistää kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian. Hän työskenteli myös neutronin löytymisen jälkeen atomiytimen parissa. Hän kehitti varhaisen mallin protonin ja neutronin välisestä vuorovaikutuksesta. Malli edelsi myöhemmin löydettyä vahvaa vuorovaikutusta.[2]

Heisenberg sai vuoden 1932 Nobelin fysiikanpalkinnon kvanttimekaniikan kehittämisestä. Palkinto myönnettiin hänelle vasta marraskuussa 1933 samalla kuin julkistettiin myös vuoden 1933 palkinnon saajat.[2]

Aika kansallissosialistisessa Saksassa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kansallissosialistien noustua valtaan vuonna 1933 monet Heisenbergin kollegoista ja oppilaista lähtivät maasta. Heisenberg ei ilmeisesti itse missään vaiheessa harkinnut vakavasti muuttoa ulkomaille, vaikka hän sai useita tarjouksia ulkomaalaisilta yliopistoilta. Häntä ilmeisesti ohjasi voimakas vastuuntunto ja kansallinen lojaalius.[2]

Puolan valloituksen jälkeen 1939 Heisenberg värvättiin tutkimaan ydinenergian mahdollisuuksia. Hän nousi maan ydinohjelman johtohenkilöiksi ja vuonna 1942 Kaiser Wilhelm -instituutin fysiikan osaston johtajaksi. Hän vieraili luentomatkoilla muun muassa Tanskassa ja Alankomaissa. Tanskassa Heisenberg keskusteli Bohrin kanssa ydinaseen rakentamisen mahdollisuudesta.[2] Albert Speerille Heisenberg kertoi, että ydinpommia ei pystyisi rakentamaan ennen vuotta 1945 ja että rakentaminen vaatisi merkittävästi varoja ja työvoimia.[4]

Heisenberg vangittiin 1945, ja hänet internoitiin monien muiden saksalaisfyysikkojen kanssa Englantiin. Heisenberg vapautettiin tammikuussa 1946.[2]

Uran viimeiset vuodet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Palattuaan Saksaan Heisenberg toimi monissa tieteellisen hallinnon rooleissa. Hän palasi Kaiser Wilhelm -instituuttiin, joka nimettiin kuitenkin pian Max Planck -instituutiksi. Heisenbergista tuli vuonna 1949 Saksan tutkimusneuvoston ensimmäinen johtaja. Se liitettiin myöhemmin uudelleenperustettuun toiseen tutkimusorganisaatioon.[2]

Heisenberg vaikutti merkittävästi Saksan osallistumisessa eurooppalaisen CERN-tutkimuskeskuksen perustamiseen. Hän oli myös vuonna 1953 perustetun Alexander von Humboldt -säätiön ensimmäinen puheenjohtaja. Se auttoi ulkomaalaisia tutkijoita, jotta he pääsisivät tekemään tutkimustaan Saksaan.[2]

Heisenberg jatkoi myös omaa tutkimustyötään kvanttikenttäteorian parissa. Hän esitti 1958 yhtenäisen kenttäteorian. Se ei kuitenkaan saanut tukea tiedeyhteisöltä, etenkään kvarkkimallin ilmestymisen jälkeen 1960-luvulla. Heisenberg jatkoi tutkimustyötään vuoteen 1970, jolloin hän jäi eläkkeelle.[2]

Yksityiselämä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Heisenberg meni huhtikuussa 1937 naimisiin Elisabeth Schumacherin kanssa. He olivat tavanneet alle kolme kuukautta aikaisemmin. Heisenberg oli loistava pianisti, ja hän oli pitämässä konserttia ystävänsä talossa, missä hän tapasi tulevan vaimonsa.[5]

Heisenbergit saivat seitsemän lasta.[2] Martin ja Jochen Heisenbergista tuli myös luonnontieteilijöitä.[6]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Spectrum tietokeskus, artikkeli Heisenberg, Werner
  2. a b c d e f g h i j k l m Werner Heisenberg Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, Inc. Viitattu 17.10.2017. (englanniksi)
  3. a b c d e February 1927: Heisenberg's Uncertainty Principle American Physical Society. Viitattu 17.10.2017. (englanniksi)
  4. Werner Heisenberg Atomic Heritage Foundation. Viitattu 17.10.2017. (englanniksi)
  5. O’Connor, J. J. & Robertson, E. F.: Werner Karl Heisenberg MacTutor History of Mathematics. 10/2003. University of St Andrews. Viitattu 17.10.2017. (englanniksi)
  6. Biografie und Lebenslauf von Werner Heisenberg Biologie-schule.de. Viitattu 17.10.2017. (saksaksi)

Kirjallisuutta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Werner Heisenberg.