Werner Heisenberg — saksalainen fyysikko, Nobel-voittaja, epävarmuusperiaate
Werner Karl Heisenberg (5. joulukuuta 1901 - 1. helmikuuta 1976) oli saksalainen fyysikko. Hän sai Nobelin fysiikan palkinnon kvanttimekaniikan keksimisestä. Hän löysi Heisenbergin epävarmuusperiaatteen, joka osoittaa, että hiukkasen sijainnin ja nopeuden mittaamiselle on olemassa raja.
Varhaiselämä ja koulutus
Werner Heisenberg syntyi Würzburgissa, Saksassa. Hänen isänsä oli yliopisto-opettaja ja Heisenberg kasvoi tiedettä arvostavassa ympäristössä. Hän opiskeli fysiikkaa Münchenissä, missä hän työskenteli mm. Arnold Sommerfeldin ohjauksessa. Tohtorintyönsä Heisenberg suoritti 1923, ja pian sen jälkeen hän työskenteli useissa Euroopan tärkeissä laitoksissa, muun muassa yhteistyössä Niels Bohrin kanssa Kööpenhaminassa.Kvanttimekaniikka ja epävarmuusperiaate
1920-luvulla Heisenberg kehitti uudenlaisen matemaattisen lähestymistavan atomien ja kvanttihiukkasten kuvaamiseen, joka tunnetaan nimellä matriisimekaniikka. Hänen työnsä johti kvanttimekaniikan muotoutumiseen, ja yhteistyössä muiden kuten Max Bornin ja Pascual Jordanin kanssa löydöstä muodostui yksi modernin fysiikan kulmakivistä. Heisenbergin kuuluisin tulos on epävarmuusperiaate (uncertainty principle). Sen ydinajatus on, että tietyn parin suureiden — kuten paikan (x) ja liikemäärän (p) — samanaikainen tarkka määrittäminen on periaatteellisesti rajoitettua. Matematiikassa periaate esitetään usein muodossa Δx · Δp ≥ ħ / 2, missä Δ tarkoittaa määrityksen epävarmuutta ja ħ on pienennetty Planckin vakio. Tämä ei ole pelkkä mittausvirhe, vaan perusominaisuus kvanttimaailmasta: hiukkasten käyttäytyminen ei anna mahdollisuutta samanaikaiseen täydelliseen määritykseen näille ominaisuuksille. Epävarmuusperiaate muutti käsitystämme luonnon determinismistä ja oli keskeinen keskustelunaihe Bohrin ja Einsteinin välisissä filosofisissa väittelyissä.Tieteellinen työ ja muut saavutukset
Heisenbergin merkittäviin kontribuutioihin kuuluvat:- matriisimekaniikan kehittäminen ja kvanttimekaniikan matemaattinen muotoilu
- työ kvanttikenttäteorioissa, ydinfysiikassa ja hiukkasfysiikassa
- sittemmin myös yritykset yhtenäisteorian suuntaan ja tutkimus kiihdyttimistä, kosmisista säteistä sekä turbulenttien virtauksien teoreettisesta kuvauksesta.
Sota-aika, Uranverein ja farmilla olleet keskustelut
Toisen maailmansodan aikana Heisenberg oli mukana Saksan ydinenergiaohjelmassa (ns. Uranverein). Hänen roolinsa ohjelmassa on ollut kiistanalainen: toisten mielestä hän yritti edistää saksalaista atomitutkimusta kohti sotilaallista sovellusta, toisten mukaan hän toimi rajoittunein resurssin ja poliittisten rajoitteiden puitteissa eikä onnistunut rakentamaan ydinpommia. Sodan jälkeen Heisenberg ja muut saksalaiset ydinfyysikot pidätettiin ja viety Englantiin Farm Halliin (Operation Epsilon), missä heidän keskustelunsa tallennettiin. Näistä tallenteista on saatu tietoa sodanaikaisesta tiedosta ja pyrkimyksistä.Ura sodan jälkeen ja perintö
Sodan jälkeen Heisenberg toimi keskeisesti saksalaisen tieteen uudelleenrakentamisessa. Hän palasi akateemisiin tehtäviin, toimi professorina ja johtajatehtävissä sekä vaikutti tutkimuspolitiikkaan. Heisenberg sai monia kunniamainintoja ja arvostusta elämäntyöstään. Hänen teoreettiset keksintönsä, erityisesti epävarmuusperiaate ja matriisimekaniikka, ovat keskeisiä nykyaikaisen fysiikan opetuksessa ja sovelluksissa. Heisenbergin työ vaikutti myös kvanttifysiikan filosofiaan: hänen ajatuksensa mittauksen merkityksestä ja systeemin sekä mittauslaitteen välisten suhteiden roolista sisältyvät laajempaan keskusteluun kvanttimekaniikan tulkinnoista, josta tunnetuimpia ovat muun muassa Kööpenhaminan tulkinta.Merkitys ja muistaminen
Werner Heisenbergia pidetään yhtenä 1900-luvun merkittävimmistä teoreettisista fyysikoista. Hänen työnsä muutti ja syvensi ymmärrystämme mikromaailmasta ja loi perustan monille myöhemmille kehityksille fysiikassa, kemiassa ja tekniikassa. Heisenbergin nimi on jäänyt historiaan erityisesti epävarmuusperiaatteesta, joka edelleen opettaa rajoista joita luonnonilmiöt meille asettavat mittaamisessa ja ennakoinnissa.Varhainen elämä
Heisenberg syntyi Saksan Würzburgissa Bysantin historian professorin poikana. Hän meni yliopistoon opiskelemaan fysiikkaa Münchenissä. Arnold Sommerfeld oli yksi hänen opettajistaan.
Heisenberg oli erittäin hyvä oppilas, ja hän tarvitsi vain kolme vuotta opintojensa loppuun saattamiseen. Sen jälkeen hän kirjoitti väitöskirjan nestevirtojen liikkeistä ("Über Stabilität und Turbulenz von Flüssigkeitsströmen" - "Nestevirtojen vakaudesta ja turbulenssista"). Vuonna 1924 hänestä tuli Max Bornin assistentti Göttingenin yliopistossa. Kesäkuussa 1925 hän toipui heinänuhasta Helgolandin saarella ja teki yksin työskennellessään ratkaisevan läpimurron kvanttimekaniikkaan. Takaisin Göttingenissä he kirjoittivat yhdessä Max Bornin ja Pascual Jordanin kanssa perusasiakirjan, joka perusti kvanttimekaniikan.
Vuosina 1926/1927 Heisenberg työskenteli Niels Bohrin kanssa Kööpenhaminan yliopistossa. Helmikuussa 1927, kun Bohr oli pidennetyllä hiihtolomalla, hän keksi epävarmuusperiaatteen ja julkaisi artikkelin "Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik" - "Kvanttiteoreettisen kinematiikan ja mekaniikan visualisoitavasta sisällöstä".
26-vuotiaana Heisenbergistä tuli Leipzigin yliopiston teoreettisen fysiikan professori.
Hän sai Nobelin palkinnon 31-vuotiaana.
Vuonna 1937 hän avioitui Elisabeth Schumacherin kanssa. Heillä oli seitsemän lasta, joista yksi on tunnettu neurobiologi ja geneetikko Martin Heisenberg.
Heisenberg, 1926 Göttingenissä
Sota ja myöhemmin
Toisen maailmansodan aikana, vuosina 1939-1945 Werner Heisenberg kutsuttiin työskentelemään Saksan uraaniprojektissa. Hankkeen tavoitteena oli ydinreaktori, eikä sen tuloksena syntynyt ydinaseita, mikä johtui mahdollisesti siitä, että Heisenberg ei halunnut sitä. Jotkut historioitsijat olettavat, että Saksan pienen uraanihankkeen ja Yhdysvaltojen valtavan Manhattan-hankkeen välillä oli kilpajuoksu. Los Alamosin Manhattan-projektin teoriaosaston johtaja Hans A. Bethe sanoi, että tämä ei pidä paikkaansa. Edward Teller, amerikkalaisen vetypommin isä, sanoi, että Heisenberg sabotoi saksalaista projektia.
Sodan jälkeen häntä pidettiin vankina toukokuusta 1945 tammikuuhun 1946 Englannissa sijaitsevassa Farm Hallissa, jossa britit ja amerikkalaiset pitivät vankina kymmentä saksalaista ydintieteilijää.
Myöhemmin hän työskenteli alkeishiukkasfysiikan parissa pääasiassa Länsi-Saksassa ja auttoi Euroopan alkeishiukkasfysiikan laboratorion CERNin perustamisessa Genevessä, Sveitsissä. Huhtikuussa 1957 hän allekirjoitti yhdessä 17 saksalaisen fyysikon kanssa julistuksen, jonka mukaan he eivät koskaan osallistuisi ydinaseiden rakentamiseen. Vuonna 1958 hänen Max-Planck-Institut für Physik -laitoksensa siirrettiin Göttingenistä Müncheniin.
Hän kuoli Münchenissä Saksassa vuonna 1976 74-vuotiaana.
| Fysiikan Nobel-palkinnon saajat | |
| 1901-1925 | Röntgen (1901) - Lorentz / Zeeman (1902) - Becquerel / P. Curie / M. Curie (1903) - Rayleigh (1904) - Lenard (1905) - Thomson (1906) - Michelson (1907) - Lippmann (1908) - Marconi / Braun (1909) - van der Waals (1910) - Wien (1911) - Dalén (1912) - Kamerlingh Onnes (1913) - Laue (1914) - W. L. Bragg / W. H. Bragg (1915) - Barkla (1917) - Planck (1918) - Stark (1919) - Guillaume (1920) - Einstein (1921) - N. Bohr (1922) - Millikan (1923) - M. Siegbahn (1924) - Franck / Hertz (1925) |
| 1926-1950 | Perrin (1926) - Compton / C. Wilson (1927) - O. Richardson (1928) - De Broglie (1929) - Raman (1930) - Heisenberg (1932) - Schrödinger / Dirac (1933) - Chadwick (1935) - Hess / C. D. Anderson (1936) - Davisson / Thomson (1937) - Fermi (1938) - Lawrence (1939) - Stern (1943) - Rabi (1944) - Pauli (1945) - Bridgman (1946) - Appleton (1947) - Blackett (1948) - Yukawa (1949) - Powell (1950). |
| 1951-1975 | Cockcroft / Walton (1951) - Bloch / Purcell (1952) - Zernike (1953) - Born / Bothe (1954) - Lamb / Kusch (1955) - Shockley / Bardeen / Brattain (1956) - Yang / T. D. Lee (1957) - Cherenkov / Frank / Tamm (1958) - Segrè / Chamberlain (1959) - Glaser (1960) - Hofstadter / Mössbauer (1961) - Landau (1962) - Wigner / Goeppert-Mayer / Jensen (1963) - Townes / Basov / Prokhorov (1964) - Tomonaga / Schwinger / Feynman (1965) - Kastler (1966) - Bethe (1967) - Alvarez (1968) - Gell-Mann (1969) - Alfvén / Néel (1970) - Gabor (1971) - Bardeen / Cooper / Schrieffer (1972) - Esaki / Giaever / Josephson (1973) - Ryle / Hewish (1974) - A. Bohr / Mottelson / Rainwater (1975) - H. Bohr / Mottelson / Rainwater (1975) |
| 1976-2000 | Richter / Ting (1976) - P. W. Anderson / Mott / Van Vleck (1977) - Kapitsa / Penzias / R. Wilson (1978) - Glashow / Salam / Weinberg (1979) - Cronin / Fitch (1980) - Bloembergen / Schawlow / K. Siegbahn (1981) - K. Wilson (1982) - Chandrasekhar / Fowler (1983) - Rubbia / van der Meer (1984) - von Klitzing (1985) - Ruska / Binnig / Rohrer (1986) - Bednorz / Müller (1987) - Lederman / Schwartz / Steinberger (1988) - Ramsey / Dehmelt / Paul (1989) - Friedman / Kendall / R. Taylor (1990) - de Gennes (1991) - Charpak (1992) - Hulse / J. Taylor (1993) - Brockhouse / Shull (1994) - Perl / Reines (1995) - D. Lee / Osheroff / R. Richardson (1996) - Chu / Cohen-Tannoudji / Phillips (1997) - Laughlin / Störmer / Tsui (1998) - 't Hooft / Veltman (1999) - Alferov / Kroemer / Kilby (2000)) |
| 2001-nykyisin | Cornell / Ketterle / Wieman (2001) - Davis / Koshiba / Giacconi (2002) - Abrikosov / Ginzburg / Leggett (2003) - Gross / Politzer / Wilczek (2004) - Glauber / Hall / Hänsch (2005) - Glauber / Hall / Hänsch (2005) - Mather / Smoot (2006) - Fert / Grünberg (2007) - Nambu / Kobayashi / Maskawa (2008) - Kao / Boyle / Smith (2009) - Geim / Novoselov (2010) - Perlmutter / Riess / Schmidt (2011) - Perlmutter / Riess / Schmidt (2011) - Wineland / Haroche (2012) - Englert / Higgs (2013) - Akasaki / Amano / Nakamura (2014) - Kajita / McDonald (2015) - Thouless / Haldane / Kosterlitz (2016) - Weiss / Barish / Thorne (2017) - Ashkin / Mourou / Strickland (2018) - Mayor / Peebles / Queloz (2019) - Penrose / Genzel / Ghez (2020) - Manabe / Hasselmann / Parisi (2021) - Aspect / Clauser / Zeilinger (2022) |
| Luokka:Fysiikan Nobel-palkinnon saajat - | |
| Viranomaisvalvonta | |
| Yleistä |
|
| Kansalliset kirjastot |
|
| Tieteelliset tietokannat |
|
| Muut |
|
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Kuka oli Werner Karl Heisenberg?
A: Werner Karl Heisenberg oli saksalainen fyysikko, joka sai Nobelin fysiikan palkinnon kvanttimekaniikan löytämisestä.
K: Mitä Heisenberg löysi?
V: Heisenberg löysi Heisenbergin epävarmuusperiaatteen, joka osoittaa, että on olemassa raja sille, kuinka hyvin hiukkasen sijainti ja nopeus voidaan mitata.
K: Milloin Werner Karl Heisenberg syntyi?
V: Werner Karl Heisenberg syntyi 5. joulukuuta 1901.
Kysymys: Milloin hän voitti Nobelin fysiikan palkinnon?
V: Hän sai fysiikan Nobel-palkinnon kvanttimekaniikan keksimisestä.
K: Milloin hän kuoli?
V: Hän kuoli 1. helmikuuta 1976.
K: Mikä on Heisenbergin epävarmuusperiaate?
V: Heisenbergin epävarmuusperiaatteen mukaan on olemassa raja sille, kuinka hyvin hiukkasen sijainti ja nopeus voidaan mitata.
