WERNER HEISENBERG: BIOGRAPHIE, DÉCOUVERTE, CONTRIBUTIONS, ŒUVRES - SCIENCE - 2025

Werner Heisenberg (1901 - 1976) était un physicien et philosophe allemand connu pour être l'homme qui a réussi à formuler la mécanique quantique en termes de matrices, en plus de créer le principe d'incertitude. Grâce à ces découvertes, il réussit à remporter le prix Nobel de physique en 1932.

En outre, il a contribué avec des contributions aux théories de l'hydrodynamique des fluides turbulents, du noyau atomique, du ferromagnétisme, des rayons cosmiques et des particules subatomiques, entre autres recherches.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Auteur inconnu / CC-BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Il a été l'un des scientifiques à intervenir dans le projet d'armes nucléaires allemandes nazies pendant la Seconde Guerre mondiale. À la fin de la guerre, il a été nommé directeur de l'Institut Kaiser Willhelm pour la physique.

Il a été directeur jusqu'à ce que l'institution déménage à Munich, où elle s'est agrandie et a été rebaptisée Institut Max Planck de physique et d'astrophysique.

Heisenberg a été président du Conseil allemand de la recherche, de la Commission de physique atomique, du groupe de travail sur la physique nucléaire et président de la Fondation Alexander von Humboldt.

Biographie

Premières années et études

Werner Karl Heisenberg est né le 5 décembre 1901 à Würzburg, en Allemagne. Il était le fils de Kaspar Ernst August Heisenberg, professeur de langues classiques au lycée qui est devenu le seul professeur d'études grecques médiévales et modernes d'Allemagne dans le système universitaire. Sa mère était une femme nommée Annie Wecklein.

Il a commencé ses études de physique et de mathématiques à l'Université Ludwig Maximilian de Munich et à l'Université Georg-August de Göttingen entre 1920 et 1923.

Le professeur et physicien Arnold Sommerfeld observait ses meilleurs étudiants et connaissait l'intérêt de Heisenberg pour les théories de la physique anatomique du Danois Niels Bohr; le professeur l'emmena au festival de Bohr en juin 1922.

Enfin, en 1923, il a obtenu son doctorat à Munich sous Sommerfeld et a terminé son habilitation l'année suivante.

Le sujet de la thèse de doctorat de Heisenberg a été suggéré par Sommerfeld lui-même. Il a cherché à aborder l'idée de la turbulence vue comme un modèle de mouvement de fluide caractérisé par des changements soudains de pression et de vitesse d'écoulement.

Plus spécifiquement, Heisenberg a abordé le problème de la stabilité en utilisant plusieurs équations spécifiques. Durant sa jeunesse, il a été membre d'une association de scouts allemands et membre du Mouvement des jeunes allemands.

Début de sa carrière

Entre 1924 et 1927, Heisenberg a été noté pour être un privatdozent (professeur d'université de titre), à ​​Göttingen.

Du 17 septembre 1924 au 1er mai de l'année suivante, il a mené des recherches avec le physicien danois Niels Bohr, grâce à une subvention du conseil de la Fondation Rockefeller pour l'éducation internationale.

En 1925, sur une période de six mois, il développa une formulation de la mécanique quantique; une implémentation mathématique assez complète, accompagnée par les physiciens allemands Max Born et Pascual Jordan.

À Copenhague, en 1927, Heisenberg réussit à développer son principe d'incertitude, tout en travaillant sur les fondements mathématiques de la mécanique quantique.

Après avoir terminé ses recherches, le 23 février, il a écrit une lettre au physicien autrichien Wolfgang Pauli, dans laquelle il décrivait pour la première fois un tel principe.

Puis, en 1928, il propose un article publié à Leipzig où il utilise le principe d'exclusion de Pauli pour résoudre le mystère du ferromagnétisme; un phénomène physique qui produit un arrangement magnétique dans la même direction et le même sens.

Au début de l'année 1929, Heisenberg et Pauli ont présenté deux articles qui ont servi à jeter les bases de la théorie quantique relativiste des champs.

Prix ​​Nobel

Werner Heisenberg a non seulement réussi à développer le programme de recherche pour créer la théorie quantique des champs avec certains de ses collègues, mais il a également réussi à travailler sur la théorie du noyau atomique après la découverte du neutron en 1932.

Dans un tel projet, il a réussi à développer un modèle d'interaction proton-neutron dans une description précoce qui est devenue plus tard connue sous le nom de force forte.

En 1928, Albert Einstein nomme Werner Heisenberg, Max Born et Pascual Jordan pour le prix Nobel de physique. L'annonce du prix de 1932 a été retardée jusqu'en novembre 1933.

C'est à ce moment qu'il a été annoncé que Heisenberg avait remporté le prix 1932 pour la création de la mécanique quantique. A partir de la contribution de Heisenberg, les formes allotropiques de l'hydrogène ont été découvertes: c'est-à-dire les différentes structures atomiques de substances simples.

Attaques nazies

La même année qu'il reçut le prix Nobel de la paix en 1933, il vit la montée du parti nazi. Les politiques nazies excluaient les "non-aryens", ce qui signifiait le renvoi de nombreux professeurs, dont: Born, Einstein et d'autres collègues Heisenberg à Leipzig.

La réponse de Heisenberg à de telles actions a été calme, loin du tollé public parce qu'il pensait que le régime nazi serait de courte durée. Heisenberg est rapidement devenu une cible facile.

Un groupe de physiciens nazis radicaux a promu l'idée d'une «physique aryenne» par opposition à la «physique juive», celle-ci étant liée aux théories de la relativité et aux théories quantiques; en fait, Heisenberg a été fortement attaqué par la presse nazie, le qualifiant de «juif blanc».

Sommerfeld avait envisagé de quitter Heisenberg comme son successeur pour des cours à l'Université de Munich; cependant, sa candidature a échoué en raison de l'opposition du mouvement nazi. Heisenberg avait été laissé avec un goût amer après les décisions arbitraires des nazis.

Heisenberg pendant la Seconde Guerre mondiale

Le 1er septembre 1939, le programme allemand d'armes nucléaires a été formé, le jour même du début de la Seconde Guerre mondiale. Après plusieurs réunions, Heisenberg a été inclus et nommé directeur général.

Du 26 au 28 février 1942, Heisenberg a donné une conférence scientifique aux responsables du Reich sur l'acquisition d'énergie à partir de la fission nucléaire.

De plus, il a expliqué l'énorme potentiel énergétique qu'offre ce type d'énergie. Il a affirmé que 250 millions de volts d'électrons pourraient être libérés par la fission d'un noyau atomique, alors ils ont entrepris de faire des recherches.

La découverte de la fission nucléaire a été portée à l'attention des Allemands. Cependant, le groupe de recherche de Heisenberg n'a pas réussi à produire un réacteur ou une bombe atomique.

Certaines références ont présenté Heisenberg comme incompétent. D'autres, au contraire, ont laissé entendre que le retard avait été intentionnel ou que l'effort avait été saboté. Ce qui était clair, c'est qu'il y avait eu des erreurs importantes à divers moments de l'enquête.

Selon diverses références, des transcriptions de l'allemand à l'anglais révèlent que Heisenberg et d'autres collègues étaient ravis que les Alliés aient remporté la Seconde Guerre mondiale.

Années d'après-guerre et mort

Finalement, en 1946, il reprit ses fonctions à l'Institut Kaiser Wilhelm, qui fut bientôt rebaptisé Max Planck Institute for Physics. Dans les années d'après-guerre, Heisenberg a assumé des rôles d'administrateur et de porte-parole de la science allemande en Allemagne de l'Ouest, conservant une position apolitique.

En 1949, il est devenu le premier président du Conseil allemand de la recherche avec l'intention de promouvoir la science de son pays au niveau international.

Plus tard, en 1953, il est devenu le président fondateur de la Fondation Humboldt; une organisation financée par le gouvernement qui a accordé des bourses à des universitaires étrangers pour mener des recherches en Allemagne.

À la fin des années 1960, Heisenberg réussit à écrire son autobiographie. Le livre a été publié en Allemagne et des années plus tard, il a été traduit en anglais, puis dans d'autres langues.

Le 1er février 1976, Heisenberg est décédé d'un cancer du rein et de la vésicule biliaire. Le lendemain, ses collègues ont fait une promenade de l'Institut de physique à son domicile, plaçant des bougies sur la porte d'entrée pour rendre hommage au scientifique légendaire.

Découvertes et contributions

Mécanique matricielle

Les premiers modèles de mécanique quantique ont été établis par Albert Einstein, Niels Bohr et d'autres scientifiques de premier plan. Plus tard, un groupe de jeunes physiciens a élaboré contrairement aux théories classiques, basés sur des expériences et non sur l'intuition, en utilisant des langages beaucoup plus précis.

En 1925, Heisenberg fut le premier à faire l'une des formulations mathématiques les plus complètes de la mécanique quantique. L'idée de Heisenberg était qu'au moyen de cette équation, les intensités des photons dans les différentes bandes du spectre de l'hydrogène pouvaient être prédites.

Cette formulation est basée sur le fait que tout système peut être décrit et mesuré avec des observations et des mesures scientifiques selon la théorie des matrices. En ce sens, les matrices sont des expressions mathématiques pour relier les données d'un phénomène.

Principe d'incertitude

La physique quantique est souvent déroutante, car le défini est remplacé par des probabilités. Par exemple, une particule peut être à un endroit ou à un autre, ou même aux deux à la fois; sa localisation ne peut être estimée qu'au moyen de probabilités.

Cette confusion quantique pourrait s'expliquer grâce au principe d'incertitude de Heisenberg. En 1927, le physicien allemand explique son principe en mesurant la position et le mouvement d'une particule. Par exemple, l'élan d'un objet est sa masse multipliée par sa vitesse.

Compte tenu de ce fait, le principe d'incertitude indique que la position et le mouvement d'une particule ne peuvent pas être connus avec une certitude absolue. Heisenberg a affirmé qu'il y a une limite à la façon dont la position et l'élan de la particule peuvent être connus, même en utilisant sa théorie.

Pour Heisenberg, si vous connaissez la position très précisément, vous ne pouvez avoir que des informations limitées sur son élan.

Modèle neutron-proton

Le modèle proton-électron présentait certains problèmes. Bien qu'il ait été admis que le noyau atomique est composé de protons et de neutrons, la nature du neutron n'était pas claire.

Après la découverte du neutron, Werner Heisenberg et le physicien soviéto-ukrainien Dmitri Ivanenko ont proposé un modèle de protons et de neutrons pour le noyau en 1932.

Les articles Heisenberg abordent une description détaillée des protons et des neutrons dans le noyau par la mécanique quantique. Il supposait également la présence d'électrons nucléaires en dehors des neutrons et des protons.

Plus précisément, il a supposé que le neutron est un composé proton-électron, pour lequel il n'y a pas d'explication de mécanique quantique.

Bien que le modèle neutron-proton ait résolu de nombreux problèmes et répondu à certaines questions, il s'est avéré un problème pour expliquer comment les électrons pouvaient émaner du noyau. Pourtant, grâce à ces découvertes, l'image de l'atome a changé et a considérablement accéléré les découvertes de la physique atomique.

Pièces

Les principes physiques de la théorie quantique

Les principes physiques de la théorie quantique est un livre écrit par Werner Heisenberg, publié pour la première fois en 1930 grâce à l'Université de Chicago. Plus tard, en 1949, une nouvelle version a été réimprimée avec succès.

Le physicien allemand a écrit ce livre avec l'intention de discuter de la mécanique quantique de manière simple, avec peu de langage technique pour permettre une compréhension rapide de cette science.

Le livre a été cité plus de 1 200 fois dans d'importantes références et sources officielles. La structure du travail est fondamentalement basée sur la discussion rapide et facile de la théorie quantique et de son principe d'incertitude.

Physique et philosophie

Physique et Philosophie consistait en un ouvrage fondateur rédigé de manière concise par Werner Heisenberg en 1958. Dans cet ouvrage, Heisenberg explique les événements de la révolution de la physique moderne à partir de ses articles et contributions remarquables.

Heisenberg se caractérisait par le fait qu'il avait dirigé d'innombrables conférences et exposés sur la physique tout au long de sa carrière scientifique. En ce sens, cet ouvrage est une compilation de tous les exposés liés aux découvertes du scientifique allemand: le principe d'incertitude et le modèle atomique.

Physique et au-delà

Physics and Beyond est un livre écrit par Werner Heisenberg en 1969, qui raconte l'histoire de l'exploration atomique et de la mécanique quantique à partir de son expérience.

Le livre prend des conversations de débats entre Heisenberg et d'autres de ses collègues de l'époque sur différents sujets scientifiques. Ce texte comprend des conversations avec Albert Einstein.

L'intention de Heisenberg était que le lecteur puisse avoir l'expérience d'écouter en personne différents physiciens reconnus, tels que Niels Bohr ou Max Planck, non seulement en parlant de physique, mais aussi d'autres sujets liés à la philosophie et à la politique; d'où le titre du livre.

De plus, l'ouvrage retrace l'émergence de la physique quantique et une description de l'environnement dans lequel ils vivaient, avec des descriptions détaillées des paysages et leur éducation à la nature caractéristique de l'époque.

Références

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Tiré de Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, Portail des scientifiques célèbres, (nd). Tiré de famousscientists.org
3. Werner Karl Heisenberg, Portal University of St Andrews, Écosse, (nd). Tiré de groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia en anglais, (nd). Tiré de Wikipedia.org
5. L'incertitude quantique n'est pas tout dans la mesure, Geoff Brumfiel, (2012). Tiré de nature.com