Werner Heisenberg: biografia e contribuições deste físico teórico alemão

Werner Heisenberg é uma das figuras mais importantes da física do século XX. Seu princípio de incerteza, bem como suas descobertas na teoria quântica e nuclear, moldaram esta ciência durante o século passado e hoje.

Nascido no início do século 20, sua vida foi marcada por um boom notável graças aos seus supostos teóricos, mas também ao azar de ter vivido em uma Alemanha que logo seria tomada pelos nazistas que teriam planos sombrios para seus experimentos.

A vida de Heisenberg poderia ter sido a de alguém que construiu uma das armas mais mortais da história, mas felizmente esse cientista tinha uma moralidade que o impedia de materializá-la. Vejamos sua história por meio desta biografia de Werner Heisenberg.

Breve biografia de Werner Heisenberg

Werner Karl Heisenberg nasceu em 5 de dezembro de 1901 em Würzburg, Alemanha. Filho de Annie e August Heisenberg, professor de humanidades com especialização em história bizantina.

Desde cedo, Heisenberg voltou-se para a matemática e, em menor medida, para a física.

Carreira acadêmica

Em 1920, ele tentou iniciar o doutorado em matemática pura com Ferdinand von Lindemann como seu tutor, mas rejeitou como aluno porque o professor estava prestes a se aposentar. O próprio Lindemann recomendou que fizesse seus estudos de doutorado com o físico Arnold Sommerfeld como diretor, que o aceitou prontamente.

Durante sua tese de doutorado, Heisenberg é parceiro de Wolfgang Pauli, com quem trabalhará estreitamente no desenvolvimento da mecânica quântica.

Durante o primeiro ano teve principalmente aulas de matemática com a intenção de trabalhar a teoria dos números sempre que tinha oportunidade mas, com o tempo, começou a interessar-se pela física. Werner Heisenberg tenta trabalhar na teoria da relatividade de Albert Einstein e seu colega Pauli o aconselha a se dedicar à teoria atômica em que ainda havia muitas divergências entre a teoria e as provas experimentais.

Durante seus estudos na Universidade de Munique, ele optou pela física, sem desistir de seu interesse pela matemática pura.. Naquela época, a física era essencialmente uma ciência experimental. Arnold Sommerfeld reconheceu suas habilidades extraordinárias para a física matemática, mas também mostrou alguma oposição ao doutorado de Heisenberg devido à sua grande falta de experiência em física experimental. No entanto, no final, Werner Heisenberg concluiu seu doutorado em 1923, apresentando um artigo sobre turbulência de fluidos.

De Munique, Heisenberg foi para a Universidade de Göttingen, onde ensinou Max Born e, em 1924 mudou-se para o Instituto de Física Teórica em Copenhagen sob a orientação de Niels Bohr. Lá Heisenberg encontrará outros físicos importantes como Albert Einstein, e assim iniciará seu período mais produtivo, culminando na criação da mecânica matricial. Esse sucesso será reconhecido com a conquista do Prêmio Nobel de Física em 1932.

Em 1927 ele se tornou professor na Universidade de Leipzig, ensinando física teórica.

Mecânica de matriz e princípio de incerteza

Em 1925, Werner Heisenberg desenvolveu a mecânica quântica de matriz. Esta teoria distingue-se pelo seu grande pragmatismo porque, em vez de focar na evolução dos sistemas físicos do início ao fim, centra os seus esforços na obtenção de informações conhecendo o estado inicial e final do sistema, sem se preocupar em saber exatamente o que aconteceu. para o meio.

Heisenberg discute a ideia de agrupar informações na forma de caixas de entrada dupla, algo que Max Born chamou a atenção porque já havia sido estudado por matemáticos antes, o que não era diferente da teoria das matrizes. Da mesma forma, um dos resultados mais impressionantes é que a multiplicação de matrizes não era comutativa, portanto, associações de quantidades físicas com matrizes deveriam refletir esse fato matemático. Assim, Heisenberg enuncia o princípio da indeterminação.

O chamado princípio da incerteza ou indeterminação, também denominado princípio de Heisenberg, afirma que não é possível saber, com precisão arbitrária e quando a massa é constante, a posição e o momento de uma partícula. Segue-se que o produto das incertezas das duas quantidades deve ser sempre maior do que a constante de Planck.

A declaração do princípio da incerteza causou muita agitação entre os físicos da época, porque supôs o desaparecimento definitivo da certeza clássica na física e a introdução de um indeterminismo que afetou os fundamentos da matéria e do universo material. Este princípio significa a impossibilidade prática de fazer medições perfeitas porque a mera presença de um observador perturba os valores das outras partículas consideradas e influencia a medição que ele faz.

Werner Heisenberg também previu, graças aos princípios da mecânica quântica, o duplo espectro do átomo de hidrogênio e conseguiu explicar, também, o do átomo de hélio. Seu trabalho com a teoria nuclear também lhe permitiu prever que a molécula de hidrogênio poderia existir em dois estados., um como ortohidrogênio, em que os núcleos de seus dois átomos giram na mesma direção, e outro como parahidrogênio, em que seus núcleos giram em direções opostas.

Segunda Guerra Mundial

Em 1935, ele tentou substituir Sommerfeld, aposentando-se do ensino em Munique. Com a ascensão dos nazistas, no entanto, os desejos de Heisenberg são truncados.

O Partido Nazista queria eliminar todas as teorias físicas “judaizantes”, e nessa curiosa categoria pertenciam a mecânica quântica e a relatividade, duas teorias ensinadas por Heisenberg em seus cursos e cujos referentes eram os judeus Max Born e Albert Einsen. Como resultado, os nazistas impediram a nomeação de Heisenberg.

No entanto, seu destino mudaria quando, em 1938, os nazistas “gentilmente” o convidaram para liderar sua tentativa de fabricar uma arma atômica. Por isso, entre 1942 e 1945, Werner Heisenberg conseguiu dirigir o Instituto de Física Kaiser Wilhelm de Berlim. Durante a Segunda Guerra Mundial, ele trabalhou com Otto Hahn, um dos descobridores da fissão nuclear, colaborando na fabricação de um reator nuclear.

Por muitos anos, tem-se debatido se esse projeto fracassou porque seus membros simplesmente não tiveram sucesso ou porque Heisenberg e seus colaboradores o sabotaram expressamente ao suspeitar do que Adolf Hitler poderia ter feito com ele, uma bomba atômica.

Em setembro de 1941, Heisenberg viajou para a Dinamarca para visitar Niels Bohr. Em um ato que segundo os nazistas só poderia ser descrito como traição e que o colocava em sério perigo, Heisenberg contou a Bohr sobre o projeto da bomba atômica alemã e até fez um desenho de um reator..

Heisenberg sabia que Bohr tinha contatos fora da Europa não ocupada e propôs um esforço conjunto do Eixo e dos cientistas aliados para atrasar a pesquisa nuclear até o fim da guerra. Em junho de 1942, outro cientista alemão, J. Hans D. Jensen, disse a Bohr que os cientistas alemães não estavam trabalhando em uma bomba nuclear, mas apenas em um reator.

Heisenberg e outros cientistas alemães sempre disseram que, por razões morais, eles não tentaram construir a bomba atômica nazista., além das quais não surgiram as circunstâncias para o fazer. Essas declarações foram denunciadas por cientistas envolvidos no Projeto Manhattan, alegando que Heisenberg não fez com que a bomba atômica alemã estivesse errada em seus cálculos da quantidade de Urani-235 necessária e da massa crítica para sustentar a reação.

Heisenberg enfrentando novas tecnologias nucleares

No final da guerra na Europa e como parte da Operação Epsilon, Heisenberg junto com outros cientistas, incluindo Otto Hahn, Carl Friedrich von Weizsäcker e Max von Laue, foram presos e internados em uma fazenda chamada Farm Hall. Na Inglaterra. . Esta prisão tinha microfones escondidos que gravou todas as conversas dos prisioneiros.

Estar nesta casa em 6 de agosto às seis da tarde, Heisenberg e outros presidiários ouvem uma reportagem da BBC sobre a bomba atômica de Hiroshima. Na noite seguinte, Werner Heisenberg deu uma palestra para seus colegas, em forma de relatório, que incluía uma estimativa aproximada da Massa Crítica e do Urânio-235 necessário, além das características do projeto da bomba.

Esse discurso é visto como prova de que Heisenberg realmente poderia ter feito esses cálculos quando trabalhou para a Alemanha nazista, mas ele não queria, o que fortalece o argumento de que ele não construiu realmente a bomba. Para objeções morais. .

Talvez a frase que melhor resuma sua posição sobre o uso final que tem sido dado à teoria atômica seja:

“As ideias não são responsáveis ​​pelo que os homens fazem com elas.”

Últimos anos

Depois que a guerra finalmente terminou, Heisenberg foi finalmente libertado e autorizado a continuar trabalhando com física em sua Alemanha natal. Em 1946, foi nomeado diretor do Instituto Max Planck, depois organizou e dirigiu o Instituto de Física e Astrofísica de Göttingen., que foi transferido em 1958 para Munique.

Nesta cidade, Heisenberg se concentrou em pesquisas sobre a teoria das partículas elementares, a estrutura do núcleo atômico, a hidrodinâmica da turbulência, os raios cósmicos e o ferromagnetismo.

Em 1970 recebeu o Prêmio Sigmund Freud de prosa acadêmica. Ele morreu alguns anos depois, em 1º de fevereiro de 1976 em Munique, aos 74 anos.

Referências bibliográficas

  • Powers, Thomas (1993). A Guerra de Heisenberg: A História Secreta da Bomba Alemã. Nova York: Knopf. ISBN 0394514114.
  • Heisenberg, Werner (1983). Encontros com Einstein: e outros ensaios sobre pessoas, lugares e partículas. Princeton University Press. ISBN 9780691024332.
  • Fernández, Tomás e Tamaro, Elena. “Biografia de Werner Heisenberg.” Em Biografias e Vidas. A enciclopédia biográfica online [Internet]. Barcelona, ​​Espanha, 2004.

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