WERNER HEISENBERG: BIOGRAFIA, DESCOBERTA, CONTRIBUIÇÕES, OBRAS - CIÊNCIA - 2024

Werner Heisenberg (1901 - 1976) foi um físico e filósofo alemão conhecido por ser o homem que conseguiu formular a mecânica quântica em termos de matrizes, além de criar o princípio da incerteza. Graças a essas descobertas, ele conseguiu ganhar o Prêmio Nobel de Física em 1932.

Além disso, contribuiu com contribuições às teorias da hidrodinâmica de fluidos turbulentos, núcleo atômico, ferromagnetismo, raios cósmicos e partículas subatômicas, entre outras pesquisas.

Bundesarchiv, Bild 183-R57262 / Desconhecido Autor desconhecido / CC-BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Ele foi um dos cientistas a intervir no projeto de armas nucleares nazistas alemães durante a Segunda Guerra Mundial. Quando a guerra terminou, ele foi nomeado diretor do Instituto de Física Kaiser Willhelm.

Ele atuou como diretor até a instituição se mudar para Munique, onde se expandiu e foi rebatizada de Instituto Max Planck de Física e Astrofísica.

Heisenberg foi presidente do Conselho Alemão de Pesquisa, da Comissão de Física Atômica, do Grupo de Trabalho de Física Nuclear e presidente da Fundação Alexander von Humboldt.

Biografia

Primeiros anos e estudos

Werner Karl Heisenberg nasceu em 5 de dezembro de 1901 em Würzburg, Alemanha. Ele era filho de Kaspar Ernst August Heisenberg, um professor de línguas clássicas do ensino médio que se tornou o único professor alemão de estudos gregos medievais e modernos no sistema universitário. Sua mãe era uma mulher chamada Annie Wecklein.

Ele começou seus estudos em física e matemática na Ludwig Maximilian University em Munique e na Georg-August University em Göttingen entre 1920 e 1923.

O professor e físico Arnold Sommerfeld observava seus melhores alunos e sabia do interesse de Heisenberg pelas teorias da física anatômica do dinamarquês Niels Bohr; o professor o levou ao festival de Bohr em junho de 1922.

Finalmente, em 1923, ele recebeu seu doutorado em Munique sob Sommerfeld e completou sua habilitação no ano seguinte.

O tema da tese de doutorado de Heisenberg foi sugerido pelo próprio Sommerfeld. Ele procurou abordar a ideia de turbulência vista como um padrão de movimento fluido caracterizado por mudanças repentinas na pressão e na velocidade do fluxo.

Mais especificamente, Heisenberg abordou o problema de estabilidade usando várias equações específicas. Durante sua juventude, ele foi membro de uma associação de escoteiros alemães e parte do Movimento Juvenil Alemão.

Começo de carreira

Entre 1924 e 1927, Heisenberg foi conhecido por ser um privatdozent (professor universitário titulado), em Göttingen.

De 17 de setembro de 1924 a 1º de maio do ano seguinte, ele conduziu pesquisas junto com o físico dinamarquês Niels Bohr, graças a uma bolsa da Rockefeller Foundation Board of International Education.

Em 1925, durante um período de seis meses, ele desenvolveu uma formulação da mecânica quântica; uma implementação matemática bastante completa, acompanhada pelos físicos alemães Max Born e Pascual Jordan.

Enquanto em Copenhagen, em 1927, Heisenberg conseguiu desenvolver seu princípio de incerteza, enquanto trabalhava nos fundamentos matemáticos da mecânica quântica.

Após concluir sua pesquisa, em 23 de fevereiro, ele escreveu uma carta ao físico austríaco Wolfgang Pauli, na qual descreveu pela primeira vez tal princípio.

Então, em 1928, ele ofereceu um artigo publicado em Leipzig onde usou o princípio de exclusão de Pauli para resolver o mistério do ferromagnetismo; um fenômeno físico que produz um arranjo magnético na mesma direção e sentido.

No início do ano de 1929, Heisenberg e Pauli apresentaram dois trabalhos que serviram para lançar as bases da teoria quântica de campos relativística.

Premio Nobel

Werner Heisenberg não só conseguiu desenvolver o programa de pesquisa para criar a teoria quântica de campos junto com alguns de seus colegas, mas também conseguiu trabalhar na teoria do núcleo atômico após a descoberta do nêutron em 1932.

Em tal projeto ele teve sucesso no desenvolvimento de um modelo de interação próton-nêutron em uma descrição inicial que mais tarde ficou conhecida como a força forte.

Em 1928, Albert Einstein nomeou Werner Heisenberg, Max Born e Pascual Jordan para o Prêmio Nobel de Física. O anúncio do prêmio de 1932 foi adiado até novembro de 1933.

Foi nessa época que foi anunciado que Heisenberg havia ganhado o prêmio de 1932 pela criação da mecânica quântica. A partir da contribuição de Heisenberg, as formas alotrópicas do hidrogênio foram descobertas: isto é, as diferentes estruturas atômicas de substâncias que são simples.

Ataques nazistas

No mesmo ano em que recebeu o Prêmio Nobel da Paz em 1933, ele viu a ascensão do Partido Nazista. As políticas nazistas excluíram os "não-arianos", o que significou a demissão de muitos professores, incluindo: Born, Einstein e outros colegas de Heisenberg em Leipzig.

A resposta de Heisenberg a tais ações foi calma, longe do clamor público porque ele pensou que o regime nazista teria vida curta. Heisenberg rapidamente se tornou um alvo fácil.

Um grupo de físicos nazistas radicais promoveu a ideia de uma “física ariana” em oposição à “física judaica”, sendo esta a relacionada às teorias da relatividade e às teorias quânticas; na verdade, Heisenberg foi fortemente atacado pela imprensa nazista, chamando-o de "judeu branco".

Sommerfeld havia considerado deixar Heisenberg como seu sucessor para as aulas na Universidade de Munique; no entanto, sua candidatura à nomeação falhou devido à oposição do movimento nazista. Heisenberg ficou com um gosto amargo após as decisões arbitrárias dos nazistas.

Heisenberg na Segunda Guerra Mundial

Em 1º de setembro de 1939, o programa alemão de armas nucleares foi formado, no mesmo dia em que começou a Segunda Guerra Mundial. Após várias reuniões, Heisenberg foi incluído e colocado como Diretor Executivo.

De 26 a 28 de fevereiro de 1942, Heisenberg deu uma conferência científica para funcionários do Reich sobre a aquisição de energia da fissão nuclear.

Além disso, ele explicou sobre o enorme potencial energético que esse tipo de energia proporciona. Ele alegou que 250 milhões de volts de elétrons poderiam ser liberados pela fissão de um núcleo atômico, então eles começaram a fazer a pesquisa.

A descoberta da fissão nuclear foi trazida aos holofotes alemães. No entanto, o grupo de pesquisa de Heisenberg não teve sucesso na produção de um reator ou bomba atômica.

Algumas referências apresentam Heisenberg como incompetente. Outros, ao contrário, sugeriram que o atraso foi proposital ou que o esforço foi sabotado. O que ficou claro é que houve erros significativos em vários pontos da investigação.

De acordo com várias referências, as transcrições do alemão para o inglês revelam que Heisenberg e outros colegas ficaram maravilhados com a vitória dos Aliados na Segunda Guerra Mundial.

Anos pós-guerra e morte

Finalmente, em 1946, ele reassumiu seu cargo no Instituto Kaiser Wilhelm, que logo foi rebatizado de Instituto Max Planck de Física. Nos anos do pós-guerra, Heisenberg assumiu funções como administrador e porta-voz da ciência alemã na Alemanha Ocidental, mantendo uma postura apolítica.

Em 1949, ele se tornou o primeiro presidente do Conselho de Pesquisa Alemão com a intenção de promover a ciência de seu país internacionalmente.

Mais tarde, em 1953, ele se tornou o presidente fundador da Fundação Humboldt; uma organização financiada pelo governo que concedeu bolsas de estudo a acadêmicos estrangeiros para conduzir pesquisas na Alemanha.

No final dos anos 1960, Heisenberg conseguiu escrever sua autobiografia. O livro foi publicado na Alemanha e anos depois foi traduzido para o inglês e, em seguida, para outras línguas.

Em 1º de fevereiro de 1976, Heisenberg morreu de câncer nos rins e vesícula biliar. No dia seguinte, seus colegas caminharam do Instituto de Física até sua casa, colocando velas na porta da frente para prestar homenagem ao lendário cientista.

Descobertas e contribuições

Mecânica da Matriz

Os primeiros modelos da mecânica quântica foram estabelecidos por Albert Einstein, Niels Bohr e outros cientistas importantes. Posteriormente, um grupo de jovens físicos elaborou ao contrário das teorias clássicas, com base em experimentos e não na intuição, usando linguagens muito mais precisas.

Em 1925, Heisenberg foi o primeiro a fazer uma das mais completas formulações matemáticas da mecânica quântica. A ideia de Heisenberg era que, por meio dessa equação, as intensidades dos fótons nas várias bandas do espectro do hidrogênio poderiam ser previstas.

Esta formulação é baseada no fato de que qualquer sistema pode ser descrito e medido com observações e medições científicas de acordo com a teoria da matriz. Nesse sentido, matrizes são expressões matemáticas para relacionar dados de um fenômeno.

Princípio da incerteza

A física quântica costuma ser confusa, pois o definido é substituído por probabilidades. Por exemplo, uma partícula pode estar em um lugar ou outro, ou mesmo em ambos ao mesmo tempo; sua localização só pode ser estimada por meio de probabilidades.

Essa confusão quântica pode ser explicada graças ao princípio da incerteza de Heisenberg. Em 1927, o físico alemão explicou seu princípio medindo a posição e o movimento de uma partícula. Por exemplo, o momento de um objeto é sua massa multiplicada por sua velocidade.

Dado esse fato, o princípio da incerteza indica que a posição e o movimento de uma partícula não podem ser conhecidos com certeza absoluta. Heisenberg afirmou que há um limite para o quão bem a posição e o momento da partícula podem ser conhecidos, mesmo usando sua teoria.

Para Heisenberg, se você conhece a posição com muita precisão, só pode ter informações limitadas sobre seu momento.

Modelo nêutron-próton

O modelo próton-elétron apresentou alguns problemas. Embora fosse aceito que o núcleo atômico é composto de prótons e nêutrons, a natureza do nêutron não era clara.

Após a descoberta do nêutron, Werner Heisenberg e o físico soviético-ucraniano Dmitri Ivanenko, propuseram um modelo de próton e nêutron para o núcleo, no ano de 1932.

Os artigos de Heisenberg abordam uma descrição detalhada dos prótons e nêutrons dentro do núcleo por meio da mecânica quântica. Ele também presumiu a presença de elétrons nucleares além de nêutrons e prótons.

Mais especificamente, ele assumiu que o nêutron é um composto próton-elétron, para o qual não há explicação mecânica quântica.

Embora o modelo nêutron-próton resolvesse muitos problemas e respondesse a certas perguntas, ele se mostrou um problema ao explicar como os elétrons podiam emanar do núcleo. Ainda assim, graças a essas descobertas, a imagem do átomo mudou e acelerou significativamente as descobertas da física atômica.

Tocam

Os princípios físicos da teoria quântica

The Physical Principles of Quantum Theory foi um livro escrito por Werner Heisenberg, publicado pela primeira vez em 1930 graças à Universidade de Chicago. Mais tarde, em 1949, uma nova versão foi reimpressa com sucesso.

O físico alemão escreveu este livro com a intenção de discutir a mecânica quântica de uma forma simples, com pouca linguagem técnica para fornecer um rápido entendimento desta ciência.

O livro foi citado mais de 1.200 vezes em importantes referências e fontes oficiais. A estrutura do trabalho é baseada fundamentalmente na discussão rápida e fácil da teoria quântica e seu princípio de incerteza.

Física e filosofia

Física e Filosofia consistiu em uma obra seminal escrita concisamente por Werner Heisenberg em 1958. Nesta obra, Heisenberg explica os eventos da revolução na física moderna com base em seus artigos e contribuições notáveis.

Heisenberg se caracterizou por ter conduzido inúmeras palestras e palestras sobre física ao longo de sua carreira científica. Nesse sentido, este trabalho é uma compilação de todas as palestras relacionadas às descobertas do cientista alemão: o princípio da incerteza e o modelo atômico.

Física e além

Physics and Beyond foi um livro escrito por Werner Heisenberg em 1969, que conta a história da exploração atômica e da mecânica quântica a partir de sua experiência.

O livro leva conversas de debates entre Heisenberg e outros de seus colegas da época sobre diferentes assuntos científicos. Este texto inclui conversas com Albert Einstein.

A intenção de Heisenberg era que o leitor pudesse ter a experiência de ouvir pessoalmente diferentes físicos reconhecidos, como Niels Bohr ou Max Planck, não só falando sobre física, mas também sobre outros tópicos relacionados à filosofia e política; daí o título do livro.

Além disso, a obra relata o surgimento da física quântica e uma descrição do ambiente em que viviam, com descrições detalhadas das paisagens e sua educação na natureza característica da época.

Referências

1. Werner Heisenberg, Richard Beyler, (nd). Retirado de Britannica.com
2. Weiner Heisenberg, Famous Scientists Portal, (nd). Retirado de famousscientists.org
3. Werner Karl Heisenberg, Portal University of St Andrews, Escócia, (nd). Retirado de groups.dcs.st-and.ac.uk
4. Werner Heisenberg, Wikipedia em inglês, (nd). Retirado da Wikipedia.org
5. Incerteza quântica nem toda na medição, Geoff Brumfiel, (2012). Retirado de nature.com