Werner Heisenberg , en su totalidad Werner Karl Heisenberg , (nacido el 5 de diciembre de 1901 en Würzburg, Alemania; fallecido el 1 de febrero de 1976 en Munich, Alemania Occidental), físico y filósofo alemán que descubrió (1925) una forma de formular la mecánica cuántica en términos de matrices. Por ese descubrimiento, fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 1932. En 1927 publicó su principio de incertidumbre , sobre la que construyó su filosofía y por la que es más conocido. También hizo importantes contribuciones a las teorías de la hidrodinámica de flujos turbulentos , el núcleo atómico, el ferromagnetismo, los rayos cósmicos y las partículas subatómicas, y jugó un papel decisivo en la planificación del primer reactor nuclear de Alemania Occidental en Karlsruhe, junto con un reactor de investigación en Munich, en 1957. Una controversia considerable rodea su trabajo sobre investigación atómica durante Segunda Guerra Mundial .
Werner Heisenberg dirigió el Instituto de Física Kaiser Wilhelm en Berlín, donde se llevaron a cabo investigaciones sobre reactores nucleares y bombas atómicas. Alemania no construyó ninguno. Se debate si Heisenberg ralentizó deliberadamente el progreso atómico alemán. Sin embargo, Alemania probablemente nunca desarrolló una bomba atómica porque su investigación atómica fue a menor escala que el Proyecto Manhattan de Estados Unidos.
Werner Heisenberg descubrió la principio de incertidumbre , que establece que la posición y el momento de un objeto no pueden conocerse con exactitud. La incertidumbre combinada para la posición y el momento es igual o mayor que h / (4π), donde h es Constante de Planck , y por lo tanto es significativo solo para objetos muy pequeños como átomos o partículas subatómicas.
Werner Heisenberg contribuyó a la teoría atómica formulando la mecánica cuántica en términos de matrices y descubriendo la principio de incertidumbre , que establece que la posición y el momento de una partícula no pueden conocerse con exactitud. La incertidumbre combinada en ambas mediciones debe ser igual o mayor que h / (4π), donde h es Constante de Planck .
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El padre de Heisenberg, agosto Heisenberg, un estudioso de la filología griega antigua y la literatura griega moderna, fue profesor en un gimnasio (escuela secundaria clásica-humanística) y profesor en la Universidad de Würzburg. La madre de Werner, de soltera Anna Wecklein, era hija del rector de la élite Maximilians-Gymnasium de Munich. En 1910 August, Heisenberg se convirtió en profesor de filología griega en la Universidad de Munich. Werner ingresó al Maximilians-Gymnasium al año siguiente y pronto impresionó a sus maestros con su precocidad en matemáticas. Heisenberg entró en el Universidad de Munich en 1920, convirtiéndose en estudiante de Arnold Sommerfeld , experto en espectroscopia atómica y exponente del modelo cuántico de física . (La idea de que ciertas propiedades en la física atómica no son continuas y solo toman ciertos valores discretos o cuantificados a pequeñas escalas fue desarrollada por un físico danés Niels Bohr en 1913.) Heisenberg terminó su trabajo formal para un doctorado en 1923 con una disertación sobre hidrodinámica.
A pesar de un mediocre tesis, los verdaderos talentos de Heisenberg emergieron en su trabajo sobre el efecto Zeeman anómalo, en el que las líneas espectrales atómicas se dividen en múltiples componentes bajo la influencia de un campo magnético . Heisenberg desarrolló un modelo que dio cuenta de este fenómeno, aunque a costa de introducir números cuánticos medio enteros, una noción que contradice la teoría de Bohr tal como se la entiende hasta la fecha. Aunque todavía oficialmente alumno de Sommerfeld, en 1922 Heisenberg se convirtió en asistente y alumno de Max nacido en la Universidad de Göttingen, donde Heisenberg también conoció a Bohr. En 1924 Heisenberg completó su habilitación, la calificación para enseñar a nivel universitario en Alemania.
En 1925, después de una extensa visita al Instituto de Física Teórica de Bohr en la Universidad de Copenhague, Heisenberg abordó el problema de las intensidades del espectro del electrón tomado como un oscilador anarmónico (un sistema vibratorio unidimensional). Su posición de que la teoría debe basarse únicamente en cantidades observables fue fundamental para su artículo de julio de 1925, Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen (Reinterpretación teórica cuántica de relaciones cinemáticas y mecánicas). El formalismo de Heisenberg se basaba en la multiplicación no conmutativa; Nacido, junto a su nuevo asistente Pascual Jordan , se dieron cuenta de que esto podría expresarse utilizando álgebra matricial, que utilizaron en un artículo enviado para su publicación en septiembre como Zur Quantenmechanik (en Cuántico Mecánica). En noviembre, Born, Heisenberg y Jordan habían completado Zur Quantenmechanik II (Sobre la mecánica cuántica II), conocido coloquialmente como el artículo de tres personas, que se considera el documento fundamental de una nueva mecánica cuántica.
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Principio de incertidumbre de Heisenberg Únase a Brian Greene para una explicación intuitiva de la famosa percepción cuántica llamada principio de incertidumbre de Heisenberg, así como una discusión de la ecuación matemática subyacente. Este video es un episodio de su Ecuación diaria serie. Festival Mundial de la Ciencia (Un socio editorial de Britannica) Ver todos los videos de este artículo
Otras formulaciones de la mecánica cuántica se estaban ideando durante la década de 1920: la notación de corchetes (usando vectores en un espacio de Hilbert) fue desarrollado por P.A.M. Dirac en Inglaterra y la ecuación de onda fue elaborada por Erwin Schrodinger en Suiza (donde trabajaba entonces el físico austríaco). Schrödinger pronto demostró que las diferentes formulaciones eran matemáticamente equivalentes, aunque el significado físico de esta equivalencia seguía sin estar claro. Heisenberg volvió de nuevo al instituto de Bohr en Copenhague , y sus conversaciones sobre este tema culminaron en el artículo histórico de Heisenberg de marzo de 1927, Sobre el contenido perceptual de la cinemática y la mecánica teóricas cuánticas.
Este papel articulado la principio de incertidumbre o indeterminación . La mecánica cuántica demostró, según Heisenberg, que el impulso ( pag ) y posición ( x ) de una partícula no se pueden medir exactamente al mismo tiempo. En cambio, existe una relación entre las indeterminaciones (Δ) en la medición de estas variables tal que Δ pag Δ x ≥ h / 4π (donde h es Constante de Planck o 6.62606957 × 10−34 joule ∙ segundo). Dado que existe un límite inferior ( h / 4π) sobre el producto de las incertidumbres, si la incertidumbre en una variable disminuye hacia 0, la incertidumbre en la otra debe aumentar recíprocamente. Un análogo Existe una relación entre cualquier par de variables conjugadas canónicamente, como la energía y el tiempo.
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Heisenberg llegó a una conclusión filosóficamente profunda: el determinismo causal absoluto era imposible, ya que requería un conocimiento exacto de la posición y el impulso como condiciones iniciales. Por tanto, el uso de formulaciones probabilísticas en la teoría atómica no se debió a la ignorancia sino a la relación necesariamente indeterminista entre las variables. Este punto de vista fue fundamental para la llamada interpretación de Copenhague de la teoría cuántica, que recibió su nombre de la fuerte defensa de la idea en el instituto de Bohr en Copenhague. Aunque esto se convirtió en un punto de vista predominante, varios físicos destacados, incluidos Schrödinger y Albert Einstein, vieron la renuncia a la causalidad determinista como físicamente incompleta.
En 1927, Heisenberg asumió una cátedra en Leipzig. A cambio de Dirac, Jordan, Wolfgang Pauli y otros, se embarcó en un programa de investigación para crear una teoría cuántica de campos, uniendo la mecánica cuántica con la teoría de la relatividad para comprender la interacción de partículas y campos (de fuerza). Heisenberg también trabajó en la teoría del núcleo atómico tras el descubrimiento de la neutrón en 1932, el desarrollo de un modelo de interacción de protones y neutrones en una descripción temprana de lo que décadas más tarde llegó a conocerse como la fuerza fuerte. El Premio Nobel de Física de 1932 no se anunció hasta noviembre de 1933, cuando también se anunciaron los ganadores de 1933. Heisenberg recibió el premio de física de 1932, mientras que Schrödinger y Dirac compartieron el premio de física de 1933.
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