Werner Heisenberg

Werner Karl Heisenberg, atom ölçeğindeki dünyayı anlatan kuantum mekaniğini kuran isimlerden biridir. Henüz 23 yaşındayken yazdığı ve Eylül 1925'te yayımlanan makale, bugünkü kuantum kuramının başlangıç noktası sayılır. İki yıl sonra ortaya koyduğu belirsizlik ilkesi ise bilimin "kesin ölçüm" anlayışını kökünden değiştirdi. Gökbilimcilerin yıldızların ışığından sıcaklık, bileşim ve hız okuyabilmesi, atomların ışığı nasıl yaydığını açıklayan bu kuramın sağladığı zemine dayanır.

Erken yaşamı ve eğitimi

Heisenberg, 5 Aralık 1901'de Almanya'nın Würzburg kentinde doğdu. Babası Kaspar Ernst August Heisenberg önce lisede klasik diller öğretmeni olarak çalışmış, ardından Almanya'nın tek ortaçağ ve modern Yunan çalışmaları profesörü olmuştu. Gençliğinde izci önderliği yapan Heisenberg, aynı zamanda iyi bir piyanistti.

1920-1923 arasında Münih'teki Ludwig-Maximilians Üniversitesi'nde Arnold Sommerfeld ve Wilhelm Wien'den fizik ve matematik okudu; Göttingen'de Max Born ve James Franck'la, matematik alanında da David Hilbert'le çalıştı. 1923'te Sommerfeld'in yanında akışkanlarda kararlılık ve türbülans üzerine yazdığı tezle doktor oldu. Ertesi yıl Göttingen'de Born'un yanında doçentlik çalışmasını tamamladı. 1924-1925 döneminde Kopenhag'da Niels Bohr'la çalışma fırsatı buldu; bu ilişki ömür boyu sürecek bir bilimsel diyaloğun başlangıcıydı.

Bilime katkıları

1925'teki "yeniden yorumlama" makalesi, elektronların yörüngelerini görselleştirmeye çalışmak yerine yalnızca ölçülebilen büyüklüklerle çalışan yeni bir yaklaşım getirdi. Bu fikir Max Born ve Pascual Jordan'la birlikte geliştirilerek matris mekaniğine dönüştü. Einstein, 1928'de Heisenberg'i Born ve Jordan'la birlikte Nobel'e aday gösterdi.

1927'de ortaya koyduğu belirsizlik ilkesi, bir parçacığın konumu ile momentumunun aynı anda istenen kesinlikte bilinemeyeceğini söyler. Bu ilkeyi ilk kez 23 Şubat 1927'de Wolfgang Pauli'ye yazdığı bir mektupta anlattı. Aynı yıl Leipzig Üniversitesi'nde kuramsal fizik profesörü oldu; 25 yaşındaki Heisenberg, Almanya'nın en genç tam zamanlı profesörü olarak anılır.

Sonraki yıllarda ferromanyetizmayı Pauli dışlama ilkesiyle açıkladı, Pauli'yle birlikte göreli kuantum alan kuramının temellerini attı ve 1932'de nötronun keşfinin hemen ardından atom çekirdeğinin proton-nötron modelini önerdi. 1932 yılı Nobel Fizik Ödülü, Kasım 1933'te "kuantum mekaniğini yarattığı için" Heisenberg'e verildi.

1933-1936 arasında pozitron kuramı üzerinde çalıştı; 1934 ve 1936 tarihli makalelerinde Dirac denklemini bir alan denklemi olarak yeniden yorumladı. 1942-1944 yıllarında ise parçacık fiziğinde saçılma süreçlerini anlatan S-matrisi üzerine üç bölümlük bir dizi yayımladı. Ölçüm sırasında dalga fonksiyonunun "çökmesi" kavramını ortaya atan da oydu.

Uzay ve astronomiye etkisi

Heisenberg'in gökyüzüne en doğrudan dokunduğu alan kozmik ışınlardı. Uzaydan gelen yüksek enerjili parçacıkların atmosferde oluşturduğu sağanaklar üzerine 1936'da iki makale yayımladı, ardından bu konuda çalışmayı yıllarca sürdürdü. Savaştan sonra yönettiği enstitünün ana araştırma konusu da kozmik radyasyon oldu.

Kurumu 1958'de Münih'e taşındı ve astrofizikçi Ludwig Biermann'la birlikte yönetilen Max Planck Fizik ve Astrofizik Enstitüsü'ne dönüştü. Heisenberg 1960-1970 arasında bu enstitünün yöneticisiydi. Daha genel bir açıdan bakıldığında, yıldız tayflarının yorumlanmasından yıldız içindeki madde davranışına kadar modern astrofiziğin pek çok hesabı, onun da kurucuları arasında yer aldığı kuantum mekaniğinin diliyle yapılır.

Savaş yılları ve tartışmalı rolü

Heisenberg, 1939'da Almanya'da nükleer fisyonun kullanımını araştırmak için kurulan ve "Uranverein" diye bilinen programın önde gelen bilim insanlarından biriydi. Haziran 1942'de Silahlanma Bakanı Albert Speer'e 1945'ten önce bir bomba yapılamayacağını söyledi. Aynı yıl Berlin'deki Kaiser Wilhelm Fizik Enstitüsü'nün yöneticisi oldu.

Eylül 1941'de işgal altındaki Kopenhag'da Bohr'la yaptığı görüşmede neler konuşulduğu hâlâ tartışılır. Michael Frayn'ın 1998'de sahnelenen "Kopenhag" oyunu bu belirsizliği konu alır; Bohr Arşivi de 2002'de görüşmeyle ilgili mühürlü belgeleri, Bohr'un Heisenberg'e yazıp göndermediği mektuplarla birlikte açıkladı. Tarihçilerin çoğu, Heisenberg'in Alman bomba projesini bilerek baltaladığı yorumunu kabul etmez; ancak niyetleri konusunda kesin bir sonuca varılamamıştır.

Savaşın sonunda Müttefiklerin Alsos görevi tarafından yakalanan Heisenberg, dokuz Alman bilim insanıyla birlikte İngiltere'deki Farm Hall'da tutuldu. Hiroşima'ya atılan bombayı 6 Ağustos 1945'te haberlerden öğrendiler; gizlice kaydedilen konuşmaların dökümleri 1992'de yayımlandı.

Savaşın son döneminde araştırmalar Hechingen ve Haigerloch'a taşındı; Ocak 1945'te ekip Kara Orman bölgesine geçti. Heisenberg 1939 yazında ABD'ye yaptığı bir ziyarette Michigan Üniversitesi'nde Samuel Goudsmit'le görüşmüş ve ülkede kalma davetini geri çevirmişti; savaşın sonunda, 5 Mayıs 1945'te Heidelberg'de karşısına çıkan kişi yine Goudsmit oldu.

Mirası

Savaş sonrasında Batı Almanya'da bilimin yeniden örgütlenmesinde etkin rol aldı; Alexander von Humboldt Vakfı'nın başkanlığını da yaptı. 1957'de Batı Almanya'nın nükleer silahlanmasına karşı çıkan Göttingen Manifestosu'nu imzaladı. 1955-1956'da St Andrews'ta verdiği Gifford Konferansları "Fizik ve Felsefe" adıyla kitaplaştı; anıları ise 1969'da "Der Teil und das Ganze" adıyla yayımlandı. Heisenberg, 1 Şubat 1976'da Münih'teki evinde böbrek kanserinden öldü.

Batı Almanya'da Federal Araştırma Konseyi'nin başkanlığını yaptı, 1951'deki birleşmenin ardından Alman Araştırma Vakfı'nın (DFG) yönetiminde yer aldı. Oğullarından Jochen Heisenberg fizik, Martin Heisenberg nörobiyoloji profesörü oldu.

Bilmeye değer

• Doktora tezinin konusu atom değil, akışkanlardaki türbülanstı.
• 1937'de Elisabeth Schumacher'le evlendi; çiftin yedi çocuğu oldu.
• Max Planck Madalyası'nı 1933'te, Niels Bohr Uluslararası Altın Madalyası'nı 1970'te aldı.
• "Belirsizlik" olarak bilinen kavram için ilk makalesinde "kesinsizlik" anlamına gelen "Ungenauigkeit" sözcüğünü kullanmıştı.

Kaynak: Wikipedia (İngilizce): Werner Heisenberg

Fotoğraf: Bundesarchiv, Bild 183-R57262 · CC BY-SA 3.0 DE · Wikimedia Commons