ورنر کارل هایزنبرگ : (1901 - ۱۹۷۶)

 

فیزیکدان آلمانی و برندهٔ جایزه نوبل فیزیک

                           و یکی از بنیانگذاران فیزیک کوانتومی.

 

مهم‌ترین کشف هایزنبرگ نامعادلهٔ مشهور عدم قطعیت است .

این نامعادله می‌گوید که در مکانیک کوانتومی،

قطعیت اندازه‌گیری تکانه و مکان با هم رابطهٔ معکوس دارند .

هایزنبرگ نشان داد عدم قطعیت در اندازه گیری مکان ذره ،

ضرب در عدم قطعیت در سرعت آن ،ضرب در جرم ذره ،

نمی‌تواند از عدد معینی که به ثابت پلانک معروف است کمتر شود.

همچنین این حد ، به راه و روش اندازه گیری وضعیت و سرعت ذره بستگی نداشته و مستقل از جرم ذره است.




اصل عدم قطعیت هایزنبرگ ، خاصیت بنیادین و گریز ناپذیر جهان است.

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ به طور ریاضی به شکل زیر نوشته می‌شود:

 \Delta x \cdot \Delta p   \ge \frac{h}{4\pi} = \frac{\hbar}{2}

کارهای باارزش دیگر هایزنبرگ در فیزیک ذره‌ای و هسته‌ای است.

 

درباره اصل عدم قطعیت:

در فیزیک کوانتومی، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، اظهار می‌دارد که جفت‌های مشخصی از خواص فیزیکی، مانند مکان و تکانه، نمی‌تواند با دقتی دلخواه معلوم گردد. به عبارت دیگر، افزایش دقت در کمیت یکی از آن خواص مترادف با کاهش دقت در کمیت خاصیت دیگر است. این عبارت به دو روش گوناگون تفسیر شده‌است. بنا بر دیدگاه هایزنبرگ، غیر ممکن است که همزمان سرعت و مکان الکترون یا هر ذرهٔ دیگری با دقت یا قطعیت دلخواه معین شود. بنا بر دیدگاه گروه دوم، که افرادی چون بالنتین در آن قرار دارند، این عبارت راجع به محدودیت دانشمندان در اندازه‌گیری کمیت‌های خاصی از سیستم نیست، بلکه امری است راجع به طبیعت و ذات خود سیستم چنان که معادلات مکانیک کوانتومی شرح می‌دهد. در مکانیک کوانتوم، یک ذره به وسیلهٔ بستهٔ موج شرح داده می‌شود. اگر اندازه‌گیری مکان ذره مد نظر باشد، طبق معادلات، ذره می‌تواند در هر مکانی که دامنهٔ موج صفر نیست، وجود داشته باشد و این به معنی عدم قطعیت مکان ذره است. برای به دست آوردن مکان دقیق ذره، این بستهٔ موج باید تا حد ممکن «فشرده» شود، که یعنی، ذره باید از تعداد زیادی موج سینوسی که به یکدیگر اضافه شده‌اند (بر روی هم جمع شده‌اند) ساخته شود. از طرف دیگر، تکانهٔ ذره متناسب با طول موج یکی از این امواج سینوسی است، اما می‌تواند هر کدام از آن‌ها باشد. بنا بر این هر چقدر که مکان ذره –به واسطهٔ جمع شدن تعداد بیشتری موج- با دقت بیشتری اندازه‌گیری شود، تکانه با دقت کمتری معین می‌شود (و بر عکس). تنها ذره‌ای که مکان دقیق دارد، ذرهٔ متمرکز در یک نقطه است، که چنین موجی طول موج نامعین دارد (و بنا بر این تکانهٔ نامعین دارد). از طرف دیگر تنها موجی که طول موج معین دارد، نوسان منظم تناوبی بی‌پایان در فضا است که هیچ مکان معینی ندارد. در نتیجه در مکانیک کوانتومی، حالتی نمی‌تواند وجود داشته باشد که ذره را با مکان و تکانه معین شرح دهد. اصل عدم قطعیت را می‌توان بر حسب عمل اندازه‌گیری، که شامل فروپاشی تابع موج نیز می‌شود، بازگویی کرد. هنگامی که مکان اندازه‌گیری می‌شود، تابع موج به یک برامدگی با پهنای بسیار کم فروپاشیده می‌شود، و تکانهٔ تابع موج کاملاً پخش می‌شود. تکانهٔ ذره به مقداری متناسب با دقتِ اندازه‌گیری مکان، در عدم قطعیت باقی می‌ماند. مقداری باقیماندهٔ عدم قطعیت نمی‌تواند از حدی که اصل عدم قطعیت مشخص کرده است، کمتر شود، و مهم نیست که فرآیند و تکنیک اندازه‌گیری چیست. این بدین معنی است که اصل عدم قطعیت مربوط به اثر مشاهده‌گر است. اصل عدم قطعیت کمترین مقدار ممکن در آشفتگی تکانه، در حین اندازه‌گیری مکان، و بر عکس، را معین می‌کند. بیان ریاضی اصل عدم قطعیت این است که هر حالت کوانتومی این خاصیت را دارد که ریشه متوسط مربعِ (RMS) انحرافات از مقدار متوسط مکان (موقعیت) (انحراف استاندارد توزیع X):

\Delta X = \sqrt{\langle(X - \langle X\rangle)^2\rangle} \,

ضرب در RMS انحرافات تکانه از مقدار متوسطش (انحراف استاندارد P):

\Delta P = \sqrt{\langle(P - \langle P \rangle)^2\rangle} \,

هیچگاه نمی‌تواند از کسر ثابتی از ثابت پلانک کوچکتر باشد:

\Delta X \Delta P \ge {\hbar \over 2}.

هر عمل اندازه‌گیری با دقت \scriptstyle \Delta X حالت کوانتومی را تقلیل داده و منجر به افزایش انحراف استاندارد تکانه \scriptstyle \Delta P به مقداری بزرگتر از \scriptstyle \hbar/2\Delta x می‌شود.

هایزنبرگ همانند ماکس پلانک یک نوازنده پیانوی چیره‌دستی بود،

و در کنسرت‌هایی نیز شرکت داشت.

 

برخی سخنان و عقاید هایزنبرگ :

 

- "جزء و کل" یکی از تالیفات هایزنبرگ است. این کتاب به نوعی خاطرات هایزنبرگ را بیان می‌کند و به طور مثال دربردارندهٔ چگونگی پیوستن او به دانشکدهٔ فیزیک دانشگاه مونیخ، آشنایی او با نیلز بور، رفتار هایزنبرگ در زمان رایش سوم، بحث‌های علمی و فلسفی با افراد مختلف و بسیاری از جوانب زندگی این دانشمند بزرگ است.

 

- چیزهایی وجود دارند که آنقدر جدی هستند

                               که فقط می توان در موردشان جوک ساخت.

 

 

- هایزنبرگ بر این مسئله تأکید دارد که

بشر به‌خاطر رفاهی که دارد از معنویت کناره گرفته است

و این مسئله باعث بدبختی او شده است.

به عقیده او، علم و دین باید حوزه و مرز شناخت خود را بشناسند

و به حریم دیگری تجاوز نکنند و هریک از دیگری برای پیشرفت و خوشبختی بشریت، بهره بگیرد.