Werner Karl Heisenberg (1901 – 1976)
Természetesen a Heisenberg-i életmű nem foglalható össze tíz pontban. De számunkra a tízes szám nagyon megszokott, mint a számrendszerünk alapja, a tízparancsolat számossága, valamint ujjaink száma. Talán ezért sűrítjük mondanivalónkat nagy előszeretettel tíz pontba.
1) A Bohr-féle modell nem tükrözi teljesen a mikrovilág klasszikustól eltérő, meglepően új mozgástörvényeit. Ezek leírására a folytonos függvényekkel dolgozó newtoni mechanika még a Bohr-hipotézisekkel együtt sem alkalmas. Ennek a modellnek a hiányosságait látta meg a fiatal Heisenberg.
2) Az atomi részecskék mozgástörvényeit leíró új mechanika megalkotásában Heisenberget a következő alapelv vezérelte: tekintve hogy a mikrofizikai objektumok alapvető mechanikai jellemzőit, a helyüket és az impulzusukat közvetlenül megismerni nem tudjuk, a keringő elektronok képének feladása után az új elmélet formalizmusának közvetlenül mérhető mennyiségekkel kell dolgoznia.
3) A mérhető mennyiségek, az állapotenergiák és az átmeneti valószínűségek végtelen négyzetes sémákba rendezhetők. Heisenberg megtalálta a sémákkal való számolás szabályait, és ennek alapján Bohr felfedezte, hogy e sémák a lineáris algebrában használt mátrixokkal vethetők össze. A klasszikus mechanika mennyiségeihez egy-egy megfelelő mátrixot lehet rendelni.
4) A Bohr—Sommerfeld-féle kvantumfeltételek is úgy tekinthetők, mint a mátrixok közötti összefüggések, felcserélési relációk, amelyek a mozgásegyenletekkel együtt elegendőek az összes mátrix s így az atom bármely tulajdonságának leírásához.
5) Heisenberg megállapította a mikrofizika egyik legalapvetőbb összefüggését, a róla elnevezett határozatlansági relációt. A határozatlansági reláció a fel nem cserélhetőség következménye: azok a mennyiségek, melyek nem felcserélhetők, egyidejűleg tetszőleges pontossággal nem mérhetők meg. A határozatlanság a kvantummechanikai elmélet lényegéből fakad. Míg a klasszikus elméletben a megfigyelés módja lényegtelen volt a folyamat szempontjából, a kvantummechanikában a mérés a vizsgált tárgy és a műszer kölcsönhatásának eredménye, és az atomi folyamatoknak a megfigyelés által történő megzavarása döntő szerepet játszik. Heisenberg kimutatta, hogy minél pontosabban mérjük meg a nem felcserélhető fizikai mennyiségek egyikét, annál kevésbé lesz meghatározható a másik mennyiség. A határozatlansági reláció a fizikai idealizmus egyik sokat vitatott kérdése volt. Tisztáznunk kell azonban, hogy ezen összefüggés a valóság egyik törvényszerűsége és nem szab határt a tudományos megismerés elé.
6) Heisenberg nevéhez fűződik az első atommagelmélet kidolgozása. A neutron felfedezése után, 1932-ben Heisenberg vetette fel először azt a gondolatot, hogy minden atom magja protonokból és neutronokból áll. Az atommagban levő protonok száma megegyezik a mag körül keringő elektronok számával, és ez a szám az illető atom rendszáma.
7) Heisenberg tisztázta az izospin fogalmát, mely szoros kapcsolatban van az atommag szerkezetével és egy nagyon fontos fizikai adat.
8) Heisenberg vezette be a nukleonok (a protonok és neutronok gyűjtőneve) közötti kicserélődési kölcsönhatást.
9) Heisenbergnek sikerült a mágnesség belső terének hipotézisét kvantumelméletileg az elektron spinjével magyarázni, ezzel a mágnességét — az elektromossághoz hasonlóan — az elemi részecskék tulajdonságaira visszavezetni.
10) Nagy fontossága van a Heisenberg által felállított nem lineáris téregyenletnek, melybe megpróbálta besűríteni az elemi részecskék fizikáját, de az anyag — éppen kvantumos viselkedése által — kimeríthetetlennek bizonyult, és ezért ez nem sikerült neki.
2011. október 6.