Almanya'nın Atom Bombası Yapmasını Engelleyen Büyük Fizikçi: Werner Heisenberg

Kuantum mekaniğinin babası kabul edilen, Almanya için çalıştığı halde atom bombası üretimini bile isteye geciktirdiği söylenen ve 20. yüzyılın en önemli dehalarından kabul edilen Heisenberg'ü hayatı ve önemli buluşları.
Almanya'nın Atom Bombası Yapmasını Engelleyen Büyük Fizikçi: Werner Heisenberg

heisenberg'ün tam adı werner karl heisenberg'tür. 5 aralık 1901, almanya würzburg doğumludur ve 1 şubat 1976, batı almanya münih'te ölmüştür. alman fizikçi ve filozoftur ve 1925 yılında kuantum mekaniğini matrislerle formüle etmenin bir yolunu bulmuştur. bu keşfiyle 1932'de nobel fizik ödülü'ne layık görüldü. 1927'de, felsefesini üzerine inşa ettiği ve en iyi tanındığı belirsizlik ilkesini yayınladı. türbülanslı akışların hidrodinamiği, atom çekirdeği, ferromanyetizma, kozmik ışınlar ve atom altı parçacıkların teorilerine önemli katkılarda bulundu ve münih'teki bir araştırma reaktörü ile birlikte 1957'de karlsruhe'ye kurulan ilk batı alman nükleer reaktörünü planlamada aracı oldu. ikinci dünya savaşı sırasında atom araştırması çalışmalarına katkısı konusundaki tartışmalar, maalesef çalışmalarını gölgelemektedir.

eğitimi

heisenberg’ün babası, antik yunan filolojisinin ve modern yunan edebiyatının alimi olan august heisenberg, bir spor salonunda öğretmen ve würzburg üniversitesi'nde öğretim görevlisi idi. werner'ın annesi née anna wecklein, münih'teki elit bir okul olan maximilians-gymnasium'un rektörünün kızıydı. 1910 ağustosunda baba heisenberg, münih üniversitesi'nde yunan filolojisi profesörü oldu. werner, ertesi yıl maximilians-gymnasium'a girdi ve kısa bir süre sonra öğretmenlerini matematikteki yeteneğiyle etkiledi. heisenberg, 1920 yılında münih üniversitesi'ne girdi ve atomik spektroskopi ve kuantum fiziği modelinin merkezlerinden biri olan arnold sommerfeld'in öğrencisi oldu (atom fiziğindeki belirli özelliklerin sürekli olmadığı ve küçük ölçeklerde sadece belirli kesin ya da niceliksel değerler aldığı düşüncesi, danimarkalı fizikçi niels bohr tarafından 1913'te geliştirilmiştir). heisenberg, 1923'te doktora çalışmalarını hidrodinamik üzerine yazdığı tez ile tamamladı.

vasat bir tez savunmasına rağmen heisenberg’ün asıl yetenekleri, atomik spektral çizgilerin manyetik alanın etkisi altında birden fazla bileşene bölündüğü anormal zeeman etkisi üzerine çalışmalarında ortaya çıktı. heisenberg, bu fenomeni hesaba katan bir model geliştirdi, ancak yarı-tamsayılı kuantum sayıları üretmenin maddi ve zamansal maliyeti yüzünden, bir fikir kavramı olarak kaldı. halen sommerfeld’in öğrencisi iken 1922’de heisenberg, bohr’la ilk tanıştığı yer olan göttingen üniversitesi’nde max born’un asistanı ve öğrencisi oldu. 1924'te heisenberg, almanya'da üniversite düzeyinde öğretmenlik niteliği olan habilitasyonunu tamamladı.


kuantum mekaniğinin kurulması

1925'te, bohr’un kopenhag üniversitesi'ndeki teorik fizik enstitüsü'ne yaptığı uzun ziyaretten sonra heisenberg, anharmonik bir osilatör (tek boyutlu bir titreşim sistemi) olarak alınan elektronun spektrum yoğunlukları sorununu ele aldı. teorinin sadece gözlemlenebilir miktarlara dayanması gerektiği düşüncesi, temmuz 1925 tarihli “über quantentheoretische umdeutung kinematischer und mechanischer beziehungen” (kinematik ve mekanik ilişkilerin kuantum-teorik olarak yeniden yorumlanması) makalesinde merkezi konumda idi. heisenberg’ün formalizmi, değişmeli olmayan çarpıma dayandı; yeni asistanı pascual jordan'ın yardımı ile doğmuş olan düşüncesini, eylül ayında yayıma sunulan bir makalede “zur quantenmechanik” (quantum mekaniği üzerinde) olarak kullandıkları matris cebirini kullanarak ifade edilebileceğini fark etti. kasım ayına kadar born, heisenberg ve jordan (içerisi şampiyonlar ligi gibi), yeni bir kuantum mekaniğinin temel belgesi olarak kabul edilen, “üç kişilik dosya” olarak bilinen “zur quantenmechanik ii” yi (quantum mekaniği üzerinde ii) tamamladı.

Bohr ve Heisenberg

belirsizlik ilkesi

1920'lerde diğer kuantum mekaniğinin formülasyonları geliştirildi: bra ket notasyonu (bir hilbert uzayındaki vektörler kullanılarak) paul adrien maurice dirac tarafından ingiltere'de ve dalga denklemi de erwin schrödinger tarafindan isviçre'de (avusturyalı fizikçinin çalıştığı yer) yapıldı. schrödinger kısa süre sonra farklı formülasyonların matematiksel olarak eşdeğer olduğunu gösterdi, ancak bu eşdeğerliğin fiziksel önemi belirsizliğini korudu. heisenberg, yine bohr’ün kopenhag’daki enstitüsüne döndü ve bu konuda bohr ile aralarında geçen konuşmaları sayesinde, heisenberg’ün dönüm noktası olan 1927 yılının mart ayındaki makalesi “über den anschulichen ınhalt der quantentheoretischen kinematik ve mechanik” (kuantum teorik kinematik ve mekaniğin algısal içeriği) sonuçlandı.

bu makale kesin olmayanı veya belirsizlik prensibini ifade etmiştir. heisenberg'e göre, kuantum mekaniği, bir parçacığın momentumunun (p) ve konumunun (x) her ikisinin de aynı anda tam olarak ölçülemediğini gösterdi. bunun yerine, bu değişkenlerin ölçülmesindeki belirsizlikler arasında, ∆x∆p≥ ℏ/4π şeklinde bir ilişki vardır:


belirsizliklerin ürünü üzerinde daha düşük bir sınır (h/4pi) bulunduğundan, bir değişkendeki belirsizlik 0'a doğru azalırsa, diğerindeki belirsizlik karşılıklı olarak artmalıdır. enerji ve zaman gibi herhangi bir kanonik eşlenik değişken çifti arasında benzer bir ilişki vardır.

heisenberg, bundan felsefi olarak derin bir sonuç çıkardı: mutlak nedensel determinizm mümkün değildi, çünkü ilk koşullar olarak hem konum hem de momentum hakkında kesin bilgi gerektiriyordu. bu nedenle, olasılıklı formülasyonların atom teorisinde kullanılması, bilgisizlikten değil, değişkenler arasındaki zorunlu olarak kesin olmayan ilişkiden kaynaklanmaktadır. bu görüş, adını bohr’un kopenhag enstitüsündeki fikrinin güçlü savunmasından alan kuantum teorisi “kopenhag yorumu” nun merkezinde yer aldı. bu, baskın bir bakış açısı haline gelmesine rağmen, schrödinger ve albert einstein da dahil olmak üzere birçok önde gelen fizikçi, deterministik nedenselliğin fiziksel olarak eksik olduğunu reddettiler.

nobel ödülü

1927'de heisenberg leipzig'de profesörlüğe başladı. dirac, jordan, wolfgang pauli ve diğerleri ile birlikte, kuantum mekaniğini, parçacıkların (ve kuvvetin) alanlarının etkileşimini kavramak için görelilik teorisi ile birleştiren bir kuantum alan teorisi oluşturmak için bir araştırma programına başladı. heisenberg ayrıca, 1932'de nötronun keşfedilmesini takiben atom çekirdeği teorisi üzerinde çalıştı, on yıl sonra ne güçlü bir kuvvet olarak bilinecek olan şeyin, erken bir tanımında bir proton ve nötron etkileşimi modeli geliştirdi. 1932 nobel fizik ödülü, 1933'teki kazananların da açıklandığı kasım 1933'e kadar açıklanmadı. heisenberg 1932 fizik ödülünü alırken, schrödinger ve dirac 1933 fizik ödülünü paylaştı.


heisenberg ve nazi partisi

heisenberg’ün nobel ödülü aldığı yıl olan 1933, aynı zamanda nasyonel sosyalist alman işçi partisi’nin (nsdap) iktidara gelişine de tanıklık etti. “aryanalı olmayan” ya da kamu hizmetinde politik olarak “güvenilmez” olan kişilere karşı gelişen nazi politikaları, born, einstein, schrödinger ve leipzig'deki heisenberg’ün öğrencileri ile meslektaşları gibi birçok profesör ve akademisyenin görevden alınması veya istifa etmesi anlamına geliyordu. heisenberg’ün tepkisi, nazi rejiminin ya da en aşırı tezahürlerinin uzun sürmeyeceği umuduyla, açık protestolardan ziyade bürokraside yapılan sessiz müdahaleler oldu.

heisenberg ayrıca ideolojik saldırıların hedefi haline gelmişti. nazi'lere bağlı fizikçilerden oluşan bir grup, soyut matematiksel yaklaşımlarda ortaya çıkan sözde "yahudi" etkisine karşı çıkan, her şeyden önce görecelik ve kuantum teorileri olan "alman" veya "aryan" fiziği fikrini destekledi. bu hareketin lideri johannes stark, nazi partisi bağlantılarını bilim fonu ve personel kararları üzerinde etkili olması için kullandı. sommerfeld uzun zamandır heisenberg’ü nihai halefi olarak görüyordu ve 1937’de heisenberg münih üniversitesi’ne katılmak için bir çağrı aldı. bunun üzerine resmi ss dergisinde heisenberg'ü “beyaz yahudi” ve “fizikteki ossietzky" (carl von ossietzky'ye atıf) olarak nitelendiren, stark tarafından imzalanmış bir makale yayımladı.

heisenberg, annesinin ailesinin heinrich himmler’in ailesi ile tanışıklığına dayanarak, ss. şefine münih’te profesörlük alması için kendi adına müdahale etme talebinde bulundu. himmler, bir soruşturmadan sonra uzlaşma kararı aldı: heisenberg, münih'teki sommerfeld'in selefi olamayacaktı, ancak kişisel saldırılara son verileceğine ve (esas olarak) gelecekte öne çıkacak bir başka görev üstleneceğine dair kendisine bizzat himmler tarafından söz verildi. münih'e giremedi çünkü stark ve aryan fizikçilerinin özellikle askeri silahlanma konusundaki çalışmaları, nazi devletinin bürokratik ormanında heisenberg'ün fikirlerinin etkilerini düşüren nedenlerdi. bu siyasi türbülansın ortasında heisenberg, amerika birleşik devletleri'nden ve başka yerlerden birkaç üniversiteye atanma teklifi almış olmasına rağmen, kesinlikle almanya'yı terk etmeyi düşünmemişti. görünüşe göre, mesleğe karşı güçlü bir kişisel görev duygusu ve rejimin özel politikalarını aşan ulusal bir sadakat ile kendisini yönlendirmişti.

1937'de heisenberg konserde tanıştığı bir ekonomi profesörünün kızı olan elisabeth schumacher ile evlendi. ikizler gelecek yıl doğdu ve toplam 7 çocukları oldu.


heisenberg’ün 1930’ların sonlarında ana çalışma odağı, esasen abd ve britanyalı fizikçilerce tercih edilen cascade teorisinin aksine, tek bir işlemde birden çok partikülün üretildiği bir “explosion showers” teorisini önerdiği yüksek enerjili kozmik ışınlardır. heisenberg ayrıca kozmik ışın fenomenlerinde, kuantum mekaniğinin daha düşük bir sınırını belirleyen asgari uzunluk fikrinin olası kanıtlarını gördü.

ikinci dünya savaşı

nükleer fisyonun keşfi, atomun çekirdeğini dikkat merkezine itmiştir. 1939'da polonya'nın işgalinden sonra heisenberg, ordu silah bürosu için nükleer enerji konusunda çalışmak üzere hazırlandı. ilk olarak leipzig ile berlin'deki kaiser wilhelm enstitüsü (kwi) arasında gidip geldikten sonra, 1942'den sonra ikinci yönetmen olarak heisenberg, almanya'nın nükleer araştırmalarında lider bir rol üstlendi. nazi bağlamı göz önüne alındığında, bu rol son derece tartışmalı olmuştur. heisenberg’ün araştırma grubu, reaktör veya atom bombası üretme konusunda elbette başarısız oldu. bazı açıklamalar, birkaç hesaplama konusunda heisenberg'ü basit bir şekilde yetersiz buldu. diğerleri ise tersine, çabayı kasten ertelediğini veya sabote ettiğini ileri sürdüler (bence de bu sav haklı ki kahramandır gözümde). geçmişe bakıldığında, araştırmada birçok noktada heisenberg gibi bir dehadan beklenmeyecek olan gerçekten kritik hataların olduğu açıktır. ayrıca, alman nükleer silahlarının bir bütün olarak projesinin, amerika birleşik devletleri’ndeki manhattan projesi’ne yayılmış aynı derecede bir coşkuya sahip olmadığı anlaşılıyor. ve heisenberg’ün doğrudan kontrolü dışındaki faktörlerin sonuçta daha önemli bir rolü vardı.


anglo-amerikan ortak çabalarının aksine, alman projesi bürokratik olarak kırıldı ve uluslararası işbirliğinden koptu. müttefiklerin, almanya'nın ulaşım ağını bombalamasının yol açtığı yaygın yer değiştirme olaylarından dolayı, kilit malzemeler almanya’da yetersiz olarak tedarik edilebilmekteydi. dahası, genel stratejik bakış açısı nükleer bomba araştırmalarının önceliklendirilmesini kritik olarak etkiledi. mihver kuvvetleri'nin (axis) bilim adamları ile yapılan 1942 tarihli bir konferanstan sonra, alman silahlanma ve savaş üretim bakanı albert speer, reaktör araştırmalarının devam etmesi gerektiği, ancak savaşta kullanılmak üzere zamanında herhangi bir bombanın geliştirilmesinin olası olmadığı sonucuna vardı. onaylama ile amerika birleşik devletleri’ndeki manhattan projesi’nin resmi başlangıcı da 1942’de gerçekleşti ve bu projenin insanüstü çabası bile, almanya’nın teslim olmasından önce atom bombası üretememişti.

tartışma, savaş yıllarında danimarka ve hollanda gibi ülkelerdeki heisenberg’ün konferanslarında da sürdü. almanya dışındaki bu geziler mutlaka alman makamlarının onayı ile yapıldı ve bu nedenle amaç, işgal altındaki ülkelerde yaşayan meslektaşlar tarafından nazi liderlerinin heisenberg'ü onayladığının algılanmasıydı. bu konuda en ünlü gezi, heisenberg’ün bohr’la yaptığı bir konuşmada nükleer silah araştırmaları konusunu gündeme getirdiği ve bohr'u endişelendirdiği eylül 1941’deki kopenhag gezisi oldu. konuşmanın tam içeriği hiçbir zaman netleştirilmedi.

ocak 1945'te, fizik için kwi, hohenzollern eyaletindeki hechingen ve haigerloch kentlerine (daha sonra baden-württemberg eyaletinin bir parçası olan prusya yerleşim bölgesi) tahliye edildi. savaşın kapanış günlerinde, heisenberg oradan ailesinin bavyera'daki tatil evine bisikletle gitti. orada bir amerikan askeri istihbarat ekibi tarafından yakalandı ve nihayetinde ingiltere tarafından diğer bazı alman fizikçilerle birlikte enterne edildi. hiroşima’ya atılan atom bombasından sonra yaptığı konuşmalarda, başlangıçta heisenberg’ün, örneğin yaklaşık kritik kütle gibi bazı temel bomba tasarım ilkeleri hakkında net bir fikirleri olmadığını, ancak birkaç gün içinde bu sorunların çoğunu çözdüğünü belirtti.

Kaiser Wilhelm Enstitüsü'nde

savaş sonrası yılları

heisenberg, ocak 1946'da ingiliz yetkililer tarafından serbest bırakıldı ve kısa bir süre sonra göttingen'deki, adı sonradan max planck fizik enstitüsü olacak olan kaiser wilhelm enstitüsü'ndeki direktörlüğüne başladı. savaş sonrası yıllarda heisenberg, 1945'ten önceki daha apolitik duruşuna zıt bir şekilde karşıt olan daha açık politik bir rol oynayacak şekilde batı almanya'daki alman biliminin yöneticisi ve sözcüsü olarak çeşitli roller üstlenmişti. alman araştırma konseyi'nin ilk başkanlığı, max planck topluluğu'nun bir konsorsiyumluğu ve uluslararası alanda alman bilimini tanıtmayı ve yeni seçilen şansölye konrad adenauer aracılığıyla federal bilim fonunu etkilemek isteyen çeşitli batı alman bilim akademilerinin açılmasını teşviki gibi. bununla birlikte, bu yeni örgütler, kültürel ve eğitimsel konularda çeşitli alman devletlerinin geleneksel önceliğini koruyan eski alman bilim derneği ile bir çatışma yaşadı. 1951'de araştırma konseyi, alman araştırmalar birliği'ni oluşturmak için acil durum birliği ile birleşti. 1952'den başlayarak, heisenberg, almanya’nın avrupa nükleer araştırma konseyi’nin (cern) oluşturulmasına katılmasına aracı oldu. 1953'te heisenberg, yabancı bilim adamlarının almanya'da araştırma yapmaları için burslar sağlayan hükümet destekli bir kuruluş olan humboldt vakfı'nın üçüncü döneminin başkanı oldu. federal hükümetle olan bu yakın ilişkilere rağmen heisenberg, 1957’de göttingen 18'lisinden biri olarak adenauer’in politikalarını açıkça eleştirdi; hükümetin, orduyu amerikan yapımı nükleer silahlarla donatmayı düşündüğünü açıklamasının ardından, bu nükleer bilimci grubu, planı protesto eden bir bildiri yayınladı.


savaş sonrası dönemde heisenberg, “s matrisi” yaklaşımını kullanarak (ilk olarak 1942'de tanıtıldı) ve asgari bir evrensel uzunluk kavramına anahtar bir özellik olarak dönerek kapsamlı bir kuantum alan teorisi aramaya devam etti. 1958'de, hareket halinde olan parçacıkların çoğalmasına, simetriye dayalı bir yaklaşım olarak gördüğü “dünya formülü” ile, birleşik bir alan teorisi önerdi. bununla birlikte, fizik topluluğunun desteği 1960'larda, yalnızca kuark modelinin ortaya çıkarılmasına katkı ile sınırlıydı. 1958'de heisenberg, aynı zamanda max planck fizik enstitüsü'nün o yıl oraya taşınmasıyla münih'te akademik bir pozisyon hedefine de ulaştı. heisenberg, 1970 yılında enstitü müdürlüğünden emekli oldu.

Kadın Futbolunun Yasakları Aşarak Ses Getirir Hale Gelişinin Öyküsü

Kadın Milli Futbol Takımımızın 10 Numarası Melike Pekel'in İlham Verici Hayat Hikayesi