العالم هايزنبرج

وُلد العالم فيرنر كارل هايزنبرج في الخامس من ديسمبر عام 1901م في مدينة فورتسبورغ في ألمانيا، وهو عالم فيزياء وفيلسوف ألماني، اكتشف طريقة لصياغة ميكانيكا الكم على شكل مصفوفات في عام 1925م، وقد حصل على جائزة نوبل للفيزياء نتيجة هذا الاكتشاف عام 1932م، كما نشر مبدأ الشك الذي بنيت عليه فلسفته عام 1927م، كما بحث في النواة الذرية، والأشعة الكونية، والمغناطيسية الحديدية، بالإضافة إلى دوره الفعّال في التخطيط لأول مفاعل نووي ألماني غربي في مدينة كارلسر، ومفاعل بحثي في مدينة ميونيخ عام 1957م، إذ كان هناك جدل واسع حول البحوث الذرية خلال الحرب العالمية الثانية.^[١]

كان هايزنبرج نجل الدكتور أوغست هايزنبرج وزوجته آني فيكلين، إذ كان والده أستاذًا للغة اليونانية المتوسطة والحديثة في جامعة ميونيخ، وقد التحق فيرنر هايزنبرخ بمدرسة ماكسيميليان في ميونيخ حتى عام 1920م، وبعدها التحق بجامعة ميونيخ لدراسة الفيزياء تحت إشراف كل من؛ سومرفيلد، وفيين، وروزينثال، وبرينجزهايم، كما انتقل إلى غوتنغن خلال شتاء 1922م لدراسة الفيزياء تحت إشراف كل من؛ ماكس بورن، وفرانك، وهيلبرت، كما حصل على درجة الدكتوراه من جامعة ميونيخ في عام 1923م، إذ أصبح بعدها مساعدًا لماكس في جامعة غوتنغن.^[٢]

حياة هايزنبرج العملية

كان هايزنبرج قد عمل مع العلماء روكفلر، ونيلز بور في جامعة كوبنهاغن من عام 1924م إلى عام 1925م، ثم عاد بعدها إلى غوتنغن في عام 1925م، وقد تعيّن محاضرًا في الفيزياء النظرية في جامعة كوبنهاغن في عام 1926م والتي كان يترأسها العالم نيلز بور، ثم تعيّن أستاذًا للفيزياء النظرية في جامعة لايبزيغ في عام 1927م عندما كان عمره 26 عامًا، أما في عام 1929م فقد ذهب هايزنبرج في جولة للمحاضرة في كل من؛ الولايات المتحدة، واليابان، والهند، وفي عام 1941م عُين استاذًا للفيزياء في جامعة برلين، ومديرًا لمعهد القيصر فيلهلم للفيزياء هناك.^[٢]

عاد هايزنبرج إلى ألمانيا مع نهاية الحرب العالمية الثانية في عام 1946م، إذ أعاد تنظيم معهد الفيزياء في غوتنغن بالتعاون مع مجموعة من زملائه، إذ تغير اسم ذلك المعهد إلى معهد ماكس بلانك للفيزياء في عام 1948م، ثم انتقل هايزنبرج إلى مدينة كامبريدج في إنجليترا في عام 1948م، إذ أقام فيها لبضعة أشهر لإلقاء محاضراته، كما تمت دعوته لإلقاء محاضرات في الولايات المتحدة في عامي 1950م و1954م، وألقى محاضرات في عام 1955م في جامعة سانت أندروز في اسكتلندا، إذ نشرت هذه المحاضرات لاحقًا في كتاب.^[٢]

تأسيس هايزنبرج لميكانيكا الكم

عالج هايزنبرج مشكلة كثافة الطيف في الإلكترون في عام 1925م بعد زيارة مطولة له لمعهد بورس للفيزياء النظرية في جامعة كوبنهاغن، إذ اعتبر ذلك الطيف مذبذبًا متناسقًا، إذ أصدر ورقة بحثية تحت عنوان التفسير النظري الكمّي للعلاقات الحركية والميكانيكية، وقد كانت نابعة من موقفه بأن النظرية يجب أن تستند على كميات محددة ويمكن ملاحظتها، إذ استندت افتراضاته إلى الضرب غير التبادلي، كما أدرك هو وزميلاه بورن وباسكوال جوردن أنه يمكن التعبير عن تلك الكميات من خلال استخدام مصفوفة جبرية، ونشروا تلك الأبحاث بورقة بحثية تحت عنوان ميكانيكا الكم، ثم أكمل العلماء الثلاثة أبحاثهم ونشروا الوثيقة الأساسية لميكانيكا الكم الجديدة والتي عُرفت باسم ورقة الرجال الثلاثة.^[١]

مبدأ الشك لهايزنبرج

كان مبدأ الشك لهايزنبرج أحد الركائز الأساسية لفيزياء الكم، إذ قام هايزنبرج في عام 1927م بطرح مبدأ الشك أو مبدأ هايزنبرج أثناء محاولته لبناء نموذج حدسي يتعلق بالفيزياء الكمية، كما كشف وجود بعض العلاقات الأساسية، ووضع قيود على القدرة على معرفة كميات معينة، ومن تطبيقات ذلك المبدأ ما يعرف بزخم الجسيمات، إذ يعد هذا المبدأ كبيان رياضي حول طبيعة النظام الكمّي، فهو يقيد درجة الدقة التي يمكن أن تتواجد في نظام معين من الناحية المادية والرياضية، كما وضع علاقات رياضية عُرفت باسم معادلات هايزنبرج، إذ تعبر المعادلة الأولى عن تناسب ثابت مع موضع الجسم وزخمه، أما المعادلة الثانية فتعبر عن وجود علاقة تناسب بين ثابت بلانك وطاقة الجسم والوقت المستخدم أثناء حركته.^[٣]

ويمكن معرفة بعض الخواص الفيزيائية لنظام القياس باستخدام معادلات هايزنبرج بناءً على درجة الدقة في أثناء القياس، إذ لا يمكن قياس تلك الخواص في نفس الوقت باستخدام المعادلات دون وجود مستوى عالي من الدقة، كما توجد علاقة عكسية بين كل من موضع الجسم وزخمه، وطاقة الجسم والوقت الذي يمضيه في أثناء حركته، ويمكن قياس كل خاصيتين من تلك الخواص الفيزيائية في وقت واحد.^[٣]

إنجازات هايزنبرج العلمية

يعد هايزنبرج بالإضافة إلى نيلز بور، وريتشارد فاينمان، وبول ديراك، من العلماء المؤثرين في الفيزياء المعاصرة، إذ كان هايزنبرج من أهم الشخصيات التي طوّرت ميكانيكا الكم ووضعت تفسير حديث له، كما صاغ نظرية الكم في المغناطيسية الحديدية، ووضع نموذجًا للنيوترونات والبروتونات في نواة الذرة، بالإضافة إلى العديد من الاكتشافات المتعلقة بنظرية المجال الكمي، وفيزياء الجسيمات عالية الطاقة التي ترتبط بتلك النظرية، كما يعد من المؤلفين غزيري الإنتاج، إذ نشر أكثر من 600 ورقة بحثية، بالإضافة إلى العديد من المقالات والتفسيرات الفلسفية، إذ تجمع أبحاثه العلمية في تسعة مجلدات، كما اعتبر مبدأ الشك الذي وضعه عام 1927م من أوائل الإنجازات في ميكانيكا الكم، إذ اقترح نظرية المجال الموحد وفاز بجائزة نوبل للفيزياء في عام 1932م في عمر 31.^[٤]

المراجع

1. ^ ^{أ ب} Richard Beyler, "Werner Heisenberg"، www.britannica.com, Retrieved 12-6-2019. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت} "Werner Heisenberg Biographical", www.nobelprize.org, Retrieved 12-6-2019. Edited.
3. ^ ^{أ ب} Andrew Zimmerman Jones (31-1-2018), "Understanding the Heisenberg Uncertainty Principle"، www.thoughtco.com, Retrieved 12-6-2019. Edited.
4. ↑ "Werner Heisenberg", www.famousscientists.org, Retrieved 12-6-2019. Edited.