Werner Heisenberg

Werner Heisenberg op 26-jarige leeftijd

Werner Karl Heisenberg (Würzburg, 5 december 1901 - München, 1 februari 1976) was een Duitse wis- en natuurkundige, een van de grondleggers van de kwantummechanica. De bekende onzekerheidsrelatie van Heisenberg is van hem afkomstig. Daarnaast heeft hij belangrijke bijdragen geleverd aan de hydrodynamica van turbulentie, de atoomkern, ferromagnetisme, kosmische straling en elementaire deeltjes en was hij de ontwerper van de eerste naoorlogse kernreactor in Karlsruhe in Duitsland. Heisenberg mag gezien zijn prestaties op velerlei gebied wel een genie worden genoemd.

[bewerk] Loopbaan

Na het Maximilians-Gymnasium studeerde Heisenberg natuurkunde in München, samen met zijn vriend Wolfgang Pauli, onder Arnold Sommerfeld en promoveerde in 1923 op turbulentie in vloeistofstromen. Heisenberg volgde Pauli naar Göttingen en studeerde daar onder Max Born. In 1924 ging hij werken aan het instituut voor theoretische natuurkunde in Kopenhagen onder Niels Bohr, die hij als student in 1922 reeds had ontmoet. Dit resulteerde in een vruchtbare samenwerking, leidend tot de Kopenhaagse interpretatie van de kwantummechanica, en uiteindelijk tot een Nobelprijs voor de natuurkunde in 1932 voor zijn werk aan de kwantummechanica. Veel natuurkundigen (meestal al van middelbare leeftijd of nog ouder), onder wie Einstein, hadden grote moeite met de Kopenhaagse opvatting, maar de experimentele resultaten hebben deze tot nu toe gesteund.

Heisenberg ontwikkelde (met Jordan en Born) de matrixmechanica, de eerste formalisering van de kwantummechanica in 1925. Later werd aangetoond dat dit formalisme equivalent is aan Schrödingers golfmechanica, een onafhankelijk ontwikkelde manier van noteren. In 1927 werd hij met 26 jaar (!) hoogleraar in Leipzig, in 1941 in Berlijn.

[bewerk] Collaboratie met de nazi's?

Aanvankelijk verzette Heisenberg zich tegen de bemoeienis van de nazi's met de wetenschap en speciaal met de uitsluiting van joodse wetenschappers maar tenslotte schikte hij zich naar hun wensen. Kernsplijting werd in 1938 ontdekt in Duitsland. Heisenberg was betrokken bij dit Duitse kernonderzoek en bij de uiteindelijk niet geslaagde pogingen van de nazi's een atoombom te ontwikkelen. Door zijn collaboratie met het nazi-regime werd Heisenberg een omstreden figuur. Toen hij aan Bohr bekendmaakte dat hij aan de ontwikkeling van een Duits atoomwapen werkte, eindigde hun lange vriendschap abrupt. De mate van die collaboratie is nog steeds niet met zekerheid duidelijk.

In september 1941 was er in het bezette Kopenhagen een ontmoeting tussen Heisenberg en Bohr. Er is veel geheimzinnigheid omtrent de aard van deze ontmoeting. In documenten die in 2002 door de familie van Bohr werden vrijgegeven, valt te lezen dat Bohr geschokt was over het feit dat Heisenberg, die er blijkbaar van overtuigd was dat Duitsland de oorlog zou winnen, onthulde dat hij meewerkte aan de ontwikkeling van een Duitse atoombom. Toen Bohr dit aan de geallieerden bekendmaakte, gaf dit een extra impuls aan het Manhattanproject: de Amerikaanse poging een atoombom te vervaardigen.

In de lezing van Heisenberg deed hij integendeel juist alles om het project te vertragen. Deze lezing is de basis geweest van het toneelstuk Kopenhagen van Michael Frayn.

Na de oorlog in Europa werd Heisenberg gearresteerd en zat hij enige maanden gevangen in een landhuis, Farm Hall, bij Cambridge in Groot-Brittannië, samen met een aantal andere eminente Duitse geleerden (Carl Friedrich von Weizsäcker (broer van de latere Duitse Bondspresident), Otto Hahn, Paul Harteck, Kurt Diebner, Walther Gerlach, Max von Laue en Karl Ritz). Ze werden goed behandeld en hadden veel vrijheid. De Britten hoopten echter door hun onderlinge gesprekken af te luisteren (in alle kamers waren microfoons verborgen) te weten te komen hoever de Duitsers nu waren geweest bij hun pogingen zelf een atoombom te maken. Toen begin augustus 1945 het bericht over de eerste atoombom op Japan bekend werd, was dit natuurlijk meteen het onderwerp van speculatie onder de Duitse wetenschappers. Heisenberg gaf er echter op dat moment blijk van totaal op het verkeerde spoor te zitten wat betreft zijn gedachten over het ontwerp van de bom - hij had geen idee van de berekening van de juiste kritische massa. Hij werd enige maanden later vrijgelaten. Het is natuurlijk mogelijk dat hij wist dat hij afgeluisterd werd.

[bewerk] Privéleven

Heisenberg had een 1,5 jaar oudere, eveneens zeer begaafde broer Erwin. Tussen de broers bestond een levendige rivaliteit. Zijn vader August Heisenberg was hoogleraar middeleeuws en modern Grieks in München; zijn moeder Annie Wecklein was de dochter van een rector van het gymnasium in München waar hij later schoolging. Hij viel op school al op door een grote eerzucht en vlijt. Hij was een sterk schaker.

Heisenberg trouwde in 1937 met Elisabeth Schumacher en had 7 kinderen. Een van zijn zoons, Martin Heisenberg, is hoogleraar genetica.

Op Heisenbergs grafsteen (Waldfriedhof, München) zou "Hij ligt hier ergens" staan (een geestige toespeling op zijn onzekerheidsprincipe).