Werner Heisenberg Kimdir?

Werner Karl Heisenberg (5 Aralık 1901-1 Şubat 1976), Alman kuramsal fizikçi ve kuantum (nicem) mekaniğin en önemli yaratıcılarından biridir.

Çalışmalarını 1925 yılında önemli bir makale ile yayınladı. Daha sonra Max Bornve Pascual Jordan ile yayınladığı makalelerde kuantum mekaniğinin matris formulasyonu büyük ölçüde geliştirildi. 1927 yılında felsefesi üzerine kurduğu ve kendisiyle özdeşleşen belirsizlik ilkesini yayınladı. Heisenberg kuantum mekaniğine katkılarından dolayı 1932 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü. Ayrıca türbülanslı akışların hidrodinamik kuramları, atom çekirdeği, ferromanyetizm, kozmik (evren) ışını ve atomaltı parçacıkları gibi alanlara önemli katkılar yaptı ve Karlsruhe'de ilk Batı Almanya atom reaktörü tasarımında görev aldı. II. Dünya Savaşı boyunca atom araştırmaları konusundaki çalışmaları üzerine önemli tartışmalar döndü.

II. Dünya Savaşı’nı takip eden yıllarda, daha sonraları Max Planck Fizik Enstitüsü olarak isimlendirilen Kaiser Wilhelm Fizik Enstitüsü’ne yönetici olarak atandı. 1958 yılında Munih’e taşınana kadar enstitüde yöneticilik yaptı. Heisenberg ayrıca Almanya Araştırma Konseyi'nin müdürlüğünü, Atom Fiziği Komisyonu’nun ve Nükleer Fizik Çalışma Grubu’nun başkanlığını ve Alexander von Humboldt Vakfı’nın başkanlığını yaptı.

Erken yılları 

Heisenberg Almanya’nın orta çağ ve modern Yunan çalışmaları ordinaryüs profesör olan klasik diller orta okul öğretmeni Kaspar Earnesta August Hesibenger ve eşi Annie Wecklein’in çocukları olarak Almanya’nın Würzburg şehrinde doğdu. 1920’den 1923’e kadar Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi ve Göttingen Georg-August Üniversitesi’nde matematik ve fizik çalıştı. Münih’teArnold Sommerfeld ve Wilhelm Wien ile beraber fizik ve David Hilbert ile beraber matematik çalıştı. 1923 yılında Sommerfeld idaresinde doktorasını aldı. 1924 yılında da Born’un idaresinde yüksek doktorasını (habilitasyon) aldı.

Sommerfeld öğrencisinin çalışmlarına özel bir ilgi duyuyordu ve Heisenberg’in Niels Bohr’un atom fiziği üzerine olan kuramlarına olan ilgisini bildiğinden Heisenberg’i 1922 yılında Göttingen’deki Bohr Festivali’ne götürdü. Bu etkinlikte Bohr misafir öğretim üyesiydi ve kuantum atom fiziği üstüne kapsamlı dersler verdi. Heisenberg'in Bohr ile ilk karşılaşması, Heisenberg’de önemli bir etki bıraktı.

Hesenberg’in Sommerfeld tarafından önerilen türbülanslar üzerine olan doktora tezi hem katmanlı (laminar) akışların durağanlığı hem de türbülanslı akışların yapısına ilişkin tartışmaları ele aldı. Durağanlığın problemi katmanlı akışların ufak bozunmaları için olan dördüncü dereceden doğrusal diferensiyal denklem olan Orr-Sommerfeld denklemininin kullanımıyla ele alındı. II. Dünya Savaşı’ndan sonra bu konuya kısa bir şekilde yeniden döndü.

Heisenberg’in Zeeman etkisi üstüne yazdığı makalesi Göttingen’de Max Born’un yönetimi altında habilitasyon (yüksek doktora) olarak kabul edildi.

Gençliğinde Heisenberg izci grubu üyesiydi. 1923 Ağustos'unda Robert Honsell ve Heisenberg bir izci grubuyla beraber Münih’ten Finlandiya’ya gezi düzenledi.

Kariyeri 

Göttingen, Kopenhag ve Leipzig 

1924’ten 1927’ye kadar Heisenberg özel öğretim görevlisiydi.17 Eylül 1924’ten 1 Mayıs 1925’e kadar Uluslararası Eğitim Kurumu Rockefeller Vakfı bursuyla, Heisenberg Kopenhag Üniversitesi Kuramsal Fizik Enstitüsü başkanı Niels Bohr ile birlikte çalıştı.Ardından Göttingen’e döndü ve Max Born ve Pascual Jordan ile beraber yaklaşık altı ayın üstünde bir sürede kuantum mekaniğinin matris mekanik formulasyonunu geliştirdi.1 Mayıs 1926’da Heisenberg üniversite hocası ve Bohr’un asistanı olarak Kopenhag’da göreve başladı.1927 yılında Kopenhag’da iken kuantum mekaniğinin matematiksel temelleri üzerine çalışırken belirsizlik ilkesini geliştirdi.23 Şubat’ta Heisenberg yine bir fizikçi olan Wolfgang Pauli’ye yeni ilkesini anlatan bir mektup yazdı. Belirsizlik ilkesini anlatan mektubunda Heisenberg “beklenmeyen hal” kelimesini kullandı.

Heisenberg 1927 yılında Leipzig Üniversitesinde kuramsal fizik ordinaryüs profesörü ve fizik bölümü başkanı olarak görevlendirildi ve 1 Şubat 1928’de açılış dersini verdi. Leipzig’den yayınlanan  ilk makalesinde, Heisenbergferromanyatizmin sırrını çözmek için Pauli dışlama ilkesini kullandı.

Heisenberg’in Leipzig’de memuriyeti boyunca, Heisenberg ile birlikte çalışan doktora öğrencilerinin, yüksek lisans öğrencilerinin kalitesi daha sonra bu insanların bilime olan katkılarıyla anlaşılabilir.Bunlara Erich Bagge, Felix Bloch, Ugo Fano, Siegfried Flugge, William Vermillion Houston, Friedrich Hund, Robert S. Mulliken, Rudolf Peierls, George Placzek, Isidor Isaac Rabi, Fritz Sauter, John C. Slater, Edward Teller, John Hasbrouck van Vleck, Victor Frederick Weisskopf, Carl Friedrich von Weizsacker, Gregor Wentzel and Clarence Zener gibi bilim insanları dahildir.

1929 yılının başlarında Heisenberg ve Pauli göreceli kuantum alan kuramının temelleri üzerine olan iki makalenin ilkini öne sürdüler.Ayrıca 1929 yılında Heisenberg bir dizi ders vermek için Çin’e, Japonya’ya, Hindistan’a ve Birleşik Devletlere gitti.1932 yılında James Chadwick’in nötronu keşfinden hemen sonra, Heisenberg çekirdeğin nötron-proton modeli üstüne iç makalesinin ilkini tanıttı.1932 yılında Nobel Fizik Ödülü’ ne layık görüldü.

1928 yılında İngiliz metematiksel fizikçi P.A.M. Dirac daha sora pozitron olarak adlandırılan artı elektronların varlığına işaret eden kuantum mekaniğinin göreceli dalga denlemini elde etti.1932 yılında kozmik ışınların bir bulut çemberi fotoğrafından, Amerikan  fizikçi Carl David Anderson positronun izini keşfetti.1933 yılının ortalarında Heisenberg kendisinin positron kuramını sundu. Dirac’ın kuramı ve bu kuramın daha gelişmiş şekilleri üstüne düşünceleri iki makalede yer aldı.Birincisi Dirac’ın Positron Kuramı Üstüne Görüşler 1934 yılında ve ikincisi Dirac’ın Positron Teorisinin Sonuçları 1936 yılında yayınlandı.Bu makalelerinde Heisenberg Dirac denklemini  ħ/2 spinli karşı komütatör(çevirici) içermeyen kuvantumlama durumlarına karşı olan  herhangi bir noktasal parçacık için bir “klasik” alan denlemi olarak değerlendirdi.Böylece, bunu elektronları tam anlamıyla tanımlayan (kuantum) alan denklemi olarak değerlendirmesiyle, Heisenberg elektromanyetizma gibi aynı duruma bir mesele ortaya koydu:parçacığın oluşumu ve yıkımının olasılıklarını sağlayan göreceli kuantum alan denklemleriyle tanımlamak.

1930lu yılların başlarında Almanya’da Yahudi karşıtı özellikle kuantum mekaniğinin ve görelilik kuramlarını içeren kuramsal fizik karşıtı Alman Fizik hareketi vardı.En önemli destekçileri Nobel Fizik ödülü saihibi Philipp Lenard ve Johannes Stark olmasına rağmen üniversite çevrelerinde uygulanmasıyla siyasal etmenler bilimsel kavramların yerini aldı.

1933’te Adolf Hitler iktidara geldiğinde Heisenberg bir “Beyaz Yahudi” olarak Yahudi bilim insanlarının önemini öğretmesinden dolayı  Alman Fizik hareketi tarafından baskı altına alındı.Ardından SS (Koruma Timi) tarafından soruşturuldu.Bu Heisenberg’in Münih Üniversitesi’nde Arnold Sommerfeld’in yerine atanması ardından oldu.Bu sorun 1938 yılında SS’in başındaki Heinrich Himmler tarafından çözüldü. Heisenberg Sommerfeld’in yerine seçilmezken, Nazi Almanyası’nda fizik cemiyetindeki hakları verildi.Buna rağmen Alman Fizik destekçileri Arnold Sommerfeld ve Heisenberg’in de içinde olduğu kuramsal  fizikçilere karşı şiddetli saldılar başlattılar.29 Haziran 1936’da Nasyonal Sosyalist Parti gazetesi Heisenberg’e karşı köşe yazısı yayınladı.15 Temmuz 1937’de SS’in bir gazetesinde saldırıya uğradı.Bu Heisenberg Takıntısı’nın başlangıcıydı.

1936 ların ortasında, Heisenberg iki makalede kozmik ışın yağmurları kuramını sundu.İki yıl içinde dört makale daha yayınladı.

1939 Haziranı’nda Heisenberg Almanya’nın güneyinde Urfeld’de ailesi için bir yazlık ev satın aldı.Ayrıca haziran ve temmuz aylarında Birleşik Devletlere seyahat etti ve Ann Arbor’da Michigan Üniversitesi’nde Samuel Abraham Goudsmit’i ziyaret etti.Fakat Heisenberg Birleşik Devletlere yerleşme davetini reddetti.

Matris mekaniği ve Nobel Ödülü 

Heisenberg’in kuantum mekaniği üzerine  yazıları fizikçileri ve tarihçileri şaşkınlığa uğrattı.Onun yöntemi okuyucaların Kramers-Heisenberg geçiş olasık hesaplamalarına aşina olduğunu varsayar. Temel yeni fikir, iletmez matrisler, sadece gözlemlenemeyen miktarların reddi ile açıklanabilir.Heisenberg matrislerin matematiksel kuramına aşina olmamasına rağmen geçişli olmayan matris çarpımlarını karşılıklılık ilkesine dayanan fiziksel nedenler ile açıkladı.Bu sonuçlar 1977 yılında MacKinnon tarafından yeniden düzenlendi ve hesaplamalar Aitchison ve diğerlerinin çalışmalarıyla detaylandırıldı.

Heisenberg ve Hans Kramers Kopenhag’da saçılımlar üzerine bir makale üzerine çalıştılar.Kramers’in daha önceden geliştirdiği başarılı formullerin Bohr yörüngelerine dayanmadığını çünkü geçiş frekanslarının sabit olmayan seviye aralıklarına dayandığını gösterdiler.Keskin klasik yörüngelerin Fourier dönüşümlerinde olan frekanslar tam tersine eşit olarak ayrılır.Fakat bu sonuçlar kısmen klasik Sanal Durum ile açıklanabilir: gelen ışıma en dıştaki elektronu bozunduğu duruma doğru harekete geçirir.Daha sonraki yazılarında Heisenberg bu sanal salınım modeli floresan ışınımın kutuplanması ile de açıklanabileceğini gösterdi.

Bu iki başarı ve çelişkili Zeeman etkisini göze çarpan problemini açıklayamaya çalışan Bohr-Sommerfeld modelinin başarısızlığı Heisenberg’e spektral frekansları hesaplamaya çalışmak için sanal salınım modelinin kullanımını sağladı.Bu yöntem gerçekçi problemlere hemen uygulanmasının  zor olduğunu gösterdi ve Heisenberg daha basit bir örneğe düzensiz salınıma döndü.

Dipol salınım, bir dış yük gibi, bir dış kuvvet ile sarsıma uğrayan bir yaydaki yüklü parçacık gibi düşünülen basit harmonik salıngaçtan oluşur.Salınan yülün hareketi salınımın frekansındaki Fourier serisi gibi açıklanabilir.Heisenberg kuantum davranışlarını iki farklı yöntemle çözdü.Birincisi sisteme bir dış kaynak tarafından üretilen seviyeler arasındaki geçişleri hesaplayan sanal salıngaç yöntemi ile yaklaştı.

Aynı problemi anharmonik potensiyel kavramına harmonik salınımlarda sarsım olarak yaklaşarak ve kendisinin ve Bohr’un geliştirdiği sarsım yöntemini kullanarak çözdü.İki yöntem de birinci ve daha karmaşık ikinci dereceden düzeltme terimleri için aynı sonuçları verdi.Bu çok karmaşık hesaplamaların arkasında uyumlu bir düzen yattığını gösterdi.

Heisenberg bu sonuçları sanal salınım modeline açık olarak dayanmadan formulleştirdi. Bunu yapmak için uzaysal koordinatlar için Fourier açılımlarını sanal salınım yöntemindeki geçiş katsayılarından sorumlu olan matrislerle değiştirdi.Bu değişimi Bohr’un karşılıklılık ilkesine ve kuantum mekaniğinde gözlemlenebilirliği sınırlandıran Pauli ilkesine başvurarak açıkladı.

9 Temmuzda Heisenberg Born’a bu makaleyi düzenlemesi ve yayınlaması için verdi.Born bu makaleyi okuduğunda bu formulasyonların Breslau Üniversitesi’nde Jakob Rosanes’ten öğrendiği matrislerin sistematik diline uyarlanabileceğini ve genişletebileceğini fark etti.Born asistanı Pascual Jordan’ın da yardımlarıyla uyarlamaları ve genişletmeleri yapmaya başladı ve sonuçları yayınladı.

Bu vakte kadar matrisler fizikçiler tarafından nadiren kullanıldı, matrisler saf matematik alemine ait olduğu düşünüldü.Gustav Mie 1912 yılında elektrodinamik üzerine bir makalede kullandı ve Born 1921 yılında kristallerin örgü kuramı üstüne olan çalışmalarında kullandı.Matrisler bu durumlarda kullanılırken matris cebiri çarpmalarıyla birlikte kuantum mekaniğinin matris formulasyonlarında olduğu gibi kullanılmadı.

Born Rosanes’ten matris cebirini öğrenmişti fakat Born Hilbert’in integral denklemleri kuramını ve değişkenlerin sonsuz bir sayısı için karesel formlarını da öğrendi.Jordan da bu iş iyi donanıma sahipti.Yıllar boyunca,  Courant ve David Hilbert’in 1924 yılında yayınlanan kitabı Matematiksel Fizik Yöntemleri I hazırlanması için Richard Courant’ın asistanlığını yaptı.Bu kitap rastlantı eseri kuantum mekaniğinin gelişmesinin devamı için gerekli matematiksel araçların büyük çoğunluğunu içerdi.1926 yılında John von Neumann David Hilbert’in asistanı oldu ve kuantum mekaniğinin gelişiminde kullanılan çözümlemeleri ve cebiri tanımlamak için Hilbert uzayı terimini yarattı.

1928 yılında Albert Einstein Heisenberg, Born ve Jordan’ı Nobel Fizik Ödülü’ne aday gösterdi fakat olmadı.1932 yılı Nobel Fizik Ödülü’nün açıklanması 1933 Kasımı’na ertelendi.Heisenberg’in 1932 yılında “kuantum mekaniğinin oluşturulması ve hidrojen atomunun allotropik şekillerinin keşfini sağlayan uygulamalarından dolayı” ödülü kazandığının açıklanması bu zamanda oldu ve Erwin Schrodinger ve Paul Adrien Maurice Dirac 1933 yılında “atom kuramının yeni verimli şekillerinin keşfi”nden dolayı ödülü paylaştılar.Biri haklı olarak Born’un 1932 yılında niye Heisenberg ile birlikte ödüllendirilmediğini sorabilir, Berstein bu konuya bazı yorumlar getirdi.Bunların bir tanesi Jordan’ın 1 Mayıs 1933 yılında Nazi Partisi’ne katılmasıyla ve bir SS olmasıyla ilgiliydi.Yani, Jordan’ın partiyle bağlantısı ve Born ile ilişkileri Born’un ödül için şansını etkilemiş olabilir.Bernstein ayrıca Born’un 1954 yılında Jordan hala hayattayken ödülü kazandığını ve ödülün kuantum mekaniğinin istatistiksel yorumlamaları için verildiğini belirtir.

Heisenberg’in 1932 yılında ödülü almasına Born’a verdiği ve Born’un 1954 yılında ödülü almasına Born’a verdiği tepkiler Born’un ödülü Heisenberg ile paylaşıp paylaşmaması gerektiğini değerlendirmek açısından önemlidir.25 Kasım 1933’te Born Heisenberg’den yazılmasının  bir Göttingen’de Heisenberg, Jordan ve Born’un birlikte çalışmaları üzerine ödülü tek başına almasının yarattığı “kötü vicdan”  yüzünden ertelendiğini söylediği bir mektup aldı.Heisenberg Born’un ve Jordan’ın kuantum mekaniğine katkıları “dışarıdan yanlış bir karar” ile değiştirilemeyeceğini söylemeye devam etti.1954’te Heisenberg 1900 yılındaki sezgileri için Max Planck’a şeref sunan bir yazı yazdı.Yazıda Heisenberg Born ve Jordan’a matris mekaniğinin son matematiksel formulasyonları için kredi verdi ve “insanların gözünde yeterince kabul görmeyen” kuantum mekaniğine katkılarının ne kadar büyük olduğunu vurgulamaya devam etti.

Alman Fizik Hareketi 

1 Nisan 1935’te ünlü fizik kuramcısı  Münih Üniversitesi’nde Heisenberg’in doktora danışmanı Arnold Sommerfeld  emekliye ayrıldı.Fakat yerine 1 Aralık 1939’da yerine yeni biri seçilene kadar bu koltukta kaldı.Bu süreç Münih Fakültesi’nin seçimi ve Reich Eğitim Bakanlığı (REM) ve  Yahudi karşıtı ve özellikle kuantum mekaniği ve görelilik kuramı gibi kuramsal fizik çalışmalarına önyargılı bir hareket olan Alman Fiziğin destekçileri arasındaki akademik ve siyasal farklılıklardan dolayı çok uzun sürdü.

1935 yılında Münih Fakültesi Sommerfeld’in yerine Münih Üniversitesi Kuramsal Fizik Enstitüsü başkanlığı ve kuramsal fizik ordinaryus profesörlüğü için bir adaylar listesi hazırladı.Bu listede üç isim vardı:1932 Nobel Fizik Ödülü sahibi Werner Heisenberg, 1936 Nobel Kimya Ödülü sahibi Peter Debye ve Sommerfeld’in öğrencisi Richard Becker.Münih Fakültesi Heisenberg başta olmak üzere bu adayların destekçisiydi.Fakat, Alman Fiziğin destekçileri ve REM’deki unsurlar kendi aday listelerini hazırladılar ve  bu mücadele dört yıl boyunca sürdü.Bu süre boyunca Heisenberg Alman Fiziğin destekçileri tarafından şiddetli saldırılara mağruz kaldı.Bir saldırı Heinrich Himmler’in başında olduğu SS gazetesi Das Schwarze Korps’da yayınlandı. Bu habere göre Heisenberg bir “Beyaz Yahudi”ydi ve “yok edilmeli”ydi.Bu saldırılar ciddi bir hal almaya başladı ve Yahudiler şiddetli saldırılara uğradılar ve göz altına alındılar.Heisenberg bu sorunu çözmek ve  onurunu geri kazanmak için bir yazıyla karşılık verdi  ve Himmler’e bir mektup kaleme aldı.

Bir durum üstüne Heisenberg’in annesi Himmler’in annesini ziyaret etti.Bu iki kadın birbirini tanıyordu.En sonunda, Himmler biri general Reinhard Heydrich ve biri Heisenberg’e olmak üzere 21 Temmuz 1938’de Heisenberg sorununu çözmek için iki mektup ele aldı.Heydrich’e olan mektupta, Himmler Almanya’nın önemli bir bilim insanı olan Heisenberg’i kaybedemeyeceğini ve susturamayacağını söyledi.Heisenberg’ gönderdiğinde ise ailesinin bir öğüdünü dile getirdi ve Heisenberg’i profesyonel fizik araştırmaları ve kişisel ve politik görüşleri arasında bir ayrım yapması konusunda uyardı.Heisenberg’in mektubu Hitler selamı ile sonlanıp imzalandı. Heisenberg sorunu akademik ölçütler ve profesyonellik için bir zaferdi.Fakat, Wilhelm Muller’in Sommerfeld’in yerine atanması akademik ölçütlerin üzerinde politik bir zaferdi. Muller bir fizik dergisinde yayınları olan kuramsal fizikçi ve Alman Fizik Topluluğu’nun bir üyesi değildi; onun atanması kuramsal fizik adına dalga konusuydu ve zararlıydı.

Heisenberg’in SS tarafından soruşturması boyunca üç soruşturmacı fizik üzerine eğitimliydi. Heisenberg Leipzig Üniversitesi’nde bunlardan birini doktora sınavına katıldı.Fakat, bunlardan en etkilisi Johannes Juilfs’ti.Onun soruşturması süresince, onlar Alman Fizik Hareketi’nin politik fikirleri ve akademi ve kuramsal fiziğe bakış açılarına karşı olmasına rağmen Heisenberg’in destekçileri oldular.

II. Dünya Savaşı 

1939 yılında nükleer bölünme nin keşfinden kısa bir süre sonra  Uranyum Klubü olarak da bilinen Alman nükleer projesi başladı.Heisenberg bu projeye ve gelişmesine öncülük eden bilim insanlarından biriydi.

15-22 Eylül 1941 tarihleri arasında Heisenberg ders vermek ve Bohr ile birlikte kuramsal fizik ve nükleer araştırmalar hakkında tartışmak için Alman işgali altında olan Kopenhag’ı ziyaret etti. Nazi rejimi için geliştirilecek nükleer silahlar konusunda Heisenberg’in görüşlerini ortaya koyan bu görüşme Michael Frayn’ın ödüllü Kopenhag oyununun konusu oldu.Ayrıca 2002  yılında BBC tarafından Stephan Rea’nın Bohr’u ve Daniel Craig’in Heisenberg’i oynadığı bu oyunun bir televizyon filmi yapıldı.Aynı görüşme daha önceden BBC tarafından bir belgesel dizisi olarak uyarlanmıştı.Bohr-Heisenberg görüşmesi ile ilgili belgeler 2002 yılında Niel Bohr arşivinden ve Heisenberg’in ailesi tarafından açığa çıkarıldı.

26 Şubat 1942’de Heisenberg ordu onun parasal kaynaklarını geri çektikten sonra Reich yetkililerine nükleer bölünmeden elde edilen enerji üzerine bir sunum yaptı.Uranyum Kulübü 1942 Temmuzu’nda Reich Araştırma Konseyi’ne (RFR) devredildi.4 Haziran 1942’de Heisenberg ‘e Uranyum Kulübü’nün araştırmalarının nükleer silah geliştirmeye doğru çevrilmesi konusunda görüşleri hakkında Alman Silahlanma Bakanı Albert Speer’e bir rapor sunması için davet gönderildi.Bu görüşme süresince Heisenberg Speer’e bir bombanın 1945’ten önce yapılamayacağını ve önemli bir miktarda parasal kaynağa ve insan gücüne ihtiyaç olabileceğini söyledi.Beş gün sonra 9 Haziran 1942’de Adolf Hitler RFR’i Reich Silahlanma ve Cephane Bakanlığı altında ayrı bir kurum olarak yeniden düzenleyen ve Hermann Goring’i başkan olarak atayan bir kararname yayınladı.

1942 Eylül’ünde Heisenberg temel parçacık fiziğinde saçılım matrisleri, S-matrisleri, üstüne üç makalesinden birincisini yayınladı.İlk ikisi 1943’de üçüncüsü 1944’de yayınlandı.S-matrisler sadece gözlenebilirleri tanımladı, yani, bir çarpışma süresince parçacıkların durumu, çarpışmalardan ortaya çıkan durumlar ve sabit bağ durumları.Bu 1925 yılında takip ettiği sadece gözlemlenebilirleri kullandığı kuantum mekaniğinin matris formulasyonlarının inşasıyla aynı örnekti.

1943’ün Şubat ayında Berlin Humboldt Üniversitesi Kuramsal Fizik başkanlığına atandı.Nisan ayında Prusya Bilim Akademisi’ne seçilmesi onaylandı.Aynı ay içinde Berlin’de müttefiklerin saldırıları arttıkça kendi ailesini Urfeld’e taşıdı.Aynı nedenlerden dolayı yaz aylarında ilk kadrosunu Kaiser-Wilhelm Fizik Enstitüsüne yolladı.18 Ekim’den 26 Ekim’e Alman işgalindeki Hollanda’da bulundu.1943 yılının Aralık ayında Alman işgalindeki Polonya’yı ziyaret etti.

24 Ocak 1944’ten 4 Şubat 1944’e kadar Alman Ordusu Bohr Kuramsal Fizik Enstitüsü’ne el koyduktan sonra Alman işgalindeki Kopnehag’da bulundu. Nisan ayında kısa bir dönüş yaptı.Aralık ayında tarafsız olan İsviçre’de ders verdi.

1945 yılının Ocak ayında Heisenberg kalan kadrosununun çoğu ile beraber Kaiser-Wilhelm Fizik Enstitüsü’nden Kara Orman’daki tesislere taşındılar.

Uranyum Topluluğu 

1938 yılının Aralık ayında Alman kimyacılar Otto Hahn ve Fritz Strassmann uranyumu nötron ile bombardıman edince elde edilen baryum elementinin gözlendiğini gösteren bir Naturwissenschaften (Doğa Bilimleri) ne bir yazı gönderdi;aynı şekilde, bu sonuçları aynı yılın temmuz ayında Hollanda’ya kaçan ve ardından İsviçre’ye giden Lise Meitner ile paylaştı.

Meitner ve yeğeni Otto Robert Frisch bu sonuçları nükleer bölünme olarak yorumladı.Frisch bunları 13 Ocak 1939 günü deneysel olarak doğruladı.

Paul Harteck Hamburg Üniversitesi fiziksel kimya bölümü başkanıydı ve Ordu Mühimmat Birimi için de bir danışmandı.24 Nisan 1939’da Wilhelm Groth’in öğretim asistanlığıyla beraber, Harteck nükleer tepkimelerin  askeri uygulamalar için bir potansiyel taşıdığı konusunda Reich Savaş Bakanlığı’nı bilgilendirdi.İki gün önce 22 Nisan 1939’da Wilhelm Hanle tarafından yapılan nükleer reaktörlerdeki uranyum birleşmesinin kullanımı üstüne olan bir kolokyum (söyleşi) yazısı duyduktan sonra Georg Joos, Hanle ile birlikte Reich Eğitim Bakanlığı’nda Wilhelm Dames’i nükleer enerjinin askeri uygulamalardaki potansiyeli üzerine bilgilendirdi.Bilgilendirme Reich Araştırma Kurul’u fizik bölümü başkanı Abraham Esau’ya verildi.29 Nisan’da Esau tarafından düzenlenen  bir grup devamlı nükleer tepkimelerin potansiyelini tartışmak için Reich Eğitim Bakanlığı’nda toplandı.

Bu grup içinde fizikçiler Walther Bothe, Robert Dopel, Hans Geiger, Wolfgang Gentner, Wilhelm Hanle, Gerhard Hoffmann ve Georg Joos vardı.Peter Debye davet edildi fakat katılmadı.Bundan sonra  gayriresmi çalışmalar Götingen Georg-August Üniversitesi’nde Joos, Hanle ve  arkadaşları Mannfopff tarafından başlatıldı; fizikçi grubu gayriresmi olarak Uranyum Topluluğu resmi olarak Nükleer Fizik Derneği olarak bilindi.Çalışmalar üçü askeri eğitime çağrıldığı zaman  1939 yılının Ağustos yılında durdu.

İkinci Uranverein (Uranyum Topluluğu) Ordu Mühimmat Ofisi’nin Reich Araştırma Konseyi’ni Reich Eğitim Bakanlığı’ndan çıkarmasıyla başladı ve resmi Alman nükleer enrji projeleri askeri himayenin altına girdi.İkinci Uranverein İkinci Dünya Savaşı’nın başladığı 16 Eylül 1939’da oluşturuldu ve ilk toplantısını yaptı.İlk toplantı Ordu Mühimmat Ofisi danışmanı Kurt Diebner tarafından Berlin’de yapıldı.Davet edilenler arasında Walther Bothe, Siegfried Flugge, Hans Geiger, Otto Hahn, Paul Harteck, Gerhard Hoffman, Josef Mattauch ve Georg Stetter gibi isimler vardı.İkinci toplantı hemen ardından yapıldı ve bu toplantıda da Klaus Clusius, Robert Dopel, Werner Heisenberg ve Carl Friedrich von Weizsacker vardı.Aynı zamanda Kaiser-Wilhelm Fizik Enstitüsü (II. Dünya Savaşı’ndan sonra ismi Max Planck Enstitüsü olarak değiştirildi.) Deibner idari yönetici olmak üzere Ordu Teçhizat Ofisi denetimi altına girdi ve nükleer araştırmalardaki askeri denetimler başladı.

Nükleer enerji projelerinin savaşın bitmesine katkı sağlayamayacağı anlaşıldığı zaman Kaiser-Wilhelm Fizik Enstitüsü’nün denetimi 1942 yılının haziran ayında Kaiser Wilhelm Topluluğu olarak çatı bir organizasyona dönüştü ve Ordu Teçhizat Ofisi’nin projedeki denetimi Temmuz 1942’de Reich Araştırma Konseyi’ne devredildi.Nükleer enerji projeleri savaş için önemli olan çalışmalarla devam etti ve kaynaklar ordudan sağlandı.Fakat, Alman nükleer güç projeleri birçok alana bölündü: uranyum ve ağırsu üretimi, uranyum izotop ayrılması ve uranyum makinesi.Ayrıca, proje esas olarak yöneticilerin kendi araştırmalarını ve kendi araştırma süreçlerini belirlediği birçok enstitü arasında bölündü.Bu konuda hakim kişiler ve kurumlar :

• ·Kaiser Wilhelm Tıp Araştırmaları Enstitüsü (Fizik Enstitüsü) –Walther Bothe
• ·Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi Fiziksel Kimya Enstitüsü-Klaus Clusius
• ·Gottow HWA Deney Merkezi –Kurt Diebner        
• ·Kaiser Wilhelm Kimya Enstitüsü-Otto Hahn        
• ·Hamburg Üniversitesi Fiziksel Kimya Bölümü-Paul Harteck
• ·Kaiser Wilhelm Fizik Enstitüsü-Werner Heisenberg        
• ·Gottingen Gorg-August Üniversitesi İkinci Deneysel Fizik Enstitüsü-Hans Kopfermann
• ·Auergesellschaft-Nikolaus Riehl        
• ·Viyana Üniversitesi İkinci Fizik Enstitüsü-Georg

Stetter Heisenberg 1 Temmuz 1942’de Kasier Wilhelm Fizik Enstitüsüne Peter Debye resmi olarak müdür olmasına ve Birleşik Devletlerde izinde olmasına rağmen müdür olarak atandı; Debye Hollanda vatandaşıydı ve Ordu Teçhizat Ofisi’nin Kaiser Wilhelm Fizik Enstitüsü’nde kontrolu ele almasından dolayı Alman vatandaşı olmayı reddetti. Heisenberg aynı zamanda Robert Dopel ve eşi Klara Dopel tarafından Uranverein için yapılan çalışmaların yapıldığı Leipzig Üniversitesi Fizik bölümünde de çalışıyordu.Bu süreç boyunca Kurt Diebner Kaiser Wilhelm Fizik Üniversitesi’ni Ordu Teçhizat Ofisi denetimi altında yönetiyordu.Heisenberg’in çevresi –Heisenberg, Karl Wirtz ve Carl Friedrich von Weizsacker- ve Diebner arasında önemli ölçüde kişisel ve mesleksel hasımlıklar oluştu. 1942 yılında ordu Alman nükleer enerji projesinden kontrolünü geri çektiği zaman kendini bu projeye adayan insan sayısına bakıldığında projenin doruk noktasında olduğu zamandı.Sadece 70 bilim insanı vardı ve bunlardan 40’ı zamanlarının yarısından çoğunu nükleer bölünme araştırmalarına harcıyorlardı.Bundan sonra nükleer bölünme üzerine çalışan bilim insanlarının sayısı önemli ölçüde azaldı..Belli başlı enstitülerde çalışmayan birçok bilim insanı nükleer bölünme üstüne çalışmayı bıraktı ve daha çok savaşla ilgili çalışmalara vakit ayırdılar.

Ordu Teçhizat Ofisi ve ardından Reich Araştırma Konseyi zamanla Alman nükleer enerji projesini kontrol etti.Bu projedeki en etkili insanlar Kurt Diebner, Abrahan Esau, Walther Gerlach ve Erich Schumann’dı.Schumann Almanya’daki en güçlü ve etkili fizikçilerden biriydi.Schumann Frederick William Üniversitesi (Berlin Üniversitesi) Fizik Bölümü başkanıydı ve fizik araştırma projelerini yönetmesi için Alman Yüksek Komutanlığı tarafından görevlendirildi ve desteklendi.Aynı zamanda Ordu Teçhizat Ofisi araştırma bölümü başkanıydı. Diebner nükleer bölünme araştırmalarında Walther Bothe, Klaus Clusius, Otto Hahn, Paul Harteck veya Heisenberg’e göre daha kontrol sahibiydi.

1945: Operasyon Alsos ve Operasyon Epsilon 

Operasyon Alsos Rus-Amerikan albay Boris T. Pash tarafından yönetilen bir Müttefik girişimidir.Birleşik Devletler için atom silahı geliştiren Manhattan Mühendis Bölgesi komutanı general Leslie Groves’e doğrudan raport etti.Operasyon Alsos bilim danışmanı fizikçi Samuel Abraham Goudsmit’ti.Goudsmit fizik bilgisi ve Almanca konuşabilmesinden dolayı bu görev için seçildi ve kişisel olarak Alman nükleer enerji projesinde çalışan birçok Alman bilim insanı tanıyordu.

Operasyon Alsos’un amaçları Almanların atom bombası programı olup olmadığına karar vermek ve Almanların atom ile ilgili tesislerinden, düşünsel kaynaklarından ve Birleşik Devletlerin çıkarına olacak bilim insanlarından faydalanmaktı.Bu operasyonda görevliler genel henüz Müttefik askeri güçlerinin kontrolü altına girmiş bölgelere yayıldılar, fakar bazen Alman güçlerinin kontrolü altında olan bölgelerde de operasyon yaptılar.

Berlin birçok Alman bilimsel araştırma tesislerinin bulunduğu bir yerdi.Savaş kurbanlarının ve ekipman kaybını önlemek için bu tesislerin birçoğu savaştan sonraki yıllarda diğer yerlere taşındı.Kaiser Wilhelm Fizik Enstitüsü Fransız işgalinde olan Hechingen’e 1943 ve 1944 yıllarında büyük oranda taşındı.Bu taşınma ve biraz da şans Amerikanlara nükleer araştırmalarda çalışan çok sayıdaki Alman bilim insanını göz altına almasını sağladı.Berlin’de kalan enstitünün tek bölümü Ludwig Bewilogua (1906-83)nın başında olduğu yüksek sıcaklıklı fizik bölümüydü.

Uranverein üyesi olup Nükleer Fizik Araştırma Raporlarında raporlar yayınlayan dokuz önde gelen Alman bilim insanı Operasyon Alsos ile yakalandı ve İngiltere’de hapsedildi: Erich Bagge, Kurt Diebner, Walther Gerlach, Otto Hahn, Paul Harteck, Werner Heisenberg, Horst Korsching, Carl Friedrich von Weizsacker and Karl Wirtz.Ayrıca nükleer araştırma projelerinde çalışmamasına rağmen Max von Laue de hapsedildi.Operasyon Alsos’un yöneticisi olan Goudsmit von Laue’nin Almanya’nın savaş sonrası inşasında faydalı olacağını ve  İngiltere’deki iyi ilişkilerinden faydalanılabileceğini düşündü.

Heisenberg 3 Mayıs 1945’te Urfeld’de inzivadayken Albay Pash tarafından yakalandı ve tutuklandı.5 Mayıs’ta Heidelberg’e götürüldü.Almanya sadece birkaç gün sonra teslim oldu.Heisenberg sekiz ay boyunca ailesini göremedi.Fransa ve Belçika’ya götürüldü ve 3 Temmuz 1945’te İngiltere’ye uçtu.

On Alman bilim insanı İngiltere’de Çiftlik Evi’nde tutuldu.Bu tesis İngiliz dış istihbaratı için güvenli bir yerdi.Tutuklulukları süresince birbirleriyle olan görüşmeleri kaydedildi.Değerli sayılabilecek bilgiler içeren görüşmeler kaydedildi.Kayıtlar 1992 yılında ortaya çıktı.Bernstein bu kopyaların açıklamalı versiyonunu kendi görüşleriyle giriş yaptığı kitabı Hitler’in UranyumTopluluğu:Çiftlik Evi’nde Gizli Kayıtlar’ında yayınladı.Raporların düzenlenmemi tam bir versiyonu 1993 yılında Birleşik Devletlerdeki California Üniversitesi Basım ile Bristol Fizik Enstitüsü tarafından yayınlanan  Operasyon Epsilon:Çiftlik Evi Kopyaları’nda ortaya çıktı.

1945 sonrası 

3 Ocak 1946’da, on Operasyon Epsilon tutuklusu İngiliz işgalinde olan Alman şehri Alswede’ye götürüldü.Heisenberg yine İngiliz işgalindeki Göttingen’e yerleşti.Temmuzda, Kaiser-Wilhelm Fizik Enstitüsü başkanı oldu.Ardından bu enstitünün adı enstitünün devamına siyasal itirazları azalmak ve Max Planck’ın onuruna Max Planck Fizik Enstitüsü olarak değiştirildi.Heisenberg 1960’dan 1970’ye kadar bu enstitünün yöneticiliğini yaptı.31 Aralık 1970 yılında bu enstitüdeki görevinden ayrıldı.Münih’e taşınmasının ardından Münih Üniversitesi’nde ordünaryüs profesör oldu.

Amerikanlarla birlikte Operasyon Epsilonu yapmasının ardından Sovyetler Almanya ve Avusturya’ya askerlerinin gönderdikten hemen sonra özel araştırma gruplarını da gönderdi.Onların amacı Sovyetler Birliği için yararlı olabilecek Alman atom tesislerinden, önemli eserlerden, kaynaklardan ve önemli kişilerden faydalanmaktı.Alman bilim insanlarından biri olan nükleer fizikçi Heinz Pose  Obninsk’teki Laboratuvar V’in başına getirildi.Almanya’ya laboratuvarı için geri döndüğünde Heisenberg’e onu Sovyetler Birliği’ne davet eden bir mektup yazdı.Mektupta Sovyetler’deki çalışma koşullarının ve kaynaklara ulaşmanın iyiliğinin yanı sıra Sovyetler’in Alman bilim insanlarına olumlu bakışından da bahsedildi.18 Temmuz 1946’da Heisenberg’e bir mektup geldi ve Heisenberg bir cevap mektubunu kibarca reddetti.

1947 yılında Heisenberg Cambridge, Edinburgh ve Bristol’de dersler verdi.Heisenberg ayrıca bir tanesini Max von Laue ile çalıştığı 1947 ve 1948 yıllarından aşırı iletkenlik kavramının anlaşılmasına yardımcı olacak iki makale yayınladı.

II. Dünya Savaşı’nın ardından Heisenberg doktora tezi konusu olan türbülanslara kısa bir dönüş yaptı.1948 yılında üç tane 1950 yılında bir tane makale yayınladı.

Savaş sonrası süreçte Heisenberg ilgi alanı olan kosmik ışın yağmurlarına mezonların  çoklu üretimini de düşünerek devam etti. 1949 yılında üç, 1952’de iki  ve 1955’te bir tane makale yayınladı.

9 Mart 1949’da Max Planck Topluluğu tarafından Alman Araştırma Konseyi kuruldu.Heisenberg bu topluluğun başkanlığına atandı.1951 yılında bu kuruluş Alman Bilim Acil Durum Derneği ile birleşti ve aynı yıl adı Alman Araştırma Vakfı olarak değiştirildi.Birleşme ile birlikte Heisenberg başkanlık heyetine atandı.

1952 yılında Heisenberg Alman Araştırma Vakfı’nın Atom Fiziği Komisyonu başkanlığını yaptı.Aynı zamanda bu yıl, Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi Alman temsilciler kurulu başkanlığını yaptı.

1953 yılında, Heisenberg, Konrad Adenauer tarafından Alexander von Humbold Vakfı başkanlığına atandı.1975 yılına kadar bu görevi sürdürdü.Ayrıca 1953 yılından itibaren Heisenberg’in kuramsal çalışmaları temel parçacıkların birleşik alan kuramı üzerine yoğunlaştı.

1955 yılının sonları ve 1956 yılının başlarında, Heisenberg İskoçya’daki St. Andrews Üniversitesi’nde düşünsel fizik tarihi üzerine Gifford Dersleri verdi.Bu dersler sonradan Fizik ve Felsefe:Modern Bilimin Devrimi olarak yayınlandı.

1956 ve 1957 yılları boyunca Heisenberg Alman Atomik Enerji Komisyonu Komisyon II “Araştırma ve Büyüme”nin Nükleer Fizik Çalışma Grubu başkanlığını yürüttü.Bu yıllarda Nükleer Fizik Çalışma Grubu’nun diğer üyeleri arasında Walther Bothe, Hans Kopfermann (başkan  yardımcısı), Fritz Bopp, Wolfgang Gentner, Otto Haxel, Willibald Jentschke, Heinz Maier-Liebnitz, Josef Mattauch, Wolfgang Riezler, Wilhelm Walcher ve Carl Friedrich von Weizsacker de vardı.Wolfgang Pauli de 1957 yılında bu grubun bir üyesiydi.

1957 yılında, Heisenberg Göttingen Onsekizinin manifestosunun bir imzacısıydı.

1957 yılından itibaren Heisenberg plazma fiziği ve nükleer birleşme süreçleri ile ilgilendi.Ayrıca Cenevre Atomik Fizik Enstitüsü ile birlikte çalıştı.Ayrıca enstitünün Bilimsel Politika Komite üyesiydi ve yıllarda komitenin başkanlığını yaptı.

1973 yılında Heisenberg Harvard Üniversitesi’nde kuantum (nicem) kuramının tarihsel gelişimi üstüne bir ders verdi.

24 Mart 1973’te Heisenberg  Bavarya Katolik Akademisi’nde Romano Guardini Ödülü’nü kabul etmeden önce bir konuşma yaptı.Konusunun içeriği “Bilimsel ve Dinsel Gerçekler”di.Belirttiği üzere amacı “Biz öncelikle bilimsel gerçeklerin ve değişmez doğrular ile ilgilenmeliyiz ve sonra Guardini’nin ikna edici bir şekilde yazdığı dinin daha geniş bir alanıyla ilgilenmeliyiz.Bu formule etmek için en zor kısım olacaktır.Biz bu iki gerçeğin ilişkisinden bahsetmeliyiz.”Heisenberg’in din görüşü üstüne daha ayrıntılı bir görüş Wilfried Schroder tarafından “Doğa Bilimleri ve Din”de tartışıldı.

Özel Yaşamı

Heisenberg Elisabeth Schumacher (1914-1998) ile özel bir müzik resitalinde Şubat 1937’de  tanıştı.Elisabeth ünlü bir ekonomi profesörünün kızıydı.29 Nisan’da evlendiler.Ocak 1938’de Maria ve Wolfgang ikiz bebekleri dünyaya geldi.Bunun üzerine Wolfgang Pauli “çift yaratımı” (temel parçacık fiziğindeki bir süreç üzerine bir söz oyunu) üzerine kutladı.İleriki 12 yıl boyunca beş çocukları daha dünyaya geldi:Barbara, Christine, Jochen, Martin ve Verena.Jochen New Hampshire Üniversitesi’nde fizik profesörü oldu.

Heisenberg klasik müzikten hoşlanırdı ve başarılı bir piyanistti.

Heisenberg Lutherci Hristyan olarak büyüdü ve yetişti, inancıyla bilimi bir araya getiren birçok konuşma yaptı ve yayınladı.

“Doğa bilimleri bardağını ilk yudumu sizi bir ateiste döndürecektir, fakat bardağın altında Tanrı sizi bekliyor olacaktır.” W.Heisenberg

Onun otobiyografik yazısında, Henry Margenau (Yale Üniversitesi Doğa Felsefesi ve Fizik emekli profesörü) “1936 ve 1950 yılları arasında hiçbir şey söylemedim.Fakat unutamayacağım birkaç deneyim vardı.Birinci İkinci Dünya Savaşı’ndan hemen sonra Amerika’ya gelen Heisenberg ile tanışmamdı.Görüşmemiz çok samimiydi ve derin dinsel görüşleriyle beni derinden etkiledi.Kelimenin tam anlamıyla gerçek bir Hristyandı.

Heisenberg dağcılıktan da hoşlanırdı.Otobiyografisinde bu etkinliklerden fotoğraflar da bulunur.

Heisenberg 1 Şubat 1976’da safra kesesi ve böbrek kanserinden öldü.Ertesi gece, meslektaşları ve arkadaşları anısı için Fizik Enstitüsü’nden evine kadar yürüdüler ve her biri kapısının önüne bir mum koydu.Heisenberg’in naaşı Münih Orman Mezarlığı’na gömüldü.

Onurları ve Ödülleri 

Heisenberg birçok ödüle layık görüldü:

• ·Brüksel Üniversitesi, Karlsruhe Teknoloji Üniversite ve Budapeşte Üniversitesi’nden onursal doktora
• ·Bavarya Nişanı        
• ·Romano Guardini Ödülü        
• ·Şovalye Nişanı (Sivil Sınıf)        
• ·Londra Kraliyet Topluluğu üyeliği        
• ·Göttingen, Bavarya, Saksonya, Prusya, İsviçre, Romanya, Norveç, İspanya, Hollanda, Roma Bilim Akademileri üyeliği, Almanya

Leopoldina Bilim Akademisi, Amerikan Bilimler Akademisi üyeliği

• ·1932- Nobel Fizik Ödülü  “kuantum mekaniğinin inşası, hidrojenin alotropik şekillerinin keşfine imkan sağlayan uygulamaları” üzerine
• ·1933-Alman Fizik Derneği Max Planck Madalyası