ורנר הייזנברג

ורנר קרל הייזנברג (בגרמנית: Werner Karl Heisenberg;‏ 5 בדצמבר 1901 – 1 בפברואר 1976) היה פיזיקאי גרמני, ממניחי היסודות למכניקת הקוונטים, חתן פרס נובל לפיזיקה לשנת 1932. היה שותף בכיר בפרויקט הגרעין של גרמניה הנאצית. ידוע במיוחד בזכות עקרון האי-ודאות הנקרא על שמו. ורנר הייזנברג נולד ב-1901 בווירצבורג שבצפון בוואריה. למד פיזיקה באוניברסיטת מינכן יחד עם ידידו וולפגנג פאולי, בהדרכת ארנולד זומרפלד, מגדולי התאורטיקנים של זמנו. משם עבר לאוניברסיטת גטינגן, והלאה לקופנהגן, שם היה בשנת 1922 לתלמידו של נילס בוהר. בשנת 1925 פיתח הייזנברג יחד עם מקס בורן ופסקואל יורדן את מכניקת המטריצות שהפכה לאחד היסודות למכניקת הקוונטים. כעבור זמן קצר הציעו ארווין שרדינגר ופול דיראק גישות חלופיות, והראו כי גישותיהם זהות ביסודן לגישתו של הייזנברג. עבודתו זו זיכתה אותו בפרס נובל לפיזיקה ב־1932. בשנת 1927 פרסם הייזנברג תגלית חשובה נוספת, את עקרון האי-ודאות, הקרוי על שמו. ב-23 בפברואר הוא תיאר אותו במכתב לוולפגאנג פאולי, וכעבור כחודש שלח מאמר מדעי לפרסום. הייזנברג הוכיח כי יש זוגות של משתנים (הקרויים "צמודים"), המתייחסים לתכונות של מערכת קוונטית. זוגות אלה מאופיינים בתכונה מיוחדת במינה, שלא הייתה דומה לעולם שלפני מכניקת הקוונטים: ככל שמצבו של אחד המשתנים בזוג כזה ידוע בוודאות גבוהה יותר, כן מצבו של בן זוגו ידוע בוודאות מועטה יותר. לדוגמה, ככל שמקומו של אלקטרון ידוע בדיוק רב יותר, כן התנע שלו ידוע במידה פחותה של דיוק. הייזנברג קבע כי אין זו בעיה של מדידה, שאולי תיפתר עם שכלול השיטות והמכשירים, אלא זו תכונה בסיסית ומהותית של הטבע. עקרון האי-ודאות השפיע עמוקות על הפיזיקה ועל הפילוסופיה. העיקרון משפיע בצורה ניכרת רק על מדידות בסדר גודל של קבוע פלאנק, והשפעתו זניחה בסדרי גודל גדולים יותר. לאחר עליית הנאצים לשלטון בגרמניה, הוטרד הייזנברג על ידי גורמים נאציים שכינו אותו "יהודי לבן" ותקפו אותו על שלימד את "הפיזיקה היהודית" שהייתה מזוהה עם אלברט איינשטיין, הנוגדת את הפיזיקה הגרמנית של פיליפ לנארד. לבקשתו, נערכה בדיקה על ידי היינריך הימלר מפקד האס אס, והלה טיהר את שמו בעיני הנאצים, דבר שהפסיק את ההתקפות עליו. בתחילת מלחמת העולם השנייה בחר הייזנברג להישאר בגרמניה, לטענתו, ממניעים פטריוטיים. נילס בוהר התאכזב קשות מצעדו של הייזנברג ולא הסתיר זאת. למרות זאת, במשך תקופת מלחמת העולם השנייה היו חילופי מכתבים בין השניים. בשנות מלחמת העולם השנייה עמד הייזנברג בראש מכון הקייזר וילהלם לפיזיקה באוניברסיטת הומבולדט בברלין, והיה שותף לתוכנית הגרמנית לפיתוח נשק גרעיני. ב-4 ביוני 1942 נפגש הייזנברג עם שר החימוש הנאצי אלברט שפר לגבי אפשרויות פיתוח נשק גרעיני והציג בפני שפר את הקשיים הטכנולוגיים לפתח נשק גרעיני עקב הזמן הרב והחומרים הרבים הנדרשים למשימה. שפר ציין ביומנו שהייזנברג אמר שיש באירופה רק ציקלוטרון אחד קטן, הנמצא בפריז, דבר אשר יקשה מאוד על שימוש בו תחת מעטה סודיות. בעקבות פגישה זאת, הורחק הייזנברג מעבודה על תוכנית הגרעין הנאצית והתרכז במחקר תאורטי על שימושים באנרגיה גרעינית. לאחר המלחמה נראה היה כי תפקידו במאמץ המלחמה הנאצי שנוי במחלוקת, במיוחד בשאלה מדוע העריך שגרמניה לא תוכל טכנולוגית לייצר פצצה גרעינית. ראיות של צבא בעלות הברית, אשר עקבו בשלב מסוים אחרי תוכניות הגרעין של גרמניה, מציגות הקלטה של הייזנברג בה הוא אומר בשיחת טלפון לאנשי המפלגה הנאצית כי דרושות טונות של אורניום לשם פיתוח פצצה אחת, לכן אין פיתוח הפצצה אפשרי בזמן כה קצר. הביוגרף של הייזנברג טען שהייזנברג עשה כמיטב יכולתו לשבש את התוכנית לפיתוח פצצה אטומית גרמנית, ועל כן העריך שהדבר בלתי ישים. אבל היו שאמרו, לדוגמה, ג'רמי ברנשטיין בספרו "מועדון האורניום של היטלר", כי עשה כמיטב יכולתו לקדם את פצצת הגרעין הגרמנית, והתוכנית נכשלה רק בגלל היעדר אמצעים, ובגלל גישה תאורטית שהוכחה כחסרת תוחלת. נילס בוהר, מורהו וידידו של הייזנברג, ציין שהתרשם בפגישתו איתו במהלך המלחמה כי הלה היה נלהב ביותר מהרעיון לקדם את פצצת האטום הגרמנית. לאחר הניצחון על גרמניה, עצרו האמריקאים עשרה מבכירי הפיזיקאים הגרמנים, בתוכם הייזנברג, ושיכנו אותם בחווילה (Farm Hall) באזור קיימברידג' באנגליה. הפיזיקאים נעצרו במטרה למנוע מהרוסים לשים עליהם את ידם ובמיוחד למנוע ממידע על פרויקט הגרעין לדלוף עד תום המלחמה נגד יפן. הפיזיקאים זכו ליחס טוב שכלל מגרשי טניס ופסנתר, ומתקני ציתות עקבו אחרי השיחות ביניהם. אין בתמלולים של השיחות עדות לכך שהייזנברג או הפיזיקאים האחרים ניסו לשבש את תוכנית הגרעין הנאצית. לעומת זאת, יש בתמלילים עדות לכך שהייזנברג היה מודע למדיניות הרצח הנאצית. אחרי המלחמה התמנה הייזנברג למנהלו של מכון מקס פלאנק לחקר הפיזיקה, והקדיש את רוב זמנו לעיון בשאלות הפילוסופיות העולות ממכניקת הקוונטים. ורנר הייזנברג הוא ההשראה לכינוי "הייזנברג", האלטר אגו של וולטר וייט, הדמות הראשית בסדרה "שובר שורות". בשנת 2023 גולם הייזנברג על ידי מתיאס שווייגהופר בסרטו של כריסטופר נולאן, "אופנהיימר". סיפורה זוכה פרס גפן לשנת 2011 של הסופרת קרן לנדסמן, שפורסם בכתב העת המקוון "בלי פאניקה", נקרא "הגורגונה של הייזנברג". טוביאס הירטר, עידן האי־ודאות – איך גילו גדולי הפיזיקאים את עולם הקוונטים 1895–1945, ספרי עליית הגג וידיעות ספרים, 2023. מדיה וקבצים בנושא ורנר הייזנברג בוויקישיתוף ורנר הייזנברג, באתר פרס נובל (באנגלית) ורנר הייזנברג, באתר פרויקט הגנאלוגיה במתמטיקה ורנר הייזנברג, באתר MacTutor (באנגלית) ‏BioCast - אלף אישים באלף שניות: ורנר הייזנברג, באתר iCast‏, 5 במאי 2011 איתי נבו, מכון דוידסון לחינוך מדעי, המדען שניסה לייצר פצצת אטום עבור הנאצים, באתר ynet, 4 בדצמבר 2021 ורנר הייזנברג, באתר "Find a Grave" (באנגלית) ורנר הייזנברג, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) Werner Heisenberg, The Physical Principles of the Quantum Theory, Dover, New York, 1949 This Month in Physics History, www.aps.org (באנגלית) Beyond Breaking Bad: Meet the real Heisenberg, theweek.com, ‏2013-10-01 (באנגלית) בלי פאניקה » הגורגונה של הייזנברג