Heisenberg (3)

REFERAAT
Heisenberg
Kool
Klass
Nimi
Aasta
Sisukord
Sissejuhatus 3
Kvantmehhaanika algus 4
Algusaastad 5
Vanematest 5
Haridustee 5
Abielu 6
Preemiad 6
Infot mujalt 6
Pildid 9
9
Kokkuvõte 10

Sissejuhatus

Valisin Heisenbergi sellepärast, et ei tea tema kohta eriti midagi. See referaat andis mulle võimaluse oma silmaringi laiendada ja uurida Heisenbergi kohta põhjalikumalt.

Kvantmehhaanika algus

Moodne kvantmehhaanika sai alguse 1925, mil Werner Heisenberg, Max Born ja Pascual Jordan formuleerisid maatriksmehaanika. Mõni kuu hiljem leiutas Erwin Schrödinger hoopis teistmoodi - de Broglie mateerialainete teooriast lähtudes - asjale lähenedes lainemehaanika ja Schrödingeri võrrandi. Varsti õnnestus Schrödingeril tõestada, et tema lähenemine on maatriksmehaanikaga ekvivalentne.
Schrödingeri ja Heisenbergi lähenemine tõid kaasa uue lähenemise mõõdetavatele suurustele. Varem oli neid võetud funktsioonidena, mis seavad süsteemi teatud olekule vastavusse arvu või vektori, mis väljendab suuruse, näiteks koordinaadi (või kohavektori ) või impulsi väärtust. Heisenberg ja Schrödinger püüdsid vaadeldava suuruse mõistet niiviisi modifitseerida, et see oleks ühitatav interferentsiga kaksikpilus. Nimelt, kui mõõtmisega tehakse kindlaks, läbi kumma pilu osake lendab, siis ei saada mitte kaksikpilu interferentsimustrit, vaid kaks üksikpilumustrit. Seega mõjutab mõõtmine osakeste süsteemi olekut. Vaadeldavaid suurusi võetakse funktsioonidena ühelt olekult teisele. Nõnda ei saa süsteemi olekut enam määrata näiteks koordinaadi ja impulsi väärtuse kaudu, vaid olek tuleb vaadeldavatest suurustest ja nende väärtustest lahutada. Trajektoori mõiste asendus abstraktse oleku mõistega (olekut kirjeldab olekufunktsioon). Mõõtmisprotsessis viiakse olekuga vastavusse vaadeldava suuruse üks omaväärtustest, millele vastab teatud reaalne mõõtmistulemus. See on täiendav "reaalväärtuselisustingimus", mida vaadeldav suurus peab rahuldama.
Vaadeldavate suuruste säärasest uuelaadsest mõistest tuleneb, et mitme mõõtmise puhul on oluline mõõtmiste järjekord, sest ilma kindla järjekorrata ei saa kaks vaadeldavat suurust mingile olekule mõjuda. Tulemus võib oleneda mõõtmiste järjekorrast. Kui kahe vaadeldava suuruse puhul on lõpptulemused erineva mõõtmiste järjekorra puhul erinevad, siis tekib määramatuse relatsioon. Koordinaadi ja impulsi puhul kirjeldas seda esimesena Werner Heisenberg 1927. Määramatuse relatsioonid kirjeldavad kvantitatiivselt lõppolekute erinemist vaasdeldavate suuruste järjekorra äravahetamisel.
Aastal 1927 sõnastasid Bohr ja Heisenberg Kopenhaageni interpretatsiooni, mida nimetatakse ka kvantmehaanika ortodoksseks interpretatsiooniks. See tugines Borni ettepanekule võtta süsteemi olekut kirjeldava olekufunktsiooni ehk lainefunktsiooni väärtuse mooduli ruutu tõenäosustihedusena (Borni interpretatsioon). Kuigi vahepeal on ilmunud arvukalt muid kvantmehaanika interpretatsioone, pooldab seda tänini enamik füüsikuid.
Umbes 1927 hakkas Paul Dirac töötama kvantmehaanika ja erirelatiivsusteooria ühendamise kallal. Samuti võttis ta 1930 ilmunud raamatus kasutusele bra-ket-tähistuse. Samal ajal formuleeris John von Neumann kvantmehaanika range matemaatilise baasi, mida ta kirjeldas 1932 ilmunud raamatus. Ta kasutas muu hulgas lineaarseid operaatoreid Hilberti ruumidel.
Sellel etapil saadud tulemused kehtivad tänini ning on kvantmehaaniliste küsimuseasetuste kirjeldamisel üldkasutatavad.

Algusaastad

Werner Heisenbergi isa oli August Heisenberg ja ema oli Anna Wecklein. Anna isa, Nikolaus Wecklein oli koolidirektor ja Maximilians Gümnaasiumis Münchenis ja see oli samas kohas, kus August Heisenberg oli praktikant , õpetaja, seega nad kohtusidki koolis. Nad abiellusid 1899 aasta mais. Werneril oli vanem vend Erwin, kes oli sündinud 1900 aasta märtsis.

Vanematest

Tema isa August Heisenbergi peeti üsna jäigaks, rangelt kontrollituks inimeseks .Ta oli Evangeelne Luterlik ja tema naine Anna oli roomakatolik lootes, et see ei tekita usulisi probleeme nende abielus.

Haridustee

Septembris 1906, veidi enne oma viiendat sünnipäeva, läks Werner algkooli Würzburgi. Ta veetis seal kolm aastat. Juunis 1910 asus tema isa professoriks teise linna ning Werner ja ülejäänud pere pidid kolima Müncheni. Seal õppis ta Elisabethenschules alates septembrist ning kulutas vaid ühe aasta selles koolis enne kui otsustas astuda Maximilians Gümnaasiumi Münchenis. Loomulikult oli see kool, kus tema vanaisa oli koolidirektor.
Sõja ajal toimusid tunnid erinevates hoonetes ja see häiris teda väga, kuigi ta sai koolis kenasti hakkama. Tema parimad õppeained olid matemaatika, füüsika ja religioon . Ta oli ka selle aja jooksul poolsõjalises organisatsioonis, mis tegutses gümnaasiumis eesmärgiga valmistada noori mehi hilisemaks karmiks sõjaväeteenistuseks.
Heisenberg oli ka töötanud taludes ning oma panuse pannud vabatahtlikku organisatsiooni. 1918 saadeti ta piimafarmi Ülem-Baieris,et seal hoolega tööd rügada. See oli tema jaoks väga raske kogemus, sest töötunnid olid pikad ja väsitavad ning toitu polnud ka palju. Vabal ajal veetis ta oma aega malet mängides , mida ta oskas väga hästi. Samuti meeldis talle matemaatikaga tegeleda.
Kui 1918 sõda lõppes oli olukord ikkagi väga ebastabiilne Ta oli kirjutanud hiljem sellise lause: Ma olin 17aastane poiss ja minu arvates oli see kõik omamoodi seiklus. See oli nagu mängides politseid ja röövleid ...
Gümnaasiumis oli ta väga aktiivne, juhtis noorte liikumist ja hiljem ka Noort Baieri Liigat. 1920 aastal ta läks Maximilians Gümnaasiumi saades isegi stipendiumi. Seda eelkõige tänu tema erakordsetele tulemustele matemaatikas, kuid tema essee oli mitte nii muljetavaldav.
Peale seda läheb ta Müncheni Ülikooli. Ta oleks peaaegu surnud tüüfilisse, saades selle kui ööbis lossis, mis oli antud kasutada sõjaväehaiglana. Lõpuks ta suutis sellest haigusest välja rabeleda ja oli aeg edasi õppida.
1922 aasta juunis õppis ta Niels Bohr Göttingenis. Tulles tagasi Müncheni pidi ta tööle hakkama. Seal ta töötas aatomiteooriate kallal. Tema doktoritöö, mis esitati Münchenis aastal 1923, rääkis turbulentsi vedeliku voolust .
Pärast doktorikraadi Heisenberg sõitis Soome, oktoobris 1923 naasis ta Göttingeni. Aasta 1924 märtsis külastas ta Niels Bohri Kopenhaagenis, kus ta kohtus Einsteiniga esimest korda. Tulles tagasi Göttingeni, esitas oma esmase loengu 28. juuli 1924 ja sai loa õpetada saksa ülikoolides.

Abielu

1937 aastal Heisenberg abiellus Elisabeth Schumacheriga. Ta kohtus temaga tänu muusika kaudu, mis oli naisele nii oluline. Ta oli väga suurepärane pianist , Heisenberg kohtus Elisabeth Schumacheriga ühel kontserdil, kus ta esines oma sõbrale. Elizabeth oli vaid 22, kui nad kohtusid, Heisenberg oli 35. Nad abiellusid 29. aprillil 1937, vähem kui kolm kuud pärast esimest kohtumist . Heisenbergil paluti asuda ametisse Münchenis märtsikuus, kuid ta kindlalt nõudis kuupäeva edasi lükata kuni augustini, sest tal oli pulm. Lepiti kokku, et tal tuleks asuda ametisse 1. augustil. Tema ja tema abikaasa saabusid Münchenisse juulis, kuid tema ametisse nimetamist oli tõkestatud natsid.

Preemiad

Heisenberg on saanud ka Nobeli füüsikapreemia. Saanud ka Koperniku auhinna.

Infot mujalt

Horisondis kirjutati, et tänapäevane multimeedia, mobiilside , internet ning kogu arvutustehnika ja automaatika ei oleks üldse võimalikud ilma esiotsa täiesti arusaamatuks, puhtteoreetiliseks või elukaugeks peetud kvantmehaanikata,” seda rääkis kõnealuse kogumiku saatesõnas Eesti Teaduse Tippkeskuste Ühenduse esimees akadeemik Endel Lippmaa. Ja tõepoolest, ega 1920. aastate keskel oleks osanud kvantmehaanika rajajad Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Paul Dirac ja teised maailmakuulsad füüsikud isegi öelda, millist rakendust nende loodud teooria ja kirja pandud võrrandid leiavad.
Postimehest selle kohta infot kogudes leidsin 2004 aasta artikli, kus räägitakse, et teadlastel õnnestus esmakordselt kanda üle infot ühelt aatomilt teisele ilma otsese füüsilise ühenduseta, mis loob võimaluse luua tulevikus ülikiireid ja -turvalisi superarvuteid.
«Me suudame nüüd teleporteerida sihilikult – nupulevajutusega,» rääkis sellest eksperimendist lähemalt Innsbrucki ülikoolis juhtinud füüsikaprofessor Rainer Blatt. «Seda on tehtud ennegi, kuid mitte nii, et info lõpus alles jääb.» Tema sõnul on saavutatu juures murranguline see, et suudeti kvantteooria aluseid tegelikkuses rakendada. Eksperimentide kirjeldus ilmus eile mainekas Briti teadusajakirjas Nature .
Seitsme aasta eest õnnestus teadlastel teleporteerida valguskvante, nüüd suudeti sama kvantolekutega. Kvantolekud on aatomit kirjeldavad füüsikalised omadused, näiteks energia, spinn ja magnetväli.
Kvantarvutid võimaldavad tänapäeva arvutitega võrreldes oluliselt kiiremat andmete salvestamist, töötlemist ja väljastamist ning avaks uue taseme andmete krüpteerimises, luues murdmatuid koode.
Kuigi kvantmehaanika põhiolemuse formuleerisid möödunud sajandi esimestel aastakümnetel mitmed füüsikud, teiste seas Max Planck , Niels Bohr ja Werner Heisenberg, on teoorial siiani vähe praktilisi väljundeid. Just seetõttu ennustavad mitmed füüsikud, et lähematel aastakümnetel kasvab ka kvanttehnoloogia lapsekingadest välja ning põhjustab tehnikailmas revolutsiooni.
Kvantide omadus, mis lubab infot teleporteerida, on põimitus. Selle korral on kahel või enamal osakesel ühesugused omadused, mis säilivad isegi siis, kui osakesed asuvad teineteisest kaugel. Albert Einstein nimetas sellist omadust «tontlikuks kaugmõjuks».
Katses, mille Austria teadlased viisid läbi kaltsiumi- ning Ameerika teadlased berülliumiioonidega, lähendati põimitud osakestepaarile kolmas aatom, mille omadusi sooviti üle kanda. Manipuleerides aatomeid laseritega, õnnestus kolmanda aatomi omadused üle kanda põimitud paarile.
Arvuti juhitud operatsioon kestis alla nelja millisekundi ning katsete õnnestumise protsent oli mõlemal uurimismeeskonnal üle kolmveerandi.
Räägitakse ka, et natside tuumaprogrammi juhtinud Werner Heisenberg oli küll väga hea füüsik, ent tal nappis teadmisi mõistmaks aatomituuma lõhustamise ahelreaktsioone.Mõnede uurijate arvates hindas ta seetõttu tublisti üle tuumarelva loomiseks vajaliku rikastatud uraani kogust. Nüüd avastatud ettekandes on aga tuumarelva valmistamiseks vajalik toormekogus kirjas suhteliselt täpselt, mis viitab võimalusele, et mõned natsi-Saksa teadlased mõistsid aatomituuma lõhustamise küsimusi Heisenbergist paremini.
Lugesin veel ühte artiklit , kus sain huvitava teadmise osaliseks, et ka saksa kvantfüüsik Werner Heisenberg oli nooruses kahelnud, kas mitte valida pianisti  karjäär, kuid siiski tõmbasid teda enam Einsteini tööde rütmid kui Mozarti võluvad helid.

Pildid

Kokkuvõte

Ta oli saksa füüsik. Tema kõige olulisem avastus on 1927. aastal formuleeritud ja hiljem tema järgi nimetatud määramatuse printsiip, millest sai kvantmehaanika põhitõde. 1932. aastal pälvis ta Nobeli füüsikaauhinna.
Kasutatud kirjandus
http://209.85.229.132/search?q=cache:ZM9a_OMWMykJ:www.loodusajakiri.ee/horisont/artikkel362_356.html+%22werner+heisenberg%22&cd=30&hl=et&ct=clnk&gl=ee&lr=lang_et (22.02 2010)
http://209.85.229.132/search?q=cache:vivWVJe_gkAJ:www.tarbija24.ee/190604/esileht/valisuudised/137393.php+%22werner+heisenberg%22&cd=31&hl=et&ct=clnk&gl=ee&lr=lang_et (22.02 2010)
http://209.85.229.132/search?q=cache:4YMYrYsK4WsJ:www.postimees.ee/010605/online_uudised/167672.php+%22werner+heisenberg%22&cd=34&hl=et&ct=clnk&gl=ee&lr=lang_et (22.02 2010)
http://209.85.229.132/search?q=cache:XTrdgHT7M1oJ:www.sirp.ee/index.php%3Foption%3Dcom_content%26view%3Darticle%26id%3D9486:kolakoda--muusika-annab-leiba-ka-fueuesikutele%26catid%3D5:muusika%26Itemid%3D12%26issue%3D3270+%22werner+heisenberg%22&cd=29&hl=et&ct=clnk&gl=ee&lr=lang_et (22.02 2010)
http://www.learn-math.info/estonian/historyDetail.htm?id=Heisenberg (22.02 2010)
http://www.springtimepublishers.com/bp/images/Werner_Heisenberg.jpg (22.02 2010)
http://z.about.com/d/chemistry/1/0/E/z/Werner_Heisenberg.jpg (22.02 2010)
11