Вернер Хайзенберг: Онеправданият гениален учен на Германия

[Zara Thustra]

Вернер Хайзенберг: Онеправданият гениален учен на Германия

Автор: Джон Уеър

Година: 2020

 

Германският физик Вернер Хайзенберг (1901 г. – 1976 г.) е смятан от мнозина за един от най-великите физици в световната история.^[1]

Неговият принос се оказва изключително важен за развитието на квантовата физика през първата половина на 20-ти век. За жалост обаче репутацията на Хайзенберг става обект на атаки поради работата му върху проекта за атомна бомба на Германия по време на Втората световна война. Тази статия показва, че накърнената репутация на Хайзенберг не е оправдана, както и че той рискува живота си в опит да предотврати използването на атомно оръжие по време на войната.

 

 

Гениалният учен

Научният гений на Вернер Хайзенберг се проявява още от ранна възраст. Професорът по физика на Хайзенберг от Мюнхенския университет, Арнолд Зомерфелд, е смятал Хайзенберг за брилянтен студент. Зомерфелд покрива разноските на 20-годишния Хайзенберг, за да отпътува с него до Гьотинген през юни 1922 г., където да посети седем лекции на датския физик Нилс Бор. Въпреки че като неписано правило студентите не бива да възразяват на професори на публични места, Хайзенберг сериозно оспорва изчисленията на Бор след една от неговите лекции. След лекцията изненаданият Бор кани Хайзенберг на дълга разходка, за да го опознае.^[2]

Това дава началото на близко сътрудничество и приятелство, което става основоположно за развитието на квантовата физика.^[3]

През октомври 1922 г. Хайзенберг се мести в Гьотинген, където да работи като асистент по физика при Макс Борн. В писмо до Зомерфелд Борн описва Хайзенберг като човек с „невероятен талант, скромни порядки, целеустременост, ентусиазъм и добронамерено настроение“. По-късно, в писмо до Бор, Борн описва Хайзенберг като „младеж с рядко срещан чар и гений“.^[4]

През 1924 г. Хайзенберг отива да живее в Копенхаген, за да работи с Нилс Бор и групата му от изключителни физици. Физикът Виктор Вайскопф пише следното за Хайзенберг:^[5]

„Хайзенберг имаше специален интуитивен подход към стигането до есенциалния проблем. Това, съчетано с една невероятна сила на упоритост и решителност, го превърна в най-плодовития и успешен физик от близкото минало. При възникването на важни проблеми в хода на развитието на квантовата механика, именно Хайзенберг обикновено намираше решението. Той задаваше посоката на по-нататъшното развитие, като изобретяваше нови начини за възприемането на ситуацията. Освен фундаменталните му приноси към формулирането на квантовата механика на атома, той също така беше способен и да разгадае хелиевия спектър, който в продължение на десетилетия озадачаваше физиците; той обясни магнетичните свойства на желязото и на други сходни метали; той си проправи пътя към едно задълбочено описание на ядрената структура, определяйки протона и неутрона като две състояния на една и съща основна частица. И това са само някои от неговите забележителни постижения.“

 

Най-известното постижение на Хайзенберг във физиката обаче е неговият Принцип на неопределеността. Този принцип гласи, че човек не може едновременно да измерва с абсолютна прецизност и позицията, и импулса на даден електрон по едно и също време. В своята статия, публикувана на 22 март 1927 г., Хайзенберг заявява следното:

„Колкото по-точно определяме позицията, толкова по-неточно в същото време става и определянето на импулса, както и обратното.“

 

Това откритие помага да Хайзенберг да спечели Нобеловата награда за физика през 1932 г.^[6]

 

Професор по физика

През октомври 1927 г. Хайзенберг е назначен за оглавяващ теоретичната физика в Лайпцигския университет. Изнасяйки встъпителната си лекция пред лайпцигския факултет на 1 февруари 1928 г., Хайзенберг става най-младият пълноправен професор на Германия на 26-годишна възраст.^[7]

Геният и репутацията на Хайзенберг привличат талантлива група от докторантски студенти и изследователски сътрудници в Лайпциг. Едуард Телер, който получава докторската си степен по физика под наставничеството на Хайзенберг, описва Хайзенберг като отличен преподавател, който се отнася мило с всички. Телер пише, че именно откритостта и споделянето са нещата, които характеризират групата по физика на Хайзенберг; националността, религията и политическите възгледи не оказват влияние върху приемането на даден човек.^[8]

Когато през април 1933 г. Адолф Хитлер въвежда закон, забраняващ на евреите да работят на държавни длъжности, мнозина физици напускат групата на Хайзенберг. Този закон кара над хиляда евреи от академичните среди да започнат да си търсят работа в други държави.^[9]

Хайзенберг силно се противопоставя на насилственото изгонване на еврейски учени и изпада в отчаяние заради това, че не е могъл да стори нищо. В началото на 1934 г. Хайзенберг пише до физика Джеймс Франк следното:^[10]

„Боя се, че ще мине доста време, преди такива времена на научен ентусиазъм отново да бъдат възможни в Германия. Засега обаче искам да се задържа тук.“

 

Хайзенберг решава да стори всичко по силите си, за да помогне на германската наука.

Хайзенберг също така се налага да защитава себе си и други теоретични физици срещу нападките на германски експериментални физици. В изданието от 15 юли 1937 г. на в. „SS Das Schwarze Korps“ е поместена статия от германския експериментален физик Йоханес Щарк, в която той напада Хайзенберг като „бял евреин“, който трябва да бъде „премахнат също като самите евреи“. Впоследствие Хайзенберг изпраща писмо директно до Хайнрих Химлер, търсейки закрила от подобни заплашителни нападки. Майката на Хайзенберг, Ани, която се познава с майката на Химлер, посещава г-жа Химлер, за да може тя лично да му предаде писмото.^[11]

Хайзенберг излага в детайли контрааргумента си срещу обвиненията на Щарк в отговор на писмо от Химлер. Впоследствие Химлер предприема щателно есесовско разследване, което трае повече от осем месеца. Хайзенберг на няколко пъти отпътува за Берлин, за да защитава случая си, като на поне едно отпътуване той е разпитан в подземните етажи на есесовската щабквартира. За щастие есесовските следователи, работещи по разследването на Хайзенберг, са имали предишен образователен опит по физика, и правилно определят Хайзенберг като аполитичен академик, чийто принос към германската наука е от огромно значение. На 21 юли 1938 г. Химлер изпраща официално писмо до Хайзенберг, в което той казва следното:

„Не одобрявам атаките на в. ‚Das Schwarze Korps‘ в поместената статия, затова забраних всякакви бъдещи нападки срещу Вас“.

 

Хайзенберг е оправдан и вече може свободно да практикува в Германия.^[12]

През януари 1939 г. физиците вече знаят, че създаването на атомна бомба е поне теоретично възможно, когато откриват деленето на атома на урана при бомбардирането му с неутрони. Американските физици обаче се опасяват, че Германия може да създаде атомна бомба преди самите тях. Приятелите физици на Хайзенберг му предлагат няколко кариерни възможности в Америка, когато Хайзенберг посещава Съединените щати през лятото на 1939 г. Хайзенберг обаче ги отхвърля. Неговият довод е, че той е лоялен на студентите си и че иска да помогне във възстановяването на германската наука след войната. Хайзенберг обаче не предполага, че щом войната започне, неговите приятели вече ще го считат за враг.^[13]

 

Работата на Хайзенберг по атомната бомба

Изследователската работа по атомната бомба на Хайзенберг започва през септември 1939 г., когато му е възложено да се присъедини към Изследователската група по ядрена физика към Военното министерство. Първоначално Хайзенберг смята, че само делимият U-235 може да бъде използван за създаването на атомна бомба. Деленето на U-235 от урана (U-238) е изключително сложно и скъпоструващо начинание заради малката разлика в масата на U-235 спрямо тази на U-238. През 1939 г. Нилс Бор заявява, че целите Съединени щати трябва да бъдат преобразувани в един голям завод, ако искат да се сдобият с достатъчно делим U-235 за атомна бомба.^[14]

Карл Фридрих фон Вайцзекер, близкият приятел на Хайзенберг, както и бивш негов студент, открива новият елемент плутоний. Вайцзекер и Хайзенберг разбират, че плутоният може да бъде химически отделен от урана, както и че плутоният може да се използва като делим материал в атомна бомба. Тъй като плутоният може да бъде произведен в ядрен реактор, те знаят, че създаването на атомна бомба е вече възможно.^[15]

Германските физици решават Хайзенберг да замине за Копенхаген през септември 1941, за да разговаря тайно с Нилс Бор. Хайзенберг се надява да получи подкрепа от Бор в постигането на международно споразумение между физиците да не създават атомна бомба по време на войната. Бор обаче няма желание да действа по това предложение на Хайзенберг, очевидно съмнявайки се в мотивите му. Преди войната Германия праща в изгнание много от водещите си учени, затова и Бор смята, че Хайзенберг се стреми да осуети съюзническото предимство в разработването на атомни бомби.^[16]

Елизабет Хайзенберг пише следното относно заминаването на мъжа й за срещата с Нилс Бор:^[17]

„Какво тогава беше основното притеснение на Хайзенберг по време на тези дискусии с Бор? Истината е, че Хайзенберг виждаше призрака на атомната бомба, пред когото бе изправен, затова и е искал да намекне на Бор, че Германия не би създала бомба, нито би могла. Това е главният му мотив. Той се е надявал, че американците, ако Бор е могъл да им каже, може би биха изоставили своята невероятно скъпоструваща разработка. Да, той дори тайно се е надявал, че посланието му е можело да предотврати използването на атомна бомба срещу Германия някой ден. Тази идея постоянно го мъчеше.“

 

Важен аспект от срещата на Хайзенберг с Бор е, че Хайзенберг не е официално упълномощен да споделя с Бор каквато и да е информация относно германския проект за атомна бомба. Хайзенберг извършва измяна, като се опитва да постигне международно съгласие сред физиците да не създават атомна бомба по време на войната. Разговаряйки с Бор, Хайзенберг извършва смела постъпка, като рискува живота си.^[18]

На среща на 4 юни 1942 г. Хайзенберг и други ядрени физици казват на Алберт Шпеер, че Германия не разполага с нужните ресурси, за да създаде атомна бомба по време на войната. Впоследствие Германия се съсредоточава единствено върху създаването на ядрен реактор, като този проект позволява на много немски учени да избегнат военна служба на Източния фронт. Хайзенберг насочва програмата на Германия за атомна бомба към един малък, слабо финансиран проект, не представляващ заплаха за никого.^[19]

 

Целта: Хайзенберг

С избухването на Втората световна война Вернер Хайзенберг е смятан от мнозина за най-добрия практикуващ физик. Преобладаващото мнение е било, че Хайзенберг е единственият германец, притежаващ гения да създаде атомна бомба. Британският физик Джеймс Чадуик например споделя пред американски длъжностни лица, че за него Хайзенберг е бил „възможно най-опасният германец в областта заради умствената му способност“. Робърт Опенхаймер пък казва на един млад офицер от разузнаването, че „ролята на Хайзенберг в германската физика е сама по себе си уникална. Ако работехме [по проект за бомба] в Германия, щяхме да направим всичко възможно, за да привлечем Хайзенберг като сътрудник“.^[20]

Изпитвайки огромен страх от умствения капацитет на Хайзенберг, Съюзниците неизбежно се опитват да решат проблема, като премахнат Хайзенберг от пътя. Британски и американски бомбардировачи умишлено се целят в сгради в Берлин, в които се е смятало, че Хайзенберг и други учени работят. Тези съюзнически бомбардировки са извършват с основната цел да убият немските учени, участващи в проекта за атомна бомба. В резултат на тези бомбардировки немските учени са принудени да преместят дейността си извън Берлин.^[21]

Някои американски физици също предлагат незаконни начини да се отърват от Хайзенберг. Научавайки за посещението на Хайзенберг в неутрална Швейцария през декември 1942 г., където той е следвало да изнесе лекции по Теорията на разпръснатата матрица, Виктор Вайскопф пише писмо от три страници до Робърт Опенхаймер, в което той предлага план за отвличането на Хайзенберг в Швейцария. Този план за отвличане е обсъден и подкрепен от Ханс Бете, Самуел Гоудсмит, Едуард Телер, Лео Силард и Юджин Уигнър. В отговор Опенхаймер благодари на Вайскопф за „интересното му писмо“, споделяйки, че той вече е бил запознат с основните факти и че ги е предал на „съответните власти“. Тези еврейски физици обаче не са се интересували, че отвличането на Хайзенберг в неутрална Швейцария е представлявало нарушаване на международното право, нито са изпитвали някакви угризения в заговорничеството им срещу бившия им колега и ментор.^[22]

В крайна сметка опитът за отвличането на Хайзенберг така и не е извършен, но американското военно разузнаване изготвя план за възможно убийство на Хайзенберг при посещението му в неутрална Швейцария през декември 1944 г. На агента от ОСС Моу Берг му е възложено да посети лекцията на Хайзенберг по Теорията на разпръснатата матрица. Владеейки немски, Берг получава подготовка по физика. Ако Берг сметне, че Хайзенберг каже нещо, което да го убеди, че Германия е била близо до създаването на атомна бомба, тогава задачата на Берг е била да убие Хайзенберг с пистолет, предоставен на Берг във Вашингтон.^[23]

По време на лекцията на Хайзенберг Берг записва следното:

„Докато слушам, не съм много сигурен—виж: Принципа на неопределеността на Хайзенберг—какво да правя с Х. […], говорейки за математика, докато Рим е в пламъци—ако знаят какво мисля.“

 

За щастие обаче Берг не предприема нищо. В своята лекция, както и по време на парти след това Хайзенберг не дава никакви предпоставки, че Германия е била близо до създаването на атомна бомба. Берг правилно заключава в своя доклад до Вашингтон, че няма да има немска атомна бомба.^[24]

Хайзенберг е нямал никаква представа за евентуалното му отвличане, както и за плановете за покушение срещу него. По време на задържането му след войната, заедно с девет други немски учени, във „Фарм Хал“ във Великобритания, Хайзенберг назовава Робърт Опенхаймер като добронамерен човек.^[25]

Хайзенберг обаче не е знаел, че Опенхаймер и други американски физици са искали да го отвлекат в неутрална Швейцария по време на войната.

 

Военновременните постижения на Хайзенберг

Почти сам сред световноизвестните физици, Вернер Хайзенберг продължава своята важна теоретична изследователска работа по време на Втората световна война. Хайзенберг написва няколко научни статии, както и книга, озаглавена „Vorträge über Kosmische Strahlung“, издадена през 1943 г.^[26]

През октомври 1943 г. Хайзенберг отпътува до Нидерландия, за да помогне да холандски физици. Впоследствие Хайзенберг изнася шест конференции в шест града и възстановява научния обмен с мнозина негови колеги. Още по-важното обаче е, че Хайзенберг отменя германска заповед за изпращането на холандско научно оборудване в Германия, отваря отново лабораторията по физика в Лайденския университет и облекчава ограниченията за пътуване заради които някои холандски колеги са били възпрепятствани. Ханс Крамерс пише на Хайзенберг, „за да Ви кажа още един път колко щастлив съм от Вашето посещение, вдъхвайки нов живот на старите идеали“. Крамерс обаче не е единственият холандски физик, който изразява такива благодарности.^[27]

Хайзенберг също така предотвратява конфискацията на института на Нилс Бор в Копенхаген от германското правителство. След като Нилс Бор бяга в Швеция, подразделение на немската военна полиция конфискува института на Бор през декември 1943 г. През януари 1944 г. Хайзенберг прекарва три дни в Копенхаген с немски длъжностни лица, убеждавайки ги да върнат института на Бор под датски контрол. Хайзенберг показва колко трудоемко би било сложното оборудване в института да бъде разглобено за транспортиране до Германия. Той също така доказва на немски държавни служители, че нито една от дейностите на института не е свързана с тайни военни изследвания. Водейки се по препоръките на Хайзенберг, институтът е върнат под датски контрол „без официални условия“, като в допълнение на това е освободен и един физик от затвора.^[28]

Хайзенберг предотвратява изпращането на полския физик Едвин Гора в немски концентрационни лагери, едновременно с това позволявайки му да завърши докторската си дисертация. След смъртта на Хайзенберг Гора пише следното^[29]:

„Свързах се с Хайзенберг, който своевременно ме покани до дойда в Лайпциг. Там той ме уреди да се регистрирам като чуждестранен студент, както и да си намеря работа на непълен работен ден като кондуктор на трамвай. Като такъв получих разрешително за чуждестранни работници да остана в Германия. Това уреждане действаше през 1940 г., като можех и редовно да посещавам часове, включително и лекциите по относителност на Хайзенберг. В началото на 1941 г. бях задържан от Гестапо, но впоследствие ме освободиха, и то доколкото ми е известно благодарение на намесата на Хайзенберг. Властите в родния ми град обаче ме бяха класифицирали като ‚deutschfeindlicher Pole‘ (враждебен на Германия поляк), което обикновено значеше концентрационен лагер и малък шанс за оцеляване. След това вече не ми беше позволено да влизам на територията на института, но Хайзенберг беше уредил да се видим лично, както и да продължава да ме снабдява с всякакви материали, които ми бяха нужни за завършването на дисертацията ми, която в крайна сметка беше публикувана без адреса на института.“

 

Хайзенберг също така помага в спасяването на живота на един германец след съюзническа бомбардировка над Берлин на 1 март 1943 г. Една девойка, която е викала за помощ, казва на Хайзенберг, че възрастният й баща все още се е намирал в таванското помещение, безнадеждно борейки се срещу пламъците. Но тъй като стълбището се е сринало, тя не е знаела как баща й да бъде смъкнат долу. Впоследствие Хайзенберг се изкатерва по стената до покрива и успява да смъкне възрастния мъж по същия път, по който се е изкачил.^[30]

 

Заключение

Бледа надежда, че физиците по света могат да се уговорят да не създават атомни бомби по време на войната, кара Вернер Хайзенберг да посети Нилс Бор в Копенхаген. Премеждията на войната обаче не позволяват на двамата велики физици да общуват помежду си. В крайна сметка след войната те се разбират да не обсъждат изреченото по време на посещението на Хайзенберг в Копенхаген. Приятелството между Вернер Хайзенберг и Нилс Бор, преди толкова близко и плодотворно, така и не е напълно възстановено. Те поддържат учтиви и дружелюбни взаимоотношения, но близкото им приятелство обаче приключва след Втората световна война.

Въпреки благородните действия на Хайзенберг по време на Втората световна война, мнозина физици избягват Хайзенберг след войната, защото е работил за Адолф Хитлер. Или, както американският физик Джон Уилър пише:^[31]

„Хайзенберг умира през 1976 г. на 74-годишна възраст, с по-малко приятели, отколкото заслужаваше.“

 

 

Бележки:

1. https://www.famousscientists.org/the-10-greatest-physicists-in-history/

2. Cassidy, David C., Beyond Uncertainty: Heisenberg, Quantum Physics, and the Bomb, New York: Bellevue Literary Press, 2009, pp. 99-100.

3. Teller, Edward, Memoirs: A Twentieth-Century Journey in Science and Politics, Cambridge, Mass.: Perseus Publishing, 2001, p. 65.

4. Greenspan, Nancy Thorndike, The End of the Certain World: The Life and Science of Max Born, New York: Basic Books, 2005, pp. 116, 284.

5. Heisenberg, Elisabeth, Inner Exile: Recollections of a Life with Werner Heisenberg, Boston, Mass.: Birkhäuser, 1984, p. x.

6. Cassidy, David C., Beyond Uncertainty: Heisenberg, Quantum Physics, and the Bomb, New York: Bellevue Literary Press, 2009, pp. 159-161, 217.

7. Ibid., p. 172.

8. Teller, Edward, Memoirs: A Twentieth-Century Journey in Science and Politics, Cambridge: Mass.: Perseus Publishing, 2001, pp. 57, 59.

9. Powers, Thomas, Heisenberg’s War: The Secret History of the German Bomb, New York: Alfred A. Knopf, 1993, p. 185.

10. Cassidy, David C., Beyond Uncertainty: Heisenberg, Quantum Physics, and the Bomb, New York: Bellevue Literary Press, 2009, p. 215.

11. Ibid., pp. 268-274.

12. Ibid., pp. 274-280.

13. Powers, Thomas, Heisenberg’s War: The Secret History of the German Bomb, New York: Alfred A. Knopf, 1993, pp. IIIX-IIX, 3, 12.

14. Cornwell, John, Hitler’s Scientists: Science, War and the Devil’s Pact, New York: Penguin Books, 2003, p. 299.

15. Powers, Thomas, Heisenberg’s War: The Secret History of the German Bomb, New York: Alfred A. Knopf, 1993, pp. 78, 101, 116.

16. Ibid., p. 117-118.

17. Heisenberg, Elisabeth, Inner Exile: Recollections of a Life with Werner Heisenberg, Boston, Mass.: Birkhäuser, 1984, p. 79.

18. Powers, Thomas, Heisenberg’s War: The Secret History of the German Bomb, New York: Alfred A. Knopf, 1993, p. 511.

19. Cassidy, David C., Beyond Uncertainty: Heisenberg, Quantum Physics, and the Bomb, New York: Bellevue Literary Press, 2009, pp. 330-331.

20. Powers, Thomas, Heisenberg’s War: The Secret History of the German Bomb, New York: Alfred A. Knopf, 1993, pp. IIIX-IIX, 66.

21. Ibid., pp. IIX, 210-211, 333, 335-336.

22. Ibid., pp. 168, 183, 192-193.

23. Ibid., pp. 393, 398-399.

24. Ibid., pp. 399, 401-403.

25. Bernstein, Jeremy, Hitler’s Uranium Club: The Secret Recordings at Farm Hall, 2nd edition, New York: Copernicus Books, 2001, p. 278.

26. Powers, Thomas, Heisenberg’s War: The Secret History of the German Bomb, New York: Alfred A. Knopf, 1993, pp. 315, 360.

27. Ibid., p. 327.

28. Ibid., pp. 329-331.

29. Science News, Vol. 109, p. 179, March 20, 1976.

30. Heisenberg, Werner, Physics and Beyond: Encounters and Conversations, New York: Harper & Row, 1971, pp. 183, 188-189.

31. Wheeler, John Archibald, Geons, Black Holes, and Quantum Foam: A Life in Physics, New York: W. W. Norton & Company, 1998, p. 43.

 

Източник:

https://codoh.com/library/document/werner-heisenberg-germanys-maligned-scientific

Редактирано Преди 1 час от Zara Thustra