Werner Heisenberg
Werner Karl Heisenberg (* 5. Dezember 1901 in Würzburg; † 1. Februar 1976 in München) war ein deutscher Physiker.
Heisenberg gab 1925 die erste mathematische Formulierung der Quantenmechanik an. 1927 formulierte er die Heisenbergsche Unschärferelation, die eine der fundamentalen Aussagen der Quantenmechanik trifft – nämlich, dass bestimmte Messgrößen eines Teilchens, etwa dessen Ort und dessen Impuls, nicht gleichzeitig beliebig genau zu bestimmen sind. Für die Begründung der Quantenmechanik wurde er 1932 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.
Er gilt als einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts.
Heisenberg war an dem Uranprojekt beteiligt, das dem Bau einer deutschen Atombombe dienen sollte. Er befasste sich auch intensiv mit den philosophischen Auswirkungen der Quantenmechanik.
Leben
Werner Heisenberg wurde in eine Gelehrtenfamilie geboren. Sein Vater war der Byzantinist August Heisenberg, seine Mutter Annie war die Tochter des klassischen Philologen und Rektors des Maximiliansgymnasiums in München, Nikolaus Wecklein. Sein älterer Bruder Erwin (1900–1965) studierte in Berlin und wurde Industriechemiker in Bitterfeld. Werner Heisenberg war Neupfadfinder. Er besuchte das Münchner Maximiliansgymnasium, das bis 1913 von seinem Großvater geleitet wurde.
Er wollte eigentlich Mathematik studieren und hatte bereits vor seinem Studium Kurse an der Münchner Universität besucht, darunter auch über mathematische Methoden in der damals aufkommenden modernen Physik. Er strebte an, das Mathematik-Grundstudium zu überspringen. Dazu sprach er bei dem bekannten Mathematikprofessor Ferdinand von Lindemann vor, der jedoch der Anwendung der Mathematik in der Physik äußerst kritisch gegenüberstand. In seiner Autobiographie Der Teil und das Ganze beschrieb Heisenberg das Treffen als Desaster: Nachdem Lindemanns kleiner Hund ihn schon beim Eintritt wütend angekläfft hatte, fragte der schwerhörige Professor nach Heisenbergs Lektüre. Als er von Hermann Weyls Raum, Zeit, Materie (ein Buch über Allgemeine Relativitätstheorie) erfuhr, beendete er das Gespräch mit der unwirschen Bemerkung: „Dann sind Sie für die Mathematik sowieso schon verdorben.“[1]
Sein Studium der Physik in München unter Arnold Sommerfeld schloss er in der Mindeststudienzeit von drei Jahren ab. Unter Sommerfeld arbeitete er an einem schwierigen Thema der älteren Quantentheorie, dem anomalen Zeemaneffekt. Im Juni 1922 nahm ihn Sommerfeld zu den Vorlesungen von Niels Bohr in Göttingen (Bohrfestspiele) mit. Er promovierte 1923 über Stabilität und Turbulenz von Flüssigkeitsströmen bei Sommerfeld. Dabei kam er wegen mangelhafter Kenntnisse in Experimentalphysik nur durch energisches Eintreten von Sommerfeld durch die mündliche Doktorprüfung, der Experimentalphysiker Wilhelm Wien wollte ihn durchfallen lassen (er erhielt deswegen auch nur den dritthöchsten Grad cum laude[2] von vier möglichen Graden bei der Doktorprüfung), nachdem Wien mit ihm schon im Experimentalphysik-Praktikum unzufrieden gewesen war. Eine der Prüfungsfragen, an denen er damals scheiterte, war das Auflösungsvermögen des Mikroskops und anderer optischer Instrumente (von Wien ausführlich in seinen Vorlesungen behandelt),[3] was Heisenberg später als Beispiel für seine Unschärferelation nutzte.[4] Heisenberg wurde 1924 Assistent von Max Born in Göttingen und arbeitete im Frühjahr (März/April) und Herbst 1924 (September 1924 bis Anfang April 1925) und nochmals im Herbst 1925 mit und am Institut von Niels Bohr in Kopenhagen, das damals ein internationaler Treffpunkt von Physikern war, die sich mit Quantentheorie befassten. Im Juli 1924 habilitierte er sich in Göttingen. In den folgenden Jahren begründete er mit Max Born und Pascual Jordan die theoretische Quantenmechanik.
Mit nur 25 Jahren wurde Heisenberg 1927 als Professor an die Universität Leipzig berufen, die er mit Friedrich Hund zu einem Zentrum der theoretischen Physik machte, insbesondere für Kernphysik; 1932 erhielt er den Nobelpreis für Physik. Das Seminar „Heisenberg mit Hund“ erlangte Weltgeltung und zog Schüler aus vielen Ländern an. Hund war mit Heisenberg befreundet und verteidigte ihn wie andere führende deutsche Physiker auch gegen die bedrohliche, von Johannes Stark entfachte Kampagne, die sich auch gegen die moderne theoretische Physik richtete.[5] Heisenberg war Patenonkel von Hunds jüngstem Sohn. Zu den Besuchern am Leipziger Institut in den 1930er Jahren zählen bekannte Physiker wie Victor Weisskopf, Shin’ichirō Tomonaga, Lew Landau, Ugo Fano, Markus Fierz, Gian-Carlo Wick, John C. Slater, George Placzek und Ettore Majorana.[6]
Von 1942 bis 1945 leitete Heisenberg das Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik in Berlin-Dahlem und lehrte zudem als Professor an der Berliner Universität, wo er führend am Uranprojekt des Heereswaffenamtes beteiligt war. Diese Zeit ist ihm später insbesondere von vielen amerikanischen und exilierten deutschen Physikern verübelt worden. Rückblickend sagte er dazu:
„In den ersten Jahren war die Frage, die dem Physiker gestellt war, nicht die, ob er Bomben machen will oder nicht. Sondern die Frage war: Will man so viel Kenntnis dieses gefährlichen Gebiets erwerben, dass man vielleicht in einiger Zeit entscheiden kann, ob Bomben gemacht werden können, ob Energie produziert werden kann?“[7]
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Von 1945 bis 1946 war Heisenberg mit den anderen führenden Forschern des Uranprojektes der Nationalsozialisten im Rahmen der Operation Epsilon in Farm Hall in England interniert. Im Nachkriegsdeutschland wurde er 1946 Direktor des Max-Planck-Instituts für Physik in Göttingen (bis 1958), von 1958 bis 1970 war er Direktor des Max-Planck-Instituts für Physik (heute auch Werner-Heisenberg-Institut genannt) in München. Heisenberg war zudem Präsident der Alexander-von-Humboldt-Stiftung und auch als Regierungsberater für Wissenschaftspolitik einflussreich. 1949 wurde er korrespondierendes Mitglied der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, 1959 zum ordentlichen Mitglied gewählt. Von 1949 bis 1951 war Heisenberg Präsident des Deutschen Forschungsrates.[8]
Im Februar 1952 wurde der Europäische Rat für Kernforschung (CERN) gegründet. Dieses Gremium, das für die Genfer Großforschungsanlage zuständig war, wählte Werner Heisenberg zum Vorsitzenden.[9]
Zu den bei Heisenberg promovierten Physikern gehörten in Leipzig[10] Felix Bloch, Carl Friedrich von Weizsäcker, Hans Euler, Hermann Arthur Jahn, Bernhard Kockel, Erich Bagge, Alfred Wolf, Arnold Siegert, Șerban Țițeica, Heinrich Moritz („Heimo“) Dolch, Bernhard Püschel, Wang Foh-San, Walter Masing, Detlef Lyons und Edwin Gora, in Göttingen u. a. Wilhelm Macke, Rudolf Schulten, Otfried Madelung, Werner Güttinger, Kurt Symanzik und Peter Mittelstaedt. Enge Mitarbeiter und Kollegen waren auch die mit ihm befreundeten Carl Friedrich von Weizsäcker, Friedrich Hund und Wolfgang Pauli, und Heisenberg hatte auch viele Post-Doktoranden wie Edward Teller, Rudolf Peierls, Victor Weisskopf, Ugo Fano, Shin’ichirō Tomonaga, Tullio Regge, Siegfried Flügge, Arnold Nordsieck, Bruno Zumino, Theodor Schmidt und Ettore Majorana. Zu seinen Assistenten gehörten Guido Beck und Hans-Peter Dürr, mit dem er in den 1960er Jahren an seiner Einheitlichen Feldtheorie arbeitete.
Privates und Familie
Heisenberg war stets sehr naturverbunden und sportlich. 1939 erwarb er das ehemalige Sommerhaus von Lovis Corinth in Urfeld am Walchensee. Er hatte ein optimistisches Naturell und Spaß daran, sich in Wettkämpfen zu messen – sei es bei der Lösung mathematischer Aufgaben oder in Tischtennisturnieren im Keller seines Leipziger Instituts, wo er auch häufig mit seinem Doktoranden Edward Teller spielte, der später als Vater der Wasserstoffbombe bekannt wurde. Heisenberg war musikalisch begabt, spielte zuerst Cello und erhielt später in seiner Jugend Klavierunterricht bei dem Pianisten Peter Dorfinger. Er spielte sicher vom Blatt und war beliebt in Kammermusikgruppen.[11] Es gibt sogar eine Aufnahme von Mozarts d-Moll-Klavierkonzert mit einem Liebhaber-Orchester und Heisenberg als Pianist in seinem Hause in München vom 3. Juli 1966.
Seine Frau Elisabeth (geb. Schumacher, 1914–1998), die im Buchhandel arbeitete und Tochter des Berliner Professors der Nationalökonomie Hermann Schumacher war, heiratete er 1937 und hatte mit ihr sieben Kinder, darunter den späteren Genetik-Professor und Neurobiologen Martin Heisenberg und den Physiker Jochen Heisenberg. Seine Tochter Christine Heisenberg ist seit 1966 mit dem Schriftsteller und Psychologen Frido Mann, einem Enkel Thomas Manns, verheiratet. Einer seiner Enkel ist der Regisseur Benjamin Heisenberg, ein anderer der Biologe Carl-Philipp Heisenberg.
Werner Heisenberg war ein Urenkel von Adolf Zeising, der als Autor und Gelehrter sowie vor allem als Begründer und Verbreiter der Lehre vom Goldenen Schnitt bekannt geworden ist.
Heisenberg wurde auf dem Waldfriedhof in München, Alter Teil, im Grab Nr. 163-W-29 beigesetzt.[12]
Politik
Heisenberg war zwar nicht politisch engagiert (und in seiner Grundeinstellung eher konservativ), hatte aber wegen seiner Bekanntheit als Physiker Publizität und politisches Gewicht. Nach der „Machtergreifung“ der Nationalsozialisten 1933 gingen berühmte Physikerkollegen wie Albert Einstein und Erwin Schrödinger in die Emigration. Heisenberg hingegen blieb in Deutschland, was ihm später oft vorgeworfen wurde. Zwischen 1933 und 1945 musste er sich jedoch Angriffen der nationalsozialistisch orientierten sogenannten „Deutschen Physik“ erwehren, die die Physik von der angeblich „jüdisch unterwanderten“ Quantenphysik und der Einsteinschen Relativitätstheorie freihalten wollten. Die Vertreter der Deutschen Physik, allen voran Johannes Stark und Philipp Lenard, verwarfen seine Theorien mit dem Hinweis, er sei ein „theoretischer Formalist“ und „Geist von Einsteins Geist“. Stark veröffentlichte 1937 in der SS-Zeitung „Das Schwarze Korps“ einen Artikel über „Weiße Juden in der Wissenschaft“, in dem er vor allem Heisenberg angriff. Da Angriffe dieser Art in der Zeit des Nationalsozialismus schnell zu einer persönlichen Bedrohung werden konnten, nutzte Heisenberg eine entfernte Bekanntschaft seiner Eltern zu der Familie Himmler (sein Vater war Griechischprofessor, Himmlers Vater Griechischlehrer in München), um diese Attacken abzustellen.
In der Nachkriegszeit stand Heisenberg Konrad Adenauer nahe, setzte sich für eine verstärkte Kernforschung und für den Bau von Reaktoren ein, lehnte jedoch gleichzeitig eine militärische Nutzung der Kernenergie ab. Gemeinsam mit siebzehn weiteren Physikern (Göttinger Achtzehn) wandte er sich im April 1957 mit dem Göttinger Manifest gegen die geplante atomare Bewaffnung.[13] Heisenberg engagierte sich auch im Tübinger Memorandum, in dem sich 1961 die Unterzeichner gegen eine atomare Bewaffnung und für die Anerkennung der Oder-Neiße-Grenze aussprachen. Als Ende der 1960er Jahre die Studentenbewegung auch sein Institut okkupierte, reagierte Heisenberg empfindlich und zog Vergleiche zu nationalsozialistischen Studentenbewegungen in den 1930er Jahren.
Philosophie
Für Heisenberg waren Physik und Philosophie untrennbar miteinander verbunden.[14] Philosophisch war er überzeugt, dass die moderne Physik Platon recht gibt: „Denn die kleinsten Einheiten der Materie sind tatsächlich nicht physikalische Objekte im gewöhnlichen Sinne des Wortes; sie sind Formen, Strukturen, oder im Sinne Platons, Ideen, über die man unzweideutig nur in der Sprache der Mathematik reden kann.“ Die Symmetrien in der Grundgleichung seiner einheitlichen Feldtheorie sieht er im Sinne Platons.[15]
Als gefährlich kritisiert Heisenberg die Spaltung zwischen Materie und Geist bei René Descartes. "Descartes erkennt, dass unser Wissen über unser eigenes Denken sicherer ist, als unser Wissen über die äußere Welt. Aber schon seine Ausgangsposition mit dem Dreieck: Gott, Welt und Ich vereinfacht die Grundlage für das weitere Philosophieren in einer gefährlichen Weise. Die Spaltung zwischen Materie und Geist oder zwischen Körper und Seele, die mit Platons Philosophie begonnen hatte, ist jetzt vollständig."[16] Die Unterscheidung zwischen Kraftfeld und Stoff geht laut Heisenberg in der modernen Physik verloren, weil zu jedem Kraftfeld eine besondere Art von Elementarteilchen gehört.[17]
Wichtig war für ihn der Nachweis der Einheit der Materie: Alle Elementarteilchen können in Stößen hinreichender Energie in andere Teilchen umgewandelt werden, also einfach aus kinetischer Energie erzeugt werden und sie können sich in Energie, z. B. in Strahlung verwandeln. So formuliert er: „Alle Elementarteilchen sind aus der gleichen Substanz, aus demselben Stoff gemacht, den wir nun Energie oder universelle Materie nennen können.“[18]
Die Suche nach der tiefsten Quelle allen Verstehens war für ihn der gemeinsame Ursprung von Religion und Wissenschaft.[19]
Arbeit am Nuklearprogramm
Zu Beginn des Zweiten Weltkriegs wurden er und andere Physiker (zum Beispiel Otto Hahn und Carl Friedrich von Weizsäcker) in das Heereswaffenamt berufen. Ihre Aufgabe im Rahmen des Uranprojektes sollte sein, Einsatzmöglichkeiten der Kernspaltung zu finden. Heisenberg stieß zwar erst relativ spät zu dem Projekt, arbeitete jedoch intensiv daran und übernahm bald eine führende Rolle. Er und seine Kollegen kamen schon früh zu dem Schluss, dass die aufwändige Anreicherung des Spaltstoffes Uran 235 mit den allgemein zur Verfügung stehenden Ressourcen während der voraussichtlichen Restdauer des Krieges nicht zu machen war, und informierten dahingehend am 4. Juni 1942 Albert Speer. Allerdings verschwiegen sie (oder sprachen davon nur in Andeutungen) die Möglichkeit, eine Kernwaffe mit Plutonium zu bauen, bei der die Trennung viel einfacher chemisch ablaufen konnte und für die nur ein Natururan-Reaktor mit Schwerwasser als Moderator erforderlich war (ähnlich wie zum Beispiel der heutige kanadische CANDU-Reaktortyp, mit dessen Hilfe Indien in den Besitz von Kernwaffen kam). Auf die entscheidende Frage Speers, wie lange sie für eine Bombe bräuchten, gab er drei bis fünf Jahre an – womit das Projekt seine Priorität verlor.
Im weiteren Verlauf arbeiteten die deutschen Kernphysiker nur noch an einem Schwerwasserreaktor, der am Ende des Krieges ins schwäbische Haigerloch ausgelagert wurde. In den Experimenten der letzten Kriegstage, drei Jahre nach der erfolgreichen Inbetriebnahme eines graphitmoderierten Reaktors durch Enrico Fermi in Chicago, gelang es beinahe, den Forschungsreaktor Haigerloch kritisch werden zu lassen.
Das Gespräch mit Bohr in Kopenhagen
Auf dem Höhepunkt der militärischen Erfolge des nationalsozialistischen Deutschlands reiste Heisenberg mit Carl Friedrich von Weizsäcker im Jahre 1941 nach Kopenhagen, um mit seinem väterlichen Freund Niels Bohr über die Implikationen einer deutschen Atombombe zu sprechen.[20] Außerdem wollte er, laut seinen späteren Aussagen, den Physikern in Amerika so die Botschaft zukommen lassen, dass die deutschen Physiker die Arbeit an der Bombe zurückgestellt hätten. Bohr, dessen Mutter jüdischer Herkunft war und der im dänischen Widerstand gegen die Deutschen aktiv war, reagierte jedoch schockiert. Er verstand die Äußerungen Heisenbergs so, dass Deutschland tatsächlich ernsthaft an einer Atombombe forschte, und verweigerte sich weiteren Gesprächen. 1943 floh er über Schweden in die USA, wo er den Los-Alamos-Physikern – so erinnert sich Hans Bethe – das Gespräch mit der Skizze einer Bombe, die in Wirklichkeit ein Reaktor war, rekonstruierte. Im Nachhinein deutete Heisenberg sein eigenes Vorgehen als naiv und die Schlussfolgerungen Bohrs als auf einem Missverständnis beruhend. Nach dem Krieg äußerten besonders die Mitglieder der amerikanischen Alsos-Mission (ihr Mitglied Samuel Abraham Goudsmit schrieb darüber ein gleichnamiges Buch), die die nukleare „Hinterlassenschaft“ der deutschen Physiker einsammelten, den Verdacht, dass Heisenberg die Physik der Kernreaktoren/Atombomben wohl nicht gemeistert habe. Daraufhin wehrte sich Heisenberg, indem er moralische Gründe für das Herunterfahren des deutschen Atombomben-Programms in den Vordergrund stellte.
Bohr reagierte gereizt, als er diese Darstellung in Robert Jungks Buch Heller als tausend Sonnen las, das auf Interviews mit Heisenberg beruhte. Er entwarf in den 1950er und 1960er Jahren mehrere kritische Briefe an Heisenberg, schickte diese aber nie ab. Sie wurden in den 1990er Jahren vom Niels-Bohr-Institut in Kopenhagen veröffentlicht.[21] Vielfach wurde das Gespräch als historisches Ereignis von außerordentlicher Tragweite interpretiert, da Bohrs Haltung ein starker Einfluss auf die Entscheidung der Physiker in den USA zugesprochen wurde, sich verstärkt für die Entwicklung der amerikanischen Atombombe (Manhattan-Projekt) einzusetzen. Ob die Interpretation Bohrs tatsächlich auf einem Missverständnis der beiden Physiker beruhte, ist ungeklärt.
Das Gespräch mit Bohr wurde von Michael Frayn unter dem Titel Kopenhagen (1998) in einem bekannten Theaterstück dramatisiert, das die Diskussion um das Kopenhagener Gespräch nochmals belebte und zu der Veröffentlichung von Bohrs Briefen führte. Verschiedene Spekulationen zum Gesprächsinhalt werden dort aus der Sichtweise der Beteiligten (Heisenberg, Bohr, Bohrs Frau) durchgesprochen und mögliche Motive analysiert.
Heisenbergs früherer Mitarbeiter Edward Teller nahm seinen Doktorvater später vehement in Schutz und äußerte die Ansicht, dass Heisenberg das Atomwaffenprojekt niemals ernsthaft verfolgt habe.[22]
Internierung in Farm Hall
Heisenberg und mehrere seiner Kollegen wurden nach dem Krieg im englischen Farm Hall inhaftiert und verbrachten dort einige Monate in Kriegsgefangenschaft. Die Internierung durch die Briten wurde danach im Haus Albersmeyer[23] in Alswede[24] fortgesetzt. Die Gespräche der deutschen Physiker wurden abgehört und später als Farm-Hall-Protokolle veröffentlicht. Auch Heisenbergs Reaktion auf die Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki ist dort protokolliert: Nach anfänglichem Unglauben überdachte er schnell den wahrscheinlich von den US-Amerikanern eingeschlagenen Weg und die Größenordnung der kritischen Massen und hielt am folgenden Tag ein Seminar darüber.
Die Interpretation der Farm-Hall-Protokolle ist umstritten, da einige der inhaftierten Physiker ahnten, dass sie abgehört wurden.
Werk
Heisenberg hat die Physik des 20. Jahrhunderts wesentlich mitbestimmt.
Als Arnold Sommerfelds Musterschüler beeindruckte er gleich 1924 mit seiner Dissertation, für die ihm sein Lehrer das schwierige Problem der Turbulenz von Flüssigkeitsströmungen gestellt hatte. In einer tour de force gelangte er zur Abschätzung der kritischen Reynolds-Zahl. Dabei entwickelte er nebenbei auch die WKB-Methode.[25] Aus dieser Zeit stammt auch sein lebenslanges Interesse für nichtlineare Gleichungen, die trotz scheinbarer Einfachheit der Form zu sehr komplexem Verhalten führen.[26] Insofern ist er auch ein Vordenker der in den 1970er Jahren aufblühenden Chaostheorie. In den 1940er Jahren griff er das Thema in der statistischen Theorie der homogenen Turbulenz noch einmal auf, wie auch gleichzeitig Andrei Kolmogorov.
Im Rigorosum scheiterte Heisenberg beinahe am Mitprüfer, dem Experimentalphysiker Wilhelm Wien, der ihm bodenlose Ignoranz in der Experimentalphysik vorwarf. Nur das energische Eingreifen Sommerfelds ließ Heisenberg die Prüfung gerade noch bestehen. Wien fragte unter anderem nach dem Auflösungsvermögen des Mikroskops. Diese Frage nutzte Heisenberg später in einem Gedankenexperiment zur Illustration der Unschärferelation.
Sommerfeld baute damals das Bohrsche Atommodell nach allen Seiten weiter aus. Bei Arbeiten zur Erklärung des anomalen Zeeman-Effekts führte Heisenberg erstmals halbzahlige Quantenzahlen ein (gleichzeitig mit Alfred Landé), womit das Verhalten der Atome im Bohr-Modell immer verwirrender wurde, man sprach schon von der „Zahlenmystik“ der Sommerfeld-Schule. 1922 kam Bohr zu Diskussionen und Vorlesungen nach Göttingen und fand sofort einen „Draht“ zu Heisenberg, der ihn später mehrfach längere Zeit in Kopenhagen besuchte und sogar Dänisch lernte. Der Durchbruch kam bei einem Urlaubsaufenthalt Heisenbergs im Juni 1925 auf der Insel Helgoland, wo er seinen Heuschnupfen auskurieren wollte. Statt der nicht beobachtbaren Bohrschen Atombahnen verwendete er nur die beobachtbaren Frequenzen und Übergangswahrscheinlichkeiten, die er in einem Schema anordnete, das Max Born später als Matrix identifizierte. Die Quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen[27] ist mit den gleich darauf folgenden Arbeiten von und mit Max Born und Pascual Jordan die Geburtsstunde der Quantenmechanik.
Wie Heisenberg in seiner Autobiographie Der Teil und das Ganze schildert, führte er bei einem Besuch in Berlin 1925 auch Diskussionen mit Albert Einstein über die neue Quantentheorie. Heisenberg dachte eigentlich, sein Beseitigen nicht-messbarer Größen aus der physikalischen Theorie würde Einsteins Zustimmung finden, der sich von ähnlichen Überlegungen Ernst Machs bei seiner speziellen Relativitätstheorie leiten ließ, die er mit Gedankenexperimenten erläuterte und mit der er den Äther verbannte. Der Einstein der 1920er Jahre schätzte die Quantenmechanik zwar als bedeutsam ein, hielt eine solche Säuberung einer physikalischen Theorie aber für absurd. Er wollte die radikale Idee der Bohr-Heisenbergschen Interpretation der neuen Theorie, eine Messgröße würde erst im Augenblick einer Messung einen bestimmten Wert annehmen, nicht akzeptieren und schon gar nicht die statistische Interpretation durch Max Born. Einstein formulierte das in diversen von ihm erfundenen Paradoxien und in seinem bekannten Zitat „Jedenfalls bin ich überzeugt, daß der Alte (Gott) nicht würfelt.“
Über die Interpretation der neuen Theorie gab es kurz nach ihrer Entstehung intensive Diskussionen mit Niels Bohr in Kopenhagen, in denen sich Heisenberg schon als gleichwertiger Partner erwies. Bohr führten diese Gespräche zum Komplementaritätsprinzip, Heisenberg zur Unschärferelation – der Aussage, dass wichtige physikalische Messgrößen wie Ort und Impuls (oder Zeit und Energie) nicht gleichzeitig scharfe Werte haben.[28] Mathematisch fand das seinen Ausdruck darin, dass diese durch Operatoren bzw. Matrizen dargestellt wurden, die nicht miteinander vertauschen (kanonische Kommutatoren.) Die Beiträge Bohrs und Heisenbergs bildeten die Grundlage der Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik.
In seiner Leipziger Zeit leistete er wichtige Beiträge zur Kernphysik (Einführung des Isospins),[29] entwickelte eine Theorie des Ferromagnetismus (Heisenberg-Ferromagnet mit Austausch-Wechselwirkung, 1928) und leistete unter anderem mit Wolfgang Pauli Pionierarbeit in der Quantenfeldtheorie. Hier sind insbesondere die Arbeiten mit seinem im Krieg gefallenen Assistenten Hans Euler zu erwähnen, unter anderem zu Modifikation der Gleichungen des elektromagnetischen Feldes bei Paarerzeugung aus dem Vakuum. Heisenberg gilt mit John Archibald Wheeler als Vater der S-Matrix (Streumatrix)[30] und untersuchte schon früh Modelle der Quantenfeldtheorie mit fundamentaler Länge.[31] In den 1940er Jahren beschäftigte er sich neben Reaktorphysik[32] auch mit der kosmischen Höhenstrahlung und den durch sie erzeugten Teilchenschauern, die schon bald in England zur Entdeckung der ersten Mesonen führten und allgemein damals als Quelle für Elementarteilchen die Rolle der heutigen Teilchenbeschleuniger hatten. Von Heisenberg stammt auch die Idee der Einführung einer indefiniten Metrik in der Quantenfeldtheorie.
In der Nachkriegszeit gelang es ihm trotz respektabler Einzelleistungen nicht mehr, den Anschluss an die internationale Forschung zu finden. Er versuchte sich an einer Theorie der Supraleitung und an einer einheitlichen Feldtheorie für die Elementarteilchenphysik, einer Erweiterung der Dirac-Gleichung mit nichtlinearer Selbstwechselwirkung und Isospin-Freiheitsgrad. Heisenberg kannte das Potential nichtlinearer Gleichungen; in der Elementarteilchenphysik, die damals gerade erst begann, den „Teilchenzoo“ zu klassifizieren, erwies sich dieser Ansatz allerdings als verfrüht. Die Theorie bekam damals viel Medienaufmerksamkeit (Heisenbergs neue Weltformel), wurde aber schon früh von den internationalen Fachkollegen – darunter auch sein Freund Wolfgang Pauli, der anfangs noch enthusiastisch an der Theorie mitarbeiten wollte – abgelehnt.
Unter seinen nichtfachwissenschaftlichen Schriften ragt seine Autobiographie hervor: Der Teil und das Ganze. Gespräche im Umkreis der Atomphysik (1969). Aus über vier Jahrzehnten Abstand rekonstruiert Heisenberg Dialoge, die veranschaulichen, wie seine Beiträge zur Quantenmechanik in engem Austausch mit befreundeten Mitforschern (Arnold Sommerfeld, Niels Bohr, Wolfgang Pauli u. a.) erarbeitet wurden. Hier zeigen sich seine philosophischen Interessen, die in Richtung einer neuplatonischen Naturdeutung gehen, wobei die Symmetrieprinzipien der Physik eine fundamentale Rolle spielen.
Ehrungen
„Für die Begründung der Quantenmechanik, deren Anwendung – unter anderem – zur Entdeckung der allotropen Formen des Wasserstoffs geführt hat“[33] wurde er 1932 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. 1933 wurde ihm die Max-Planck-Medaille verliehen. 1943 erhielt Heisenberg den Kopernikus-Preis der Universität Königsberg.[34]
Seit 1937 war er Mitglied der American Philosophical Society.[35] 1957 wurde er mit der Friedensklasse des Pour le Mérite ausgezeichnet, 1958 in die American Academy of Arts and Sciences und 1961 in die National Academy of Sciences gewählt und 1964 mit dem Großen Verdienstkreuz des Verdienstordens der Bundesrepublik Deutschland mit Stern und Schulterband geehrt.
1973 wurde ihm der Romano-Guardini-Preis verliehen, den bis dahin ausschließlich Theologen erhalten hatten.
Nach Heisenberg wurde das Heisenberg-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) benannt, das seit 1977 das Heisenberg-Stipendium und seit November 2005 auch die Heisenberg-Professur umfasst.
Er erhielt außerdem die Barnard-Medaille New York, die Matteucci-Medaille (Rom), die Grotius-Medaille, den Orden Pour le Mérite für Wissenschaft und Künste, den Kulturellen Ehrenpreis der Landeshauptstadt München, den Bayerischen Verdienstorden (1961) und die Niels-Bohr-Medaille.
Heisenberg war Mitglied in vielen Akademien der Wissenschaften und Ehrendoktor zahlreicher Universitäten und Hochschulen. Unter anderem wurde er 1937 Mitglied in der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen, 1961 in der Technischen Hochschule Karlsruhe sowie 1933 in der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina.[36] 1955 wurde er zum auswärtigen Mitglied der Royal Society gewählt.[37] 1967 wurde Werner Heisenberg Ehrenmitglied der Leopoldina.
Am 23. Mai 2000 wurde ein Asteroid nach Werner Heisenberg benannt: (13149) Heisenberg. Seit April 2009 steht seine Büste, entworfen von dem akademischen Bildhauer Toni Preis, in der Ruhmeshalle in München.
Nach Heisenberg wurden einige Schulen benannt, unter anderem die bis 2011 existierende Werner-Heisenberg-Realschule Ratingen, die Berufsfachschule in Rüsselsheim und mehrere Gymnasien. In München erinnert auch die Werner-Heisenberg-Allee an ihn; Straßen wurde nach ihm unter anderem in Augsburg, Mannheim, Magdeburg, Neu-Isenburg, Regensburg und Würzburg benannt: Die Universität der Bundeswehr München liegt am Werner-Heisenberg-Weg in Neubiberg.
Zum 100. Geburtstag Heisenbergs gab die Deutsche Post ein Sonderpostwertzeichen zur Heisenbergschen Unschärferelation mit seinem Porträt im Nennwert 1,53 Euro heraus (Michel-Nr. 2228).
Nachwirken
Literarisches
Michael Frayns 1998 uraufgeführtes Theaterstück Kopenhagen thematisiert Heisenbergs Besuch bei Niels Bohr im von den Deutschen besetzten Kopenhagen des Jahrs 1941 und Heisenbergs Beteiligung am Uranprojekt. Richard von Schirach porträtierte Heisenberg und weitere Physiker des Atomprogramms des NS-Regimes in seinem halbfiktionalen, 2012 erschienenen Buch Die Nacht der Physiker. Heisenberg, Hahn, Weizsäcker und die deutsche Bombe. Der Schriftsteller Jérôme Ferrari schilderte in seinem 2015 erschienenen Roman Das Prinzip das Leben Werner Heisenbergs.
Film und Fernsehen
- Einem weltweiten Publikum wurde der Name Heisenberg bekannt als Pseudonym des Protagonisten Walter White in der US-amerikanischen Krimi-Fernsehserie Breaking Bad.[38]
- In dem Fernsehfilm Ende der Unschuld wird die Figur des Prof. Werner Heisenberg durch Jürgen Hentsch verkörpert.
- Kampen om tungtvannet (norwegische Fernsehserie, auf Deutsch Saboteure im Eis – Operation Schweres Wasser), NRK 2015, die Figur des Prof. Werner Heisenberg wird von Christoph Bach dargestellt.
- In dem Teil der Serie Genius (Fernsehserie), die sich mit Albert Einstein befasst, wird Heisenberg von Christian Rubeck dargestellt.
- Im Agentenfilm Geheimcode Intrepid wird Heisenberg von Chris Wiggins dargestellt.
Veröffentlichungen (Auswahl)
Bücher:
- Schritte über Grenzen. Piper, München 1971 (= Serie Piper. Band 336).
- Naturwissenschaftliche und religiöse Wahrheit. Rede zur Verleihung des Romano-Guardini-Preises. In: Physikalische Blätter. August 1973, doi:10.1002/phbl.19730290801
- Collected works. Mehrere Bände, Piper/Springer, ab 1984.
- Physikalische Prinzipien der Quantentheorie. BI Hochschultaschenbuch (Vorlesungen Universität Chicago, 1930), wieder: Spektrum, 1991.
- Der Teil und das Ganze. Gespräche im Umkreis der Atomphysik. Piper, München 1969 (7. Auflage. 2001, ISBN 3-492-22297-8).
- Ordnung der Wirklichkeit. Piper, München 1989, ISBN 3-492-10945-4.
- Physik und Philosophie. Hirzel, Stuttgart 2000, ISBN 3-7776-1024-0.
- Wandlungen in den Grundlagen der Naturwissenschaft. Hirzel, Stuttgart 1947, ISBN 3-7776-1366-5.
- Einführung in die einheitliche Feldtheorie der Elementarteilchen. Hirzel, Stuttgart 1967.
Einige Aufsätze:
- W. Heisenberg: Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen. In: Zeitschrift für Physik. 33, Nr. 1, 1925, S. 879-839. doi:10.1007/BF01328377.
- Über quantenmechanische Kinematik und Mechanik. In: Mathematische Annalen. 1926.
- Mit Born, Jordan: Zur Quantenmechanik II. (Memento vom 20. April 2008 im Internet Archive). In: Zeitschrift für Physik. 1926 (englische Übersetzung).
- Mit Euler: Konsequenzen aus der Diracschen Theorie des Positrons. 1936 (englische Übersetzung) arxiv:physics/0605038.
- Der unanschauliche Quantensprung. In: Neue Physikalische Blätter. Februar 1946. doi:10.1002/phbl.19460020102
- Mesonenerzeugung als Stoßwellenproblem. (Memento vom 19. Februar 2008 im Internet Archive). In: Zeitschrift für Physik. 1952 (englische Übersetzung).
- La recherche nucléaire en Allemagne. In: Zs. Documents. Revue mensuelle des questions allemandes. N° 4, Strasbourg 1955, S. 443–452.[39]
- Die Entwicklung der Deutung der Quantentheorie. In: Physikalische Blätter. Juli 1956, doi:10.1002/phbl.19560120701
- Die Rolle der modernen Physik in der Entwicklung des Denkens. In: Physikalische Blätter. Mai 1961, doi:10.1002/phbl.19610170501
- Gespräche über das Verhältnis von Naturwissenschaft und Religion. In: Physikalische Blätter. Juli 1970, doi:10.1002/phbl.19700260701
- Die Bedeutung des Schönen in der exakten Naturwissenschaft. In: Physikalische Blätter. März 1971, doi:10.1002/phbl.19710270301
Quellen und Erinnerungen
- Erwin Fues: Die Erstgeburt der Quantenmechanik. Werner Heisenberg zum 60. Geburtstag. In: Physikalische Blätter. Dezember 1961, doi:10.1002/phbl.19610171203
- Pascual Jordan: Begegnungen – Albert Einstein, Karl Heim, Hermann Oberth, Wolfgang Pauli, Walter Heitler, Max Born, Werner Heisenberg, Max von Laue, Niels Bohr. Stalling, Oldenburg 1971, ISBN 3-7979-1934-4.
- Hans-Peter Dürr: Abschied von Werner Heisenberg. In: Physikalische Blätter. Band 32, 1976, S. 97–104, doi:10.1002/phbl.19760320301
- Elisabeth Heisenberg: Das politische Leben eines Unpolitischen – Erinnerungen an Werner Heisenberg. Piper, München 1983, ISBN 3-492-00579-9.
- Helmut Rechenberg: Erinnerungen an Werner Heisenberg. In: Physikalische Blätter. Band 47, 1991, S. 1078–1081, doi:10.1002/phbl.19910471214
- Werner Heisenberg, Anna M. Hirsch-Heisenberg: Liebe Eltern! Briefe aus kritischer Zeit 1918 bis 1945. Langen/Müller, 2003.
- Christian Kleint, Gerald Wiemers (Hrsg.): Werner Heisenberg im Spiegel seiner Leipziger Schüler und Kollegen. Leipziger Universitätsverlag, 2006, ISBN 3-86583-079-X.
- Michael Schaaf: Heisenberg, Hitler und die Bombe. Gespräche mit Zeitzeugen. GNT, Diepholz 2018, ISBN 978-3-86225-115-5.
Literatur
- Cathryn Carson: Heisenberg in the atomic age: Science and the public sphere. Cambridge 2010.
- David C. Cassidy: Werner Heisenberg. Leben und Werk. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1995, ISBN 3-86025-315-8.
- David C. Cassidy: Heisenberg, physics and the bomb. Bellevue Literary Press, New York 2009.
- Ernst Peter Fischer: Werner Heisenberg: Das selbstvergessene Genie. Piper, München 2002, ISBN 3-492-23701-0.
- Ernst Peter Fischer: Werner Heisenberg – ein Wanderer zwischen den Welten. Springer, Berlin/Heidelberg 2014.
- Armin Hermann: Werner Heisenberg (= rororo Biographien.). Rowohlt, Reinbek bei Hamburg, 1976.
- Armin Hermann: Die Jahrhundertwissenschaft – Werner Heisenberg und die Physik seiner Zeit. DVA, Stuttgart 1976.
- Konrad Kleinknecht: Einstein und Heisenberg: Begründer der modernen Physik. Kohlhammer Verlag, Stuttgart, 2017.
- Christian Kleint, Helmut Rechenberg, Gerald Wiemers (Hrsg.): Werner Heisenberg 1901–1976. Festschrift zu seinem 100. Geburtstag (= Abhandlungen der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig, Mathematisch-naturwisschenschaftliche Klasse, Band 62). 2005.
- Dieter Lüst, Dietrich Papenfuß, Wolfgang Schleich (Hrsg.): 100 years Werner Heisenberg – Works and Impact. Wiley/VCH, 2002.
- Helmut Rechenberg: Werner Heisenberg – Die Sprache der Atome. 2 Bände, Springer, 2010.
- Helmut Rechenberg (Hrsg.): Deutsche und jüdische Physik. Piper, München 1992, ISBN 3-492-11676-0.
- Helmut Rechenberg: Das große Quanten-Ei: Zum 100. Geburtstag von Werner Heisenberg. In: Physikalische Blätter. Band 57, 2001, S. 59–63, doi:10.1002/phbl.20010571218
- Paul Lawrence Rose: Heisenberg and the Nazi Atomic Bomb Project, 1939–1945: A Study in German Culture. University of California Press, 1998, ISBN 0-520-21077-8 (deutsch: Heisenberg und das Atombombenprojekt der Nazis. Pendo, Zürich 2001, ISBN 3-85842-422-6).
- Gregor Schiemann: Werner Heisenberg (= Beck’sche Reihe Denker.). C.H. Beck, München 2008, ISBN 978-3-406-56840-4.
- B. L. van der Waerden (Hrsg.): Sources of quantum mechanics. 1967 (Nachdruck wichtiger Arbeiten der Quantenmechanik mit historischer Einleitung von van der Waerden).
Weblinks
- Literatur von und über Werner Heisenberg im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek.
- Werke von und über Werner Heisenberg in der Deutschen Digitalen Bibliothek.
- Zeitungsartikel über Werner Heisenberg in der Pressemappe 20. Jahrhundert der ZBW – Leibniz-Informationszentrum Wirtschaft
- Irmgard Zündorf: Werner Heisenberg. Tabellarischer Lebenslauf im LeMO (DHM und HdG) .
- Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 1932 an Werner Heisenberg (englisch).
- John J. O’Connor, Edmund F. Robertson: Werner Karl Heisenberg. In: MacTutor History of Mathematics archive..
- MP4-Videofeature auf RadioWissen Mediathek über Leben und Werk von W. Heisenberg inkl. populärwissenschaftlicher Erklärung der Heisenbergschen Unschärferelation, Vortrag von Wissenschaftshistoriker Ernst Peter Fischer, abgerufen am 5. April 2014.
- Who Was Werner Heisenberg? Webseite seines Sohns Jochen Heisenberg.
- Virtuelle Ausstellung Heisenberg beim American Institute of Physics (englisch), darin Bibliographie.
- Dokumente zum Deutschen Atombombenprojekt beim Deutschen Museum München.
- Horst Kant: Werner Heisenberg and the German Uranium Project. Preprint, MPI Wissenschaftsgeschichte Berlin, mit Link auf PDF-Datei.
- Helmut Rechenberg: Werner Heisenberg: the Columbus of Quantum Mechanics. CERN Courier 2001.
- Werner Heisenberg im Professorenkatalog der Universität Leipzig.
- Video: Werner Heisenberg und Carl Friedrich Freiherr von Weizsäcker – Gespräch in München 1966. Institut für den Wissenschaftlichen Film (IWF) 1966, zur Verfügung gestellt von der Technischen Informationsbibliothek (TIB), doi:10.3203/IWF/G-110.
Einzelnachweise
- Werner Heisenberg: Der Teil und das Ganze. R. Piper & Co. Verlag, München 1969, S. 30.
- Die Grade waren summa cum laude, magna cum laude, cum laude und als schlechteste Note ein einfaches bestanden.
- Cassidy: Heisenberg, physics and the bomb. Bellevue Literary Press, 2009, S. 119.
- Heisenberg: The Physical Principles of Quantum Mechanics. University of Chicago Press, 1930, S. 21.
- Beschwerde über den Präsidenten der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt Herrn Prof. Dr. Johannes Stark. (Memento vom 8. Februar 2011 im Internet Archive) Geschrieben von Friedrich Hund am 20. Juli 1937.
- Schüler und Besucher in Leipzig.
- Frank Grotelüschen: Der letzte Akt des deutschen Atomprogramms. In: Kalenderblatt. Deutschlandfunk, 23. April 2015, abgerufen am 23. April 2015 (Rundfunksendung).
- siehe Biographie Heisenbergs beim DHM, abgerufen am 15. April 2021
- Werner Heisenberg. In: dibb.de Biographien. Abgerufen am 29. September 2017.
- Helmut Rechenberg, Gerald Wiemers: Werner Heisenberg: Gutachten- und Prüfungsprotokolle für Promotionen und Habilitationen (1929–1942). Berlin 2002, ISBN 3-928577-43-3, mit Biografien dieser Wissenschaftler. Die anlässlich des 100. Geburtstags von Heisenberg 2001 veröffentlichte Liste der Promotionen mit Kurzbiographien ist teilweise fehlerhaft.
- Rechenberg, Heisenberg, Band 1, S. 26
- Grab der Familie Heisenberg auf dem Münchner Waldfriedhof (Grabfeld 163, Lage, Bilder)
- Die Göttinger Erklärung 1957. Bei: uni-goettingen.de.
- Werner Heisenberg: Physik und Philosophie. 6. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2000, S. 38.
- Werner Heisenberg: Physik und Philosophie. 6. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2000, S. 38 u. 233.
- Werner Heisenberg: Physik und Philosophie. 6. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2000.
- Werner Heisenberg: Physik und Philosophie. 6. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2000, S. 209.
- Werner Heisenberg: Physik und Philosophie. 6. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2000, S. 221–233.
- Werner Heisenberg: Physik und Philosophie. 6. Auflage, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2000, S. 39.
- Michael Schaaf: Heisenberg wollte Bohr helfen. Ein neues Dokument zum Treffen der beiden Physiker in Kopenhagen 1941. In: Berliner Zeitung. 5. April 2002.
- Release of documents relating to 1941 Bohr-Heisenberg meeting. (Memento vom 12. März 2009 im Internet Archive). Kommentierte Veröffentlichung der Briefentwürfe von Niels Bohr an Heisenberg über ihr Kopenhagener Gespräch zur Möglichkeit einer deutschen Atombombe.
Martin Heisenberg: Mit der Bombe für die Bombe. (…) Eine persönliche Deutung. In: Die Zeit, Nr. 12/2002. - 34. Heisenberg, Bohr and the atomic bomb. Teller in einem Video auf: WebOfStories.com.
- Dietrich Hahn (Hrsg.): Otto Hahn – Begründer des Atomzeitalters. List Verlag, München 1979. S. 189, ISBN 978-3-471-77841-8.
- Lübbecke und die britische Kontrollkommission im Jahre 1945.
- Walter Blum, Helmut Rechenberg, Hans-Peter Dürr (Hrsg.): Heisenberg. Gesammelte Werke. A/1, Springer Verlag, 1985, S. 19.
Kommentar von Subrahmanyan Chandrasekhar: Hydrodynamic Stability and Turbulence (1922–1948). Abstract. - Vgl. Heisenberg: Nonlinear problems in physics. Physics Today, 1967.
- Zeitschrift für Physik. Band 33, 1925, S. 879.
- Anschaulicher Inhalt der quantenmechanischen Kinematik. In: Zeitschrift für Physik, Band 43, 1927, S. 172.
- Zeitschrift für Physik, 1932, 1933.
- Zeitschrift für Physik, 1942, 1944.
- Annalen der Physik. 1938.
- Robert und Klara Döpel, Werner Heisenberg: Der experimentelle Nachweis der effektiven Neutronenvermehrung in einem Kugel-Schichten-System aus D2O und Uran-Metall. 1942. Mit dem Jahr 1946 der Freigabe durch die Alliierten versehen. In: W. Blum u. a. (Hrsg.): Werner Heisenberg. Gesammelte Werke. Band A/II. Springer, Berlin 1989, S. 536–544.
- The Nobel Prize in Physics 1932. Auf: nobelprize.org.
- Nachrichtenblatt der Deutschen Wissenschaft und Technik, Organ des Reichsforschungsrates (Hrsg.): Forschungen und Fortschritte. Personalnachrichten. Auszeichnungen. Band 19, 23/24, 1943, S. 252.
- Member History: Werner Heisenberg. American Philosophical Society, abgerufen am 27. September 2018.
- Mitgliedseintrag von Werner Heisenberg bei der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina, abgerufen am 12. Oktober 2012.
- Eintrag zu Heisenberg, Werner Karl (1901–1976) im Archiv der Royal Society, London
- Breaking Bad (TV Series 2008–2013) - IMDb. Abgerufen am 15. September 2021.
- Zuerst Die Atomforschung in Deutschland. Entwicklungslinien der friedlichen Atomtechnik. In: Deutsche Universitätszeitung. Jg. 10, H. 7 8 vom 18. April 1954.