فيرنر هايزنبيرغ: قصة العقل المدبر وراء الثورة الكمومية

من هو هايزنبيرغ؟

• فيرنر هايزنبيرغ هو عالم في الفيزياء وفيلسوف ألماني الأصل، درس علم الفيزياء والفيزياء النووية وكرّس حياته لهذا العلم.
• حصل على جائزة نوبل، وله عدة اكتشافات هامة كمبدأ عدم اليقين ومساهمته في ابتكار أول مفاعل نووي في ألمانيا الغربيّة.
• أدّى هايزنبيرغ دوراً فعّالاً في إعادة بناء المجتمع العلمي بعد الحرب في ألمانيا الغربية.
• تزوج هايزنبيرغ لمرة واحدة في حياته وأنجب سبعة أطفال.

نشأة وطفولة هايزنبيرغ

• ولد هايزنبيرغ في فورتسبورغ في ألمانيا وذلك في 5 من كانون الأول في عام 1901م.
• هايزنبيرغ هو الابن الأصغر لوالديه، والده أغسطس وآنا ويكلين هايزنبيرغ، وكان والده مدرس وباحث في فقه اللغة اليونانية.
• تعلّم العزف على البيانو في الثالثة عشر من عمره وعزف مؤلفات رائعة بعمر صغير وبقي عازف ممتاز طيلة حياته.
• انتقل مع عائلته في عام 1910 إلى ميونيخ وذلك لأن والده قد تم تعيينه كأستاذ لفقه اللغة اليونانية في الجامعة، ثم درس هايزنبيرغ الفيزياء في جامعة ميونيخ أيضاً واستمر بالدراسة فيها إلى أن حصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء.

السيرة الذاتية لـ هايزنبيرغ

هايزبيرغ بين الرياضيات والفيزياء

نشأ هايزبيرغ في وسط ثقافي ضمن عائلة متأثّرة بالتراث الفكري الأوربي الذي يتمثل بالفلسفة اليونانية، وقد درس هايزنبيرغ في المدرسة الابتدائية في فورتسبورغ ثم استمر بالدراسة في ميونيخ بعد انتقال العائلة، وفي عام 1911 دخل هايزنبيرغ مدرسة ماكسيميليان الثانوية، وكانت المدرسة لجده والد أمه، وهنالك تم اكتشاف موهبته المميزة في الرياضيات وقد أثار إعجاب المدرسين جميعهم وذلك ما جعله يحاول نشر ورقة بحثية عن نظرية الأعداد.

وقد التحق هايزنبيرغ بالجامعة في ميونيخ في عام 1920 ولكنّه كان مصمماً في البداية على دراسة الرياضيات البحتة، ولكن رفض فردناند فون ليندمان، وهو أستاذ الرياضيات، أن يقبل هايزنبيرغ ضمن ندوته.

لذلك، رتب والد هايزنبيرغ لقاء مع أرنولد سومرفيلد، وهو أستاذ الفيزياء النظرية، فقبل هايزنبيرغ في ندوته المتقدمة لكونه طالباً موهوباً وطموحاً. ومنذ الفصل الأول لدراسته في الجامعة، أظهر التفاؤل، والاستقلال، والجرأة في الفكر والعمل أيضاً.

وكان معهد سومرفيلد المعهد الوحيد المعني بنظرية الكم بأكملها في ذلك الوقت. بالرغم من الحرب العالمية الأولى التي تأثرت بسببها دراسة هايزنبيرغ؛ إذ كان والده ضابط مشاة احتياطي في الحرب اضطر لترك أولاده مرات عديدة عانوا فيها من نقص الطعام والوقود.

كما أنّ المدرسة أغلقت، إلا أنّه استمر بالتعلم؛ إذ اضطر إلى تثقيف نفسه في فترات عديدة بمفرده، إلا أنّ تميزه ظهر للجميع أثناء دراسة المعهد وأصبح مساعد وطالب لماكس بورن في جامعة جوتنجن في 1922؛ أمّا في عام 1924، حصل على شهادة من تلك الجامعة.

وفي عام 1923 حصل هايزنبيرغ على درجة الدكتوراه عن أطروحته في الديناميكا المائية بالرغم من أنّه قدم دفاعاً متواضعاً عنها. وبعدها بعامين نشر هايزنبيرغ بحثاً ثورياً في الفيزياء الكمومية وهو أساس ما عرف – فيما بعد – بميكانيك الكم (ميكانيك المصفوفات).

هايزنبيرغ والنظريات الكمومية

أصيب هايزنبيرغ بحمّى القشالتي في عام 1925 والتي جعلته ينسحب مضطراً إلى جزيرة هيلغولاند؛ حيث أكمل هناك حساب المذبذب غير التوافقي وحدد ثوابت الحركة، وبقي في الجزيرة مدة أسبوعين أكمل فيهما البحث.

وكان عنوان البحث "حول تفسير كمومي نظري للعلاقات الحركية والميكانيكية"، اقترح فيه تفسيراً جديداً لمفاهيم الميكانيك الأساسية، وكانت فكرته قائمة على فكرة فلسفية؛ فالفيزياء بنظره لا يجوز تعاملها مع أشياء يمكن رصدها بالتالي تخلى عن محاولات بور في دمج النظرية التقليدية بالنظريات الكمومية، فعالم الذرة بحاجة ميكانيك كمومي منطلق من فكرة تقول بأنّ الطاقة غير مستمرة، ولكن لم يكن هايزنبيرغ على معرفة عميقة بحساب المصفوفات الجديد حينها فاستعاد ببورن وجوردان فطورا الثلاثة ما يعرف بميكانيك الكم.

زواج هايزبيرغ ووفاته

وفي عام 1937، تزوج هايزبيرغ من إليزابيث شوماخر ابنة الاستاذ الشهير في الاقتصاد ببرلين هيرمان شوماخر وأنجبا سبعة أطفال، واستمر بالعمل بجهد في الفيزياء والفلسفة والعلاقات الدولية إلى أن أصيب بمرض خطير في 1973 وتوفي بعد معاناة معه لمدة ستة أشهر، في ميونيخ في شباط من عام 1976.

المسيرة المهنية لـ هايزنبيرغ

• في عام 1924، عمل هايزنبيرغ بمنحة روكفلر مع نيلز بور وذلك في جامعة كوبنهاجن ومن ثم عاد إلى جوتنجن في صيف عام 1925.
• أصبح هايزنبيرغ محاضراً في الفيزياء النظرية في جامعة كوبنهاجن في عام 1926 وذلك تحت إشراف نيلز بور، ومن ثم تم تعيينه أستاذ للفيزياء النظرية في جامعة لايبزنغ في عام 1927، ولم يتجاوز عمره 26 عاماً حينها.
• قام بجولة في عام 1929 لإلقاء العديد من المحاضرات في اليابان والولايات المتحدة والهند.
• ارتبط اسمه بنظريته في ميكانيكا الكم التي نشرها عام 1925 والتي حصل بسببها على جائزة نوبل 1932.
• عُيِّن هايزنبيرغ أستاذاً للفيزياء في جامعة برلين في عام 1941 ومديراً أيضاً لمعهد فيزياء هناك هو معهد القيصر فيلهلم.
• عند نهاية الحرب العالمية الثانية وقع هايزنبيرغ مع عديدٍ من الفيزيائيين الألمانيين في أَسر القوات الأمريكية وأُرسل إلى إنجلترا حتى عام 1946؛ إذ عاد إلى ألمانيا ليعيد إحياء معهد الفيزياء في جوتنجن مع عدة زملاء، وقد سمي المعهد باسم "معهد ماكس بلانك للفيزياء" في عام 1948.
• ألقى عدة محاضرات في ألمانيا عام 1948 فأقام عدة أشهر في كامبريدج، وكذلك ألقى المحاضرات في الولايات المتحدة في عام 1950 و1954، وفي عام 1953 أصبح رئيساً لمؤسسة ألكسندر فون هومبولت. عموماً، ركز منذ عام 1953 على نظرية المجال الموحد للجسيمات الأولية التي كانت المفتاح لفهم فيزياء الجسيمات الأولية، وأيضاً ألقى محاضرات بين عامي 1955 و1956 في جامعة سانت أندروز في اسكتلندا، ثم تم جُمعت تلك المحاضرات ونُشرت في كتاب.
• عمل هايزنبيرغ على نقل معهد ماكس بلانك للفيزياء إلى ميونخ في عام 1955 ولذلك انتقل معه إليها في عام 1958 وتم تعيينه في جامعة ميونخ استاذاً للفيزياء، أما المعهد فقد تم تسميته معهد ماكس بلانك للفيزياء والفيزياء الفلكية.

إنجازات هايزنبيرغ

• اكتشف هايزنبيرغ طريقة تمكنه من صياغة ميكانيكا الكم من خلال المصفوفات.
• وضع هايزنبيرغ مبدأ عدم اليقين.
• ساهم هايزنبيرغ بابتكار أول مفاعل نووي بألمانيا الغربية.
• ساهم بتطوير العديد من النظريات العلمية في النواة المغناطيسية والذرية والأشعة الكونية والجسيمات دون الذرية والديناميكا المائية، وغيرها العديد أيضاً.
• ألف هايزنبيرغ كتاب بعنوان "الجزء والكل" تناول علاقة الفيزياء الحديثة بالفلسفة.
• ألف كتاب بعنوان "الفيزياء والفلسفة" وقدم فيه تحليل فلسفي عميق لميكانيكا الكم وتأثيرها في المفاهيم.
• ألّف كتاب بعنوان "الأجزاء والكل"، الذي قدم فيه رؤيةً أوسع عن علاقة الفلسفة بالفيزياء أكثر من كتابه "الجزء والكل".
• ألف كتاب بعنوان "الطبيعة في الفيزياء المعاصرة" الذي وضح فيه تطورات الفيزياء الحديثة وركز أيضاً على ميكانيكا الكم ونظرية عدم اليقين.

التحديات التي واجهها هايزنبيرغ

• أبرز التحديات التي واجهت هايزنبيرغ هي محاولته لتعليم نفسه بالرغم من ظروف الحرب وغياب والده ونقص الاحتياجات وإغلاق المدرسة لفترة من الزمن كما ذكرنا سابقاً وكان حينها بعمر صغير لم يتجاوز 18 عاماً.
• رفض أستاذ الرياضيات لالتحاقه باختصاص الرياضيات في الجامعة.
• واجه تحديات أخلاقية كونه شارك في تطوير أسلحة نووية خلال الحرب العالمية الثانية.
• ميكانيكا الكم جعلته يطرح أسئلة فلسفية عميقة ويغرق فيها ليعرف طبيعة الواقع هل هو موضوع أم يعتمد على عملية الملاحظة.
• شعوره بالمسؤولية العالية تجاه المجتمع الإنساني والعلمي مما يجعله يتساءل أكثر عن أخلاقيات اكتشافاته العلمية.

أهم الأقوال والاقتباسات المأثورة عن هايزنبيرغ

• الكون ليس غريباً كما نحن نعتقد بل هو غريب أكثر مما نعتقد.
• لا يمكن وصف الطبيعة بلغة يومية بل بلغة الرياضيات.
• الخبير من يعرف أسوأ الأخطاء التي يمكن الوقوع فيها في مجاله ويعرف كيف يتفاداها.
• لا تحملوا الأفكار وزر ما فعل الناس بها.
• هناك أشياء جادة لدرجة أنّ المرء لا يسعه إلا الضحك عليها.
• لكل كلمة أو مبدأ – مهما كانت درجة وضوحهما – مجال محدود للتطبيق.
• جِد ما تحب ودعه يقتلك.
• أول شربة تشربها من كأس العلوم الطبيعية ستحولك، لملحد لكنّك ستجد الإله في نهاية الكأس.
• الكون ليس أغرب مما نعتقد فحسب بل هو أغرب مما يمكننا أن نعتقده.
• إذا لم تعد تتعرف على كما أنا، إذاً من الأفضل لك الحذر.
• إن كنت تؤمن بالجحيم فنحن فيها إذاً، ولكنّي لن أبقى مستلقياً حتى حدوث ذلك.
• ما نلاحظه ليست الطبيعة نفسها، وإنّما الطبيعة مُعرضة لأساليبنا في التفكير.
• سواءً أحببنا ذلك أم لا فإنّ الطرائق الحديثة ستغير وتدمر جزئياً العادات والقيم التقليدية، قد يكون علينا أن نتعلم في الوقت نفسه معنى جديداً لكلمة "فهم".

الجوائز والتكريمات التي نالها هايزنبيرغ

• أبرز الجوائز التي حصل عليها هايزنبيرغ هي جائزة نوبل في الفيزياء في عام 1932 وذلك لمساهمته القيمة في تطوير ميكانيكا الكم وبالأخص صياغة مبدأ عدم اليقين الذي حمل اسمه.
• أصبح هايزنبيرغ عضواً في عدة أكاديميات مرموقة حول العالم منها الأكاديمية البروسية للعلوم.
• حصل هايزنبيرغ على جوائز علمية عديدة وذلك تكريماً لأعماله في الفيزياء.
• حصل على العديد من الشهادات الفخرية وكذلك الأوسمة من مؤسسات علمية وجامعات متعددة حول العالم مثل الدكتوراه الفخرية من جامعة بروكسل وبودابست والجامعة التكنولوجية كارلسروه ووسام الصليب الأعظم للخدمات الفيدرالية.

في الختام

ارتبط اسم هايزنبيرغ بمبدأ علم اليقين وهو الفيلسوف الألمالني الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء والذي واجه الحرب ليتمكن من التعلّم ومن ثم واجه كثيراً من التحديات وقد تحدثنا في مقالنا عن طفولته وحياته الشخصية والمهنية وانجازات هذا العالم الذي أعاد بناء المجتمع العلمي في ألمانيا.