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Werner Karl Heisenberg (; tedesco: [ˈvɛʁnɐ ˈhaɪzn̩bɛʁk]; 5 dicembre 1901 – 1 febbraio 1976) è stato un fisico teorico tedesco, uno dei principali pionieri della…

Werner Karl Heisenberg (; tedesco: [ˈvɛʁnɐ ˈhaɪzn̩bɛʁk]; 5 dicembre 1901 – 1 febbraio 1976) è stato un eminente fisico teorico tedesco, riconosciuto come una figura fondamentale nella meccanica quantistica e uno scienziato di spicco all'interno del programma nucleare tedesco durante la seconda guerra mondiale.

Werner Karl Heisenberg (; tedesco: [ˈvɛʁnɐˈhaɪzn̩bɛʁk] ; 5 dicembre 1901 – 1 febbraio 1976) è stato un fisico teorico tedesco, uno dei principali pionieri della teoria della meccanica quantistica e uno dei principali scienziati della meccanica quantistica. Programma nucleare tedesco durante la seconda guerra mondiale.

Nel 1925, Heisenberg pubblicò il suo fondamentale articolo Umdeutung, che offriva una significativa reinterpretazione della vecchia teoria quantistica. Nello stesso anno, in collaborazione con Max Born e Pascual Jordan, sviluppò sostanzialmente la sua formulazione matriciale della meccanica quantistica attraverso una serie di pubblicazioni successive. È anche rinomato per il principio di indeterminazione, introdotto nel 1927, e gli fu assegnato il Premio Nobel per la fisica nel 1932 per i suoi contributi alla creazione della meccanica quantistica.

La ricerca di Heisenberg si estese all'idrodinamica dei flussi turbolenti, al nucleo atomico, al ferromagnetismo, ai raggi cosmici e alle particelle subatomiche. A lui viene attribuito il merito di aver introdotto il concetto di collasso della funzione d'onda. Inoltre, nel 1957, giocò un ruolo fondamentale nella pianificazione del primo reattore nucleare della Germania occidentale a Karlsruhe, insieme a un reattore di ricerca a Monaco.

Dopo la seconda guerra mondiale, Heisenberg assunse la direzione del Kaiser Wilhelm Institute for Physics, che fu successivamente ribattezzato Istituto Max Planck per la fisica. Ha ricoperto questa posizione fino al trasferimento dell'istituto a Monaco nel 1958. Dal 1960 al 1970 è stato direttore dell'Istituto Max Planck di fisica e astrofisica.

Inoltre, Heisenberg ha ricoperto diversi altri ruoli di leadership significativi, tra cui presidente del Consiglio tedesco della ricerca, presidente della Commissione per la fisica atomica, presidente del gruppo di lavoro di fisica nucleare e presidente dell'Alexander von Humboldt. Fondazione.

Primi anni di vita e background accademico

Anni formativi

Werner Karl Heisenberg è nato a Würzburg, in Germania, da Kaspar Ernst August Heisenberg e Annie Wecklein. Suo padre, un insegnante di lingue classiche nella scuola secondaria, divenne in seguito l'unico ordentlicher Professor (ordinarius professor) di studi di greco medievale e moderno all'interno del sistema universitario nazionale.

Heisenberg crebbe e visse come cristiano luterano. Durante la tarda adolescenza, lesse il Timeo di Platone mentre faceva un'escursione nelle Alpi bavaresi. Ha ricordato di aver avuto discussioni filosofiche con colleghi e istruttori sulla natura dell'atomo durante la sua formazione scientifica a Monaco, Gottinga e Copenaghen. Heisenberg in seguito affermò la profonda influenza della filosofia, in particolare di Platone, sul suo sviluppo intellettuale, affermando: "La mia mente si è formata studiando la filosofia, Platone e quel genere di cose". Affermò inoltre che "la fisica moderna ha deciso definitivamente a favore di Platone. In realtà le più piccole unità di materia non sono oggetti fisici nel senso comune del termine; sono forme, idee che possono essere espresse in modo inequivocabile solo in linguaggio matematico."

Nel 1919, Heisenberg si unì ai Freikorps di Monaco, partecipando agli sforzi contro la Repubblica Sovietica Bavarese, fondata l'anno precedente. Cinque decenni dopo, definì questo periodo come una ricreazione giovanile, simile a "giocare a guardie e ladri e così via; non era assolutamente niente di serio". Le sue responsabilità erano limitate al "sequestro di biciclette o macchine da scrivere dagli edifici amministrativi 'rossi'" e alla sorveglianza di individui sospettati di essere prigionieri "rossi".

Istruzione universitaria

Tra il 1920 e il 1923 Heisenberg proseguì gli studi di fisica e matematica. Ha frequentato l'Università di Monaco, dove ha avuto come mentori Arnold Sommerfeld e Wilhelm Wien, e l'Università Georg-August di Göttingen, studiando matematica con Max Born, James Franck e David Hilbert. Completò il dottorato nel 1923 a Monaco sotto la supervisione di Sommerfeld.

Nel giugno 1922, Sommerfeld accompagnò Heisenberg a Gottinga per il Festival di Bohr, riconoscendo sia il potenziale del suo studente sia il vivo interesse di Heisenberg per le teorie della fisica atomica di Niels Bohr. Durante l'evento, Bohr tenne una serie di conferenze esaustive sulla fisica atomica quantistica, segnando il primo incontro di Heisenberg con Bohr, un'interazione che lo influenzò profondamente.

La tesi di dottorato di Heisenberg, proposta da Sommerfeld, si concentrava sulla turbolenza, esaminando in particolare la stabilità del flusso laminare e le caratteristiche fondamentali del flusso turbolento. Il problema della stabilità è stato analizzato utilizzando l'equazione di Orr-Sommerfeld, un'equazione differenziale lineare del quarto ordine applicabile a disturbi minori nel flusso laminare. Ha rivisitato brevemente questo argomento dopo la seconda guerra mondiale.

Nel 1924, mentre era a Gottinga e sotto la guida di Born, completò la sua abilitazione, presentando una Habilitationsschrift (tesi di abilitazione) sull'anomalo effetto Zeeman.

Durante i suoi anni formativi, Heisenberg partecipò e guidò il Neupfadfinder, un'associazione scout tedesca parte integrante del Movimento giovanile tedesco. Nell'agosto 1923, Heisenberg, insieme a Robert Honsell, organizzò una spedizione in Finlandia per un contingente scout di questa associazione con sede a Monaco.

Vita personale

Heisenberg possedeva una forte affinità per la musica classica e dimostrò abilità come pianista, con le esibizioni musicali che costituivano un aspetto significativo dei suoi impegni sociali. Dalla fine degli anni '20 all'inizio degli anni '30, si dedicò spesso ad attività musicali e di ballo nella residenza berlinese del suo allievo, l'aristocratico Carl Friedrich von Weizsäcker. Durante questo periodo, il suo corteggiamento con la sorella di Carl, Adelheid, in età di liceo, provocò temporaneamente il suo disfavore a casa loro. Successivamente, i suoi interessi musicali facilitarono anche il suo incontro con la futura sposa. Nel gennaio 1937, Heisenberg incontrò Elisabeth Schumacher (1914–1998) in un recital musicale privato. Elisabeth Schumacher era la figlia di un illustre professore di economia di Berlino e suo fratello era E. F. Schumacher, l'economista famoso per aver scritto Piccolo è bello. Heisenberg e Schumacher formalizzarono la loro unione il 29 aprile. Nel gennaio 1938 diedero il benvenuto ai gemelli fraterni, Maria e Wolfgang, spingendo Wolfgang Pauli a lodare scherzosamente Heisenberg per la sua "creazione di coppia", un riferimento scherzoso al fenomeno della fisica delle particelle elementari della produzione di coppie. Nei dodici anni successivi la coppia ebbe altri cinque figli: Barbara, Christine, Jochen, Martin e Verena. Nel 1939, Heisenberg acquistò una residenza estiva per la sua famiglia a Urfeld am Walchensee, nel sud della Germania.

Tra la progenie di Heisenberg, Martin Heisenberg intraprese la carriera come neurobiologo presso l'Università di Würzburg, mentre Jochen Heisenberg divenne professore di fisica presso l'Università del New Hampshire.

Carriera accademica

Göttingen, Copenaghen e Lipsia

Tra il 1924 e il 1927, Heisenberg ricoprì la carica di Privatdozent a Gottinga, qualifica che gli consentì di insegnare ed esaminare in modo autonomo, indipendentemente dalla cattedra. Dal 17 settembre 1924 al 1 maggio 1925, Heisenberg condusse ricerche con Niels Bohr, direttore dell'Istituto di fisica teorica dell'Università di Copenaghen, sostenuto da una borsa di studio della Fondazione Rockefeller dell'International Education Board. Il 7 giugno, dopo un periodo infruttuoso nel tentativo di mitigare un grave episodio di febbre da fieno con aspirina e cocaina, Heisenberg si ritirò a Helgoland, un'isola priva di pollini nel Mare del Nord, per concentrarsi sulla meccanica quantistica. Il suo articolo innovativo, intitolato "Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen" (tradotto come "Reinterpretazione teorica quantistica delle relazioni cinematiche e meccaniche") e noto anche come articolo Umdeutung (reinterpretazione), fu pubblicato nel settembre 1925. Al ritorno a Gottinga, collaborò con Max Born e Pascual Jordan per circa sei mesi per formulare la meccanica delle matrici. approccio alla meccanica quantistica. Il 1 maggio 1926 Heisenberg iniziò il suo ruolo di docente universitario e assistente di Bohr a Copenaghen. Fu a Copenaghen, nel 1927, che Heisenberg formulò il suo principio di indeterminazione, uno sforzo intrapreso mentre esplorava le basi matematiche della meccanica quantistica. Il 23 febbraio Heisenberg comunicò il suo principio nascente in una lettera al suo collega, il fisico Wolfgang Pauli. In particolare, nel suo lavoro pubblicato sul principio, Heisenberg utilizzò il termine "Ungenauigkeit" (imprecisione) piuttosto che "incertezza" per caratterizzarlo.

Nel 1927, Heisenberg ricevette la nomina a ordentlicher Professor (professor ordinarius) di fisica teorica e assunse la direzione del dipartimento di fisica dell'Università di Lipsia; la sua conferenza inaugurale ebbe luogo il 1° febbraio 1928. Nella sua pubblicazione iniziale da Lipsia, Heisenberg applicò il principio di esclusione di Pauli per chiarire il fenomeno del ferromagnetismo.

All'età di 25 anni, Heisenberg si distinse come il più giovane professore a tempo pieno della Germania e assunse la cattedra dell'Istituto di fisica teorica dell'Università di Lipsia. Le sue conferenze attirarono importanti fisici, tra cui Edward Teller e Robert Oppenheimer, che successivamente contribuirono entrambi al Progetto Manhattan degli Stati Uniti.

Durante il periodo di Werner Heisenberg a Lipsia, il calibro eccezionale dei suoi studenti di dottorato, ricercatori post-laurea e collaboratori di ricerca era evidente dal significativo riconoscimento che molti successivamente ottennero. Questo illustre gruppo comprendeva Erich Bagge, Felix Bloch, Ugo Fano, Siegfried Flügge, William Vermillion Houston, Friedrich Hund, Robert S. Mulliken, Rudolf Peierls, George Placzek, Isidor Isaac Rabi, Fritz Sauter, John C. Slater, Edward Teller, John Hasbrouck van Vleck, Victor Frederick Weisskopf, Carl Friedrich von Weizsäcker, Gregor Wentzel e Clarence Zener.

All'inizio del 1929, Heisenberg e Wolfgang Pauli furono coautori della prima parte di due articoli fondamentali che gettarono le basi per la teoria quantistica relativistica dei campi. Contemporaneamente, nel 1929, Heisenberg intraprese un lungo giro di conferenze che toccò Cina, Giappone, India e Stati Uniti. Durante la primavera di quell'anno, prestò servizio come docente in visita presso l'Università di Chicago, tenendo presentazioni sulla meccanica quantistica. Il 19 agosto 1929, Heisenberg, accompagnato da Paul Dirac, arrivò a Tokyo a bordo del Graf Zeppelin LZ 127 durante la sua prima circumnavigazione globale. L’anno precedente, nel 1928, il fisico matematico britannico Paul Dirac aveva formulato la sua equazione d’onda relativistica per la meccanica quantistica, che postulava l’esistenza di elettroni positivi, successivamente chiamati positroni. Nel 1932, il fisico americano Carl David Anderson confermò l'esistenza del positrone, identificandone la traccia in una fotografia dei raggi cosmici in una camera a nebbia. Successivamente Heisenberg introdusse la sua teoria del positrone a metà del 1933. Le sue concettualizzazioni riguardanti la teoria di Dirac e la sua successiva elaborazione furono dettagliate in due pubblicazioni. Il primo, intitolato "Bemerkungen zur Diracschen Theorie des Positrons" ("Osservazioni sulla teoria del positrone di Dirac"), apparve nel 1934, seguito da "Folgerungen aus der Diracschen Theorie des Positrons" ("Conseguenze della teoria del positrone di Dirac") nel 1936. All'interno di questi lavori, Heisenberg fu pioniere della reinterpretazione dell'equazione di Dirac come equazione di campo "classica" applicabile a qualsiasi particella puntiforme dotata di spin ħ/2, soggetta a condizioni di quantizzazione che coinvolgono anti-commutatori. Reinterpretandola come un'equazione di campo quantistico che descrive precisamente gli elettroni, Heisenberg equiparava effettivamente la materia all'elettromagnetismo, entrambi caratterizzati da equazioni di campo quantistico relativistiche che consentivano la creazione e l'annientamento delle particelle. In particolare, Hermann Weyl aveva già articolato questo concetto in una corrispondenza del 1929 con Albert Einstein.

Matrix Mechanics e il Premio Nobel

L'articolo fondamentale Umdeutung di Heisenberg, che gettò le basi per la moderna meccanica quantistica, ha costantemente incuriosito sia i fisici che gli storici. La sua metodologia presuppone una comprensione fondamentale dei calcoli della probabilità di transizione di Kramers-Heisenberg. L'innovazione fondamentale, il concetto di matrici non commutanti, è sostanziata principalmente dall'esclusione di quantità non osservabili. Questo lavoro ha introdotto la moltiplicazione non commutativa delle matrici attraverso l'argomentazione fisica, fondata sul principio di corrispondenza, nonostante la contemporanea scarsa familiarità di Heisenberg con la teoria matematica formale delle matrici. La traiettoria di sviluppo che ha portato a queste scoperte è stata meticolosamente ricostruita da MacKinnon, mentre gli intricati calcoli sono stati chiariti da Aitchison e dai suoi collaboratori.

Mentre si trovavano a Copenaghen, Heisenberg e Hans Kramers furono coautori di un importante articolo riguardante la dispersione, in particolare la diffusione della radiazione da parte degli atomi quando la lunghezza d'onda della radiazione supera le dimensioni atomiche. La loro ricerca ha dimostrato che la formula di Kramers, precedentemente vincente, non poteva essere basata sulle orbite di Bohr, dato che le frequenze di transizione derivano da spaziature dei livelli energetici non costanti. Al contrario, le frequenze osservate nella trasformata di Fourier delle orbite classiche delle serie acute mostrano una spaziatura uniforme. Tuttavia, questi risultati erano spiegabili attraverso un modello di stato virtuale semi-classico, in cui la radiazione incidente eccita l'elettrone di valenza (esterno) in uno stato virtuale transitorio, dal quale successivamente decade. In una pubblicazione successiva, Heisenberg illustrò ulteriormente che questo modello di oscillatore virtuale era anche in grado di chiarire la polarizzazione della radiazione fluorescente.

Questi doppi risultati, uniti alla persistente incapacità del modello Bohr-Sommerfeld di tenere conto della questione irrisolta dell'anomalo effetto Zeeman, spinsero Heisenberg a utilizzare il modello di oscillatore virtuale per calcolare le frequenze spettrali. Tuttavia, la metodologia si è rivelata eccessivamente complessa per l'applicazione diretta a scenari pratici, portando Heisenberg a indagare su un esempio più trattabile: l'oscillatore anarmonico.

L'oscillatore dipolare è concettualizzato come un semplice oscillatore armonico, comprendente una particella carica su una molla, soggetta a perturbazione da parte di una forza esterna, come una carica esterna. Il moto oscillatorio di questa carica può essere rappresentato attraverso una serie di Fourier, corrispondente alla frequenza dell'oscillatore. Heisenberg ha affrontato il comportamento quantistico di questo sistema utilizzando due metodologie distinte. Inizialmente, applicò il metodo dell'oscillatore virtuale, che prevedeva il calcolo delle transizioni tra i livelli di energia indotti dalla fonte esterna.

Successivamente, risolse lo stesso problema considerando il termine potenziale anarmonico come una perturbazione dell'oscillatore armonico, impiegando i metodi di perturbazione precedentemente sviluppati da lui stesso e da Born. Entrambi gli approcci hanno prodotto risultati congruenti sia per i termini di correzione del primo ordine che per quelli altamente complessi del secondo ordine. Questa congruenza implicava l'esistenza di un quadro teorico sottostante coerente nonostante la complessità dei calcoli.

Di conseguenza, Heisenberg cercò di articolare questi risultati indipendentemente da qualsiasi affidamento esplicito al modello dell'oscillatore virtuale. Il suo approccio prevedeva la sostituzione delle espansioni di Fourier per le coordinate spaziali con matrici, in particolare quelle matrici che rappresentavano i coefficienti di transizione all'interno del metodo dell'oscillatore virtuale. Questa sostituzione fu giustificata invocando il principio di corrispondenza di Bohr e l'affermazione di Pauli secondo cui la meccanica quantistica dovrebbe occuparsi esclusivamente di quantità osservabili.

Il 9 luglio, Heisenberg presentò questo manoscritto a Born per la revisione e la presentazione per la pubblicazione. Dopo aver esaminato l'articolo, Born identificò che la sua formulazione poteva essere trascritta ed espansa nel linguaggio sistematico delle matrici, un argomento che aveva studiato con Jakob Rosanes all'Università di Breslavia. Born, aiutato dal suo assistente ed ex studente Pascual Jordan, iniziò prontamente questa trascrizione ed estensione. Il documento risultante fu presentato per la pubblicazione e accettato solo 60 giorni dopo la presentazione iniziale di Heisenberg. Un articolo successivo, scritto da tutti e tre i ricercatori, è stato presentato per la pubblicazione prima della fine dell'anno.

Prima di questo periodo, i fisici utilizzavano raramente le matrici, che erano prevalentemente considerate un dominio della matematica pura. Gustav Mie li aveva incorporati in un articolo del 1912 sull'elettrodinamica e Born li aveva utilizzati nella sua ricerca del 1921 sulla teoria del reticolo dei cristalli. Tuttavia, nonostante la loro applicazione in questi casi, le operazioni algebriche delle matrici, in particolare la loro moltiplicazione, non erano centrali nel quadro teorico nello stesso modo profondo in cui lo divennero nella formulazione matriciale della meccanica quantistica.

Nel 1928, Albert Einstein nominò Heisenberg, Born e Jordan per il Premio Nobel per la fisica. L'annuncio del Premio Nobel per la fisica nel 1932 fu rinviato al novembre 1933. In quel frangente fu dichiarato che Heisenberg aveva ricevuto il Premio 1932 "per la creazione della meccanica quantistica, la cui applicazione ha portato, tra l'altro, alla scoperta delle forme allotropiche dell'idrogeno".

Interpretazione della teoria quantistica

L'evoluzione della meccanica quantistica, unita alle sue implicazioni apparentemente contraddittorie riguardanti la natura della "realtà", ha generato significative ramificazioni filosofiche, in particolare riguardo al vero significato delle osservazioni scientifiche. A differenza di Albert Einstein e Louis de Broglie, che aderivano a una prospettiva realista postulando che le particelle possedessero quantità di moto e posizione oggettivamente vere in ogni momento (anche se entrambe le quantità non erano misurabili), Heisenberg adottò una posizione antirealista. Sosteneva che la comprensione diretta di ciò che è "reale" esula dall'ambito dell'indagine scientifica. Nella sua pubblicazione, La concezione della natura del fisico, Heisenberg affermò che, fondamentalmente, si può solo discutere della conoscenza (rappresentata da dati numerici nelle tabelle) che descrive gli aspetti delle particelle, senza mai ottenere un accesso "vero" alle particelle stesse.

Il comportamento delle particelle non può più essere discusso separatamente dal processo di osservazione. Di conseguenza, le formulazioni matematiche delle leggi naturali all'interno della teoria quantistica non riguardano le particelle elementari stesse, ma piuttosto la loro comprensione da parte dell'umanità. Inoltre, l’esistenza oggettiva di queste particelle nello spazio e nel tempo diventa una questione senza risposta. La scienza esatta contemporanea, quando descrive la natura, illustra principalmente le nostre intricate relazioni con la natura. La scienza è passata da osservatore oggettivo a partecipante attivo nell’interazione dinamica tra l’umanità e il mondo naturale. L’approccio scientifico tradizionale di analisi, spiegazione e classificazione ha riconosciuto i suoi limiti intrinseci, riconoscendo che l’intervento scientifico modifica e rimodella intrinsecamente l’argomento oggetto di indagine. Pertanto, l'approccio metodologico e l'oggetto di studio sono indissolubilmente legati.

SS Richiesta

Dopo la scoperta del neutrone da parte di James Chadwick nel 1932, Heisenberg pubblicò prontamente il primo articolo di una serie di tre che descrivevano in dettaglio il suo modello neutrone-protone del nucleo atomico. Dopo l'ascesa al potere di Adolf Hitler nel 1933, Heisenberg dovette affrontare la pubblica denuncia da parte della stampa, etichettato come "ebreo bianco", un termine peggiorativo per un ariano percepito come ebreo. I sostenitori della Deutsche Physik, nota anche come fisica tedesca o fisica ariana, avviarono campagne aggressive contro eminenti fisici teorici, tra cui Arnold Sommerfeld e Heisenberg. Dall'inizio degli anni '30, il movimento fisico antisemita e antiteorico, Deutsche Physik, prese di mira specificamente la meccanica quantistica e la teoria della relatività. Nella sfera accademica, questo movimento dava priorità alla fedeltà politica rispetto al merito intellettuale, nonostante fosse sostenuto da due premi Nobel per la fisica, Philipp Lenard e Johannes Stark.

I numerosi tentativi di Heisenberg di assicurarsi una cattedra in varie università tedesche non ebbero successo. Il suo tentativo di succedere ad Arnold Sommerfeld fu ostacolato proprio dall'opposizione del movimento Deutsche Physik. Il 1° aprile 1935 Arnold Sommerfeld, un illustre fisico teorico e supervisore del dottorato di Heisenberg all'Università di Monaco, ottenne lo status di emerito. Ciononostante, Sommerfeld mantenne la sua posizione durante il lungo processo di selezione per il suo successore, che si concluse il 1° dicembre 1939. Questa prolungata durata fu attribuibile a significativi disaccordi accademici e politici tra il candidato preferito della Facoltà di Monaco e quelli favoriti dal Ministero dell'Istruzione del Reich e dai sostenitori della Deutsche Physik.

Nel 1935, la Facoltà di Monaco compilò una rosa di candidati per assumere la posizione di Sommerfeld come ordinarius professore di fisica teorica e direttore dell'Istituto di fisica teorica dell'Università di Monaco. Tutti e tre i candidati erano ex studenti di Sommerfeld: Heisenberg, premio Nobel per la fisica; Peter Debye, che riceverà il Premio Nobel per la Chimica nel 1936; e Richard Becker. La Facoltà di Monaco appoggiò fortemente questi candidati, con Heisenberg come scelta principale. Al contrario, i sostenitori della Deutsche Physik e le fazioni all'interno del Ministero dell'Istruzione del Reich (REM) presentarono la propria lista di candidati, prolungando la disputa per più di quattro anni. Durante tutto questo periodo, Heisenberg sopportò severe critiche da parte dei seguaci della Deutsche Physik. Un assalto particolarmente virulento apparve su Das Schwarze Korps, il giornale ufficiale delle SS, guidato da Heinrich Himmler. Questa pubblicazione definì Heisenberg un "ebreo bianco" che avrebbe dovuto essere "eliminato". Tali minacce erano seriamente preoccupanti, data la diffusa persecuzione violenta e l’incarcerazione di individui ebrei. Heisenberg rispose pubblicando un editoriale e inviando una lettera a Himmler, cercando di risolvere le accuse e ripristinare la sua reputazione.

La risoluzione dell'"affare Heisenberg" prevedeva che Himmler concludesse formalmente la questione il 21 luglio 1938, inviando due lettere: una all'SS Gruppenführer Reinhard Heydrich e un'altra a Heisenberg. Nella sua corrispondenza con Heydrich, Himmler affermò che la Germania non poteva tollerare la perdita o la soppressione di Heisenberg, riconoscendo la sua potenziale utilità nell'educare le future generazioni di scienziati. Ad Heisenberg, Himmler indicò che la lettera era stata inviata sulla base delle raccomandazioni della sua famiglia e consigliò a Heisenberg di distinguere tra i risultati della ricerca di fisica professionale e le posizioni personali o politiche degli scienziati coinvolti.

Wilhelm Müller succedette a Sommerfeld all'Università di Monaco, nonostante non avesse qualifiche come fisico teorico, non avesse pubblicazioni su riviste di fisica e non fosse membro della Società tedesca di fisica. La sua nomina fu ampiamente percepita come una parodia e dannosa per la formazione dei fisici teorici.

I tre investigatori delle SS responsabili dell'indagine sulle attività di Heisenberg avevano tutti una formazione in fisica, Heisenberg aveva persino partecipato all'esame di dottorato di uno all'Universität Leipzig. Johannes Juilfs fu il più influente tra loro. Durante la loro indagine, questi individui divennero sostenitori di Heisenberg e della sua posizione contro le politiche ideologiche del movimento Deutsche Physik nella fisica teorica e nel mondo accademico.

Il programma tedesco sulle armi nucleari

Ricerca fisica prebellica

A metà del 1936, Heisenberg presentò la sua teoria sugli sciami di raggi cosmici attraverso due articoli pubblicati, seguiti da quattro articoli successivi nei due anni successivi.

Nel dicembre 1938, i chimici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassmann presentarono un manoscritto a The Natural Sciences, riportando la rilevazione di bario in seguito al bombardamento dell'uranio con neutroni. Hahn concluse che si era verificata una esplosione del nucleo di uranio. Allo stesso tempo, Hahn comunicò questi risultati alla sua collega Lise Meitner, che era fuggita nei Paesi Bassi e poi in Svezia nel luglio di quell'anno. Meitner, insieme a suo nipote Otto Robert Frisch, interpretò correttamente i risultati di Hahn e Strassmann come fissione nucleare, un fenomeno che Frisch confermò sperimentalmente il 13 gennaio 1939.

Nel giugno e luglio 1939, Heisenberg si recò negli Stati Uniti, visitando Samuel Abraham Goudsmit all'Università del Michigan ad Ann Arbor. Nonostante l'invito ad emigrare, Heisenberg rifiutò di rimanere negli Stati Uniti. Non incontrò di nuovo Goudsmit fino a sei anni dopo, quando Goudsmit prestava servizio come principale consigliere scientifico per l'operazione americana Alsos alla conclusione della seconda guerra mondiale.

Partecipazione all'Uranverein

Il programma tedesco sulle armi nucleari, noto come Uranverein, fu formalmente istituito il 1 settembre 1939, in coincidenza con l'inizio della seconda guerra mondiale in Europa. L'Heereswaffenamt (HWA, Army Ordnance Office) integrò il Reichsforschungsrat (RFR, Consiglio di ricerca del Reich) del Reichserziehungsministerium (REM, Ministero dell'Istruzione del Reich), avviando così il progetto ufficiale tedesco sull'energia nucleare sotto autorità militare. Il primo incontro del progetto ebbe luogo il 16 settembre 1939 a Berlino, organizzato da Kurt Diebner, consigliere dell'HWA. Tra i partecipanti invitati c'erano Walther Bothe, Siegfried Flügge, Hans Geiger, Otto Hahn, Paul Harteck, Gerhard Hoffmann, Josef Mattauch e Georg Stetter. Un secondo incontro, tenutosi poco dopo, comprendeva Heisenberg, Klaus Clusius, Robert Döpel e Carl Friedrich von Weizsäcker. Il Kaiser-Wilhelm Institut für Physik (KWIP, Kaiser Wilhelm Institute for Physics) a Berlino-Dahlem fu successivamente posto sotto l'autorità dell'HWA, con Diebner nominato direttore amministrativo, segnando l'assunzione da parte dell'esercito del controllo sulla ricerca nucleare. Durante il mandato di Diebner nell'amministrazione del KWIP nell'ambito del programma HWA, si sviluppò una notevole animosità personale e professionale tra Diebner e la cerchia ristretta di Heisenberg, che comprendeva Karl Wirtz e Carl Friedrich von Weizsäcker.

Il 26 e 28 febbraio 1942, l'Ufficio delle armi dell'esercito convocò una conferenza scientifica presso l'Istituto di fisica Kaiser Wilhelm, dove Heisenberg tenne una conferenza ai funzionari del Reich sull'acquisizione di energia dalla fissione nucleare. Intitolata "Die theoretischen Grundlagen für die Energiegewinnung aus der Uranspaltung" ("La base teorica per la generazione di energia dalla fissione dell'uranio"), questa presentazione era, come raccontò in seguito Heisenberg in una lettera del secondo dopoguerra a Samuel Goudsmit, "adattata al livello di intelligence di un ministro del Reich". Durante il suo intervento, Heisenberg spiegò l'immenso potenziale energetico della fissione nucleare, specificando che dalla fissione di un singolo nucleo atomico potrebbero essere liberati 250 milioni di elettronvolt. Ha sottolineato il requisito fondamentale di ottenere U-235 puro per avviare una reazione a catena. Heisenberg esplorò quindi varie metodologie per isolare l'isotopo puro 235
92U, compreso l'arricchimento dell'uranio e un approccio alternativo a strati che coinvolge l’uranio normale e un moderatore all’interno di una macchina specializzata. Notò inoltre che questa macchina aveva applicazioni pratiche per l'alimentazione di veicoli, navi e sottomarini. Heisenberg ha concluso sottolineando la necessità di un sostegno finanziario e materiale da parte dell'Ufficio Armi dell'Esercito per questa impresa scientifica.

Successivamente, si è tenuta una seconda conferenza scientifica, con presentazioni sulle sfide della fisica contemporanea ritenute cruciali per la difesa nazionale e la stabilità economica. Bernhard Rust, ministro della scienza, dell'istruzione e della cultura nazionale del Reich, partecipò a questa conferenza. Durante il procedimento, il ministro Rust decise di trasferire la supervisione del progetto nucleare dalla Società Kaiser Wilhelm al Consiglio di ricerca del Reich.

Nell'aprile 1942, l'esercito cedette il controllo dell'Istituto di fisica, restituendolo alla Società Kaiser Wilhelm e nominando Heisenberg come suo direttore. Peter Debye, il precedente direttore, era partito per gli Stati Uniti in congedo dopo aver rifiutato la cittadinanza tedesca quando l'HWA aveva assunto l'autorità amministrativa sul KWIP. Allo stesso tempo, Heisenberg mantenne il suo dipartimento di fisica presso l'Università di Lipsia, dove Robert Döpel e sua moglie Klara Döpel avevano condotto ricerche per l'Uranverein.

Il 4 giugno 1942, Heisenberg fu convocato per informare Albert Speer, ministro degli armamenti tedesco, sulla fattibilità di riorientare la ricerca sull'Uranverein verso lo sviluppo di armi nucleari. Durante questo incontro, Heisenberg informò Speer che la costruzione di una bomba prima del 1945 era improbabile, citando le ingenti risorse finanziarie e di personale necessarie.

Dopo il trasferimento del progetto Uranverein al Consiglio di ricerca del Reich, il suo obiettivo principale si spostò sulla produzione di energia nucleare, mantenendo così la sua designazione kriegswichtig (critico per la guerra) e garantendo la continuità dei finanziamenti militari. L'iniziativa sull'energia nucleare era strutturata in componenti chiave: produzione di uranio e acqua pesante, separazione degli isotopi dell'uranio e Uranmaschine (macchina per l'uranio o reattore nucleare). Successivamente, il progetto è stato distribuito tra diversi istituti, dove i singoli direttori hanno in gran parte dettato le priorità e gli ordini del giorno della ricerca. L’anno 1942, quando l’esercito cedette il controllo del programma tedesco sulle armi nucleari, segnò il culmine del progetto in termini di coinvolgimento del personale. Circa 70 scienziati erano impegnati nel programma, di cui circa 40 dedicavano oltre la metà del loro tempo alla ricerca sulla fissione nucleare. Dopo il 1942, il numero di scienziati coinvolti nella fissione nucleare applicata diminuì significativamente, poiché molti ricercatori non affiliati agli istituti primari reindirizzarono i loro sforzi verso altri incarichi urgenti legati alla guerra.

Nel settembre 1942, Heisenberg presentò il documento iniziale di una serie in tre parti riguardante la matrice di scattering, o matrice S, nel campo della fisica delle particelle elementari. I primi due capitoli furono pubblicati nel 1943, mentre il terzo apparve nel 1944. La struttura della matrice S caratterizzava esclusivamente gli stati delle particelle incidenti in una collisione, gli stati delle particelle che emergono dalla collisione e gli stati legati stabili, omettendo deliberatamente qualsiasi riferimento agli stati intermedi. Questo approccio metodologico rispecchiava il precedente stabilito nel 1925, che alla fine costituì la base per la formulazione matriciale della meccanica quantistica attraverso il solo affidamento sugli osservabili.

Nel febbraio 1943, Heisenberg assunse la cattedra di fisica teorica presso la Friedrich-Wilhelms-Universität (ora Humboldt-Universität zu Berlin). Ad aprile, la sua elezione alla Preußische Akademie der Wissenschaften (Accademia delle scienze prussiana) ricevette l'approvazione ufficiale. Contemporaneamente, con l'escalation dei bombardamenti aerei alleati su Berlino, trasferì la sua famiglia nel ritiro di Urfeld. Durante l'estate, ha avviato il trasferimento del personale del Kaiser-Wilhelm Institut für Physik a Hechingen e nell'adiacente città di Haigerloch, situata alla periferia della Foresta Nera, citando simili problemi di sicurezza. Tra il 18 e il 26 ottobre intraprese un viaggio nei Paesi Bassi occupati dai tedeschi. Successivamente, nel dicembre 1943, Heisenberg visitò la Polonia occupata dai tedeschi.

Tra il 24 gennaio e il 4 febbraio 1944, Heisenberg si recò nella Copenaghen occupata, in seguito alla confisca dell'Istituto di fisica teorica di Bohr da parte dell'esercito tedesco. Un breve ritorno Più tardi, in dicembre, Heisenberg tenne una conferenza nella Svizzera neutrale. L'Ufficio dei servizi strategici degli Stati Uniti inviò l'agente Moe Berg a presenziare a questa conferenza, equipaggiato con una pistola e istruzioni esplicite di assassinare Heisenberg nel caso in cui la sua presentazione avesse suggerito che la Germania fosse vicina allo sviluppo di una bomba atomica.

Nel gennaio 1945, Heisenberg e la maggior parte del suo staff rimanente si erano trasferiti dal Kaiser-Wilhelm Institut für Physik alle strutture situate nella regione della Foresta Nera.

Periodo successivo alla Seconda Guerra Mondiale

1945: La missione Alsos

La missione Alsos costituiva un'iniziativa alleata progettata per accertare l'esistenza di un programma tedesco sulla bomba atomica e per appropriarsi delle infrastrutture, della ricerca, dei beni materiali e delle competenze scientifiche tedesche legate all'atomica per il vantaggio strategico degli Stati Uniti. Gli agenti in genere avanzavano nei territori recentemente conquistati dalle forze militari alleate, anche se a volte conducevano operazioni all'interno di aree ancora sotto il controllo tedesco. Berlino era stata in precedenza un hub per numerose strutture di ricerca scientifica tedesche. Negli anni conclusivi del conflitto, molte di queste strutture furono disperse in luoghi alternativi per mitigare le vittime e le perdite di attrezzature. Il Kaiser-Wilhelm-Institut für Physik (KWIP, Istituto Kaiser Wilhelm di fisica) aveva subito danni dai bombardamenti, rendendo necessario il suo trasferimento principalmente nel 1943 e nel 1944 a Hechingen e nell'adiacente città di Haigerloch, situata alla periferia della Foresta Nera, un'area successivamente incorporata nella zona di occupazione francese. Questo posizionamento strategico ha permesso alla task force americana della missione Alsos di arrestare un numero significativo di scienziati tedeschi coinvolti nella ricerca nucleare.

Il 30 marzo, la missione Alsos arrivò a Heidelberg, portando alla cattura di eminenti scienziati come Walther Bothe, Richard Kuhn, Philipp Lenard e Wolfgang Gentner. Gli interrogatori successivamente rivelarono che Otto Hahn si trovava nel suo laboratorio a Tailfingen, mentre Heisenberg e Max von Laue erano nel laboratorio di Heisenberg a Hechingen, e che il reattore sperimentale all'uranio naturale costruito dalla squadra di Heisenberg a Berlino era stato trasferito a Haigerloch. Di conseguenza, l’obiettivo principale della missione Alsos si è spostato su questi impianti nucleari nella regione del Württemberg. Il 3 maggio 1945, Heisenberg fu estratto clandestinamente da Urfeld attraverso un'operazione alpina condotta in un territorio ancora controllato dalle forze d'élite tedesche. Fu quindi trasportato a Heidelberg, dove, il 5 maggio, incontrò Goudsmit per la prima volta dal loro incontro del 1939 ad Ann Arbor. La resa della Germania avvenne solo due giorni dopo. Heisenberg rimase separato dalla sua famiglia per otto mesi, essendo stato trasferito attraverso la Francia e il Belgio prima di volare in Inghilterra il 3 luglio 1945.

1945: risposta al bombardamento di Hiroshima

Nove eminenti scienziati tedeschi, che avevano contribuito con rapporti ai Rapporti di ricerca sulla fisica nucleare come membri dell'Uranverein, furono arrestati dall'operazione Alsos e successivamente internati in Inghilterra durante l'operazione Epsilon. Un totale di dieci scienziati tedeschi, incluso Heisenberg, furono detenuti a Farm Hall in Inghilterra. Questa struttura fungeva da rifugio per l'agenzia di intelligence straniera britannica, MI6. Durante tutto il periodo di detenzione, le loro conversazioni sono state sistematicamente registrate. Le discussioni ritenute di valore informativo sono state trascritte e successivamente tradotte in inglese. Queste trascrizioni furono rese pubbliche nel 1992. Il 6 agosto 1945, gli scienziati confinati a Farm Hall vennero a conoscenza attraverso i resoconti dei media che gli Stati Uniti avevano schierato una bomba atomica a Hiroshima, in Giappone. Inizialmente prevaleva lo scetticismo riguardo al successo della costruzione e dell’impiego di un’arma del genere. Nelle settimane successive, gli scienziati tedeschi si impegnarono in discussioni sulle potenziali metodologie impiegate dagli Stati Uniti per sviluppare la bomba atomica.

Le trascrizioni di Farm Hall indicano che Heisenberg, insieme ad altri fisici internati lì, come Otto Hahn e Carl Friedrich von Weizsäcker, espresse soddisfazione per la vittoria degli Alleati nella seconda guerra mondiale. Heisenberg informò i suoi colleghi che il suo obiettivo era sempre stato lo sviluppo di una pila atomica per la produzione di energia, non la costruzione di una bomba. Le discussioni hanno riguardato anche le implicazioni etiche dello sviluppo di un'arma nucleare per il regime nazista. Mentre solo una minoranza degli scienziati espresse profondo sgomento davanti al concetto di armi nucleari, Heisenberg affrontò l’argomento con circospezione. Riguardo all'incapacità del programma tedesco di armi nucleari di costruire una bomba atomica, Heisenberg commentò: "Non avremmo avuto la forza morale di consigliare al governo, nella primavera del 1942, di stanziare 120.000 persone esclusivamente per la sua costruzione."

Dopo la declassificazione delle trascrizioni nel 1992, il fisico tedesco Manfred Popp intraprese un'analisi sia delle trascrizioni che della documentazione dell'Uranverein. Dopo la notizia del bombardamento di Hiroshima, Heisenberg confessò di non aver calcolato in precedenza la massa critica necessaria per una bomba atomica. Il suo successivo tentativo di determinare questa massa ha provocato significative imprecisioni computazionali. Edward Teller e Hans Bethe, dopo aver esaminato la trascrizione, conclusero che Heisenberg stava eseguendo questi calcoli per la prima volta, data la somiglianza dei suoi errori con i loro tentativi iniziali. Appena una settimana dopo, Heisenberg tenne una conferenza in cui dettagliava la fisica della bomba atomica. Identificò accuratamente numerosi elementi cruciali, inclusa l'efficienza della bomba, nonostante ne sottovalutasse ancora il pieno potenziale. Popp interpreta questa prova come una dimostrazione che Heisenberg non dedicò sforzi allo sviluppo di armi nucleari durante la guerra; piuttosto, si astenne attivamente dal contemplarlo.

Carriera di ricerca nel dopoguerra

Ruoli di leadership negli istituti di ricerca tedeschi

Il 3 gennaio 1946, le dieci persone detenute nell'ambito dell'operazione Epsilon furono trasferite ad Alswede, in Germania. Successivamente Heisenberg stabilì la residenza a Gottinga, situata nella zona britannica della Germania occupata dagli alleati. Ha prontamente avviato gli sforzi per far avanzare la ricerca scientifica in tutta la Germania. Dopo che il Consiglio di controllo alleato sciolse la Società Kaiser Wilhelm e fu fondata la Società Max Planck nella zona britannica, Heisenberg assunse la direzione dell'Istituto Max Planck di fisica. Max von Laue ricevette la nomina di vicedirettore e Karl Wirtz, Carl Friedrich von Weizsäcker e Ludwig Biermann collaborarono con Heisenberg alla fondazione dell'istituto. Nel 1950, Heinz Billing si unì all'istituto per promuovere il progresso dell'informatica elettronica. L'area di ricerca principale dell'istituto era incentrata sulla radiazione cosmica. Ogni sabato mattina l'istituto teneva un colloquio settimanale.

Heisenberg, in collaborazione con Hermann Rein, giocò un ruolo fondamentale nella fondazione del Forschungsrat (consiglio di ricerca). Heisenberg immaginava questo concilio come un meccanismo per favorire la comunicazione tra la nascente Repubblica Federale Tedesca e la comunità scientifica tedesca. Successivamente è stato nominato presidente del Forschungsrat. Nel 1951, l'organizzazione si fuse con la Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft (Associazione d'emergenza della scienza tedesca) e contemporaneamente fu ribattezzata Deutsche Forschungsgemeinschaft (Fondazione tedesca per la ricerca). In seguito a questa fusione, Heisenberg si assicurò una nomina al presidio.

Nel 1958, il Max-Planck-Institut für Physik si trasferì a Monaco, subì un'espansione e fu successivamente rinominato Max-Planck-Institut für Physik und Astrophysik (MPIFA). Durante questo periodo di transizione, Heisenberg e l'astrofisico Ludwig Biermann furono co-direttori del MPIFA. Heisenberg ottenne anche la posizione di ordentlicher Professor (professore ordinarius) presso l'Università di Monaco. Dal 1960 al 1970 Heisenberg ricoprì l'incarico di amministratore unico della MPIFA. Ha lasciato la direzione del MPIFA il 31 dicembre 1970.

Promuovere la collaborazione scientifica internazionale

Nel 1951 Heisenberg accettò il ruolo di rappresentante scientifico della Repubblica Federale di Germania alla conferenza dell'UNESCO, con l'obiettivo di creare un laboratorio europeo di fisica nucleare. La sua ambizione era quella di costruire un sostanziale acceleratore di particelle, sfruttando le risorse collettive e le competenze tecniche degli scienziati di tutto il blocco occidentale. Il 1 luglio 1953 Heisenberg firmò formalmente la convenzione che istituiva il CERN, agendo per conto della Repubblica Federale di Germania. Nonostante sia stato invitato a ricoprire il ruolo di direttore scientifico inaugurale del CERN, ha rifiutato l'incarico. Invece, ha ricevuto la nomina a presidente del comitato di politica scientifica del CERN, dando successivamente forma all'agenda scientifica dell'organizzazione.

Nel dicembre 1953 Heisenberg assunse la presidenza della Fondazione Alexander von Humboldt. Durante il suo mandato, 550 studiosi di Humboldt provenienti da 78 nazioni hanno ricevuto borse di ricerca scientifica. Heisenberg ha rinunciato al suo ruolo presidenziale poco prima della sua scomparsa.

Interessi di ricerca

Nel 1946, Heinz Pose, capo del Laboratorio V di Obninsk, invitò Heisenberg a lavorare in URSS. La lettera di reclutamento di Pose, consegnata a mano il 18 luglio 1946, lodava le condizioni di lavoro favorevoli, le abbondanti risorse e la disposizione positiva dei sovietici nei confronti degli scienziati tedeschi. Heisenberg declinò cortesemente l'offerta. Successivamente, nel 1947, Heisenberg tenne conferenze a Cambridge, Edimburgo e Bristol. I suoi contributi alla comprensione della superconduttività furono documentati in un articolo del 1947 e due articoli del 1948, uno scritto in collaborazione con Max von Laue.

Nell'immediato periodo successivo alla seconda guerra mondiale, Heisenberg rivisitò brevemente l'argomento della sua tesi di dottorato, la turbolenza, pubblicando tre articoli nel 1948 e uno nel 1950. Contemporaneamente, continuò le sue indagini sugli sciami di raggi cosmici, concentrandosi sulle molteplici produzione di mesoni, con tre articoli pubblicati nel 1949, due nel 1952 e uno nel 1955.

Dalla fine del 1955 all'inizio del 1956, Heisenberg tenne le Gifford Lectures alla St Andrews University in Scozia, concentrandosi sulla storia intellettuale della fisica. Queste conferenze furono successivamente pubblicate come Fisica e Filosofia: La Rivoluzione nella Scienza Moderna. Durante il 1956 e il 1957, Heisenberg presiedette l'Arbeitskreis Kernphysik (Gruppo di lavoro sulla fisica nucleare) all'interno della Fachkommission II "Forschung und Nachwuchs" (Commissione II "Ricerca e crescita") della Deutsche Atomkommission (DAtK, Commissione tedesca per l'energia atomica). Altri membri del gruppo di lavoro di fisica nucleare sia nel 1956 che nel 1957 includevano Walther Bothe, Hans Kopfermann (vicepresidente), Fritz Bopp, Wolfgang Gentner, Otto Haxel, Willibald Jentschke, Heinz Maier-Leibnitz, Josef Mattauch, Wolfgang Riezler, Wilhelm Walcher e Carl Friedrich von Weizsäcker. Anche Wolfgang Paul si unì al gruppo nel 1957.

Nel 1957, Heisenberg divenne uno dei firmatari del Manifesto di Göttinger, opponendosi pubblicamente all'acquisizione di armi nucleari da parte della Repubblica Federale Tedesca. Heisenberg, analogamente a Pascual Jordan, prevedeva che i politici avrebbero potuto ignorare questa dichiarazione degli scienziati nucleari. Tuttavia, credeva che il Manifesto di Göttinger avrebbe "influenzato l'opinione pubblica", cosa che i politici alla fine avrebbero dovuto prendere in considerazione. Ha comunicato a Walther Gerlach: "Probabilmente dovremo tornare a lungo su questa questione in pubblico a causa del pericolo di un allentamento dell'opinione pubblica". Nel 1961, Heisenberg firmò il Memorandum di Tubinga insieme a un gruppo di scienziati convocato da Carl Friedrich von Weizsäcker e Ludwig Raiser, che avviò un discorso pubblico tra scienziati e politici. In qualità di eminenti politici, autori e esponenti dell'alta società impegnati nel dibattito sulle armi nucleari, i firmatari del memorandum presero posizione contro "gli intellettuali anticonformisti a tempo pieno".

Dal 1957 in poi, Heisenberg sviluppò un interesse per la fisica del plasma e il processo di fusione nucleare. Collaborò anche con l'Istituto Internazionale di Fisica Atomica di Ginevra, servendo come membro del suo comitato di politica scientifica e presiedendolo per diversi anni. Fu uno degli otto firmatari del Memorandum di Tubinga, che sosteneva il riconoscimento della linea Oder-Neiße come confine ufficiale tra Germania e Polonia e si opponeva al potenziale armamento nucleare della Germania occidentale.

Nel 1973, Heisenberg tenne una conferenza all'Università di Harvard sull'evoluzione storica dei concetti della teoria quantistica. Il 24 marzo 1973 tenne un discorso all'Accademia Cattolica di Baviera in occasione della accettazione del Premio Romano Guardini. Una traduzione inglese di questo discorso è stata pubblicata con il titolo "Verità scientifica e religiosa".

Filosofia e visione del mondo

Heisenberg espresse ammirazione per la filosofia orientale, individuando parallelismi significativi con la meccanica quantistica, e dichiarò "completo accordo" con il libro Il Tao della fisica. Ha inoltre osservato che le discussioni con Rabindranath Tagore sulla filosofia indiana hanno chiarito alcuni concetti che in precedenza erano apparsi non convenzionali. Per quanto riguarda le leggi naturali, Heisenberg postula che "il concetto di 'legge di natura' non può essere completamente oggettivo, essendo la parola 'legge' un principio puramente umano."

Per quanto riguarda i contributi filosofici di Ludwig Wittgenstein, Heisenberg espresse disapprovazione per il Tractatus Logico-Philosophicus, ma nutrì un forte apprezzamento per le teorie successive di Wittgenstein, in particolare quelle relative alla filosofia del linguaggio.

In Nella sua corrispondenza finale con Albert Einstein, Heisenberg, un devoto cristiano, articolò: "Possiamo consolarci dicendo che il buon Dio conosce la posizione delle particelle [subatomiche] e lascia che il principio di causalità continui ad avere validità". Al contrario, Einstein sosteneva costantemente l'incompletezza della fisica quantistica, citando le sue implicazioni di indeterminatezza fondamentale all'interno dell'universo.

Durante le conferenze tenute negli anni '50, successivamente compilate e pubblicate come Fisica e Filosofia, Heisenberg affermò che il progresso scientifico stava generando discordanza culturale. Ha inoltre dichiarato che la fisica moderna costituisce "parte di un processo storico generale che tende verso un'unificazione e un ampliamento del nostro mondo attuale".

Dopo aver ricevuto il Premio Romano Guardini nel 1974, Heisenberg pronunciò un discorso, che successivamente pubblicò con il titolo Verità scientifica e religiosa. In questo discorso ha riflettuto:

Nel corso della storia della scienza, in particolare a partire dal celebre processo a Galileo, si è spesso affermato che la verità scientifica è inconciliabile con una visione religiosa del mondo. Anche se ora sono convinto che la verità scientifica sia inviolabile nel suo ambito, ho costantemente trovato impossibile ignorare la sostanza del pensiero religioso come mero stadio antiquato della coscienza umana, qualcosa da abbandonare d’ora in poi. Di conseguenza, nel corso della mia vita, sono stato costretto più volte a contemplare l'interrelazione tra queste due sfere intellettuali, poiché non sono mai riuscito a mettere in discussione la realtà di ciò a cui si riferiscono.

Heisenberg definì la natura "il secondo libro di Dio", di cui la Bibbia è il primo, e postulò che "la fisica è la riflessione sulle idee divine della Creazione; quindi la fisica è servizio divino". Questa prospettiva derivava dalla sua convinzione che "Dio ha creato il mondo secondo le sue idee di creazione" e che l'umanità possiede la capacità di comprendere il mondo perché "l'uomo è stato creato come immagine spirituale di Dio".

Posizione politica

Heisenberg non si impegnò in un'aperta propaganda nazionalsocialista; tuttavia, sostenne pienamente la visione della Germania nazista per il "rinnovamento" europeo, allineandosi con le sue convinzioni imperialiste tedesche. Hendrik Casimir, un fisico olandese, raccontò l'affermazione di Heisenberg nel 1943 secondo cui l'egemonia globale tedesca era storicamente inevitabile, attribuibile alla fragilità percepita della democrazia liberale occidentale e alla minaccia del comunismo sovietico. Il fisico anglo-tedesco Rudolf Peierls riferì che nel 1947 la fisica austro-svedese Lise Meitner citò la risposta di Heisenberg del 1948 di fronte alle atrocità tedesche: "Purtroppo ogni sconvolgimento spirituale è sempre stato accompagnato da grande crudeltà". Nel 1951, quando Gregory Breit gli presentò un'offerta di lavoro a tempo indeterminato presso l'Università di Yale, indicò che l'avrebbe presa in considerazione solo se fosse iniziata la terza guerra mondiale e l'Unione Sovietica avesse occupato Gottinga.

Autobiografia e scomparsa

Sulla sessantina, Heisenberg scrisse la sua autobiografia, rivolgendosi a un vasto pubblico di lettori. Il libro fu pubblicato inizialmente in Germania nel 1969, seguito da un'edizione inglese all'inizio del 1971 e da successive traduzioni in numerose altre lingue. Heisenberg iniziò questo progetto autobiografico nel 1966, un periodo in cui i suoi discorsi pubblici esploravano sempre più temi filosofici e religiosi. In precedenza, Heisenberg aveva presentato un manoscritto per un libro di testo sulla teoria dei campi unificata a Hirzel Verlag e John Wiley & Sons per la pubblicazione, descrivendolo a un editore come lavoro preliminare per la sua prossima autobiografia. L'autobiografia è stata organizzata tematicamente, affrontando: 1) L'obiettivo di una precisa indagine scientifica, 2) Sfide linguistiche nella fisica atomica, 3) Astrazione nella matematica e nelle discipline scientifiche, 4) La divisibilità della materia, o antinomia di Kant, 5) La simmetria fondamentale e la sua convalida, e 6) Il rapporto tra scienza e religione.

Heisenberg ha strutturato le sue memorie come una serie di conversazioni, che raccontano il percorso della sua vita. Pur ottenendo un successo popolare, il libro incontrò lo scetticismo degli storici della scienza. Nella sua prefazione, Heisenberg ha riconosciuto di aver condensato gli eventi storici per brevità. Dopo la sua pubblicazione, Paul Forman recensì l'opera sulla rivista Science, osservando: "Ora ecco un libro di memorie sotto forma di dialogo razionalmente ricostruito. E il dialogo, come Galileo ben sapeva, è esso stesso un espediente letterario molto insidioso: vivace, divertente e particolarmente adatto per insinuare opinioni pur sfuggendo alla responsabilità per esse". A quel tempo, le memorie scientifiche erano rare; tuttavia, Konrad Lorenz e Adolf Portmann avevano precedentemente scritto opere popolari che comunicavano efficacemente concetti accademici a un ampio pubblico di lettori. Heisenberg completò la sua autobiografia, che fu successivamente pubblicata da Piper Verlag a Monaco. Il titolo iniziale proposto era Gespräche im Umkreis der Atomphyk (Conversazioni sulla fisica atomica). Alla fine, l'autobiografia fu pubblicata con il titolo Der Teil und das Ganze (La parte e il tutto). La traduzione inglese del 1971 portava il titolo Physics and Beyond: Encounters and Conversations.

Heisenberg morì di cancro ai reni nella sua residenza il 1° febbraio 1976. La sera seguente, i suoi colleghi e amici condussero una processione commemorativa dall'Istituto di fisica a casa sua, dove accesero una candela e la posizionarono davanti alla sua porta. I resti di Heisenberg sono sepolti nel Waldfriedhof di Monaco.

Nel 1980, la sua vedova, Elisabeth Heisenberg, scrisse Das politische Leben eines Unpolitischen (La vita politica di una persona apolitica), in cui descriveva Heisenberg come "prima di tutto un individuo spontaneo, successivamente uno scienziato brillante, poi un artista di grande talento, e solo in quarto luogo, uscito da una senso del dovere, homo politicus."

Onori e premi

Heisenberg ha ricevuto numerosi riconoscimenti:

Rapporti di ricerca sulla fisica nucleare

I rapporti successivi furono diffusi all'interno della Kernphysikalische Forschungsberichte (Rapporti di ricerca in fisica nucleare), una pubblicazione interna dell'Uranverein tedesco. Questi documenti erano definiti Top Secret, avevano una circolazione limitata e agli autori era vietato conservarne copie. Dopo la loro confisca durante l'operazione alleata Alsos, i rapporti furono inviati alla Commissione per l'energia atomica degli Stati Uniti per la valutazione. Nel 1971 furono declassificati e rimpatriati in Germania. Attualmente, questi rapporti sono accessibili presso il Centro di ricerca nucleare di Karlsruhe e l'American Institute of Physics.

Altre pubblicazioni di ricerca