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Heisenberg
Der Teil und das Ganze
Heisenberg, Werner
deutscher Physiker, *5.12.1901 Würzburg
gest. 1.2.1976 München
Heisenberg Gesammelte Werke (10 Bände), hrsg. von W. Blum, H.P. Dürr und H. Rechenberg 1984
Der Teil und das Ganze, Gespräche im Umkreis der Atomphysik 1969
Der Name Heisenbergs ist vor allem mit der Entwicklung eines Zugangs zur Quantenmechanik verbunden, den er 1925 bei einem Helgolandaufenthalt erdachte und dann im Alter von nur 23 Jahren veröffentlichte. In der bahnbrechenden Arbeit »Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen« formulierte er sein Prinzip, dass zur Beschreibung physikalischer Sachverhalte nur »prinzipiell beobachtbare« Größen verwendet werden dürfen. Gleichzeitig lieferte er einen neuen Ansatz für die Quantenmechanik, den sein Mentor Max Born mit Pascual Jordan und Heisenberg zur »Göttinger Matrizenmechanik« ausbaute.
Einen noch im Entdeckungsjahr als äquivalent erkannten Zugang zur Quantentheorie (»Wellenmechanik«) entwickelte der österreichische Physiker Erwin Schrödinger 1926. Heisenberg erhielt den 1932er Physik- Nobelpreis für die Begründung der Quantenmechanik, Schrödinger zusammen mit Paul Dirac (der die relativistische Quantentheorie für Fermionen begründete) den Preis 1933. ((Alle drei wurden gemeinsam erst im Jahre 1933 geehrt.)) In bezug auf Ort und Impuls von Elektronen in atomaren Systemen kam Heisenberg im Winter 1926/27 nach Vorarbeiten von Born und Pauli zu der Erkenntnis, dass sie zwar einzeln beliebig genau gemessen werden konnten, jedoch nicht gleichzeitig. Analoge »Unbestimmtheitsrelationen« schränken auch die Möglichkeit ein, andere »komplementäre« Variablenpaare wie Energie und Zeit gleichzeitig beobachten zu können. Heisenbergs Kopenhagener Lehrer Niels Bohr entwickelte 1927 auf der Basis seines »Komplementaritätsprinzips« eine umfassende physikalische (»Kopenhagener«) Deutung der Quantenmechanik. Heisenberg publizierte zahlreiche weitere Arbeiten über Quantenfeldtheorie, Kernphysik, kosmische Strahlung, Hochenergiephysik und andere Gebiete. Obgleich er den Antisemitismus ablehnte und Angebote aus den USA hatte, blieb er im nationalsozialistischen Deutschland und arbeitete auch am Projekt des Heereswaffenamtes zur Anwendung der Uranspaltung. Nach dem Krieg und der Entlassung aus der Internierung stützte er den Wiederaufbau der Forschung.
Biografie: Armin Herrmann,»Werner Heisenberg«, 1976; David Cassidy,»Werner Heisenberg - Leben und Werk«, 1992.
Randspaltenzitate: "Von Sommerfeld hab' ich den Optimismus gelernt, von den Göttingern die Mathematik und von Bohr die Physik" - so sah Heisenberg seine Lehrer.
Carl Friedrich von Weizsäcker charakterisierte Heisenberg als »... in erster Linie spontaner Mensch, demnächst genialer Wissenschaftler, dann ein Künstler, nahe der produktiven Gabe, und erst in vierter Linie, aus Pflichtgefühl Homo politicus«.
Heisenberg im Abstrakt seiner grundlegenden Arbeit über Quantentheorie: »In der Arbeit soll versucht werden, Grundlagen zu gewinnen für eine quantentheoretische Mechanik, die ausschließlich auf Beziehungen zwischen prinzipiell beobachtbaren Größen basiert ist.«
Kasten:
Stationen eines Forscherlebens: Werner Karl Heisenberg
1901 geboren in Würzburg.
1920 Beginn des Physikstudiums bei Arnold Sommerfeld in München.
1923 Promotion in München, anschliessend Assistent bei Max Born in Göttingen.
1924 Treffen mit Albert Einstein. Habilitation an der Universität Göttingen.
1924-25 Stipendiat bei Niels Bohr in Kopenhagen.
1925 Helgoland-Aufenthalt. Grundlegende Arbeit über Quantenmechanik.
1926-27 Assistent und Lektor bei Bohr.
1927 Professor für Physik an der Universität Leipzig.
1933 Physik-Nobelpreis für das Jahr 1932.
1937 Heirat mit Elisabeth Schumacher (sieben Kinder).
Diffamierung in einem SS-Organ.- Bezeichnung als »Statthalter des Einsteinschen Geistes im neuen Deutschland«. Brief an Himmler zur »Wiederherstellung seiner Ehre«; der missbilligt diesen Angriff.
1939 Rückkehr von einer USA-Reise nach Deutschland. Kriegsbeginn am 1. September. Nach Einberufungsbefehl Arbeit am Projekt des Heereswaffenamtes zur Anwendung der kurz zuvor entdeckten Uranspaltung.
1941 Erste Neutronenvervielfachung beim Uranprojekt. Besuch bei Niels Bohr im von deutschen Truppen besetzten Kopenhagen. Kontroverse mit Bohr.
1942 Direktor am KWI Berlin und Professor an der Humboldt-Universität. Design eines funktionsfähigen Kernreaktors.
Mai 1945-Januar 1946 Internierung in Farm Hall, England.
1946 Direktor des KWI (späteres Max-Planck-Institut) für Physik in Göttingen.
1958 Co-Direktor (mit Ludwig Biermann) des MPI für Physik und Astrophysik in München.
1970 Ausscheiden aus der Institutsleitung.
1976 Heisenberg stirbt in München an Krebs.
| Werkartikel:
Der Teil und das Ganze
Gespräche im Umkreis der Atomphysik
OA 1969
Form Sachbuch Bereich Physik und Philosophie
Die durch Heisenberg an entscheidender Stelle Mitte der 1920er Jahre angestoßene Entwicklung der Quantenmechanik hatte nicht nur die Neuausrichtung der Physik und der Naturwissenschaften insgesamt zur Folge, sondern auch einen Umsturz des bisherigen Weltbildes. Natürliche Konsequenz bei vielen der beteiligten Wissenschaftler waren philosophische Reflexionen über die neue Weltsicht. Heisenberg zählte auch auf diesem Feld zu den produktivsten seiner Zeitgenossen. In vielen Vorträgen und Artikeln brachte er die erkenntnis- theoretischen Konsequenzen des durch die Quantenphysik entstehenden neuen Weltbildes der Öffentlichkeit nahe. Dabei spielte die sog. »Kopenhagener Deutung« der Quanten- mechanik eine herausragende Rolle. Am Ende seiner Karriere zeichnete Heisenberg 1969 durch die exemplarische Wiedergabe autobiografischer Gespräche die Entwicklung der Atomphysik und verwandter Gebiete in den zurückliegenden 50 Jahren auf. Die Gespräche erschienen im Piper-Verlag unter dem Titel »Der Teil und das Ganze«.
Entstehung: Heisenberg wollte mit diesem Buch ».. auch dem der modernen Atomphysik Fernstehenden einen Eindruck von den Denkbewegungen vermitteln, die die Entstehungsgeschichte dieser Wissenschaft begleitet haben. Dabei musste in Kauf genommen werden, dass im Hintergrund manchmal sehr abstrakte und schwierige mathematische Zusammenhänge sichtbar werden, die nicht ohne ein eingehendes Studium verstanden werden können.« Das Buch sollte dennoch ohne Formeln auskommen, und es sollte die grundlegenden philosophischen, ethischen und politischen Diskussionen im Gefolge der modernen Atomphysik einem möglichst großen Kreis von Menschen zugänglich machen.
Inhalt: Die im Buch wiedergegebenen Gespräche - die bei der Niederschrift teilweise bereits Jahrzehnte zurücklagen - bilden den Hauptinhalt. Sie sind nicht wörtlich wiedergegeben; vielmehr hat der Verfasser sie gestrafft und manchmal auf historische Detailgenauigkeit verzichtet, das Bild sollte nur in den wesentlichen Zügen korrekt sein. Lediglich Briefstellen sind im Wortlaut angeführt. Die Atmosphäre, in der die Gespräche stattgefunden haben, wird geschildert, so dass das Umfeld der Entstehung von Wissenschaft im Zusammenwirken von Menschen deutlich wird. Die 20 Kapitel umfassen den Zeitraum von 1919 bis 1965; sie sind chronologisch angeordnet. Ein detailliertes Bild der Gesprächspartner wird nicht gezeichnet, sie werden erkennbar vielmehr an der Art, wie sie sprechen. Dies gilt nicht nur für berühmte Zeitgenossen wie Albert Einstein oder frühere Mentoren wie Niels Bohr, sondern auch für viele andere beteiligte Personen - etwa seine Freunde aus der Jugendbewegung -, die nur mit Vornamen eingeführt werden: weil sie nicht weiter an die Öffentlichkeit getreten sind, oder weil sich die Beziehung zu ihnen so besser darstellen liess. Als zentrale Punkte in Heisenbergs Erinnerungen erweisen sich jedoch die Gespräche mit und zwischen (so Bohr und Erwin Schrödinger über Quantensprünge) den bedeutendsten Physikern seiner Zeit, die überwiegend zu seinem Bekanntenkreis zählten. Persönliche und wissenschaftliche Erfahrungen sind dabei eng miteinander verwoben. Fragen großer Tragweite werden nicht nur in Seminaren an den Universitäten von München, Leipzig, Berlin und Göttingen diskutiert, sondern auch auf Wanderungen am See, am Meer, in den Alpen, oder am Kamin in Bohrs Landhaus - so beim Gespräch mit Oskar Klein und Hendrik Kramers über das Verhältnis zwischen Biologie, Physik und Chemie, das nachts auf einer großen Segelpartie fortgesetzt wird. Auch über das Verhältnis von Naturwissenschaft und Religion gibt es Gespräche. Bohr war die Vorstellung eines persönlichen Gottes fremd, aber anders als Dirac betonte er, dass Sprache in der Religion in ganz anderer Weise als in der Wissenschaft gebraucht wird. Mit Grete Hermann und Carl Friedrich von Weizsäcker gab es in Leipzig philosophische Gespräche über Kantsche Philosophie, die sie der neuen, durch die Quantenmechanik entstandenen Erkenntnissituation gegenüberstellten. Als Heisenberg nach ersten Amtsenthebungen seiner Kollegen durch die Nationalsozialisten 1933 bei Max Planck Rat sucht, sagt der: »Ich habe keine Hoffnung mehr, dass sich die Katastrophe für Deutschland .. noch aufhalten lässt«. Er hatte gerade ein Gespräch mit Hitler hinter sich, der keinerlei vernünftigem Einfluss zugänglich war. Dennoch bestärkt er Heisenberg, in Deutschland zu bleiben, um eine fernere Zukunft vorzubereiten. Die Beteiligung an der Erklärung der »18 Göttinger« vom 16.4.1957 und der Streit mit Adenauer um die Frage einer evtl. atomaren Bewaffnung der Bundeswehr zeigen, dass er diesen Weg konsequent gegangen ist.
Wirkung: Wenngleich Heisenberg seine größte Wirkung durch die wissenschaftliche Arbeit an den Grundlagen der Quantenmechanik entfaltete, hat doch seine Arbeit an erkenntnistheoretischen, wissenschaftshistorischen, ethischen, philosophischen und politischen Fragen, sowie an der Vermittlung der Wissenschafts- Ergebnisse erhebliche Bedeutung für Verständnis und Akzeptanz einer durch die Naturwissenschaften geprägten Weltsicht. Auf sein Buch »Der Teil und das Ganze« geht ein wichtiger Teil dieser ganzheitlichen Wirkung zurück.
G.W.
Siehe "Das Buch der 1000 Bücher" (2002; Harenberg-Verlag) für den vollständigen illustrierten Artikel.