वेर्नर हायझेनबर्ग
Werner Heisenberg
जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ
जन्म: 5 डिसेंबर 1901
मृत्यू: 1 फेब्रुवारी 1976

अग्रगण्य भौतिकशास्त्रज्ञ

जर्मनीमध्ये नार्झींनी व इटलीत फॅसिस्टांनी ज्यूंचे हत्याकांड आणि हुकूमशाही राजवटीची जुलुम-जबरदस्ती या शतकाच्या तिशीत सुरू केल्यानंतर अनेक जगप्रसिध्द शास्त्रज्ञांनी देशांतले केले. जर्मन शास्त्रज्ञ आईनस्टाईन, लीझे माईथनर, ऑटो फ्रिश, इटालियन शास्त्रज्ञ एनरिको फर्मी, हंगेरियन शास्त्रज्ञ लीओ शिलार्ड, डॅनिश शास्त्रज्ञ नील्स बोर इत्यादींना स्वदेश सोडावा लागला. मान्यवर युरोपीय भौतिकीशास्त्रज्ञांपैकी हायझेनबर्ग हे मात्र जर्मनीत राहिले. 1937 मध्ये त्यांच्यावर नाझींनी हेरगिरीचा आरोप केला होता, पण हिमलरने त्यांना दोषमुक्त केले. 1939 मध्ये व्याख्यानांसाठी ते अमेरिकेला गेले होते, पण ते जर्मनीला परतले. नाझी जर्मनीशी त्यांनी केलेल्या सहकार्याबद्दल गेली पाच दशके वादंग होते. कारण नाझी लष्कराच्या अधिपत्यखाली सुरू केलेल्या ‘युरेनियम प्रकल्पां’च्या प्रमुखपदी ते होते. जर्मनीच्या अणुबॉम्बनिर्मिती कार्यक्रमात लक्षणीय प्रगती झाली नाही, याचे कारण हायझेनबर्ग आदी शास्त्रज्ञांना ते जमले नाही असा समज प्रचलित होता.
1945 मध्ये दोस्त सैन्य जर्मनीत घुसल्यानंतर हायझेनबर्ग, ऑटो हान आदी जर्मन शास्त्रज्ञांना अटक करण्यात आली आणि त्यांना इंग्लंडमध्ये बंदिवासात ठेवले होते. या शास्त्रज्ञांच्या संभाषणाच्या गुप्त नोंदी करण्यात आल्या होत्या. 6 ऑगस्ट, 1945 रोजी हिरोशिमावरच्या अणुबॉम्ब हल्ल्याची बातमी आल्यानंतर, हायझेनबर्ग यांनी आपल्या सहकाऱ्यांपुढे अणुबॉम्ब कसा बनविला असणार, याची तपशीलवार मांडणी केली. 1992 मध्ये त्या नोंदी प्रसिध्द झाल्यावर स्पष्ट झाले की, या शास्त्रज्ञांनी जाणूनबुजून अणुबॉम्ब तंत्रविकसन टाळून आपले संशोधन अणुउर्जेवरच केंद्रित केले. थोडक्यात, हिटलरच्या हातात अणुबॉम्ब लागू नये, अशीच संशोधनाची दिशा त्यांनी ठेवली आणि सर्वसंहारक अण्वस्त्र युध्दाचा धोका टाळला.
जर्मनीतील वोएझबर्ग येथे 1901 साली वेर्नर यांचा जन्म झाला. त्यांचे वडील म्युनिच विद्यापीठात प्राध्यापक होते. मॅक्सीमिलियन्स जिम्नॅशियममध्ये विद्यालयीन शिक्षण पुरे करून वेर्नर यांनी म्युनिच विद्यापीठातून 1923 साली भौतिकशास्त्रात डॉक्टरेट घेतली. त्यानंतर कोपनहेगनमध्ये ‘इन्स्टिट्युट फॉर फिजिक्स’ येथे बोर यांच्या समवेत संशोधन सुरू केले. पुंज सिध्दांतासंदर्भात नील्स बोर व हायझेबर्ग यांनी 1925 मध्ये मांडलेल्या ‘कोपनहेगन डॉक्ट्रिन’ साठी त्यांना युरोप व अमेरिकेमध्ये मोठी मानमान्यता मिळाली. हायझेबर्ग हे अग्रगण्य भौतिकशास्त्रज्ञ तर होतेच शिवाय ते व्यासंगी तत्त्वज्ञानी होते.
1925 साली हायझेनबर्गने आव्यह यांत्रिकीची (Matrix Mechanics) मांडणी केली. या गणिती तंत्रामध्ये इलेक्ट्रॉनच्या वर्तनाचे वर्णन आव्यूह बीजगणिताच्या आधारे केलेले होते. आधुनिक भौतिकीच्या विकासाला त्याची मदत झाली. न्यूटनप्रणित अभिजात यामिकी, अणूमधल्या सूक्ष्म कणांच्या वर्तनाचे स्पष्टीकरण देण्यास असमर्थ ठरल्याने नवे सिध्दांत पुढे येत होते. अणुकेंद्राभोवती इलेक्ट्रॉक्स विविध कक्षांमध्ये फिरत फिरत असतात, प्रोटॉन्स व न्यूट्रॉन्स यांनी बनलेले धन विद्युतभारीत जड अणुकेंद्र व त्याभोवती निश्चित अशा कक्षांमध्ये फिरणारे ऋण विद्युतभारीत इलेक्ट्रॉन्स हे अणूच्या रचनेबद्दलचे चित्र बराच काळ मान्य होते. रूदरफोर्ड, बोर या शास्त्रज्ञांनी या चित्रांचा विकास करून अणुकणांबाबतच्या प्रायोगिक निरीक्षणांचे स्पष्टीकरण देण्याचे प्रयत्न केले. परंतु, काही विशेष गुंतागुंतीची रचना असणाऱ्या अणुंबाबतच्या समस्या सुटत नव्हत्या. पुढच्या काही वर्षांमध्ये शोएडिंगर, डिरॅक आदी शास्त्रज्ञांनी इलेक्ट्रॉनकडे कण म्हणून बघण्याऐवजी तरंग म्हणून पाहून तरंग यांत्रिकी (Wave Mechanics) अथवा पुंज यांत्रिकीची मांडणी केली (Quantum Mechanics) आणि बऱ्याच समस्यांची समाधानकारक उत्तरे दिली.
कण किंवा तरंग यापैकी कशाने तरी अणू बनलेला असतो, हे चित्र मुळातच टाकून देऊन हायझेनबर्ग यांनी ऊर्जेच्या पातळ्या किंवा इलेक्ट्रॉन्सच्या कक्षा निव्वळ आकड्यांच्या भाषेत व्यक्त करून त्यांचे गणित आव्यूह यांत्रिकीच्या पध्दतीने मांडले. त्यानंतर ते पुन्हा अधूमधल्या कणांची स्थाने करण्याच्या समस्येच्यामागे लागले. या प्रयत्नांमधून प्रसिध्द ‘अनिश्यिततेचे तत्व'(Theory of Uncertainty) त्यांनी मांडले.
1927 साली ‘पूंज यांत्रिकी व पूंज गतिशास्त्रातील प्रमेयांचा अंतप्रज्ञेने लागणारा अर्थ’ या विषयावर प्रबंध लिहून ‘अनिश्चिततेचे तत्व’ हा सिध्दांत त्यांनी मांडला. अणूमधील एखाद्या कणाचे स्थान व गतिमानता या दोन्ही गोष्टी आपण एकाच क्षणी अचूकपणे कधीच निश्चित करू शकत नाही; तुम्ही जितक्या काटेकोर व अचूकपणे कणाचे स्थान निश्चित कराल तितकी जास्त अनिश्चितता त्याच्या गतीच्या तुम्ही केलेल्या मापनामध्ये राहणारच. म्हणजेच अणूमधल्या कणांच्या गतींचे, त्यांच्या चलनवलनाचे मापन करण्याच्या प्रयत्नांना अंगभूत अशा मर्यादा असतात. याचे कारण इलेक्ट्रॉन इतका सूक्ष्म असतो की तो कुठे आहे, हे बघण्यासाठी त्याच्यावर प्रकाश टाकला की (फोटॉन कण आदळल्यामुळेच) त्याचे स्थान बदलते. स्थान निश्चित करण्याची क्रियाच त्याचे स्थान बदलणारी असते. (अर्थात हे नेहमीच घडते. उदा. एखाद्या गरम पाण्याच्या भांड्यात थर्मामीटर घालून आपण तापमान मोजतो तेव्हा थर्मामीटर पाण्याहून काही उष्णता शोषून घेतो म्हणूनच त्यातला पारा चढतो. म्हणजे पाण्याचे पूर्वी असलेले तापमान आपल्या हस्तक्षेपाने खरे तर कमी झालेले असते व तेच आपण मोजत असतो. पण हा बदल अत्यंत सूक्ष्म असल्याने दुर्लक्षणीय असतो. सूक्ष्म आण्विक कणांबाबत मात्र हा बदल निर्णायक महत्वाचा असतो.) हायझेनबर्ग यांच्या अनिश्चिततेच्या तत्वाने पुढच्या काळात आधुनिक भौतिकीचे व विशेषत: पुंज यामिकीचे स्वरूपच बदलून गेले.
हायझेबर्ग यांनी पुढे पॉली व अन्य शास्त्राज्ञांबरोबर काम केले आणि पुंज विद्युतगतिशास्त्र (Quantum Blectrodynamice) व पुंज क्षेत्र सिध्दांतन (Quantum Field Theory) यांची जडणघडण केली. न्यूक्लियर भौतिकीमधील संशोधनाच्या पाया यामुळे घातला गेला. पुढे हायझेबर्गने न्यूक्लियर रिअक्टरच्या संशोधनात कार्य केले, तसेच ‘क्वार्क’ सारख्या कणांच्या प्रचलित प्रमेयासंबंधी मूलभूत शंका घेऊन त्यांनी एकीकृत क्षेत्र सिध्दांतावर (Unified Field Theory) काम केले पण त्यांचे नाव प्रसिध्द आहे ते अनिश्चिततेच्या तत्वासाठी.