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Werner Karl Heisenberg

Physicien allemand (Würzburg 1901-Munich 1976).

Un théoricien de l'infiniment petit

Fils d'un professeur de grec à l'université de Munich, Werner Heisenberg, après avoir été quelque temps mobilisé, fait ses études dans les circonstances difficiles qui suivent la Première Guerre mondiale. Il fréquente l'université de Munich, où il est l'élève d'Arnold Sommerfeld, puis celle de Göttingen, où il devient, en 1923, assistant de physique auprès de Max Born. De 1924 à 1927, il bénéficie d'une bourse qui lui permet de travailler auprès de Niels Bohr à Copenhague.

Heisenberg renouvelle d'abord la théorie du ferromagnétisme et découvre les formes allotropiques de l'hydrogène. En 1925, il commence à développer une forme de mécanique quantique, appelée « mécanique matricielle », dans laquelle la formulation mathématique est basée sur les fréquences et les amplitudes du rayonnement absorbé et émis par l'atome, ainsi que sur les niveaux en énergie du système atomique. Il reste surtout connu pour avoir formulé, en 1927, le principe d'incertitude. Celui-ci, lié à l'introduction de la dualité onde-corpuscule, s'exprime par une relation mathématique montrant que, si l'on cherche à préciser la position d'une particule à un instant donné, on commet une erreur croissante sur sa quantité de mouvement, et que, si l'on veut déterminer son énergie plus précisément, il faut opérer sur des temps de plus en plus longs. Cela s'explique par le fait que les opérations de mesure introduisent des perturbations de l'ordre de grandeur de ce que l'on cherche à mesurer. Ce principe a joué un grand rôle dans l'évolution de la mécanique quantique et dans les nouveaux modes de pensée de la philosophie moderne. En physique, il a poussé à admettre l'interprétation probabiliste (dite « de Copenhague ») de la mécanique ondulatoire.

En 1927, Heisenberg rentre en Allemagne, où il est nommé professeur de physique théorique à l'université de Leipzig. À partir de 1929, il travaille avec Wolfgang Pauli à l'élaboration de la théorie quantique des champs. Ses contributions à la mécanique quantique lui valent, en 1932, le prix Nobel de physique, qu'il partage avec Pauli. La même année, après la découverte du neutron par James Chadwick, il élabore le modèle moderne du noyau de l'atome, formé exclusivement d'un assemblage de protons et de neutrons.

Autres travaux

Pendant la Seconde Guerre mondiale, Heisenberg, contrairement à la plupart de ses collègues, n'émigre pas aux États-Unis. En 1941, il est nommé directeur de l'Institut de physique Kaiser-Wilhelm (qui sera rebaptisé en 1946 Institut de physique Max-Planck), à Berlin ; il pourrait alors avoir collaboré au programme allemand d'armement nucléaire, mais ce point reste controversé. Fait prisonnier par les Britanniques à la fin de la guerre, il revient en Allemagne en 1946 pour occuper une chaire à l'université de Göttingen ; puis, de 1955 à sa mort, il enseigne à l'université de Munich.

Outre ses travaux déjà mentionnés, qui le placent au premier rang des physiciens théoriciens du xxe siècle, Heisenberg a mené des recherches sur la théorie de la turbulence, la physique des plasmas et les réactions thermonucléaires. Il est aussi l'auteur de plusieurs ouvrages de vulgarisation sur la physique quantique et ses implications philosophiques (Physique et philosophie, la science moderne en révolution, 1958 ; la Partie et le tout, 1972).