Gli anni difficili

Heisenberg professore a Leipzig (1927-1942)
 

"Penso a ciò che verrà dopo la catastrofe",

disse Planck, e io sentivo che aveva ragione.

Werner Heisenberg

Nell'ottobre 1927 Heisenberg, allora solo venticinquenne, accettò l'incarico come professore di fisica teorica all'Università di Leipzig, Germania. Peter Debye aveva appena accettato la posizione di professore di fisica sperimentale. Come fondatore della meccanica quantistica e capo del programma in fisica teorica, Heisenberg attrasse a Leipzig al primo corso numerosi studenti e visitatori dalla Germania e da tutto il mondo. La sua ricerca, assieme a quella dei suoi studenti e assistenti, si concentrava in primo luogo sulle applicazioni e sulle estensioni della meccanica quantistica. Essi produssero ulteriori nuove teorie quantiche, incluse le teorie dei cristalli, delle molecole, della dispersione di radiazioni dal nucleo, e della struttura del nucleo.

Con Wolfgang Pauli a Zurigo, Heisenberg fece enormi passi verso la fusione della meccanica quantistica e la teoria della relatività in una teoria quantistica relativistica dei campi e guidò la fondazione della ricerca fisica di alta energia. Poichè in quel tempo gli acceleratori non avevano ancora raggiunto alte energie (circa 10⁸ eV), questo lavoro si concentrava sulle proprietà dei raggi cosmici, particelle entranti nell'atmosfera della Terra dallo spazio esterno.

Heisenberg viaggiò ampiamente anche durante i suoi anni a Leipzig. In aggiunta alle frequenti visite con Niels Bohr a Copenaghen e con Pauli a Zurigo, Heisenberg si dedicò ad una serie di letture sulla fisica quantistica all'Università di Chicago nel 1929, tornando a Leipzig attraverso il Giappone e l'India. Egli tenne parecchie conferenze a Cambridge, in Inghilterra, ai congressi di Solvay a Bruxelles, e fu un frequente visitatore dell' "Ann Arbor", scuola estiva del Michigan sulla fisica teorica. Durante gli ultimi di questi anni, nel 1939, i suoi colleghi negli Stati Uniti tentarono di convincere Heisenberg a rimanere negli USA, ma egli rifiutò. Subito dopo il suo ritorno in Germania, Hitler sguinzagliò le sue truppe nella Polonia, facendo esplodere la Seconda Guerra Mondiale.

Heisenberg rimase in Germania dal principio alla fine del Terzo Reich. Le sue motivazioni sul rimanere continuarono ad essere soggetto di molti studi e dibattiti. Egli non era ebreo o nazista, ma nutriva un grande affetto per la cultura tedesca: Heisenberg apparentemente sentì che era suo dovere rimanere al suo posto per aiutare a preservare ciò che rimaneva della scienza in Germania.

Hitler salì al potere nel gennaio del 1933. Nel dicembre di quell'anno ad Heisenberg venne assegnato il Premio Nobel per la Fisica (per l'anno 1932). Piuttosto protetto dal Premio Nobel, Heisenberg divenne un oratore guida per la fisica moderna in Germania. Subito dopo la venuta al potere di Hitler, gli ebrei e gli oppositori politici furono allontanati dalle posizioni di servizio civile, che includevano le posizioni accademiche ad ogni livello. Durante lo stesso periodo, i fisici nazisti cominciarono ad attaccare la fisica teorica moderna, inclusa la teoria della relatività e la meccanica quantistica, chiamandola "fisica Ebrea". Heisenberg e altri illustri della professione fisica tentarono di opporsi a tali sviluppi, ma senza molto successo.

Dal 1937 Heisenberg stesso era sotto attacco, orribilmente insultato come traditore da un giornale di orientamento nazista e trattenuto con l'internamento in un campo di concentramento. Ciò accadde dopo che Arnold Sommerfeld, primo consigliere di Heisenberg, decise di ritirarsi, designando il suo brillante allievo Heisenberg come suo successore a Monaco. Attraverso una conoscenza familiare, Heisenberg si appellò direttamente al capo delle milizie naziste (SS), Heinrich Himmler, per essere liberato. Dopo una spaventosa indagine durata un anno e condotta dalla Gestapo, Heisenberg venne scagionato da ogni accusa. Egli decise di rimanere in Germania, ma non raggiunse mai la fama di Sommerfeld. L'episodio lasciò Heisenberg e la comunità dei fisici tedeschi sconvolti. Con lo scoppio della guerra in Europa nel 1939, essi videro nella recente scoperta della fissione nucleare un'opportunità per la protezione e la dimostrazione del valore della fisica teorica. Heisenberg divenne il lume guida nella ricerca sulla fissione della Germania in tempo di guerra. Nel 1942 egli accettò di diventare professore di fisica teorica all'Università di Berlino.

Alcuni mesi dopo l'assalto delle milizie naziste, Heisenberg incontrò e sposò Elisabeth Schumacher, la figlia di un famoso professore di economia berlinese. Due gemelli nacquero subito un anno dopo, e ciò causò le congratulazioni del suo amico e collega Wolfgang Pauli per la sua "duplice creazione". Essi furono i primi dei sette figli di Heisenberg.

Le ricerche sulla fissione nucleare (1939-1945)

"Attualmente io credo che la guerra sarà finita molto

prima che sia costruita la prima bomba atomica."

Heisenberg, 1939

Le attività di Heisenberg nel periodo della guerra sono ancora il soggetto di molte animate controversie e dibattiti. Heisenberg era già arruolato in un'unità di fanteria quando la Germania invase la Polonia nel 1939. Con lo scoppio della guerra assieme ad altri fisici ricevette ordini militari, non al fronte, ma all'ufficio di rifornimento armi della Marina a Berlino, dove essi chiesero di esplorare i prospetti per l'utilizzazione pratica di una nuova scoperta: la fissione nucleare.

Heisenberg presto si impadronì dell'iniziativa tedesca sulla ricerca della fissione attraverso un'indagine segreta consistente di due parti: la costruzione di un reattore nucleare e una bomba atomica. Fino al 1942 egli fu a capo di un piccolo gruppo di ricerca sul reattore a Leipzig e a Berlino. Con il suo impiego nel 1942 all'istituto Kaiser Wilhelm per la fisica, il principale gruppo di ricerca su reattori, e all'Università di Berlino, Heisenberg intraprese un'esistenza da scapolo nella capitale, mentre sua moglie, sua madre, una domestica, e i suoi sei figli rimasero per sicurezza nella loro dimora estiva bavarese per tutta la durata della guerra.

Heisenberg rimase la guida del progetto tedesco sulla fissione nucleare fino alla fine della guerra. La terrorizzante possibilità che questo sforzo tedesco potesse fornire Hitler di un'arma nucleare, era una delle forze che guidavano il Progetto Manhattan negli Stati Uniti, i quali produssero le bombe nucleari sganciate sul Giappone il 6 e il 9 agosto 1945.
In qualità di lume guida della ricerca nucleare tedesca durante la guerra e di principale oratore per i ricercatori nucleari tedeschi dopo la guerra, Heisenberg è stato soggetto di controversie e dibattiti da sempre. Parte delle controversie si incentra sul perché Heisenberg venne coinvolto in questo progetto potenzialmente pericoloso. Un'altra parte, riguarda i possibili perché sui così scarsi risultati delle ricerche. Dopo tutto, la fissione nucleare era una scoperta tedesca; allo scoppio della guerra la Germania contava un solo sforzo di ricerca militare nel paese; e le conquiste delle armi tedesche avevano prodotto i più ricchi rifornimenti di uranio del mondo, di acqua pesante, e di altri materiali ed equipaggiamenti. Tuttavia alla fine della guerra la Germania non era ancora vicina all'ottenimento di una bomba e non aveva neppure ottenuto una reazione a catena. Un reattore statunitense era divenuto operativo a Chicago quasi due anni prima.
Le conclusioni riguardo queste complicate implicazioni mutano largamente nella letteratura. Un'asserzione (che all'opinione di molti ricercatori non è ben supportata) è che Heisenberg partecipò al progetto per sabotarlo; cioè sarebbe stata la causa degli scarsi risultati ottenuti dalla Germania. Un'altra asserzione è che Heisenberg era mal adatto per questi progetti pratici. Egli commise una serie di errori nel suo iniziale lavoro sulla fissione, e non li riconobbe mai, non vedendo che il progetto non sarebbe progredito in modo più efficace. Infine, c’è la considerazione che Heisenberg vide questo progetto solo come un mezzo per giungere ad una fine, piuttosto che come un fine in se stesso. Questo lo aiutò a dimostrare alle autorità il merito suo e della fisica teorica. Dopo l'incarico nel 1942, al culmine della professione di fisico, a Berlino, insieme a numerose concessioni da parte del regime riguardo l'insegnamento e la ricerca, Heisenberg non ebbe bisogno di questo progetto più a lungo. Invece di dedicare i suoi sforzi a dimostrare i suoi calcoli iniziali e i disegni del reattore, tornò al suo reale interesse: la fisica delle particelle ad alta energia. Egli pubblicò una serie di importanti articoli in materia a partire dal 1942.
Heisenberg fu inoltre criticato per i suoi viaggi durante la guerra nelle regioni della Germania occupata come rappresentante culturale del governo tedesco. Egli, mentre visitava queste regioni oppresse, fu accusato di aver fatto alcuni esposti del tutto insensibili e addirittura oltraggiosi. D'altra parte Heisenberg e altri hanno puntato al miglioramento delle condizioni di lavoro di alcuni fisici e all'assistenza di questi, nelle difficoltà personali, da parte sua.
Alla fine della guerra un'unità di ricerca scientifica Alleata catturò Heisenberg e altri scienziati nucleari tedeschi, insieme alla maggior parte dei loro articoli e strumenti. Dopo l'interrogatorio, le autorità Americane e Britanniche detennero Heisenberg e altri otto ricercatori nucleari (più Max von Laue, che non partecipò alla ricerca nucleare) per sei mesi in una grande proprietà terriera vicino Cambridge, dove le loro conversazioni private vennero registrate, trascritte, e tradotte in parte. I trascritti delle loro conversazioni, specialmente riguardo le notizie che giungevano sulla bomba atomica sganciata sul Giappone, sono stati recentemente pubblicati. Essi non hanno fornito nessun nuovo elemento, ma hanno contribuito ad alimentare le controversie intorno ad Heisenberg e alla ricerca sulla fissione in Germania durante la Seconda Guerra Mondiale.

Il periodo successivo alla guerra (1945-1976)

"Desideravo fornire alla scienza alcuni diritti per portare l'iniziativa nelle questioni pubbliche."
Heisenberg

Dopo il suo rilascio dalla prigionia britannica nel gennaio 1946, Heisenberg e molti dei suoi più vicini colleghi si stanziarono nella settentrionale città universitaria di Göttingen, dove egli divenne il direttore dell'Istituto "Kaiser Wilhelm" per la fisica. Egli si dedicò a due importanti compiti: la ricostruzione del suo istituto come un centro di ricerca fisica leader e la ricostruzione della ricerca nell'emergente Repubblica Occidentale Tedesca. Lavorando con le autorità occidentali e con leader politici tedeschi, Heisenberg cercò un ruolo diretto per il governo federale nella formazione di una politica per la scienza e la tecnologia.
Tali concezioni trovano espressione nel Concilio di Ricerca Tedesco (Deutscher Forschungsrat), fondato nel 1949 e composto da 15 scienziati principali, con Heisenberg come presidente. Il nuovo concilio rappresentava la scienza tedesca negli affari internazionali. Tra i suoi successi ci fu l'acquisizione del piano monetario Marshall per il supporto alla ricerca tedesca.
Il concilio fu sempre più contestato dai ministeri culturali e dalla sua organizzazione rivale, l'Associazione d'Emergenza della Scienza tedesca (Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft). La volontà dei ministeri culturali prevalsero, con molto dispiacere di Heisenberg e i due corpi si fusero nel 1951 all'interno dell'attuale Associazione di Ricerca Tedesca (Deutsche Forschungsgemeinschaft), uno dei principali sostenitori della ricerca accademica in Germania. Heisenberg fu eletto al comitato presidenziale della nuova associazione e diresse la Commissione per la Fisica Atomica, che coordinava tutte le ricerche nucleari, eccetto la ricerca sulla fissione.
Mentre le autorità vietarono ogni ricerca sulla fissione in Germania, Heisenberg instancabilmente discusse per una sospensione del divieto e per le preparazioni tedesche ad avviare la costruzione di un reattore non appena il divieto fosse sospeso. Egli vide l'energia nucleare come una futura risorsa del potere elettrico per la rinascente economia tedesca e come una risorsa di prestigio per la scienza tedesca. Gli Alleati Occidentali, condotti dagli Stati Uniti, abbandonarono le limitazioni nel 1955, quando essi concessero sovranità alla Germania dell'Ovest e l'appartenenza come membro nell'alleanza della NATO. Heisenberg con successo spronò la creazione di un ministero di energia nucleare, e divenne membro portante di varie commissioni atomiche federali e statali. Egli aiutò a stabilire il primo reattore nucleare della Germania nel 1957. Entro un decennio, la Germania dell'Ovest fu un esportatrice leader della tecnologia nucleare.
Mentre Heisenberg supportava lo sviluppo economico dell'energia nucleare, egli ed altri scienziati si opposero con successo al progetto del cancelliere Adenauer per equipaggiare l'artiglieria della Germania dell'Ovest, secondo piani NATO, con armi nucleari tattiche. L'armeria tedesca è rimasta da allora non nucleare.
Heisenberg lavorò anche instancabilmente per ristabilire le relazioni internazionali. Egli intraprese una serie di conferenze in Inghilterra e in Scozia nel 1947, a Copenaghen e negli Stati Uniti nel 1950, e poi in tutto il mondo. Quando nel 1952 il concilio europeo per la ricerca nucleare entrò in funzione, Heisenberg capeggiò la delegazione tedesca che partecipò alla decisione di porre l'acceleratore europeo per la fisica ad alta energia, il CERN, vicino Ginevra, in Svizzera. Egli fu a capo della commissione politico-scientifica del CERN per molti anni. Nell'ultimo sforzo di ristabilire le relazioni internazionali, Heisenberg con piacere accettò l'incarico di Adenauer come presidente della "Fondazione Alexander von Humboldt". Lo scopo della fondazione è di mettere in grado i giovani scolari e gli scienziati da tutto il mondo di collaborare con i colleghi tedeschi mentre per lunghi periodi sono ospiti agli istituti di ricerca tedeschi.
Heisenberg lavorò anche per espandere il suo istituto, rinominato "Istituto Max Planck per la Fisica" nel 1948. Il suo epicentro di ricerca includeva lo studio della formazione stellare e l'astrofisica, e soprattutto la fisica sperimentale e teorica ad alta energia. Il suo personale lavoro continuò a focalizzarsi sulla ricerca di una soddisfacente teoria quantistica delle particelle elementari. Questi lavori erano in armonia con gli aspetti filosofici che egli presentava in una varietà di udienze pubbliche. Egli presentò forse la più conosciuta in assoluto della sua serie di audizioni all'Università di St. Andrews in Scozia durante l'inverno del 1955-1956 e pubblicata come monografia, Fisica e Filosofia (alcuni brani sono riportati nella sezione Fisica e Filosofia).
La ricerca di Heisenberg per una teoria quantistica delle particelle elementari portò alla rinnovata ed intensa collaborazione con quello che fu per molto tempo il suo collaboratore, Wolfang Pauli. Questo produsse nel presto 1958 il prospetto di una nuova teoria quantistica così rivoluzionaria come la meccanica quantistica che essi stessi avevano sviluppato decenni prima. Ma alla fine la nuova teoria risultò insoddisfacente. Pauli si ritirò da questa teoria e morì più tardi in quello stesso anno. La ricerca continua ai nostri giorni con i successori di Heisenberg.
Nel 1958 Heisenberg spostò l"'Istituto Max Planck" a Monaco, divenendo l'"Istituto Max Planck Per la Fisica e l'Astrofisica". Heisenberg venne coinvolto nelle attività e nelle ricerche al CERN, anche se non ricevette mai il professorato dopo la guerra. Continuò la sua ricerca per un'unica teoria delle particelle elementari durante gli anni '60, mentre continuava a viaggiare spesso. Egli si ritirò dall'Istituto nel 1970. Ammalatosi tre anni più tardi, Heisenberg morì di cancro nella sua dimora a Monaco il 1° febbraio 1976.

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