La vita di uno dei più celebri protagonisti della scienza del Novecento tra la nascita della meccanica quantistica, un Nobel per la fisica e la costruzione della bomba atomica nella Germania di Hitler

«Le formule matematiche non rappresentano più la natura ma il nostro sapere su essa». Così la scienza, secondo Heisenberg, riconsidera il suo rapporto con la realtà, la sua oggettività, in seguito alla nascita della fisica quantistica di cui lui stesso fu tra i padri fondatori.

Werner Heisenberg è infatti ricordato come il fisico teorico tedesco che a soli 26 anni formulò il principio di indeterminazione. Si tratta di una legge fondamentale della meccanica quantistica che sancisce un limite di precisione nella misura simultanea di due grandezze fisiche di una particella elementare, come la posizione e la velocità di un elettrone. In altre parole, quanto più è precisa la misura di una delle due grandezze , tanto maggiore sarà l’imprecisione nella misura dell’altra. Il fisico tedesco dirà che il principio di indeterminazione nega il rapporto di causa ed effetto degli eventi fisici «perché non si può conoscere la precisa posizione e il momento di una particella in un dato istante. Dunque non si può calcolare il preciso movimento futuro di una particella».

A destra Werner Heisenberg, suo padre in veste da ufficiale e suo fratello Erwin, 1914

Nato il 5 dicembre del 1901 a Würzburg, si appassionò alla scienza sin dall’infanzia. Ritenuto all’unanimità degli insegnanti al Maximilians-Gymnasium tra i migliori della classe, Heisenberg si distinse come studente modello, «molto sicuro di sé e desideroso di primeggiare», merito soprattutto della rivalità incoraggiata tra lui e suo fratello Erwin, dal padre August, unico docente universitario di filologia greca e medievale dell’impero. Diventò presto un appassionato studioso della teoria dei numeri, malgrado suo padre lo spingesse a seguire le sue orme. Studiò privatamente il calcolo infinitesimale e la teoria della relatività di Einstein, progredendo oltre le conoscenze del suo stesso insegnante di matematica e scienze. Il suo interesse per la teoria della relatività e per la teoria dei quanti di Planck non si limitava a esplorarne la struttura matematica ma mirava, con profonda attenzione, anche alle implicazioni filosofiche sollevate dalle nuove teorie fisiche, come disse apertamente nel suo primo colloquio con Arnold Sommerfeld, prima di intraprendere gli studi universitari. Il concetto assoluto di spazio e tempo, il rapporto di causa ed effetto della fisica classica, sembravano appartenere ormai a una vecchia concezione del mondo e Heisenberg era affascinato dalla “terra sconosciuta”di fronte alla quale la scienza si trovava. In seguito completò il dottorato in fisica all’Università di Monaco in soli tre anni e poco dopo, nel 1927, fu nominato professore di fisica teorica all’Università di Lipsia, diventando così il professore più giovane della Germania.

Heisenberg, Dirac e Schrodinger, alla stazione di Stoccolma, diretti alla cerimonia del premio Nobel, 1932

Fu in questo contesto che formulò il principio che porta il suo nome e che gli valse, nel dicembre del 1932, il conferimento del premio Nobel per la Fisica da parte dell’Accademia reale svedese delle scienze, assegnato «per la creazione della meccanica quantistica, la cui applicazione ha, tra l’altro, portato alla scoperta di forme allotropiche di idrogeno». Solo un mese dopo, con l’arrivo di Hitler al potere, cominciarono i problemi per lo scienziato. Emblematico è il cosiddetto “affare Heisenberg”: nel 1937 Arnold Sommerfeld designò il fisico premio Nobel come suo successore alla cattedra di fisica teorica a Monaco, ma i rappresentanti della “fisica ariana” glielo impedirono. L’ostilità di un gruppo di fisici nazisti nei confronti dei fisici ebrei e delle nuove teorie fisiche (ovvero la teoria della relatività e la meccanica quantistica) costrinse Heisenberg, “l’ebreo bianco”, a rinunciare alla cattedra di Sommerfeld.

Allo scoppio della seconda guerra mondiale, lo scienziato vide nella recente scoperta della fissione nucleare e nella costruzione della bomba atomica un’occasione per dimostrare il valore e l’utilità della fisica teorica. Così entrò a far parte del gruppo di scienziati che avrebbero dovuto realizzarla anche se il ruolo nella vicenda non è stato ancora del tutto chiarito. Il fisico Carl Friedrich von Weizsäcker, collega di Heisenberg  nella costruzione della bomba atomica , ammetterà in un’intervista del 2002 che «ci lavorammo, ma giungemmo alla conclusione di non poterla costruire e ne fummo felici».

Heisenberg e sua moglie, Elisabeth Schumacher

Dopo la morte di Heisenberg, avvenuta il 1 febbraio del 1976, sua moglie, Elisabeth Schumacher, disse:  «era torturato dall’ idea che gli Alleati, molto meglio forniti, potessero sviluppare e usare la bomba contro la Germania». Ma aggiunse che suo marito non si era mai occupato di politica, ritenendo la scienza una “turris eburnea” fuori dagli intrighi governativi. Resta aperta, comunque,  la possibilità affascinante di un suo “doppio gioco” che potrebbe aver rallentato la realizzazione della bomba atomica, evitando soprattutto che la terribile arma di distruzione di massa finisse nelle mani di Hitler.