Werner Heisenberg : (1901 -1976)

Oleh Mohd Faizal Aziz

Sheilla Jones dalam bukunya terbitan tahun 2008 yang berjudul The Quantum Ten meletakkan Werner Heisenberg (1901 – 1976) di tempat ke lapan dalam senarai sepuluh saintis pencetus bidang fizik kuantum. Dalam siri tokoh MajalahSains.Com kali ini, Werner Heisenberg dipilih sebagai tokoh sains seterusnya untuk dibicarakan. Tulisan ini berkisar tentang peribadi, kerjaya, sumbangan dan liku-liku kehidupan yang dilalui oleh beliau.

Werner Heisenberg dilahirkan pada 5 Disember 1901 di Wurtzburg Jerman. Selain kepintarannya dalam matematik dan fizik, Heisenberg merupakan pakar bahasa Yunani dan Latin yang diwarisi dari ayahnya yang juga guru kedua-dua bahasa tersebut. Pertama kali bersekolah, Heisenberg merupakan seorang kanak-kanak yang pemalu dan pendiam selain memiliki sifat sensitif. Namun begitu, guru-gurunya di sekolah mengesan bakat yang dimiliki olehnya iaitu kepintaran dalam bahasa dan matematik. Sejak dari kecil, Heisenberg sememangnya meminati matematik. Ia bermula dari gurunya Christoph Wolff yang selalu mencabar kemampuan otaknya dengan menyediakan soalan-soalan matematik dan fizik peringat tinggi setelah melihat kemampuan Heisenberg menyelesaikan soalan yang sama diberikan kepada murid lain dengan pantas. Pada waktu yang singkat, kemampuan Heisenberg bermatematik telah mengalahkan gurunya sendiri. Apatah lagi ketika di rumah, dia bersaing dengan abangnya Erwin yang memiliki otak bergeliga yang juga berkecimpung dalam dunia sains (kimia) sewaktu usia dewasa.

Ketika zaman Perang Dunia Pertama berlaku di daerah kediamannya di Bavaria, Jerman, Heisenberg sekeluarga hidup menderita. Pernah dicatatkan bahawa beliau jatuh pengsan ketika berbasikal kerana kelaparan. Lelaki dewasa termasuk bapa dan guru-gurunya pula dikerah oleh pasukan tentera membantu peperangan. Heisenberg terpaksa berhenti sekolah dan mula belajar secara persendirian. Dalam subjek matematik dan fizik, beliau telah mempelajari subjek relativiti Einstein dengan tekun tanpa bantuan guru-gurunya. Apa yang menakjubkan, Heisenberg telah menguasai subjek-subjek fizik dan matematik tersebut yang belum lagi diajar oleh gurunya di sekolah.

Perang sememangnya dibenci oleh semua manusia yang waras. Termasuk dalam kategori ini ialah Heisenberg sendiri. Negara kelahiran beliau pada waktu itu berkecamuk dengan suasana perang yang menggerunkan. Beliau sering melarikan diri mencari ketenangan dari suasana perang dengan menikmati keindahan alam yang masih tersisa. Bersama sekumpulan  rakan-rakannya, Heisenberg seringkali mendaki gunung, berkhemah, bermain ski dan pelbagai lagi kegiatan lain yang boleh menenangkan dirinya dari melihat suasana perang. Kumpulan beliau juga merupakan kumpulan yang anti rokok dan anti minuman keras. Hampir setiap minggu mereka berkumpul bersama menghidupkan kembali seni muzik dan puisi Jerman yang semakin tenggelam akibat suasana perang. Fakta dari sebuah makalah tentang Heisenberg ialah, selain merupakan fizikawan terkemuka dunia, beliau juga seorang pemuisi dan pemain piano lagu-lagu klasik yang handal.

Dalam menghabiskan waktunya bersama teman-teman hanyut dalam dunia kesenian, ada sesuatu yang dapat mempengaruhi Heisenberg berhenti seketika dari aktiviti tersebut iaitu MATEMATIK! Oleh kerana minatnya yang mendalam mengenai matematik, beliau bernekad untuk mengambil jurusan matematik tulen di Universiti Munich pada tahun 1920. Namun ketika di temubual oleh profesor matematik di sana iaitu Ferdinand Von Linderman, beliau ternyata gagal. Tidak berputus asa dengan keputusan tersebut, beliau menemui seorang lagi saintis terkenal iaitu Arnold Sommerfield. Sommerfield merupakan seorang ahli fizik teori terkenal yang telah menyelia beberapa tokoh fizik lain termasuk bakal pemenang Hadiah Nobel di kemudian harinya termasuk Heisenberg sendiri. Sommerfield telah melihat bakat terpendam Heisenberg dalam matematik dan fizik dan mengesyorkannya mengambil jurusan fizik berbanding matematik. Anehnya, ketika minggu pertama kuliah bermula, Heisenberg masih lagi sempat bersama rakan-rakannya melakukan aktiviti mendaki gunung.

Di awal kuliahnya, Heisenberg masih ragu-ragu dengan jurusan fizik yang dipilih olehnya disebabkan minatnya yang mendalam dalam matematik. Oleh itu beliau lebih banyak mengambil subjek matematik berbanding fizik sehinggalah Arnold Sommerfield mula mengajar subjek fizik di kelasnya. Selepas subjek fizik teori diperkenalkan oleh Sommerfield, beliau mula mengalih tumpuannya dari matematik kepada fizik dan subjek-subjek penting dalam bidang itu dihadamnya dengan lahap tanpa menoleh ke belakang lagi.

Selama mengambil kuliah fizik teori di Munich, beliau seringkali keluar untuk melakukan aktiviti yang amat digemarinya iaitu menikmati keindahan alam melalui aktiviti perkhemahan dan memanjat gunung. Pernah dicatatkan dalam biografinya, Heisenberg seringkali berkhemah di kawasan hutan yang berdekatan dengan kemudahan pengangkutan awam supaya cepat kembali ke bilik kuliah sekiranya beliau perlu berbuat demikian. Walaupun sibuk antara dua aktiviti kuliah fizik teori dan kecintaan terhadap alam semulajadi, Heisenberg memastikan bahawa beliau tidak terlepas kuliah. Namun begitu, ada suatu perkara yang membuatkannya hampir tidak lulus dalam pengajian iaitu latihan amali di dalam makmal. Beliau dikatakan sangat tidak berminat dalam kerja-kerja amali fizik. Walaupun Heisenberg sememangnya terkenal genius dalam fizik teori namun hampir tidak mengerti tentang fizik eksperimen. Profesor Wilhem Wien pernah memberikannya nilai ’F’ (gagal) dalam ujian akhir untuk mendapatkan gelaran doktor di pangkal namanya. Namun Sommerfield menyelamatkan keadaan dengan memberikannya nilai ’A’ untuk subjek fizik teorinya yang cemerlang. Nilai A dan F tidak memberikan banyak pengertian  dalam sistem pembelajaran Heisenberg di Munich pada waktu itu, disebabkan kegeniusan beliau dalam melakukan penyelidikan fizik teori telah menggemparkan dunia dengan penemuannya yang  yang memberikan sumbangan besar dalam bidang mekanik kuantum. Beliau juga memperolehi gelaran ’Doktor’ di usia yang muda iaitu 25 tahun. Hasil kajiannya yang terkenal menghantarnya ke Geneva memperolehi gelaran Penerima Hadiah Nobel Fizik pada tahun 1932.

Ketika berlakunya Perang Dunia Kedua, ramai ahli fizik Jerman yang kebanyakannya  berketurunan Yahudi melarikan diri dari negara tersebut mencari perlindungan dari tentera Nazi dan Hitler. Heisenberg memutuskan untuk terus menetap di tanahair kelahiran beliau yang tercinta. Ternyata keputusan tersebut mengejutkan rakan-rakannya yang lain. Keputusan untuk terus berada di Jerman memaksa beliau menurut apa sahaja kemahuan pihak tentera termasuk membangunkan bom atom. Walaubagaimanapun, bom atom di Jerman tidak pernah berhasil dibangunkan walaupun Heisenberg dibantu oleh seorang lagi rakannya Otto Hahn yang juga saintis bertanggungjawab menemukan tindakbalas nuklear. Sesetengah pihak mendakwa Heisenberg sengaja melakukan sabotaj dalam usaha tersebut supaya tentera Nazi tidak berjaya di dalam Perang dunia –II. Pemerintah yang mengesyaki Heisenberg yang belot dimasukkan ke kem konsentrasi Nazi atas dakwaan khianat terhadap pemerintah.

Setelah dibebaskan dari kem tahanan Nazi, Heisenberg kembali menekuni fizik teori dan menghasilkan satu teori yang menggemparkan dan kontroversi di kalangan ilmuan fizik yang dikenali sebagai Prinsip Ketakpastian (Uncertaintay Principle). Pendekatannya yang luar biasa dalam mengemukakan teori tersebut banyak mendapat tentangan dari ahli komuniti fizik lain di seluruh dunia pada waktu itu sehinggakan Heisenberg sendiri pernah merasakan begitu sedih dan tertekan akibat penolakan tersebut. Setelah sekian lama cuba untuk meyakinkan bahawa teorinya itu benar, akhirnya ia diterima ramai bahkan menjadi begitu popular sehingga ke hari ini. Selain Hadiah Nobel Fizik pada tahun 1932, Heisenberg juga banyak menerima pengiktirafan lain bagi menyanjungi sumbangan beliau dalam dunia fizik.

Werner Heisenberg telah dikesan menghidap penyakit kanser di hujung usianya. Pada tahun 1976 beliau menghembuskan nafasnya yang terakhir di rumahnya di Munich, Jerman.