120 שנה להולדת ורנר הייזנברג, הפיזיקאי התיאורטי שהיה מאבות מכניקת הקוונטים, אך גם לאומן גרמני שניסה לייצר פצצת אטום עבור הנאצים

בשנת 1968 השתתף הפיזיקאי הגרמני ורנר הייזנברג (Heisenberg), חתן פרס נובל, בוועידה רבת משתתפים על פיזיקה עכשווית בטריאסטה שבאיטליה. כשעלה לשאת את דבריו, קם חוקר מישראל ועזב בזעם את האולם, כדי להביע את מחאתו על הרצאתו של מי שהגדיר "משתף פעולה עם הנאצים". האירוע הנקודתי הזה מסמל כנראה את ריבוי הסתירות בחייו של מי שהיה אחד מגדולי הפיזיקאים התיאורטיים של זמנו, ובה בעת לאומן גרמני שהוביל את תוכנית הגרעין של המשטר הנאצי במלחמת העולם השנייה.

הייזנברג בצעירותו | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל
ספורטאי, פיזיקאי גאון וגם פסנתרן מחונן. הייזנברג בצעירותו | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

ספורטאי ופסנתרן

ורנר קרל הייזנברג נולד ב-5 בדצמבר 1901 בעיירה וירצבורג. כשהיה בן תשע עברה המשפחה למינכן, שם מונה אביו לפרופסור ללימודים קלאסיים. בהשפעת אביו נחשף לכתביהם של הפילוסופים היוונים, ונהג לקרוא את כתביהם של אפלטון ואחרים במהלך טיולים בהרי האלפים. כך שילב את התחביבים של טיפוס הרים וטיולים מפרכים בטבע עם קריאת פילוסופיה. "לימוד הפילוסופיה עיצב את שכלי", כתב לימים.

הייזנברג היה תלמיד מצטיין, ובלט במיוחד במתמטיקה. גם הפיזיקה עניינה אותו מאוד, בעיקר כדרך ליישם רעיונות מתמטיים בעולם האמיתי. נוסף על אלה הוא היה ספורטאי, וכן הצטיין במוזיקה, היה פסנתרן מחונן, והתלבט בין קריירה במוזיקה לבין לימודי מדעים. ואולם, לימודיו בתיכון נקטעו באמצע 1918, כשלקראת סוף מלחמת העולם הראשונה החלה גרמניה לגייס נערים מגיל 16 ככוח עזר, והוא נשלח לעבוד בחווה חקלאית. לאחר המלחמה הצטרף הייזנברג לאחת מתנועות הנוער שפרחו בגרמניה. תנועות אלה קמו בין השאר כמענה להנהגה המבוגרת, השמרנית והמקובעת שהובילה את גרמניה לתבוסה במלחמה ולמחיר הכבד שהיא גבתה. הן עודדו התנגדות לקפיטליזם, לחומרנות ולצביעות, ועודדו חברוּת, אהבת טבע, וגם – לאומנות גרמנית. הייזנברג התקדם לדרגת מדריך בתנועה שלו, וב-1919 הוא וחניכיו השתתפו, כרצים שהעבירו הודעות, בפעילות צבאית למחצה נגד ארגון קומוניסטי במינכן.

ב-1920 החל הייזנברג את לימודיו באוניברסיטת מינכן. הוא ביקש לנצל את ההזדמנות שניתנה לתלמידים מצטיינים, ולעסוק במחקר מתקדם כבר במקביל לתואר הראשון. הוא התראיין אצל פרופסור למתמטיקה, אך כשהזכיר בשיחה את ספרו של המתמטיקאי הרמן וייל (Weyl) על היחסות של איינשטיין, נחרץ גורלו והמרצה פסק שהוא לא מתאים למתמטיקה. במקום זאת, פנה הייזנברג לפיזיקאי התיאורטי ארנולד זומרפלד (Sommerfeld), שקיבל אותו מיד.

ארנולד זומרפלד בהרצאה במינכן | מקור: LMU
לא פחות מארבעה תלמידים שלו זכו לימים בפרסי נובל בפיזיקה. ארנולד זומרפלד בהרצאה במינכן | מקור: LMU

אטומים ומערבולות

עיסוקו העיקרי של זומרפלד באותם ימים היה התחום המתפתח של מכניקת הקוונטים, וניסיון לשפר את מודל האטום של נילס בוהר. על פי המודל הזה, האלקטרונים נעים רק במסלולים מוגדרים סביב האטום, ורמות האנרגיה שלהם אינן רציפות, אלא יכולות להשתנות רק ב"מדרגות" קבועות. המודל הזה אמנם הסביר תופעות מסוימות, אך לא הצליח להסביר תופעות אחרות. זומרפלד ניסח בין השאר את חוק זומרפלד-וילסון, שקבע כי מסלולי האלקטרונים אינם מעגליים אלא אליפטיים, וסייע להסביר עוד כמה תופעות שנראו בניסויים.

הייזנברג היה מעורב עמוקות במחקר הקוונטי של זומרפלד, ואף היה שותף לכתיבת שני מאמרים בנושא. כבר במאמר הראשון הוא סיפק הסבר חלקי לתופעה שלא הובנה אז: פיצול של רמות האנרגיה באטום מימן בנוכחות שדה מגנטי. הייזנברג החליף את המספרים הקוונטיים השלמים בחצאים, מה שאיפשר לנוסחאות המתמטיות להסתדר עם התצפיות (את ההסבר הפיזיקלי יספקו כעבור כמה שנים גיאורג אוּלֶנְבֶּק (Uhlenbeck) וסמואל חַאוּדְסְמִיט (Goudsmit), עם גילוי הספין של האלקטרון). ב-1922 יצא הייזנברג להשתלמות באוניברסיטת גטינגן, שהייתה אז אחד המרכזים המובילים בעולם בפיזיקה ובמתמטיקה. הוא נפגש עם בוהר, שבא לביקור שם וניהל עמו שיחות ארוכות על מבנה האטום. לאחר מכן בילה עוד כמה חודשים בגטינגן, בהשתלמות אצל מקס בורן (Born), שהיה גם הוא מחלוצי הפיזיקה הקוונטית.

על אף מעורבותו והישגיו בתחום שכונה אז "התאוריה האטומית", הציע זומרפלד כי את עבודת הדוקטורט שלו יגיש הייזנברג בנושא אחר, פחות שנוי במחלוקת. קבוצתו עסקה גם בתחום המכניקה של זורמים, וזומרפלד הטיל על הייזנברג לחשב את המצבים שבהם זרימה של מים בשכבות (זרימה למינרית), תהפוך לזרימה מערבולתית. הוא עשה זאת תוך שימוש בכלים מתמטיים חדשניים, וגילה ממצא מפתיע, שלא רק זרימה חלשה יחסית היא יציבה, אלא גם זרימה חזקה מאוד.

העבודה שכתב בנושא הספיקה בהחלט לדוקטורט, אבל כדי לקבל את התואר היה על הייזנברג לעמוד גם בבחינה בעל פה, על העבודה ועל נושאים כלליים בפיזיקה. הייזנברג זלזל במהלך לימודיו בקורס המעבדה בפיזיקה, אך לרוע המזל המרצה בקורס היה אחד מבוחניו. הוא השיב בקלות על השאלות במתמטיקה ועל הנושאים הקשורים למחקרו, אך נכשל לחלוטין בשאלות שכל פיזיקאי אמור לדעת לענות עליהן, חישוב כושר ההפרדה של מיקרוסקופ או טלסקופ, או הסברת אופן פעולתן של סוללות. בשקלול בין הניקוד של אותו מרצה, שנתן לו ציון "נכשל" לבין הניקוד הגבוה של זומרפלד, הייזנברג עבר בקושי את הבחינה, וקיבל תואר דוקטור בגיל 21 וחצי.

הייזנברג הצעיר באוניברסיטת גטינגן, ב-1924 | צילום: Friedrich Hund, Wikipedia
דוקטורט בגיל 21, מרצה בגיל 22. הייזנברג הצעיר באוניברסיטת גטינגן, ב-1924 | צילום: Friedrich Hund, Wikipedia

פריצת דרך קוונטית

הייזנברג שב לגטינגן, והמשיך לעבור עם מקס בורן על התיאוריה הקוונטית של מבנה האטום. כעבור שנה בלבד, לאחר שהגיש עבודה נוספת, קיבל הסמכה לשמש מרצה, הישג נדיר בגיל כה צעיר. במקביל לעבודה כמרצה מן החוץ בגטינגן, התמסר לנסיונות ליישב את הסתירות בין המודלים הרגילים של מבנה האטום, למודלים הקוונטיים, שעדיין היו בחיתוליהם. בסופו של דבר הבין הייזנברג שכדי להתגבר על הבעיה, יש להשליך לפח את התפיסה כי האלקטרונים באטום מצייתים לחוקי המכניקה הקלאסית. הרעיון נבט במוחו כששהה בהלגולנד שבים הצפוני, לשם נמלט מגטינגן בעקבות אלרגיה אביבית קשה, ועד מהרה הוא ניסח סדרת משוואות המתארות את תנועת האלקטרון. "סיימתי לנסח את המשוואה האחרונה בשלוש לפנות בוקר", כתב לימים בספרו האוטוביוגרפי. "הייתי כה מעורער ונרגש שלא יכולתי לחשוב על שינה. יצאתי מהבית וטיפסתי על צוק כדי לצפות בזריחה". ב-1925 פרסם מאמר פורץ דרך המציג את שיטת החישוב שפיתח. המאמר הכה גלים עוד לפני שפורסם, והייזנברג הוזמן להרצות על עבודתו בהולנד ובבריטניה.

בינתיים, בורן, שבחן את החישובים, הגיע למסקנה ששיטת החישוב של הייזנברג אינה אלא מטריצה: מערך של מספרים או של מבנים אלגבריים, שאפשר לבצע עליו חישובים. הוא גייס את תלמידו המתמטיקאי פסקואל יורדן (Jordan) ושלושתם פיתחו יחד את שיטת המטריצות ככלי לחשב את מרכיבים של תנועת האלקטרונים באטום, כמו למשל התנע הזוויתי שלהם. המאמר המשותף שלהם, שראה אור ב-1926, ופירט את "מכניקת המטריצות", סלל את הדרך למדענים אחרים להשתמש בה לחישובים מורכבים. כך למשל הצליח עמיתו של הייזנברג, וולפגנג פאולי (Pauli), לחשב בשיטה הזו את מסלול האלקטרון באטום המימן. הפיתוח של הייזנברג היה לאחד מעמודי היסוד של מכניקת הקוונטים המתגבשת, והפך אותו לדמות מרכזית בתחום.

הייזנברג מדבר על הפיזיקה שלו ועקרון אי הוודאות (באנגלית): 

אי ודאות

לאחר פרסום המאמר יצא הייזנברג לקופנהגן, שם קיבל משרת מרצה באוניברסיטה והזדמנות לעבוד ישירות עם נילס בוהר. באותה תקופה פרסם הפיזיקאי האוסטרי ארווין שרדינגר (Schrödinger), את משוואת הגל המהפכנית, שאיפשרה לנתח את תנועת האלקטרון באטום כאילו היה גל אלקטרומגנטי, ולא חלקיק בעל מסה. הפיתוח המהפכני של "מכניקת הגלים" איפשר לבצע ביתר קלות את החישובים המסובכים שנדרשו בשיטה של הייזנברג, אבל עד מהרה התברר שהם מובילים לאותן תוצאות, וכי גם המשוואות של הייזנברג משקפות את הטבע הכפול של האור ושל החומר, המתנהגים לעיתים כמו גלים ולעיתים כמו חלקיקים מוצקים.

הייזנברג (משמאל) עם נילס בוהר | צילום: Fermilab, U.S. Department of Energy, נחלת הכלל
הזדמנות לעבודה משותפת. הייזנברג (משמאל) עם נילס בוהר | צילום: Fermilab, U.S. Department of Energy, נחלת הכלל

כשעשה בעצמו שימוש במשוואות של שרדינגר לחישוב המיקום והתנע הזוויתי של האלקטרון באטום, הבין הייזנברג שאותו טבע כפול, התנהגות שהיא גם חלקיקית וגם גלית, טומן בחובו סתירה מובנית: אי אפשר למדוד בדיוק גם את המיקום המדויק של האלקטרון, או חלקיק אחר, וגם את התנע שלו, המשקף את מהירותו. הוא כינה זאת "אי הדיוק" במאמר המפורסם שראה אור ב-1927, אך כיום התופעה מכונה "עקרון אי הוודאות", וגם היא אחד המרכיבים החשובים במכניקת הקוונטים.

משמעות נוספת של עבודתו של הייזנברג הייתה כי העדר היכולת למדוד במדויק פרמטר מסוים, אומר שאנו יכולים לקבל תוצאה שאינה מוחלטת, אלא הסתברותית. למשל, אם נמדוד את מהירות האלקטרון, לא נוכל לדעת את מיקומו, אלא רק את ההסתברות למצוא אותו במקום מסוים. השאלה בדבר טיבם האקראי של מרכיבים במכניקת הקוונטים עוררה ויכוח סוער בין הפיזיקאים, ובראשם נילס בוהר, שהיה בין תומכיה של התיאוריה ואלברט איינשטיין, שסירב להשלים עם הממד ההסתברותי שלה, וכתב בהקשר זה את המשפט המפורסם "אלוהים אינו משחק בקוביות".

על אף הסתייגותו מההיבט הזה, הכיר איינשטיין בחשיבות עבודתו של הייזנברג, והמליץ עליו, על בורן ועל יורדן לקבל את פרס נובל בפיזיקה ב-1932. הוועדה החליטה להעניק את הפרס רק להייזנברג, והוא קיבל אותו באיחור של שנה, על פיתוחה של מכניקת הקוונטים. באותו טקס הוענק הפרס בפיזיקה של 1933 לשניים מהחלוצים האחרים של התחום, ארווין שרדינגר ופול דיראק (Dirac).

הייזנברג (מימין) עם מלך שוודיה (במרכז) ועם הפיזיקאי ארווין שרדינגר בטקס בסטוקהולם ב-1933 | מקור: physicsworld.com
פרס נובל בגיל 31. הייזנברג (מימין) עם מלך שוודיה (במרכז) ועם הפיזיקאי ארווין שרדינגר בטקס בסטוקהולם ב-1933 | מקור: physicsworld.com

נאמנות במבחן

בעת קבלת הפרס כבר היה הייזנברג פרופסור באוניברסיטת לייפציג, שבה בחר ב-1927 מבין כמה הצעות שקיבל, בין השאר משום ששם הייתה לו אפשרות להקים מחלקה לפיזיקה לפי רצונו. ההתחלה הייתה קשה – לסמינר הראשון שלו הגיעו רק שני מאזינים – אך תוך זמן קצר משכה המחלקה בראשותו מדענים בעלי שם.

בתחילת 1933 תפסו הנאצים את השלטון בגרמניה. לשלטון הנאצי ולחוקי הגזע שהחיל היו השפעות מרחיקות לכת גם על המדע הגרמני – חוקרים רבים ממוצא יהודי פוטרו מעבודתם ונמלטו מהמדינה. הייזנברג חשש לגורלם, ובעיקר לגורלו של המחקר בגרמניה, שהיה נתון כעת לגחמות של שלטון אנטי-אינטלקטואלי, שהמדע עניין אותו כקליפת השום. בספרו האוטוביוגרפי כתב הייזנברג כי התלבט אם לעזוב את גרמניה, ובסופו של דבר החליט להישאר, בין השאר בעצתו של הפיזיקאי הנערץ מקס פלנק (Plank), ששכנע אותו כי אם יקבל משרה מחוץ לגרמניה, יתפוס את מקומו של פליט שאולי יהיה זקוק לה באמת. כמו כן, פלנק היה משוכנע שהמשטר הנאצי ימיט אסון על גרמניה, ואמר שיהיו דרושים אנשים כמו הייזנברג להנהיג את גרמניה אחרי האסון.

החלטתו של הייזנברג להישאר נאמן לגרמניה, ובמידה רבה גם לנוחותו, עלתה לו במחיר לא פשוט. קבוצה של פיזיקאים אנטישמים ופרו-נאצים, בראשות חתני פרס נובל פיליפ לנארד (Lenard) ויוהנס שטארק (Stark) פתחה במתקפה תקשורתית עליו, והאשימה אותו בהיותו "יהודי לבן", כלומר ארי המתנהג כמו יהודי ומקדם את מה שהם כינו "הפיזיקה היהודית", כמו יחסות ומכניקת הקוונטים, ובמאמר בביטאון ה-SS הם אף קראו להעלים את הייזנברג. ב-1935, כשארנולד זומרפלד הגיע לגיל פרישה, היה הייזנברג המועמד הטבעי להחליפו כראש המכון לפיזיקה תיאורטית במינכן, אך מתנגדיו הקולניים סיכלו שוב ושוב את המינוי.

בינתיים הייזנברג עמד במוקד של חקירת SS ממושכת בדבר נאמנותו לגרמניה. בין השאר השתיל הארגון סוכנים בהרצאותיו, צותת לטלפונים שלו, ובשלב מסוים אף עצר אותו לחקירה. בלית ברירה פנה הייזנברג לאמו, שהייתה מיודדת עם אמו של ראש ה-SS, היינריך הימלר. זה הביא להפסקת הרדיפה, אך לא הציל את המינוי במינכן. אחרי ארבע שנים של ויכוחים נאלצה האוניברסיטה לבחור לראש המכון לפיזיקה תיאורטית חוקר שכלל לא עסק בתחום, וזומרפלד כינה אותו "אידיוט מושלם".

באותה תקופה קשה הייתה להייזנברג קרן אור אחת: ב-1937 הוא פגש באירוע מוזיקלי צעירה בשם אליזבת שומכר. הרומן הסוער ביניהם הוביל לנישואים לאחר שלושה חודשי היכרות בלבד. תשעה חודשים לאחר מכן נולדו להם תאומים, וולפגנג ואנה מריה, ובשנים הבאות עוד חמישה ילדים. הוא גם קנה עבור המשפחה בית כפרי בהרים בדרום גרמניה, שישמש גם מקום מפלט למשפחתו במידת הצורך, במלחמה שבואה נראה בלתי נמנע.

היינזברג ואליזבת שומכר בעת אירוסיהם, 1937 | מקור: themarginalian
רומן שהתלקח בחטף, המשיך כל חייהם והביא שבעה ילדים. היינזברג ואליזבת שומכר בעת אירוסיהם, 1937 | מקור: themarginalian

מועדון האורניום

בקיץ 1939 יצא הייזנברג לביקור בארצות הברית, שם הציג תיאוריה חדשה בנוגע לקרינה קוסמית. לא כל עמיתיו האמריקאים השתכנעו ממנה, ואחת ההרצאות הסתיימה בוויכוח קולני ונוקב עם רוברט אופנהיימר (Oppenheimer), פיזיקאי אמריקאי מבריק שעבד עם מקס בורן בגטינגן כמה שנים לפניו. הוויכוח היה אולי סימן לבאות – תוך זמן קצר יעמוד כל אחד מהם בראש המאמץ של ארצו לפתח נשק גרעיני.

הוא גם התארח במישיגן אצל ידידו, הפיזיקאי ההולנדי היהודי סמואל חאודסמיט שהיגר לארצות הברית. כמו רבים, גם חאודסמיט תהה מדוע הייזנברג התעקש לשוב לגרמניה, ודחה הצעות רבות למשרה בארצות הברית. הייזנברג השיב שוב ושוב שהוא מחויב לארצו, לחבריו, ולתלמידיו התלויים בו, והם – בניגוד אליו – אינם יכולים לקבל בקלות הצעות עבודה מחוץ לגרמניה.

בספטמבר 1939 פלשה גרמניה לפולין, והתחילה את מלחמת העולם השנייה. לאחר שבריטניה וצרפת הכריזו מלחמה על גרמניה ציפה הייזנברג כי יגוייס לשירות צבאי, אך במקום זאת גויס לפרויקט אחר בחסות הצבא. בתחילת 1939 פרסמו ליזה מייטנר ואוטו האן דיווחים ראשונים על ביקוע של אטום אורניום. פיזיקאים רבים הבינו מיד כי האנרגיה הרבה המשתחררת בביקוע גרעין האטום יכולה להפוך לכלי נשק רב עוצמה. בעלות הברית, שחששו כי גרמניה הנאצית תנסה לפתח נשק כזה, פתחו, בעידודם של מדענים בכירים, במרוץ לפתח פצצה כזו לפני הגרמנים.

עם מקס בורן ועם חלוצי הביקוע הגרעיני ליזה מייטנר ואוטו האן | מקור: AMERICAN PHILOSOPHICAL SOCIETY / SCIENCE PHOTO LIBRARY
הרבה אחרי המלחמה: הייזנברג (מאחור) עם מקס בורן ועם חלוצי הביקוע הגרעיני ליזה מייטנר ואוטו האן | מקור: AMERICAN PHILOSOPHICAL SOCIETY / SCIENCE PHOTO LIBRARY

זמן קצר לאחר פרוץ המלחמה זומן הייזנברג לברלין, עם עוד פיזיקאים וכימאים בכירים. שם הוטל עליהם להתחיל לבחון את האפשרויות הגלומות בגרעין לטובת עוצמתה הצבאית של גרמניה, במסגרת פרויקט חשאי שכונה "מועדון האורניום" (Uranverein). הייזנברג צלל אל הנושא, ותוך שלושה חודשים הגיש לממונים עליו שני דו"ח, אחד על אנרגיה גרעינית ואחד על ההיתכנות של פצצה גרעינית, מספר סם קין (Kean) בספרו The Bastard Brigade. צוות בראשותו החל לעבוד על פיתוח תגובת שרשרת גרעינית, כלומר בניית כור גרעיני. עדיין פגוע מהחקירה והחשדות בעניין ה"פיזיקה היהודית", הוא היה נחוש להוכיח שהוא לא רק גאון בפיזיקה תיאורטית, אלא גם יכול לבנות במו ידיו דברים שעובדים. הוא היה תחרותי מאוד, ומבחינתו הפיזיקה הייתה עוד סוג של ספורט – תחרות לבנות את הכור הגרעיני הראשון ולהביא כבוד לגרמניה.

מועדון האורניום סבל מקשיים רבים, בעיקר חוסר תקציב ומחסור בציוד ובחומרים. אף על פי כן הצליח הייזנברג ב-1941 לבנות מתקן גרעיני קטן, שהביא לעלייה במספר הנייטרונים. כשגרעין של אטום אורניום מתפרק ליסודות קטנים יותר, נוסף על האנרגיה שנפלטת, משתחררים ממנו גם שלושה נייטרונים. אם יש בסביבה עוד אטומים של אורניום בקיע, ואחד הנייטרונים פוגע בגרעין אורניום כזה במהירות המתאימה, הוא עשוי לגרום גם להתבקעותו, לפליטה של עוד שלושה נייטרונים וחוזר חלילה. במתקן שיש בו הרבה מאוד אורניום מועשר, תגובת השרשרת הזו תהיה מהירה מאוד ותוביל לפיצוץ גרעיני. עם פחות אורניום, אפשר לקיים תגובת שרשרת בקצב יציב, ולייצר אנרגיה גרעינית. הייזנברג לא הגיע לשלב הזה, אבל הצליח לקיים תגובת שרשרת עם עלייה קטנה במספר הנייטרונים: צעד ראשון וחשוב.

לרוע מזלו, סדרה של תאונות עבודה במעבדה גרמה לכמה פיצוצים עזים, אמנם לא גרעיניים, אבל מספיקים כדי לגרום נזק לציוד ולעכב את העבודה. השמועות על הצלחתו בניסוי הגיעו לבסוף לשירותי המודיעין של בעלות הברית, אבל כדרכן של שמועות, עד אז התערבבו בהן דיווחים על הפיצוצים במעבדה, ואנשי הביון מיהרו להסיק כי הייזנברג וצוותו כבר הגיעו לפיצוץ גרעיני. זה היה אחד הגורמים להגברת המאמץ של ארצות הברית ובעלות בריתה לדרבן את פיתוח הנשק הגרעיני ולהקים לשם כך את תוכנית מנהטן, שריכזה את הנושא.

חלק גדול מהמחקר התבצע במבנה הזה במכון הקיסר וילהלם בברלין, שהוסווה כמעבדה לחקר נגיפים כדי לשמור על חשאיות ולהרחיק סקרנים | צילום: www.fu-berlin.de מתוך Weebly.com
מועדון האורניום. חלק גדול מהמחקר התבצע במבנה הזה במכון הקיסר וילהלם בברלין, שהוסווה כמעבדה לחקר נגיפים כדי לשמור על חשאיות ולהרחיק סקרנים | צילום: fu-berlin.de מתוך Weebly.com

על הכוונת

ב-1942 עבר הייזנברג לברלין, ומונה לפרופסור במכון קייזר וילהלם, שם המשיך לעבוד על "מכונת האורניום", כפי שכונה הכור הגרעיני הנסיוני. העבודה התעכבה בין השאר בגלל הפצצות של בעלות הברית, ובעיקר בגלל העדר תקציב. בעקבות נזקי ההפצצות בברלין הוחלט להעביר את המתקן הנסיוני למיקום נסתר במערה הררית באזור הכפר הייגרלוך בדרום גרמניה. הייזנברג עדיין ניסה לקדם את בניית הכור, אך לא בהצלחה רבה, ולא הצליח לייצר תגובת שרשרת גרעינית אמיתית, מה שהאמריקאים, בהובלת אנריקו פרמי, עשו כבר ב-1942. הוא חידש חלקית את עיסוקו בתחומי מחקר אחרים, וב-1944 קיבל אישור לצאת לקופנהגן, ובסוף השנה להרצאות בשווייץ.

מבחינת הביון האמריקאי, ביקורו של הייזנברג בשווייץ הנייטרלית היה הזדמנות פז לגלות עד כמה התקדמה תוכנית הגרעין בהובלתו, ואולי לעצור אותה באמצעות חיסולו (לאחר שחטיפה ירדה מהפרק בגלל הסיכון). המשימה הוטלה על כתפיו של אחד המרגלים הססגוניים ביותר שהפעיל הביון האמריקאי במלחמה: מוֹ ברג (Berg), יהודי דובר גרמנית ושפות רבות אחרות, שהיה כוכב בייסבול בצעירותו, והפך לאיש מודיעין. לאחר קורס מזורז בפיזיקה גרעינית נשלח ברג, חמוש באקדח, להתחזות לתלמיד מחקר שוויצרי ולהאזין להרצאה בציריך. אם יתרשם ממנה שגרמניה קרובה לפיתוח נשק גרעיני, יהיה עליו לרצוח את הייזנברג.

למגינת לבו של ברג, הייזנברג דיבר על נושאים תיאורטיים שאינם קשורים כלל לאנרגיה גרעינית. לאחר ההרצאה הוא הצליח ללוות את הייזנברג למלונו ולשוחח איתו בדרך, אך נכשל במאמציו לחלץ מידע על תוכנית הגרעין, ולמרות ההזדמנות לירות בו ברחוב החשוך, החליט לא לעשות זאת. הוא הצליח לארגן לעצמו הזמנה לארוחת ערב שבה השתתף הייזנברג. האורח הנכבד הודה כי גרמניה מובסת במלחמה, וברג שיער שאדם היודע כי ארצו מחזיקה בפצצת אטום לא היה מזדרז להודות בתבוסתה. כשלא הצליח לחלץ ממנו שום מידע על תוכנית הגרעין, ויתר סופית על נסיון החיסול.

כוכב הבייסבול שהפך למרגל נשלח לחסל את הייזנברג אם יתברר שגרמניה קרובה לפצצת אטום. מו ברג בשווייץ, 1946 | מקור: paw.princeton.edu
כוכב הבייסבול שהפך למרגל נשלח לחסל את הייזנברג אם יתברר שגרמניה קרובה לפצצת אטום. מו ברג בשווייץ, 1946 | מקור: paw.princeton.edu

תירוצים מאוחרים

באפריל 1945 נטשו הגרמנים את מתקן הגרעין הסודי בהייגרלוך, ימים אחדים לפני שהצבא הצרפתי הגיע לשם. אל הכוח הצרפתי נלווה צוות אמריקאי קטן שתפקידו היה לגלות כמה התקדמה גרמניה הנאצית בתוכנית הגרעין, ולחקור את המדענים שהשתתפו בה. המדען הבכיר של הצוות היה לא אחר מסמואל חאודסמיט, ידידו הוותיק של הייזנברג. כשראה את הכור בהייגרלוך, נדהם חאודסמיט מהפיגור של הנאצים אחרי תוכנית הגרעין האמריקאית והיה המום כשהבין עד כמה הם היו רחוקים מפצצת אטום. הייזנברג עצמו הגיע לבית הנופש של משפחתו לאחר שלושה ימי מסע מפרך, תוך התחמקות מאנשי SS שצדו עריקים. כמה ימים לאחר מכן עצרו אותו שם חיילי בעלות הברית.

הייזנברג שמח לראות שהחוקר שלו הוא חברו משכבר הימים. חאודסמיט שמח פחות. במהלך המלחמה הוא הצליח להעביר מסר להייזנברג, והתחנן שיפעיל את קשריו כדי לסייע להוריו שנשארו בהולנד ונשלחו למחנה ריכוז. הייזנברג התמהמה, ולא עשה דבר עד שכבר היה מאוחר מדי, ובני הזוג חאודסמיט נרצחו במחנה ההשמדה אושוויץ. החוקר ההולנדי גם הופתע משחצנותו של הייזנברג בדבר התקדמותו בתחום הגרעין – לגרמנים לא היה מושג עד כמה ארצות הברית הקדימה אותם בפיתוח הפצצה.

הייזנברג ומדעני הגרעין האחרים של גרמניה הועברו לחווה מבודדת בבריטניה, שם הוחזקו במעצר בתנאים נוחים יחסית, אך עם שפע מתקני האזנה בתקווה שבשיחות ביניהם – בין החקירות – יסגירו עוד סודות של תוכנית הגרעין. אט-אט השתכנעו בעלות הברית, גם מהחקירות וגם מהממצאים בשטח, שתוכנית הגרעין של גרמניה נשארה כמעט על הנייר והישגיה היו עלובים. איך זה קרה? הייזנברג ומדענים אחרים ניסו לטעון כי נמנעו בכוונה מפיתוח פצצת אטום, כדי לא לתת נשק כה קטלני בידיו של היטלר. הטענה הזו, שהייזנברג המשיך להשמיע גם אחרי המלחמה, כנראה לא עומדת במבחן ההיסטוריה. "התכנית הגרמנית מעולם לא התקרבה לקנה מידה תעשייתי כי הפיזיקאים חשבו שהפצצה מצויה מעבר להישג ידם [...], ולא משום שהפצצה הייתה בעיניהם נשק לא מוסרי שאסור לפתח", כתב ג'ים באגוט בספרו הפצצה.  "כפי שהייזנברג עצמו הודה, הסיבה הייתה העדר אומץ להסתכן ולבקש מימון למאמץ בהיקף תעשייתי בשעת הכושר שהזדמנה להם".

באוגוסט 1945 קיבלו המדענים הגרמנים העצורים את הדיווח על כך שהאמריקאים הטילו את פצצות האטום הראשונות על יפן. הם הוכו בתדהמה. נראה שאיש מהם, כולל הייזנברג, לא האמין עד אותו רגע שהאמריקאים אכן הביסו אותם גם במלחמה המדעית.

חיילים של בעלות הברית מפרקים את ה"כור" הגרמני בהייגרלוך | צילום: Sergeant Malcolm (Mickey) Thurgood, U. S. Army photographer, Wikipedia, public domain
התקשו להאמין כמה הם היו רחוקים בפועל מהפצצה. חיילים של בעלות הברית מפרקים את ה"כור" הגרמני בהייגרלוך | צילום: Sergeant Malcolm (Mickey) Thurgood, U. S. Army photographer, Wikipedia, public domain

שיקום וגישור

ב-1946 שוחררו מדעני הגרעין הגרמנים והוחזרו לארצם. הייזנברג התיישב בגטינגן, והשקיע את מלוא מרצו בשיקום המדע הגרמני. הוא מונה לראש מכון מקס פלנק לפיזיקה, היה חבר במועצה המדעית הלאומית ופעל לשקם ולחדש את קשרי המדע של גרמניה עם מדענים ממדינות אחרות. בין השאר הוא היה מעורב בהקמת CERN – המרכז האירופי למחקר גרעיני, המפעיל את מאיץ החלקיקים הענקי בשווייץ. לצד תפקידים ציבוריים רבים הוא המשיך לעסוק במחקר, בעיקר בתחום הקרינה הקוסמית, וכן בפיזיקה של הפלזמה ובאפשרות לבצע היתוך גרעיני, ופרסם מאמרים רבים. בערוב ימיו התפתה, כמו עוד מדענים בעלי שם, לנסות לפתח תיאוריה שדה מאוחדת, שתגדיר באותם כלים את הכוחות הפועלים בפיזיקה ותיישב את הסתירות לכאורה בין הפיזיקה הקוונטית, הפועלת בקנה מידה זעיר, לפיזיקה הקלאסית. כמוהם, גם הוא נכשל בכך.

ב-1958 עבר המכון לעירו האהובה, מינכן, והייזנברג המשיך לנהל אותו עד שפרש לגמלאות ב-1970. הוא עשה כמה סיורי הרצאות בעולם, וכן קיבל פרסים רבים, בעיקר בגרמניה, אבל גם נבחר לחבר זר באקדמיה המלכותית הבריטית. לצד אמונתו היוקדת במדע, הייזנברג נשאר נוצרי מאמין כל ימי חייו, ובמאמר שפרסם ניסה ליישב את הסתירות לכאורה בין שני העולמות. הייזנברג חלה בסרטן כליות ומת בביתו בפברואר 1976, בגיל 75.

הייזנברג שלישי משמאל בכינוס של חתני פרס נובל ב-CERN ב-1962 | צילום: CERN / SCIENCE PHOTO LIBRARY
פעל רבות לשיקום הקשרים המדעיים עם העולם אחרי המלחמה. הייזנברג שלישי משמאל בכינוס של חתני פרס נובל ב-CERN ב-1962 | צילום: CERN / SCIENCE PHOTO LIBRARY

"הידיעה על מותו של הייזנברג הכתה בהלם רבים מחבריו ומעריציו. אין פיזיקאי תיאורטי שתרם יותר ממנו לתחום שלנו", כתב הפיזיקאי יוג'ין ויגנר בהספד בכתב העת Physics Today. "בה בעת הוא היה חברותי לכולם, וחף מכל התנשאות. [...] אפשר לקוות שלא רק פירות חשיבתו יישארו עמנו זמן רב, אלא גם זכר אישיותו".

הייזנברג אכן נחשב גם היום, 45 שנים לאחר מותו, לאחד הפיזיקאים הגדולים של המאה העשרים. שמו זכה לעדנה מחודשת בזכות סדרת הטלוויזיה המצליחה "שובר שורות", שבמרכזה מורה למדעים שהופך ליצרן וסוחר מצליח בסמים קשים. כדי לשמור את זהותו בסוד, הוא מכנה עצמו בשם "הייזנברג" – השם הראשון של מדען גדול שקפץ לו לראש.

"אמור את שמי" – בריאן קרנסטון בתפקיד וולטר ווייט, המכנה עצמו "הייזנברג":