فيرنر هايزنبرغ

وُلد فيرنر كارل هايزنبرغ في فورتسبورغ بألمانيا، وهو ابن كاسبار إرنست أوغست هايزنبرغ ^{[ 8 ]} وآني ويكلين. كان والده مدرسًا للغات الكلاسيكية في مدرسة ثانوية، ثم أصبح الأستاذ الجامعي الوحيد في ألمانيا المتخصص في دراسات اللغة اليونانية في العصور الوسطى والحديثة. ^{[ 9 ]}

نشأ هايزنبرغ وعاش مسيحيًا لوثريًا . ^{[ 10 ]} في أواخر سنوات مراهقته، قرأ هايزنبرغ كتاب طيماوس لأفلاطون أثناء تنزهه في جبال الألب البافارية . وروى حوارات فلسفية دارت بينه وبين زملائه الطلاب وأساتذته حول فهم الذرة خلال تلقيه تدريبه العلمي في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ ، وجامعة غوتنغن ، وجامعة كوبنهاغن . ^{[ 11 ]} صرّح هايزنبرغ لاحقًا قائلًا: "تشكّل عقلي من خلال دراسة الفلسفة وأفلاطون وما شابه ذلك" ^{[ 12 ]} وأن "الفيزياء الحديثة قد حسمت الأمر لصالح أفلاطون. في الواقع، أصغر وحدات المادة ليست أجسامًا مادية بالمعنى المعتاد؛ إنها أشكال، أفكار لا يمكن التعبير عنها بوضوح إلا باللغة الرياضية". ^{[ 13 ]}

في عام ١٩١٩، وصل هايزنبرغ إلى ميونيخ كعضو في الفريكوربس لمحاربة جمهورية بافاريا السوفيتية التي تأسست قبل عام. وبعد خمسة عقود، استذكر تلك الأيام على أنها كانت أيام مرح شبابي، مثل "لعب الشرطة واللصوص وما شابه؛ لم يكن الأمر جديًا على الإطلاق"؛ ^{[ ١٤ ]} واقتصرت واجباته على "مصادرة الدراجات أو الآلات الكاتبة من المباني الإدارية "الحمراء"، وحراسة السجناء المشتبه بانتمائهم إلى "الحمر". ^{[ ١٥ ]}

من عام 1920 إلى عام 1923، درس الفيزياء والرياضيات في جامعة لودفيغ ماكسيميليانز في ميونيخ تحت إشراف أرنولد سومرفيلد وفيلهلم فين وفي جامعة غوتنغن مع ماكس بورن وجيمس فرانك والرياضيات مع ديفيد هيلبرت . حصل على الدكتوراه في عام 1923 من جامعة لودفيغ ماكسيميليانز في ميونيخ تحت قيادة سومرفيلد.

في يونيو 1922، اصطحب سومرفيلد هايزنبرغ إلى غوتينغن لحضور مهرجان بور ، إذ كان سومرفيلد مهتمًا بصدق بطلابه، وكان على دراية باهتمام هايزنبرغ بنظريات نيلز بور في الفيزياء الذرية . في ذلك الحدث، كان بور محاضرًا ضيفًا، وألقى سلسلة من المحاضرات الشاملة حول فيزياء الكم الذرية، وهناك التقى هايزنبرغ بور للمرة الأولى، وكان لهذا اللقاء أثرٌ بالغٌ عليه. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

كانت أطروحة هايزنبرغ للدكتوراه ، التي اقترح سومرفيلد موضوعها، حول الاضطراب ؛ ^{[ 19 ]} ناقشت الأطروحة استقرار التدفق الصفائحي وطبيعة التدفق المضطرب . وقد تم بحث مشكلة الاستقرار باستخدام معادلة أور-سومرفيلد ، وهي معادلة تفاضلية خطية من الدرجة الرابعة للاضطرابات الصغيرة الناتجة عن التدفق الصفائحي. وقد عاد لفترة وجيزة إلى هذا الموضوع بعد الحرب العالمية الثانية. ^{[ 20 ]}

في غوتينغن، وتحت إشراف بورن، أكمل تأهيله في عام 1924 بأطروحة تأهيلية حول تأثير زيمان الشاذ . ^{[ 21 ] [ 2 ] [ 22 ] [ 23 ]}

في شبابه، كان عضواً وقائداً كشفياً في جمعية "نيوبفادفايندر" الكشفية الألمانية ، وهي جزء من حركة الشباب الألمانية . ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]} في أغسطس 1923، نظم روبرت هونسيل وهايزنبرغ رحلة إلى فنلندا مع مجموعة كشفية من هذه الجمعية من ميونيخ. ^{[ 27 ]}

كان هايزنبرغ مولعًا بالموسيقى الكلاسيكية وعازف بيانو بارعًا؛ وكان العزف للآخرين جزءًا بارزًا من حياته الاجتماعية. ^{[ 2 ]} خلال أواخر عشرينيات وأوائل ثلاثينيات القرن العشرين، كان يعزف الموسيقى ويرقص كثيرًا في منزل تلميذه الأرستقراطي كارل فريدريش فون فايتسكر في برلين ، وخلال تلك الفترة، بدأ علاقة غرامية مع شقيقة كارل، أديلهيد، التي كانت في سن المراهقة، مما جعله غير مرغوب فيه في منزلهم لفترة من الزمن. ^{[ 28 ]} بعد سنوات، قاده اهتمامه بالموسيقى أيضًا إلى لقاء زوجته المستقبلية. في يناير 1937، التقى هايزنبرغ بإليزابيث شوماخر (1914-1998) في حفل موسيقي خاص. كانت شوماخر ابنة أستاذ اقتصاد شهير في برلين، وكان شقيقها هو الاقتصادي إي إف شوماخر ، مؤلف كتاب " الصغير جميل" . تزوج هايزنبرغ وشوماخر في 29 أبريل. وُلِدَ التوأمان غير المتطابقين ماريا وولفغانغ في يناير 1938، وعندها هنّأ فولفغانغ باولي هايزنبرغ على "إبداعه الزوجي" - وهو تلاعب لفظي بعملية من فيزياء الجسيمات الأولية، وهي إنتاج الأزواج . وأنجبا خمسة أطفال آخرين خلال الاثني عشر عامًا التالية: باربرا، وكريستين، ويوشين ، ومارتن ، وفيرينا. ^{[ 29 ] [ 30 ]} وفي عام 1939، اشترى منزلًا صيفيًا لعائلته في أورفيلد آم فالشنزي ، جنوب ألمانيا.

أصبح أحد أبناء هايزنبرغ، مارتن هايزنبرغ ، عالم أحياء عصبية في جامعة فورتسبورغ ، بينما أصبح ابنه الآخر، يوشين هايزنبرغ ، أستاذًا للفيزياء في جامعة نيو هامبشاير . ^{[ 31 ]}

من عام ١٩٢٤ إلى عام ١٩٢٧، شغل هايزنبرغ منصب محاضر خاص في جامعة غوتنغن ، ما يعني أنه كان مؤهلاً للتدريس والامتحان بشكل مستقل، دون الحاجة إلى منصب رسمي. وفي الفترة من ١٧ سبتمبر ١٩٢٤ إلى ١ مايو ١٩٢٥، وبموجب منحة من مجلس التعليم الدولي التابع لمؤسسة روكفلر ، ذهب هايزنبرغ لإجراء أبحاث مع نيلز بور ، مدير معهد الفيزياء النظرية في جامعة كوبنهاغن . وفي ٧ يونيو، وبعد أسابيع من فشله في تخفيف نوبة حادة من حمى القش باستخدام الأسبرين والكوكايين، ^{[ ٣٢ ]} لجأ هايزنبرغ إلى جزيرة هيليغولاند في بحر الشمال، الخالية من حبوب اللقاح ، للتركيز على ميكانيكا الكم. ^{[ 33 ] [ 34 ]} نُشرت ورقته البحثية الرائدة، " Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen " ("إعادة تفسير العلاقات الحركية والميكانيكية من منظور نظرية الكم")، والمعروفة أيضًا بورقة إعادة التفسير ، في سبتمبر 1925. ^{[ 35 ]} عاد إلى غوتينغن، وخلال ستة أشهر تقريبًا، طوّر مع ماكس بورن وباسكوال جوردان صياغة ميكانيكا المصفوفات لميكانيكا الكم . في الأول من مايو 1926، بدأ هايزنبرغ عمله كمحاضر جامعي ومساعد لبور في كوبنهاغن. وفي كوبنهاغن، عام 1927، طوّر هايزنبرغ مبدأ عدم اليقين ، أثناء عمله على الأسس الرياضية لميكانيكا الكم. في 23 فبراير، كتب هايزنبرغ رسالة إلى زميله الفيزيائي فولفغانغ باولي ، وصف فيها مبدأه الجديد لأول مرة. ^{[ 36 ]} في ورقته البحثية حول هذا المبدأ، ^{[ 37 ]} استخدم هايزنبرغ كلمة " Ungenauigkeit " (عدم الدقة)، وليس "الغموض"، لوصفه. ^{[ 2 ] [ 38 ] [ 39 ]}

في عام 1927، عُيّن هايزنبرغ أستاذاً عادياً (professor ordinarius) للفيزياء النظرية ورئيساً لقسم الفيزياء في جامعة لايبزيغ ؛ وألقى محاضرته الافتتاحية هناك في 1 فبراير 1928. وفي أول ورقة بحثية له نُشرت من لايبزيغ، ^{[ 40 ]} استخدم هايزنبرغ مبدأ استبعاد باولي لحل لغز المغناطيسية الحديدية . ^{[ 2 ] [ 22 ] [ 38 ] [ 41 ]}

في سن الخامسة والعشرين، حصل هايزنبرغ على لقب أصغر أستاذ متفرغ في ألمانيا، وشغل كرسي الأستاذية ^{[ 42 ]} في معهد الفيزياء النظرية بجامعة لايبزيغ. وقد ألقى محاضرات حضرها فيزيائيون مثل إدوارد تيلر وروبرت أوبنهايمر ^{[ 42 ]} ، الذين عملوا لاحقًا في مشروع مانهاتن ^{[ 43 ]} لصالح الولايات المتحدة.

خلال فترة عمل هايزنبرغ في لايبزيغ، تجلى المستوى الرفيع لطلاب الدكتوراه وطلاب الدراسات العليا والباحثين الذين درسوا وعملوا معه من خلال الشهرة التي نالها الكثيرون منهم لاحقاً. ومن بينهم: إريك باج ، وفيليكس بلوخ ، وأوغو فانو ، وسيغفريد فلوغه ، وويليام فيرميليون هيوستن ، وفريدريش هوند ، وروبرت إس. موليكن ، ورودولف بيرلز ، وجورج بلاكزيك ، وإيزيدور إسحاق رابي ، وفريتز ساوتر ، وجون سي. سلاتر ، وإدوارد تيلر ، وجون هاسبروك فان فليك ، وفيكتور فريدريك فايسكوبف ، وكارل فريدريش فون فايتسكر ، وغريغور فينتزل ، وكلارنس زينر . ^{[ 44 ]}

في أوائل عام 1929، قدّم هايزنبرغ وباولي أولى ورقتين بحثيتين وضعتا الأساس لنظرية الحقل الكمومي النسبية . ^{[ 45 ]} وفي العام نفسه، قام هايزنبرغ بجولة محاضرات شملت الصين واليابان والهند والولايات المتحدة. ^{[ 38 ] [ 44 ]} وفي ربيع عام 1929، كان محاضرًا زائرًا في جامعة شيكاغو ، حيث ألقى محاضرات حول ميكانيكا الكم. ^{[ 46 ]} وفي 19 أغسطس 1929، وصل هايزنبرغ برفقة بول ديراك على متن منطاد غراف زبلين LZ 127 في أول رحلة له حول العالم إلى طوكيو . ^{[ 47 ]} وفي عام 1928، استنتج الفيزيائي الرياضي البريطاني بول ديراك معادلته الموجية النسبية لميكانيكا الكم، والتي أشارت إلى وجود إلكترونات موجبة، سُميت لاحقًا بالبوزيترونات . في عام ١٩٣٢، ومن خلال صورة التقطتها غرفة سحابية للأشعة الكونية ، حدد الفيزيائي الأمريكي كارل ديفيد أندرسون مسارًا ناتجًا عن جسيم بوزيتروني . وفي منتصف عام ١٩٣٣، قدم هايزنبرغ نظريته عن البوزيترون. وقد فصّل أفكاره حول نظرية ديراك وتطويرها اللاحق في ورقتين بحثيتين. نُشرت الورقة الأولى، "ملاحظات حول نظرية ديراك للبوزيترون" (Bemerkungen zur Diracschen Theorie des Positrons)، عام 1934، ^{[ 48 ]} ونُشرت الثانية، "نتائج نظرية ديراك للبوزيترون" (Folgerungen aus der Diracschen Theorie des Positrons)، عام 1936. ^{[ 38 ] [ 49 ] [ 50 ]} في هاتين الورقتين، كان هايزنبرغ أول من أعاد تفسير معادلة ديراك كمعادلة مجال "كلاسيكية" لأي جسيم نقطي ذي لف مغزلي ħ/2، يخضع بدوره لشروط التكميم التي تتضمن مضادات التبادل . وبذلك، من خلال إعادة تفسيرها كمعادلة مجال (كمية) تصف الإلكترونات بدقة، وضع هايزنبرغ المادة على قدم المساواة مع الكهرومغناطيسية : باعتبارها موصوفة بمعادلات مجال كمية نسبية تسمح بإمكانية خلق الجسيمات وتدميرها. ( كان هيرمان فايل قد وصف هذا بالفعل في رسالة عام 1929 إلى ألبرت أينشتاين .)

أثارت ورقة هايزنبرغ البحثية " أومديوتونغ" التي أرست أسس ميكانيكا الكم الحديثة ^{[ 51 ] [ أ ]} حيرة الفيزيائيين والمؤرخين. تفترض أساليبه إلمام القارئ بحسابات احتمالية الانتقال لكريمرز -هايزنبرغ. أما الفكرة الجديدة الرئيسية، وهي المصفوفات غير التبادلية ، فلا تُبرر إلا برفض الكميات غير القابلة للملاحظة. تُقدم هذه الورقة الضرب غير التبادلي للمصفوفات بالاستدلال الفيزيائي، استنادًا إلى مبدأ التناظر ، على الرغم من أن هايزنبرغ لم يكن آنذاك على دراية بنظرية المصفوفات الرياضية. وقد أعاد ماكينون بناء المسار المؤدي إلى هذه النتائج ^{[ 52 ] ، بينما قام أيتشيسون وزملاؤه [ 53 ]} بإجراء الحسابات التفصيلية.

في كوبنهاغن، تعاون هايزنبرغ وهانز كرامرز في ورقة بحثية حول التشتت، أو تناثر الإشعاع من الذرات عندما يكون طول موجته أكبر من طول ذراتها. وقد أظهرا أن الصيغة الناجحة التي طورها كرامرز سابقًا لا يمكن أن تستند إلى مدارات بور، لأن ترددات الانتقال تعتمد على تباعد مستويات غير ثابتة. في المقابل، فإن الترددات التي تظهر في تحويل فورييه لمدارات السلسلة الحادة الكلاسيكية متساوية التباعد. ولكن يمكن تفسير هذه النتائج بنموذج الحالة الافتراضية شبه الكلاسيكي : حيث يُثير الإشعاع الوارد إلكترون التكافؤ، أو الإلكترون الخارجي، إلى حالة افتراضية يتحلل منها. وفي ورقة بحثية لاحقة، بيّن هايزنبرغ أن نموذج المذبذب الافتراضي هذا يمكن أن يفسر أيضًا استقطاب الإشعاع الفلوري.

هذان النجاحان، واستمرار فشل نموذج بور-سومرفيلد في تفسير مشكلة تأثير زيمان الشاذ، دفعا هايزنبرغ إلى استخدام نموذج المذبذب الافتراضي لمحاولة حساب الترددات الطيفية. لكن تبين أن هذه الطريقة صعبة للغاية بحيث لا يمكن تطبيقها مباشرة على المشكلات الواقعية، لذا لجأ هايزنبرغ إلى مثال أبسط، وهو المذبذب غير التوافقي .

يتكون المذبذب ثنائي القطب من مذبذب توافقي بسيط ، يُتصور كجسيم مشحون على نابض، يتعرض لاضطراب بفعل قوة خارجية، كشحنة خارجية. ويمكن التعبير عن حركة الشحنة المتذبذبة كمتسلسلة فورييه بدلالة تردد المذبذب. وقد حلّ هايزنبرغ السلوك الكمومي بطريقتين مختلفتين. أولًا، عالج النظام باستخدام طريقة المذبذب الافتراضي، حاسبًا الانتقالات بين المستويات التي يُفترض أن يُنتجها المصدر الخارجي.

ثم حلّ المشكلة نفسها بمعالجة حدّ الجهد غير التوافقي كاضطراب للمذبذب التوافقي، مستخدمًا أساليب الاضطراب التي طوّرها هو وبورن. وقد أسفرت كلتا الطريقتين عن النتائج نفسها بالنسبة لحدود التصحيح من الرتبة الأولى، وكذلك حدود التصحيح المعقدة للغاية من الرتبة الثانية. يشير هذا إلى أن وراء هذه الحسابات المعقدة للغاية مخططًا متسقًا.

لذا شرع هايزنبرغ في صياغة هذه النتائج دون أي اعتماد صريح على نموذج المذبذب الافتراضي. ولتحقيق ذلك، استبدل متسلسلات فورييه للإحداثيات المكانية بمصفوفات، وهي مصفوفات تُطابق معاملات الانتقال في طريقة المذبذب الافتراضي. وبرر هذا الاستبدال بالاستناد إلى مبدأ التوافق لبور ومبدأ باولي القائل بأن ميكانيكا الكم يجب أن تقتصر على الكميات القابلة للرصد.

في التاسع من يوليو، قدّم هايزنبرغ هذه الورقة البحثية إلى بورن لمراجعتها وتقديمها للنشر. عندما قرأ بورن الورقة، أدرك أن صياغتها قابلة للترجمة والتوسيع لتشمل لغة المصفوفات المنهجية، ^{[ 54 ]} التي تعلمها من دراسته تحت إشراف جاكوب روزانيس ^{[ 55 ]} في جامعة بريسلاو . شرع بورن، بمساعدة مساعده وطالبه السابق باسكوال جوردان ، على الفور في ترجمة الورقة وتوسيعها، وقدّما نتائجهما للنشر؛ وقد استُلمت الورقة للنشر بعد 60 يومًا فقط من ورقة هايزنبرغ. ^{[ 56 ]} وقدّم المؤلفون الثلاثة ورقة بحثية لاحقة للنشر قبل نهاية العام. ^{[ 57 ]}

حتى ذلك الحين، كان الفيزيائيون نادرًا ما يستخدمون المصفوفات؛ إذ كانوا يعتبرونها من صميم الرياضيات البحتة . وقد استخدمها غوستاف مي في بحثٍ عن الديناميكا الكهربائية عام ١٩١٢، واستخدمها بورن في عمله على نظرية الشبكة البلورية عام ١٩٢١. ورغم استخدام المصفوفات في هذه الحالات، فإن جبر المصفوفات وضربها لم يكن حاضرًا كما هو الحال في صياغة المصفوفات في ميكانيكا الكم. ^{[ ٥٨ ]}

في عام 1928، رشّح ألبرت أينشتاين كلاً من هايزنبرغ وبورن وجوردان لجائزة نوبل في الفيزياء . ^{[ 59 ]} تأخر الإعلان عن جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1932 حتى نوفمبر 1933. ^{[ 60 ]} وفي ذلك الوقت، أُعلن فوز هايزنبرغ بالجائزة لعام 1932 "لإسهامه في ابتكار ميكانيكا الكم، التي أدى تطبيقها، من بين أمور أخرى ، إلى اكتشاف الأشكال المتآصلة للهيدروجين ". ^{[ 61 ] [ 62 ]}

كان لتطور ميكانيكا الكم، وما يبدو من تناقضات في مفهوم "الواقع"، آثار فلسفية عميقة، بما في ذلك المعنى الحقيقي للملاحظات العلمية. فعلى النقيض من ألبرت أينشتاين ولويس دي بروي ، اللذين كانا من الواقعيين الذين اعتقدوا أن للجسيمات زخمًا وموقعًا حقيقيين موضوعيًا في جميع الأوقات (حتى وإن تعذر قياسهما)، كان هايزنبرغ مناهضًا للواقعية، إذ جادل بأن المعرفة المباشرة بـ"الواقع" تتجاوز نطاق العلم. ^{[ 63 ]} وفي كتابه "مفهوم الفيزيائي للطبيعة" ، ^{[ 64 ]} جادل هايزنبرغ بأنه في نهاية المطاف لا يمكن الحديث إلا عن المعرفة (الأرقام في الجداول) التي تصف شيئًا ما عن الجسيمات، ولكن لا يمكن أبدًا الوصول "الحقيقي" إلى الجسيمات نفسها. ^{[ 63 ]}

لم يعد بإمكاننا الحديث عن سلوك الجسيم بمعزل عن عملية الملاحظة. ونتيجةً لذلك، لم تعد القوانين الطبيعية المصاغة رياضيًا في نظرية الكم تتعامل مع الجسيمات الأولية نفسها، بل مع معرفتنا بها. كما لم يعد من الممكن التساؤل بموضوعية عما إذا كانت هذه الجسيمات موجودة في المكان والزمان أم لا... عندما نتحدث عن صورة الطبيعة في العلوم الدقيقة لعصرنا، فإننا لا نعني صورة للطبيعة بقدر ما نعني صورة لعلاقاتنا معها ... لم يعد العلم يواجه الطبيعة كمراقب موضوعي، بل يرى نفسه فاعلًا في هذا التفاعل بين الإنسان والطبيعة. لقد أصبح المنهج العلمي في التحليل والتفسير والتصنيف واعيًا بحدوده، التي تنشأ من حقيقة أن العلم، بتدخله، يُغير ويُعيد تشكيل موضوع البحث. بعبارة أخرى، لم يعد بالإمكان فصل المنهج عن الموضوع. ^{[ 63 ] [ 64 ]}

بعد فترة وجيزة من اكتشاف جيمس تشادويك للنيوترون عام 1932، قدّم هايزنبرغ أولى أوراقه البحثية الثلاث ^{[ 65 ]} حول نموذجه للنواة النووية القائم على النيوترون والبروتون . ^{[ 38 ] [ 66 ]} بعد وصول أدولف هتلر إلى السلطة عام 1933، تعرّض هايزنبرغ لهجوم في الصحافة ووُصف بأنه "يهودي أبيض" (أي آري يتصرف كيهودي). ^{[ 67 ]} شنّ أنصار الفيزياء الألمانية (المعروفة أيضًا بالفيزياء الآرية) هجمات شرسة ضد كبار علماء الفيزياء النظرية، بمن فيهم أرنولد سومرفيلد وهايزنبرغ. ^{[ 38 ]} منذ أوائل ثلاثينيات القرن العشرين، انصبّ اهتمام حركة الفيزياء الألمانية، المعادية للسامية والفيزياء النظرية، على ميكانيكا الكم ونظرية النسبية . في البيئة الجامعية، كانت العوامل السياسية لها الأولوية على القدرة العلمية، ^{[ 68 ]} على الرغم من أن أبرز مؤيديها كانا الحائزين على جائزة نوبل في الفيزياء فيليب لينارد ^{[ 69 ]} ويوهانس ستارك . ^{[ 70 ] [ 71 ]}

بُذلت محاولات عديدة فاشلة لتعيين هايزنبرغ أستاذاً في عدد من الجامعات الألمانية. وقد باءت محاولته لخلافة أرنولد سومرفيلد بالفشل بسبب معارضة حركة الفيزياء الألمانية . ^{[ 72 ]} في الأول من أبريل عام 1935، حصل الفيزيائي النظري البارز سومرفيلد، المشرف على أطروحة هايزنبرغ للدكتوراه في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ ، على لقب أستاذ فخري . وبقي سومرفيلد في منصبه خلال عملية اختيار خليفته، والتي استمرت حتى الأول من ديسمبر عام 1939. وقد اتسمت هذه العملية بطولها نتيجةً للخلافات الأكاديمية والسياسية بين اختيار أعضاء هيئة التدريس في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ واختيار وزارة التعليم في الرايخ وأنصار حركة الفيزياء الألمانية .

في عام ١٩٣٥، وضعت هيئة التدريس في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ قائمة بأسماء مرشحين لخلافة سومرفيلد في منصب أستاذ الفيزياء النظرية ورئيس معهد الفيزياء النظرية في الجامعة. كان المرشحون الثلاثة جميعهم من طلاب سومرفيلد السابقين: هايزنبرغ، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء ؛ وبيتر ديباي ، الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء عام ١٩٣٦؛ وريتشارد بيكر . أيدت هيئة التدريس في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ هؤلاء المرشحين بقوة، مع وضع هايزنبرغ في صدارة خياراتها. في المقابل، كان لدى أنصار الفيزياء الألمانية وعناصر مشروع REM قائمة مرشحين خاصة بهم، واستمر الصراع لأكثر من أربع سنوات. خلال هذه الفترة، تعرض هايزنبرغ لهجوم شرس من قبل أنصار الفيزياء الألمانية . نُشر أحد هذه الهجمات في صحيفة "داس شفارتزه كوربس" ، صحيفة قوات الأمن الخاصة (إس إس) التي كان يرأسها هاينريش هيملر . في هذه الصحيفة، وُصف هايزنبرغ بأنه "يهودي أبيض" يجب "إخفاؤه". ^{[ 73 ]} أُخذت هذه الهجمات على محمل الجد، حيث تعرض اليهود لهجمات عنيفة وسجن. ردّ هايزنبرغ بمقال افتتاحي ورسالة إلى هيملر، في محاولة لحل المسألة واستعادة كرامته.

في إحدى المرات، زارت والدة هايزنبرغ والدة هيملر. كانت السيدتان تعرفان بعضهما، إذ كان جد هايزنبرغ لأمه ووالد هيملر رئيسَي جامعتين وعضوين في نادٍ بافاري للمشي. في نهاية المطاف، حسم هيملر مسألة هايزنبرغ بإرسال رسالتين، إحداهما إلى قائد مجموعة قوات الأمن الخاصة راينهارد هايدريش ، والأخرى إلى هايزنبرغ، وكلاهما بتاريخ 21 يوليو 1938. في رسالته إلى هايدريش، قال هيملر إن ألمانيا لا تستطيع تحمل خسارة هايزنبرغ أو إسكاته، لأنه سيكون مفيدًا في تعليم جيل من العلماء. أما في رسالته إلى هايزنبرغ، فأوضح هيملر أن الرسالة جاءت بناءً على توصية عائلته، وحذره من ضرورة التمييز بين نتائج أبحاث الفيزياء الاحترافية والمواقف الشخصية والسياسية للعلماء المعنيين. ^{[ 74 ]}

حلّ فيلهلم مولر محل سومرفيلد في جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ. لم يكن مولر فيزيائيًا نظريًا، ولم ينشر أي بحث في مجلة فيزيائية، ولم يكن عضوًا في الجمعية الفيزيائية الألمانية . واعتُبر تعيينه مهزلةً ومضرًا بتعليم الفيزيائيين النظريين. ^{[ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ]}

كان المحققون الثلاثة الذين قادوا تحقيق قوات الأمن الخاصة النازية (SS) بشأن هايزنبرغ من ذوي الخلفية الفيزيائية. وقد شارك هايزنبرغ في مناقشة أطروحة الدكتوراه لأحدهم في جامعة لايبزيغ . وكان يوهانس يويلفس الأكثر نفوذاً بينهم . وخلال تحقيقهم، أصبحوا من مؤيدي هايزنبرغ وموقفه المعارض للسياسات الأيديولوجية لحركة الفيزياء الألمانية في الفيزياء النظرية والأوساط الأكاديمية. ^{[ 79 ]}

في منتصف عام 1936، قدّم هايزنبرغ نظريته حول وابل الأشعة الكونية في ورقتين بحثيتين. ^{[ 80 ]} ونُشرت أربع أوراق بحثية أخرى ^{[ 81 ] [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]} خلال العامين التاليين. ^{[ 38 ] [ 85 ]}

في ديسمبر 1938، أرسل الكيميائيان الألمانيان أوتو هان وفريتز ستراسمان مخطوطة إلى مجلة العلوم الطبيعية ، أفادا فيها باكتشافهما عنصر الباريوم بعد قذف اليورانيوم بالنيوترونات، ما دفع هان إلى استنتاج حدوث انفجار في نواة اليورانيوم؛ ^{[ 86 ]} وفي الوقت نفسه، أبلغ هان صديقته ليز مايتنر بهذه النتائج ، والتي كانت قد فرّت في يوليو من ذلك العام، أولًا إلى هولندا، ثم إلى السويد. ^{[ 87 ]} وقد فسّرت مايتنر، وابن أخيها أوتو روبرت فريش ، نتائج هان وستراسمان تفسيرًا صحيحًا على أنها انشطار نووي . ^{[ 88 ]} وأكّد فريش ذلك تجريبيًا في 13 يناير 1939. ^{[ 89 ]}

في يونيو ويوليو من عام ١٩٣٩، سافر هايزنبرغ إلى الولايات المتحدة لزيارة صموئيل أبراهام غودسميت في جامعة ميشيغان بمدينة آن أربور . إلا أن هايزنبرغ رفض دعوة للهجرة إلى الولايات المتحدة. ولم يرَ غودسميت مجدداً إلا بعد ست سنوات، عندما كان غودسميت كبير المستشارين العلميين لعملية ألسوس الأمريكية في نهاية الحرب العالمية الثانية. ^{[ ٣٨ ] [ ٩٠ ] [ ٩١ ]}

تأسس برنامج الأسلحة النووية الألماني، المعروف باسم "يورانفيرين"، في الأول من سبتمبر عام 1939، وهو اليوم الذي اندلعت فيه الحرب العالمية الثانية في أوروبا. وقد نجح مكتب تسليح الجيش الألماني (HWA) في إقصاء مجلس أبحاث الرايخ (RFR) من وزارة التعليم في الرايخ (REM)، وبدأ بذلك مشروع الطاقة النووية الألماني الرسمي تحت رعاية عسكرية. وعُقد الاجتماع الأول للمشروع في السادس عشر من سبتمبر عام 1939، بتنظيم من كورت ديبنر ، مستشار مكتب تسليح الجيش الألماني، في برلين. وكان من بين المدعوين والتر بوته ، وسيغفريد فلوغه ، وهانز غايغر ، وأوتو هان ، وبول هارتيك ، وجيرهارد هوفمان ، وجوزيف ماتوخ ، وجورج شتتر . عُقد اجتماع ثانٍ بعد ذلك بوقت قصير، ضمّ هايزنبرغ، وكلاوس كلوسيوس ، وروبرت دوبل، وكارل فريدريش فون فايتسكر . وُضع معهد القيصر فيلهلم للفيزياء (KWIP) في برلين-دالم تحت سلطة إدارة الحرب النووية (HWA)، مع تعيين ديبنر مديرًا إداريًا، وبدأ الإشراف العسكري على الأبحاث النووية. ^{[ 92 ] [ 93 ] [ 94 ]} خلال فترة إدارة ديبنر لمعهد القيصر فيلهلم للفيزياء ضمن برنامج إدارة الحرب النووية، نشأت عداوة شخصية ومهنية كبيرة بين ديبنر والدائرة المقربة من هايزنبرغ، والتي ضمت كارل فيرتز وكارل فريدريش فون فايتسكر . ^{[ 38 ] [ 95 ]}

في مؤتمر علمي عُقد في الفترة من 26 إلى 28 فبراير 1942 في معهد القيصر فيلهلم للفيزياء، بدعوة من مكتب أسلحة الجيش، ألقى هايزنبرغ محاضرة لمسؤولي الرايخ حول استخلاص الطاقة من الانشطار النووي. ^{[ 96 ]} كانت المحاضرة، التي حملت عنوان "الأسس النظرية لتوليد الطاقة من انشطار اليورانيوم"، كما كتب هايزنبرغ بعد الحرب العالمية الثانية في رسالة إلى صموئيل غودسميت ، "مُعدّلة لتناسب مستوى ذكاء وزير الرايخ". ^{[ 97 ]} تحدث هايزنبرغ عن الإمكانات الهائلة للطاقة الكامنة في الانشطار النووي، مشيرًا إلى إمكانية إطلاق 250 مليون إلكترون فولت من خلال انشطار نواة ذرية. وشدد هايزنبرغ على ضرورة الحصول على اليورانيوم-235 النقي لتحقيق التفاعل المتسلسل. استكشف هايزنبرغ طرقًا مختلفة للحصول على نظير اليورانيوم - _235-92 ^في صورته النقية، بما في ذلك تخصيب اليورانيوم وطريقة بديلة تعتمد على طبقات من اليورانيوم العادي ومادة مهدئة في جهاز. وأشار إلى أن هذا الجهاز يمكن استخدامه عمليًا لتزويد المركبات والسفن والغواصات بالوقود. وشدد على أهمية الدعم المالي والمادي الذي يقدمه مكتب أسلحة الجيش لهذا المسعى العلمي.

عُقد مؤتمر علمي ثانٍ، أُلقيت خلاله محاضراتٌ حول مسائل الفيزياء الحديثة ذات الأهمية الحاسمة للدفاع الوطني والاقتصاد. حضر المؤتمر برنارد روست ، وزير العلوم والتعليم والثقافة الوطنية في الرايخ. وخلال المؤتمر، قرر الوزير روست سحب المشروع النووي من جمعية القيصر فيلهلم، ومنحه لمجلس أبحاث الرايخ. ^{[ 98 ]}

في أبريل 1942، أعاد الجيش معهد الفيزياء إلى جمعية القيصر فيلهلم، وعيّن هايزنبرغ مديرًا له. ^{[ 72 ]} كان بيتر ديباي لا يزال مديرًا للمعهد، لكنه كان قد سافر إلى الولايات المتحدة في إجازة بعد رفضه الحصول على الجنسية الألمانية عندما تولت جمعية القيصر فيلهلم الإدارة على معهد الفيزياء. كما كان هايزنبرغ لا يزال يدير قسم الفيزياء في جامعة لايبزيغ، حيث كان روبرت دوبل وزوجته كلارا دوبل قد أجريا أبحاثًا لصالح جمعية الفيزياء . ^{[ 38 ] [ 95 ]}

في 4 يونيو 1942، استُدعي هايزنبرغ لتقديم تقرير إلى ألبرت شبير ، وزير التسليح الألماني، حول آفاق تحويل أبحاث جمعية أورانفيرين نحو تطوير أسلحة نووية . خلال الاجتماع، أخبر هايزنبرغ شبير أنه لا يمكن بناء قنبلة قبل عام 1945، لأن ذلك سيتطلب موارد مالية كبيرة وعددًا كبيرًا من الأفراد. ^{[ 99 ] [ 100 ]}

بعد أن وُضع مشروع "يورانفيرين" تحت قيادة مجلس أبحاث الرايخ، ركّز على إنتاج الطاقة النووية ، وحافظ بذلك على أهميته الحربية؛ لذا استمر تمويله من الجيش. قُسّم مشروع الطاقة النووية إلى المجالات الرئيسية التالية: إنتاج اليورانيوم والماء الثقيل ، وفصل نظائر اليورانيوم، و "يورانماشين" (آلة اليورانيوم، أي المفاعل النووي ). ثم قُسّم المشروع فعليًا بين عدد من المعاهد، حيث هيمن مديروها على البحث ووضعوا أجنداتهم البحثية الخاصة. ^{[ 92 ] [ 101 ] [ 102 ]} بلغت ذروة المشروع من حيث عدد العاملين عام 1942، عندما تخلى الجيش عن سيطرته على برنامج الأسلحة النووية الألماني. عمل حوالي 70 عالمًا في البرنامج، كرّس حوالي 40 منهم أكثر من نصف وقتهم لأبحاث الانشطار النووي. بعد عام 1942، انخفض عدد العلماء العاملين على الانشطار النووي التطبيقي انخفاضًا حادًا. توقف العديد من العلماء الذين لا يعملون مع المعاهد الرئيسية عن العمل على الانشطار النووي وكرسوا جهودهم لأعمال أكثر إلحاحاً تتعلق بالحرب. ^{[ 103 ]}

في سبتمبر 1942، قدّم هايزنبرغ بحثه الأول من سلسلة ثلاثية حول مصفوفة التشتت، أو مصفوفة S ، في فيزياء الجسيمات الأولية . نُشر البحثان الأولان عام 1943 ^{[ 104 ] [ 105 ]} ، والثالث عام 1944 ^{[ 106 ].} وصفت مصفوفة S حالات الجسيمات الساقطة في عملية التصادم، وحالات الجسيمات الخارجة من التصادم، والحالات المستقرة المرتبطة ؛ دون الإشارة إلى الحالات الوسيطة. كان هذا هو النهج نفسه الذي اتبعه عام 1925 فيما أصبح فيما بعد أساسًا لصياغة المصفوفات في ميكانيكا الكم باستخدام الكميات القابلة للرصد فقط ^{[ 38 ] [ 85 ] .}

في فبراير 1943، عُيّن هايزنبرغ أستاذاً للفيزياء النظرية في جامعة فريدريش فيلهلم ( جامعة هومبولت في برلين حالياً ). وفي أبريل، تمت الموافقة على انتخابه عضواً في الأكاديمية البروسية للعلوم . وفي الشهر نفسه، نقل عائلته إلى منزلهم الريفي في أورفيلد مع ازدياد قصف الحلفاء لبرلين. وفي الصيف، أرسل أول دفعة من موظفيه في معهد القيصر فيلهلم للفيزياء إلى هيشينغن وبلدة هايغرلوخ المجاورة لها ، على حافة الغابة السوداء ، للأسباب نفسها. وفي الفترة من 18 إلى 26 أكتوبر، سافر إلى هولندا التي كانت تحت الاحتلال الألماني . وفي ديسمبر 1943، زار هايزنبرغ بولندا التي كانت تحت الاحتلال الألماني . ^{[ 38 ] [ 107 ]}

في الفترة من ٢٤ يناير إلى ٤ فبراير ١٩٤٤، سافر هايزنبرغ إلى كوبنهاغن المحتلة، بعد أن صادر الجيش الألماني معهد بور للفيزياء النظرية . ثم عاد في رحلة قصيرة في أبريل. وفي ديسمبر، ألقى هايزنبرغ محاضرة في سويسرا المحايدة . ^{[ ٣٨ ]} أرسل مكتب الخدمات الاستراتيجية الأمريكي العميل مو بيرغ لحضور المحاضرة حاملاً مسدساً، بأوامر بإطلاق النار على هايزنبرغ إذا أشارت محاضرته إلى أن ألمانيا على وشك إكمال قنبلة ذرية. ^{[ ١٠٨ ]}

في يناير 1945، انتقل هايزنبرغ، مع معظم بقية موظفيه، من معهد القيصر فيلهلم للفيزياء إلى المرافق الموجودة في الغابة السوداء. ^{[ 38 ]}

كانت مهمة ألسوس جهدًا للحلفاء لتحديد ما إذا كان الألمان يمتلكون برنامجًا للقنبلة الذرية، ولاستغلال المنشآت والأبحاث والموارد المادية والكوادر العلمية الألمانية ذات الصلة بالذرة لصالح الولايات المتحدة. وانتشر أفراد هذه العملية عمومًا في المناطق التي أصبحت للتو تحت سيطرة قوات الحلفاء، ولكن في بعض الأحيان عملوا في مناطق لا تزال تحت سيطرة القوات الألمانية. ^{[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]} وكانت برلين موقعًا للعديد من مرافق البحث العلمي الألمانية. وللحد من الخسائر في الأرواح والمعدات، تم نقل العديد من هذه المرافق إلى مواقع أخرى في السنوات الأخيرة من الحرب. وقد تعرض معهد القيصر فيلهلم للفيزياء (KWIP) للقصف، لذا نُقل معظمه في عامي 1943 و1944 إلى هيشينجن وبلدة هايجيرلوخ المجاورة لها ، على حافة الغابة السوداء ، والتي أصبحت فيما بعد جزءًا من منطقة الاحتلال الفرنسي. وقد مكّن هذا فرقة العمل الأمريكية التابعة لبعثة ألسوس من احتجاز عدد كبير من العلماء الألمان المرتبطين بالأبحاث النووية. ^{[ 112 ] [ 113 ]}

في 30 مارس، وصلت بعثة ألسوس إلى هايدلبرغ ، ^{[ 114 ]} حيث أُلقي القبض على علماء بارزين من بينهم والتر بوت ، وريتشارد كون ، وفيليب لينارد ، وولفغانغ غينتنر . ^{[ 115 ]} كشف استجوابهم أن أوتو هان كان في مختبره في تايلفينغن، بينما كان هايزنبرغ وماكس فون لاو في مختبر هايزنبرغ في هيشينغن ، وأن مفاعل اليورانيوم الطبيعي التجريبي الذي بناه فريق هايزنبرغ في برلين قد نُقل إلى هايغرلوخ. بعد ذلك، انصبّ تركيز بعثة ألسوس الرئيسي على هذه المنشآت النووية في منطقة فورتمبيرغ . ^{[ 43 ]} هُرِّب هايزنبرغ من أورفيلد في 3 مايو 1945، في عملية عسكرية في جبال الألب في منطقة كانت لا تزال تحت سيطرة القوات الألمانية النخبوية. نُقل إلى هايدلبرغ، حيث التقى في 5 مايو/أيار بجودسميت للمرة الأولى منذ زيارته لآن أربور عام 1939. استسلمت ألمانيا بعد يومين فقط. لم يرَ هايزنبرغ عائلته مجدداً لمدة ثمانية أشهر، إذ نُقل عبر فرنسا وبلجيكا، ثم نُقل جواً إلى إنجلترا في 3 يوليو/تموز 1945. ^{[ 116 ] [ 117 ] [ 110 ]}

أُلقي القبض على تسعة من أبرز العلماء الألمان الذين نشروا تقارير في مجلة "تقارير أبحاث الفيزياء النووية" بصفتهم أعضاء في جمعية "أورانفيرين" ^{[ 118 ]} خلال عملية "ألسوس" وسُجنوا في إنجلترا ضمن عملية "إبسيلون" ^{[ 119 ]} . واحتُجز عشرة علماء ألمان، من بينهم هايزنبرغ، في "فارم هول" بمدينة غودمانشستر في إنجلترا. وكانت هذه المنشأة بمثابة ملجأ آمن لجهاز الاستخبارات الخارجية البريطاني "إم آي 6" . وخلال فترة احتجازهم، سُجلت محادثاتهم، ثم نُسخت المحادثات التي اعتُقد أنها ذات قيمة استخباراتية وتُرجمت إلى الإنجليزية. ونُشرت النصوص عام 1992 ^{[ 120 ] [ 121 ].} وفي 6 أغسطس/آب 1945، علم العلماء في "فارم هول" من تقارير إعلامية أن الولايات المتحدة ألقت قنبلة ذرية على هيروشيما في اليابان . في البداية، لم يُصدقوا أن قنبلة قد صُنعت وأُلقيت. وفي الأسابيع التي تلت ذلك، ناقش العلماء الألمان كيف يُحتمل أن تكون الولايات المتحدة قد صنعت القنبلة ^{[ 122 ] .}

تكشف محاضر قاعة المزرعة أن هايزنبرغ، إلى جانب فيزيائيين آخرين احتُجزوا في قاعة المزرعة، بمن فيهم أوتو هان وكارل فريدريش فون فايتسكر ، كانوا سعداء بانتصار الحلفاء في الحرب العالمية الثانية. ^{[ 123 ]} أخبر هايزنبرغ علماء آخرين أنه لم يفكر قط في صنع قنبلة نووية، بل في بناء مفاعل ذري لإنتاج الطاقة. كما نوقشت أخلاقيات صنع قنبلة للنازيين . لم يُبدِ سوى عدد قليل من العلماء فزعًا من احتمال امتلاك أسلحة نووية، وكان هايزنبرغ حذرًا في مناقشة هذا الأمر. ^{[ 124 ] [ 125 ]} وفيما يتعلق بفشل البرنامج الألماني للأسلحة النووية في بناء قنبلة ذرية، علّق هايزنبرغ قائلًا: "لم نكن لنملك الشجاعة الأخلاقية لنوصي الحكومة في ربيع عام 1942 بتوظيف 120 ألف رجل لمجرد بناء هذا الشيء." ^{[ 126 ]}

عندما رُفعت السرية عن محاضر المحادثات عام ١٩٩٢، قام الفيزيائي الألماني مانفريد بوب بتحليلها، بالإضافة إلى وثائق جمعية أورانفيرين. وعندما سمع العلماء الألمان عن قنبلة هيروشيما، اعترف هايزنبرغ بأنه لم يسبق له حساب الكتلة الحرجة لقنبلة ذرية. وعندما حاول لاحقًا حسابها، ارتكب أخطاءً حسابية جسيمة. اطلع إدوارد تيلر وهانز بيته على المحضر، واستنتجا أن هايزنبرغ هو من قام بذلك لأول مرة، إذ ارتكب أخطاءً مشابهة لأخطائهما. وبعد أسبوع واحد فقط، ألقى هايزنبرغ محاضرة عن فيزياء القنبلة. وقد أقرّ بشكل صحيح بالعديد من الجوانب الأساسية، بما في ذلك كفاءة القنبلة، على الرغم من أنه قلل من شأنها. بالنسبة لبوب، يُعد هذا دليلاً على أن هايزنبرغ لم يُكرّس وقته للأسلحة النووية خلال الحرب؛ بل على العكس، تجنّب حتى التفكير فيها. ^{[ ١٢٧ ] [ ١٢٨ ]}

في 3 يناير 1946، نُقل المعتقلون العشرة في عملية إبسيلون إلى ألسويد في ألمانيا. استقر هايزنبرغ في غوتينغن، الواقعة في المنطقة البريطانية من ألمانيا المحتلة من قبل الحلفاء . ^{[ 129 ]} شرع هايزنبرغ فورًا في تشجيع البحث العلمي في ألمانيا. بعد حلّ جمعية القيصر فيلهلم من قبل مجلس مراقبة الحلفاء وتأسيس جمعية ماكس بلانك في المنطقة البريطانية، أصبح هايزنبرغ مديرًا لمعهد ماكس بلانك للفيزياء . عُيّن ماكس فون لاو نائبًا للمدير، بينما انضم كارل فيرتز وكارل فريدريش فون فايتسكر ولودفيغ بيرمان لمساعدة هايزنبرغ في تأسيس المعهد. انضم هاينز بيلينغ عام 1950 لتشجيع تطوير الحوسبة الإلكترونية . كان التركيز البحثي الأساسي للمعهد على الإشعاع الكوني . وكان المعهد يعقد ندوة أسبوعية كل صباح سبت. ^{[ 130 ]}

كان هايزنبرغ، بالتعاون مع هيرمان راين، من الشخصيات المحورية في تأسيس مجلس البحوث ( Forschungsrat ). وقد تصور هايزنبرغ أن يُسهم هذا المجلس في تعزيز الحوار بين جمهورية ألمانيا الاتحادية حديثة التأسيس والمجتمع العلمي في ألمانيا. ^{[ 130 ]} عُيّن هايزنبرغ رئيسًا لمجلس البحوث . وفي عام 1951، دُمجت المنظمة مع جمعية الطوارئ للعلوم الألمانية ( Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft )، وفي العام نفسه أُعيد تسميتها إلى مؤسسة البحوث الألمانية ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ). وبعد الاندماج، عُيّن هايزنبرغ عضوًا في هيئة الرئاسة. ^{[ 38 ]}

في عام 1958، تم نقل معهد ماكس بلانك للفيزياء إلى ميونيخ، وتم توسيعه وإعادة تسميته إلى معهد ماكس بلانك للفيزياء والفيزياء الفلكية (MPIFA). في غضون ذلك، كان هايزنبرج وعالم الفيزياء الفلكية لودفيج بيرمان مديرين مشاركين لـ MPIFA. أصبح هايزنبرغ أيضًا أستاذًا عاديًا (أستاذًا عاديًا) في جامعة لودفيغ ماكسيميليانز في ميونيخ . كان هايزنبرغ المدير الوحيد لـ MPIFA من عام 1960 إلى 1970. استقال هايزنبرغ من إدارته لـ MPIFA في 31 ديسمبر 1970. ^{[ 22 ] [ 38 ]}

في عام ١٩٥١، وافق هايزنبرغ على تمثيل جمهورية ألمانيا الاتحادية علميًا في مؤتمر اليونسكو ، بهدف إنشاء مختبر أوروبي للفيزياء النووية. وكان هدفه بناء مُسرِّع جسيمات ضخم ، بالاستفادة من موارد ومهارات العلماء في جميع أنحاء الكتلة الغربية . وفي الأول من يوليو/تموز ١٩٥٣، وقّع هايزنبرغ الاتفاقية التي أنشأت سيرن نيابةً عن جمهورية ألمانيا الاتحادية. ورغم أنه طُلب منه أن يصبح المدير العلمي المؤسس لسيرن، إلا أنه رفض. وبدلًا من ذلك، عُيّن رئيسًا للجنة السياسة العلمية في سيرن، وتولى مسؤولية تحديد البرنامج العلمي للمركز. ^{[ ١٣١ ]}

في ديسمبر 1953، أصبح هايزنبرغ رئيسًا لمؤسسة ألكسندر فون هومبولت . ^{[ 131 ]} وخلال فترة رئاسته، حصل 550 باحثًا من باحثي هومبولت من 78 دولة على منح بحثية علمية. استقال هايزنبرغ من منصبه قبل وفاته بفترة وجيزة. ^{[ 132 ]}

في عام ١٩٤٦، كتب العالم الألماني هاينز بوز ، رئيس المختبر الخامس في أوبنينسك ، رسالةً إلى هايزنبرغ يدعوه فيها للعمل في الاتحاد السوفيتي. أشادت الرسالة بظروف العمل في الاتحاد السوفيتي والموارد المتاحة، فضلًا عن الموقف الإيجابي للسوفييت تجاه العلماء الألمان. سلّم ساعيٌ رسالة التوظيف، المؤرخة في ١٨ يوليو ١٩٤٦، إلى هايزنبرغ، الذي اعتذر بأدب. ^{[ ١٣٣ ] [ ١٣٤ ]} في عام ١٩٤٧، ألقى هايزنبرغ محاضرات في كامبريدج وإدنبرة وبريستول . ساهم هايزنبرغ في فهم ظاهرة الموصلية الفائقة من خلال ورقة بحثية نُشرت عام ١٩٤٧ [ ^{١٣٥ ] وورقتين} بحثيتين عام ١٩٤٨، ^{[ ١٣٦ ] [ ١٣٧ ]} إحداهما بالاشتراك مع ماكس فون لاو . ^{[ ٣٨ ] [ ١٣٨ ]}

في الفترة التي أعقبت الحرب العالمية الثانية بفترة وجيزة، عاد هايزنبرغ لفترة وجيزة إلى موضوع أطروحته للدكتوراه، وهو الاضطراب. نُشرت ثلاث أوراق بحثية في عام 1948 ^{[ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]} وورقة بحثية واحدة في عام 1950. ^{[ 20 ] [ 142 ]} وفي فترة ما بعد الحرب، واصل هايزنبرغ اهتمامه بدراسة وابلات الأشعة الكونية، مع التركيز على الإنتاج المتعدد للميزونات . نشر ثلاث أوراق بحثية ^{[ 143 ] [ 144 ] [ 145 ]} في عام 1949، وورقتين بحثيتين ^{[ 146 ] [ 147 ]} في عام 1952، وورقة بحثية واحدة ^{[ 148 ]} في عام 1955. ^{[ 149 ]}

في أواخر عام 1955 وبداية عام 1956، ألقى هايزنبرغ محاضرات جيفورد في جامعة سانت أندروز في اسكتلندا، حول التاريخ الفكري للفيزياء. ونُشرت المحاضرات لاحقًا بعنوان " الفيزياء والفلسفة: الثورة في العلوم الحديثة " . ^{[ 150 ]} وخلال عامي 1956 و1957، ترأس هايزنبرغ مجموعة العمل المعنية بالفيزياء النووية التابعة للجنة البحث والتطوير الثانية في اللجنة الألمانية للطاقة الذرية. الأعضاء الآخرون في مجموعة عمل الفيزياء النووية في كل من عامي 1956 و1957 هم: فالتر بوث ، هانز كوبفيرمان (نائب الرئيس)، فريتز بوب ، فولفغانغ جينتنر ، أوتو هاكسيل ، ويليبالد جينتشكي ، هاينز ماير لايبنيتز ، جوزيف ماتوش ، فولفغانغ ريزلر ، فيلهلم فالشر وكارل فريدريش فون. فايتساكير . كان وولفجانج بول أيضًا عضوًا في المجموعة خلال ^{عام 1957 .}

في عام ١٩٥٧، كان هايزنبرغ من الموقعين على بيان غوتينغن ، متخذًا موقفًا علنيًا ضد تسليح جمهورية ألمانيا الاتحادية نفسها بالأسلحة النووية . ومثل باسكوال جوردان ، اعتقد هايزنبرغ أن السياسيين سيتجاهلون هذا البيان الصادر عن علماء نوويين. لكن هايزنبرغ كان يؤمن بأن بيان غوتينغن سيؤثر على الرأي العام، وهو ما سيتعين على السياسيين أخذه في الحسبان. وكتب إلى والتر غيرلاخ : "ربما سنضطر إلى العودة إلى هذه المسألة علنًا لفترة طويلة بسبب خطر تراجع الرأي العام". ^{[ ١٥٢ ]} وفي عام ١٩٦١، وقّع هايزنبرغ على مذكرة توبنغن إلى جانب مجموعة من العلماء الذين جمعهم كارل فريدريش فون فايتسكر ولودفيغ رايزر . ^{[ ١٥٣ ]} وتبع ذلك نقاش عام بين العلماء والسياسيين. ^{[ 154 ]} مع انضمام سياسيين بارزين وكتاب وشخصيات اجتماعية إلى النقاش حول الأسلحة النووية، اتخذ الموقعون على المذكرة موقفاً ضد "المثقفين غير الملتزمين بالتقاليد بشكل كامل". ^{[ 155 ]}

منذ عام 1957، انصبّ اهتمام هايزنبرغ على فيزياء البلازما وعملية الاندماج النووي . كما تعاون مع المعهد الدولي للفيزياء الذرية في جنيف ، حيث كان عضوًا في لجنة السياسات العلمية التابعة له، وترأسها لعدة سنوات. ^{[ 2 ]} وكان أحد الموقعين الثمانية على مذكرة توبنغن التي دعت إلى الاعتراف بخط أودر-نايسه كحدود رسمية بين ألمانيا وبولندا ، وعارضت تسليح ألمانيا الغربية نوويًا . ^{[ 156 ]}

في عام ١٩٧٣، ألقى هايزنبرغ محاضرة في جامعة هارفارد حول التطور التاريخي لمفاهيم نظرية الكم . ^{[ ١٥٧ ]} وفي ٢٤ مارس ١٩٧٣، ألقى هايزنبرغ خطابًا أمام الأكاديمية الكاثوليكية في بافاريا، مُتسلمًا جائزة رومانو غوارديني. نُشرت ترجمة إنجليزية لخطابه تحت عنوان "الحقيقة العلمية والدينية"، وقد ورد اقتباس منه في قسم لاحق من هذه المقالة. ^{[ ١٥٨ ]}