Evžen Wigner | |
---|---|
visel. Wigner Jenő Pal | |
Datum narození | 17. listopadu 1902 [1] [2] [3] […] |
Místo narození | |
Datum úmrtí | 1. ledna 1995 [4] [1] [2] […] (ve věku 92 let) |
Místo smrti | Princeton , New Jersey , USA |
Země |
Rakousko-Uhersko → USA |
Vědecká sféra | fyzika |
Místo výkonu práce | |
Alma mater | |
vědecký poradce | Michael Polanyi |
Ocenění a ceny |
Franklinova medaile (1950) Richtmyerova pamětní cena (1955) Cena Enrica Fermiho (1958) Medaile Maxe Plancka (1961) Nobelova cena za fyziku (1963) Přednáška Johna von Neumanna (1966) Přednáška Gibbse (1968) Národní medaile USA za vědu (1969) Einsteinova cena (1972) ![]() |
Autogram | |
Mediální soubory na Wikimedia Commons |
Eugene Wigner nebo Enyo Pal Wigner ( maďarsky Wigner Jenő Pál , vyslovováno [ˈviɡnɛr ˈjɛnøː ˈpaːl]; 17. listopadu 1902 , Budapešť – 1. ledna 1995 , Princeton , USA ) byl maďarsko-americký fyzik , který přispěl k teoretické fyzice matematiky . V roce 1937 obdržel americké občanství a v roce 1963 Nobelovu cenu za fyziku „za příspěvky k teorii atomového jádra a elementárních částic , zejména za objev a aplikaci základních principů symetrie“ [8] .
Wigner, absolvent Technické univerzity v Berlíně , pracoval jako asistent Karla Weisenberga a Richarda Beckera na Kaiser Wilhelm Institute v Berlíně a Davida Hilberta na univerzitě v Göttingenu . Wigner a Hermann Weyl začali používat teorii grup ve fyzice, zejména teorii symetrie . Podél cesty, on dělal průkopnickou práci v čisté matematice, ve kterém on dokázal množství matematických teorémů . Zejména Wignerův teorém je základním kamenem matematické formulace kvantové mechaniky . Je také známý svým výzkumem struktury atomového jádra . V roce 1930 Princetonská univerzita najala Wignera spolu s Johnem von Neumannem a ten se přestěhoval do Spojených států.
Wigner se zúčastnil setkání s Leo Szilardem a Albertem Einsteinem , které vyústilo v Einstein-Szilardův dopis , který přiměl prezidenta Franklina D. Roosevelta k zahájení projektu Manhattan na vývoj atomové bomby . Wigner se obával, že atomová bomba bude první, kterou vyvinou němečtí vědci v Německu jako součást německého projektu jaderných zbraní . Během projektu Manhattan vedl skupinu, která měla za úkol navrhnout jaderné reaktory pro přeměnu uranu na plutonium pro zbraně . V té době existovaly reaktory pouze na papíře a žádný reaktor dosud neprokázal účinnou řetězovou reakci . Wigner byl zklamán, že DuPont byl odpovědný za detailní návrh reaktorů a nejen za jejich konstrukci.[ proč? ] . Počátkem roku 1946 se stal ředitelem výzkumu a vývoje v Clintonově laboratoři ( Oak Ridge National Laboratory ), ale byl frustrován byrokratickými zásahy Komise pro atomovou energii a vrátil se do Princetonu.
V poválečném období působil v řadě vládních orgánů, včetně Národního úřadu pro standardy v letech 1947 až 1951, Matematické komise Národní rady pro výzkum v letech 1951 až 1954, Fyzikální komise Národní vědecké nadace a vlivný Generální poradní výbor Komise pro atomovou energii od roku 1952 do roku 1957 a znovu od roku 1959 do roku 1964. V pozdějším věku se začal zajímat o filozofii a vydal své nejslavnější dílo mimo technickou matematiku a fyziku, The Unfathomable Efficiency of Mathematics in the Natural Sciences .
Wigner Jenö Pal se narodil v Budapešti , Rakousko-Uhersko , 17. listopadu 1902 do středostavovské židovské rodiny [9] . Jeho otec Antal Wigner ( Maď. Antal Wigner , 1870-1955) pracoval jako vedoucí koželužny; matka Erzsébet ( maď. Erzsébet Einhorn Wigner , rozená Einhorn, 1879-1966), byla žena v domácnosti. Wignerův dědeček z matčiny strany byl lékařem na panství Esterhazy v Eisenstadtu . Měl starší sestru Berthu, známou jako Biri ( angl. Biri ), a mladší sestru Margit ( angl. Margit ), známou jako Manci ( angl. Manci ) [10] , která se později provdala za britského teoretického fyzika Paula Diraca . [11] . Do 9 let se doma vzdělával odborným učitelem a do školy nastoupil ve třetí třídě. Během tohoto období se Wigner začal zajímat o matematické problémy [12] . Ve věku 11 let se Wigner nakazil tím, co bylo původně diagnostikováno jako tuberkulóza . Rodiče ho poslali žít na šest týdnů do sanatoria v rakouských horách, než lékaři došli k závěru, že diagnóza byla chybná [13] .
Rodina Wignerových byla židovská, ale ne vyznání. V letech 1915 až 1919 studoval na středním gymnáziu Fasori Evangélikus Gimnázium , škole, kterou navštěvoval jeho otec. Jeho spolužákem byl Janos von Neumann , který byl o rok mladší než Wigner a byl ve třídě kamaráda. Oba se hodně naučili z hodin slavného učitele matematiky Laszlo Ratze [14] . Náboženské vzdělání bylo povinné na Fashori Gymnasium a Wigner navštěvoval hodiny judaismu [15] . V roce 1919, na útěku před komunistickým režimem Bély Kuna , rodina Wignerových krátce uprchla do Rakouska a po návratu do Maďarska po pádu Kuna [16] konvertovala k luteránství . Wigner později vysvětlil, že rozhodnutí jeho rodiny konvertovat k luteránství nebylo „v srdci náboženské, ale antikomunistické“ a částečně kvůli privilegovanému postavení Židů za režimu Bely Kuna. [17] . Wigner sám byl ateista [18] .
Po absolvování střední školy v roce 1920 vstoupil Wigner na Budapešťskou univerzitu technických věd , známou jako Műegyetem . Nebyl spokojen s nabízenými předměty [19] a v roce 1921 nastoupil na Technische Hochschule Berlin (nyní Technická univerzita v Berlíně ) [20] , kde studoval chemické inženýrství [21] . Wigner se také účastnil denních kolokvií Německé fyzikální společnosti . Těchto kolokvií se účastnili přední badatelé, mezi něž patřili Max Planck , Max von Laue , Rudolf Ladenburg , Werner Heisenberg , Walter Nernst , Wolfgang Pauli a Albert Einstein [22] . Wigner se také setkal s fyzikem Leo Szilardem , který se okamžitě stal Wignerovým nejbližším přítelem [23] . Wigner pracoval v Institutu Kaisera Viléma pro fyzikální chemii a elektrochemii ( Fritz Haber Institute ) a tam se setkal s Michaelem Polanyim , který se po Laszlo Ratzovi stal nejvýznamnějším Wignerovým učitelem. Působil jako Wignerův školitel během jeho doktorské disertační práce „Vznik a rozpad molekul“ ( německy: Bildung und Zerfall von Molekülen ) [24] . V roce 1924 získal Wigner bakalářský titul a v roce 1925 se stal doktorem technických věd [20] .
Wigner se vrátil do Budapešti, kde odešel pracovat do otcovy koželužny, ale v roce 1926 přijal nabídku Karla Weissenberga z Institutu císaře Viléma v Berlíně (Max Planck Institute for Physics). Weissenberg chtěl někoho, kdo by mu pomohl s jeho prací na rentgenové krystalografii , a Polanyi doporučil Wignera. Po šesti měsících jako Weissenbergův asistent šel Wigner na dva semestry pracovat pro Richarda Beckera . Zabýval se výzkumem v oblasti kvantové mechaniky , studiem díla Erwina Schrödingera . Zabýval se také teorií grup Ferdinanda Frobenia a Eduarda Rittera von Webera [25] .
Wigner obdržel pozvání od Arnolda Sommerfelda k práci na univerzitě v Göttingenu jako asistent matematika Davida Hilberta . Tato práce se ukázala být pro něj zklamáním, protože starší Hilbertovy matematické schopnosti klesaly a jeho zájmy se posunuly směrem k logice. Wigner však pokračoval ve studiu sám [26] . Položil základy teorie symetrií v kvantové mechanice a v roce 1927 představil to, co je dnes známé jako Wignerova D-matice [27] . Díky Wignerovi a Hermannu Weylovi se teorie grup začala široce využívat v kvantové mechanice. Weyl napsal dnes již klasickou monografii Teorie skupin a kvantová mechanika v roce 1928 , ale nebylo snadné ji pochopit, zejména pro mladé fyziky. Wignerova práce „Teorie skupin a její aplikace na kvantovou mechaniku atomových spekter“ (1931) zpřístupnila teorii grup širšímu publiku [28] .
Wigner ve svých dílech položil základ pro použití teorie symetrie v kvantové mechanice [29] . Tato teorie změnila moderní kvantovou mechaniku, Wignerova věta, kterou dokázal v roce 1931, je nyní základním kamenem matematické formulace kvantové mechaniky . Věta definuje, jak jsou fyzické symetrie , jako jsou rotace, translace a CPT symetrie , reprezentovány v Hilbertově stavovém prostoru . Podle věty je jakákoli transformace symetrie reprezentována lineární a unitární nebo antilineární a antiunitární transformací Hilbertova prostoru. Reprezentace grupy symetrie v Hilbertově prostoru je buď obyčejná reprezentace nebo projektivní reprezentace [30] [31] .
V roce 1929 Wignerova práce přitáhla pozornost fyziků. Koncem 30. let Wigner rozšířil svůj výzkum atomových jader. V roce 1930 Princetonská univerzita najala Wignera na roční přednáškový kurz, který vydělával sedmkrát vyšší evropský plat. Ve stejné době byl von Neumann přijat na univerzitu. Jönö Pal Wigner a Janos von Neumann spolupracovali na třech dokumentech v roce 1928 a dvou v roce 1929. Změnili svá anglická jména na „Eugene“ a „John “ [ 32 ] . Když jim vypršela smlouva, univerzita jim nabídla pětiletou smlouvu jako hostující profesor, přičemž každý rok museli strávit půl roku na Princetonu a půl roku na učitelské pozici na Technické střední škole. To bylo velmi aktuální, jakmile se v Německu dostali k moci nacisté [33] . V Princetonu v roce 1934 Wigner představil svou sestru Muncie fyzikovi Paulu Diracovi , kterého si vzala .
Wignerova smlouva s Princetonskou univerzitou vypršela v roce 1936 [35] . S pomocí Gregoryho Breita našel Wigner novou práci na University of Wisconsin . Tam se seznámil se svou první manželkou Amelií Frankovou , která byla studentkou fyziky . V roce 1937 však nečekaně zemřela, což Wignera přivedlo do hluboké deprese. Později, v roce 1938, přijal nabídku Princetonské univerzity vrátit se do křesla [36] . Wigner se stal naturalizovaným občanem Spojených států 8. ledna 1937 a přivedl své rodiče do této země [37] .
Navzdory svému vlastnímu přiznání, že nebyl odborníkem na politiku, se Wigner 2. srpna 1939 zúčastnil setkání s Leo Szilardem a Albertem Einsteinem , jehož výsledkem byl Einstein-Szilardův dopis , který přiměl prezidenta Franklina D. Roosevelta k zahájení Manhattanu. Projekt vývoje atomových zbraní [38] . Wigner se obával, že německý projekt jaderných zbraní bude úspěšný a že Německo by mohlo vyhrát druhou světovou válku, a tak odmítl poskytnout otisky prstů, protože by mohly být použity k jeho identifikaci [39] . „Myšlenky na vraždu,“ vzpomínal později, „zázračně soustředí vaši mysl. “ 39
června 1941 se Wigner podruhé oženil s Mary Annette Wheeler ( Ing. Mary Annette Wheeler ), profesorkou fyziky na Vassar College , která v roce 1932 získala titul Ph.D. na Yale University . Po válce vyučovala fyziku na fakultě Douglas College na Rutgers University v New Jersey, dokud v roce 1964 neodešla do důchodu. V manželství se narodily dvě děti - David Wigner ( anglicky David Wigner ) a Martha Wigner Upton ( anglicky Martha Wigner Upton ) [40] .
Wigner působil v letech 1942 až 1945 v metalurgické laboratoři Chicagské univerzity, kde se spolu s Enrico Fermim podílel na stavbě prvního atomového rektoru [41] . Při práci na projektu Manhattan vedl Wigner tým, který zahrnoval J. Ernest Wilkins, Jr. , Alvin M. Weinberg , Katherine Way , Gail Young a Edward Creutz . Posláním skupiny bylo vyvinout komerční jaderné reaktory, které by mohly přeměnit uran na plutonium pro zbraně . Reaktory tehdy existovaly pouze na papíře, skutečná řetězová reakce ještě nemohla být provedena. V červenci 1942 zvolil Wigner konzervativní [ upřesnit ] konstrukci reaktoru 100 MW s grafitovým neutronovým moderátorem a vodním chlazením [42] a v prvním atomovém reaktoru na světě Chicago Woodpile-1 [43] proběhla řízená jaderná řetězová reakce .
Wigner byl zklamán, že DuPont byl zodpovědný nejen za konstrukci reaktoru, ale také za detailní návrh. V únoru 1943 pohrozil rezignací, ale odradil ho šéf Metallurgické laboratoře Arthur Compton , který ho místo toho poslal na dovolenou. Jak se ukázalo, konstrukční rozhodnutí společnosti DuPont vybavit reaktor dalšími přívodními trubkami pro více uranu zachránilo projekt, když se objevil problém otravy neutrony [44] . Bez dalších trubek by reaktor mohl pracovat pouze na 35 % své projektované kapacity, dokud borové nečistoty v grafitu nevyhořely a nebylo vyrobeno dostatek plutonia pro provoz reaktoru na plný výkon, což posunulo projekt o rok zpět [45] . V 50. letech pracoval Wigner pro DuPont na úseku řeky Savannah [44] . Wigner se necítil vinen, že spolupracoval s dalšími vědci na projektu Manhattan a někdy vyjadřoval lítost nad tím, že atomová bomba nebyla vytvořena o rok dříve [46] . V březnu 1945 sepsal Leo Szilard jménem fyziků účastnících se programu atomových bomb memorandum, ve kterém se vědci postavili proti okamžitému použití atomové bomby, tento dokument podepsal i Wigner [47] .
Důležitým objevem vědce během práce na projektu byl Wignerův jev (bobtnání grafitového moderátoru způsobené přemístěním atomů v důsledku působení neutronového záření ) [48] , který byl vážným problémem pro reaktory v komplexu Hanford v poválečném období a vedly ke snížení výroby a úplnému odstavení reaktoru [49] . Nakonec se zjistilo, že ji lze vyrovnat řízeným ohřevem a žíháním [50] .
S financováním z Manhattan Project Wigner a Leonard Eisenbud také vyvinuli obecný přístup k jaderným reakcím, teorii Wigner-Eisenbud R-matice. Práce na toto téma byly publikovány v roce 1947 [51] .
Na začátku roku 1946, Wigner zaujal pozici ředitele Clintonovy laboratoře ( Oak Ridge National Laboratory ) v Oak Ridge, Tennessee . Protože se nechtěl ujmout administrativních povinností, stal se spoluředitelem laboratoře a administrativní práci převzal jako výkonný ředitel James Lam [52] . Když se Komise pro atomovou energii (AEC) , založená na počátku roku 1947, stala odpovědnou za provoz laboratoře, Wigner se obával, že mnoho technických rozhodnutí bude učiněno ve Washingtonu [53] . On také viděl armádu je pokračující používání válečné bezpečnostní politiky v laboratoři jako “dráždivé nedopatření”, které bránilo výzkumu [54] . K jednomu takovému incidentu došlo v březnu 1947, kdy AEC zjistila, že Wignerovi vědci provádějí experimenty s kritickým množstvím uranu-235 , když ředitel projektu Manhattan , generálmajor Leslie R. Groves, Jr., v srpnu takové experimenty zakázal. 1946 po smrti Louise Slotina v Los Alamos Laboratory . Wigner nabídl zrušení Grovesova rozkazu, ale byl nucen experimenty zastavit, přestože byly zcela odlišné od toho, který zabil Slotina [55] .
Protože se cítil nevhodný pro manažerskou roli, v roce 1947 opustil Oak Ridge a vrátil se na Princetonskou univerzitu, [56] i když po mnoho let zůstal poradcem Oak Ridge [53] . V poválečném období působil v řadě vládních orgánů, včetně Národního úřadu pro standardy (v letech 1947 až 1951), Matematické komise Národní rady pro výzkum (v letech 1951 až 1954), Fyzikální komise Národní Science Foundation a vlivný Generální poradní výbor Komise pro atomovou energii Energie (od roku 1952 do roku 1957 a znovu od roku 1959 do roku 1964) [57] . Přispíval také na civilní obranu [58] .
Ke konci života se Wignerův zájem přesunul k filozofii. V roce 1960 publikoval to, co se stalo klasikou ve filozofii matematiky a fyziky, jeho nejslavnější dílo mimo technickou matematiku a fyziku s názvem „ Nepřiměřená účinnost matematiky v přírodních vědách “ [59] . Tvrdil, že biologie a poznání mohou být zdrojem fyzikálních pojmů – jak je my lidé vnímáme. Wigner se domníval, že šťastná náhoda, že matematika a fyzika jsou tak dobře sladěny, se zdá být „nerozumná“ a obtížně vysvětlitelná [59] . Jeho původní práce vyvolala a inspirovala mnoho reakcí napříč obory. Patřili k nim Richard Hamming v informatice [60] , Arthur Lesk v molekulární biologii [61] , Peter Norvig v dolování dat [62] , Max Tegmark ve fyzice [63] , Ivor Grattan-Guinness v matematice [64] a Vela Velupillai v ekonomii [65] .
Při řešení filozofických otázek teorie kvantové mechaniky vyvinul Wigner myšlenkový experiment (později nazvaný paradox Wignerova přítele ), aby ilustroval své přesvědčení, že vědomí je základem procesu kvantově mechanického měření . Sledoval tedy ontologický přístup, který staví lidské vědomí do středu vesmíru: „Vše, co se kvantová mechanika snaží poskytnout, jsou pravděpodobnostní spojení mezi následnými dojmy (také nazývanými „apercepcemi) vědomí“ [66] .
Měření se týkají interakcí, které vytvářejí dojmy v naší mysli (a v důsledku toho modifikují vlnovou funkci „měřeného“ fyzického systému) – myšlence, které se začalo říkat interpretace „ vědomí způsobuje kolaps “.
Hugh Everett III (student Wignera) popsal Wignerův myšlenkový experiment v úvodní části své disertační práce z roku 1957 jako „zábavné, ale vysoce hypotetické drama“ [67] . V raném návrhu Everettova díla lze nalézt i nákres situace „Wignerův přítel“ [68] , který je třeba považovat za první papírový důkaz existence myšlenkového experimentu, jehož primárním zdrojem byl Wigner . To naznačuje, že Everett o problému s Wignerem alespoň diskutoval.
V listopadu 1963 Wigner vyzval k tomu, aby bylo 10 % národního obranného rozpočtu věnováno na jaderné výbuchové kryty a zdroje pro přežití s tím, že takové výdaje by byly méně nákladné než odzbrojení. Wigner považoval závěr nedávné studie Woods Hole , že jaderný úder zabije 20 % Američanů, za velmi skromnou předpověď a že by se země mohla z takového útoku vzpamatovat rychleji, než se Německo vzpamatovalo z devastace druhé světové války [69] .
Wigner získal Nobelovu cenu za fyziku v roce 1963 „za příspěvky k teorii atomového jádra a elementárních částic , zejména za objev a aplikaci základních principů symetrie“ [8] . V témže roce byla finanční odměna rozdělena mezi několik laureátů, druhou polovinu ceny si rozdělili Maria Goeppert-Mayer a J. Hans D. Jensen [8] . Wigner uvedl, že o takové možnosti nikdy neuvažoval a dodal: „Nikdy jsem nečekal, že se mé jméno dostane do novin, aniž bych udělal něco zlého“ [70] . Dále obdržel Franklinovu medaili v roce 1950 [71] , Cenu Enrica Fermiho v roce 1958 [72] , Atom for Peace Prize v roce 1959 [73] , Max Planck Medal v roce 1961 [74] , US National Medal of Science v roce 1969 [75] , Cena Alberta Einsteina v roce 1972 [76] , Zlatá deska Americké akademie za úspěchy v roce 1974 [77] a stejnojmenná Wignerova medaile v roce 1978 [78] . V roce 1968 byla Wignerovi udělena Gibbsova přednáška [79] [80] .
Jeho manželka Mary zemřela v listopadu 1977 [81] [82] . V roce 1979 se Wigner potřetí oženil s Eileen Clare-Patton (Pat ) Hamiltonovou , vdovou po fyzikovi Donaldu Rossovi Hamiltonovi, děkanovi Graduate School na Princetonské univerzitě, který zemřel v roce 1972 [83] . Ve věku 90 let vydal své paměti The Memoirs of Eugene P. Wigner with Andrew Santon . Wigner v nich řekl: „Plný smysl života, kolektivní smysl všech lidských tužeb, je ve skutečnosti záhadou mimo naše chápání. Když jsem byl mladý, tento stav mě rozčiloval. Ale už jsem se s tím smířil. Cítím dokonce určitou čest být spojován s tímto tajemstvím . Ve své sbírce esejů Filosofické úvahy a syntézy (1995) poznamenal: „Nebylo možné formulovat zákony kvantové mechaniky zcela konzistentním způsobem bez odkazu na vědomí“ [85] .
Wigner zemřel na zápal plic v University Medical Center v Princetonu, New Jersey 1. ledna 1995 [86] . Zůstala po něm manželka Eileen (zemřela 2010) a děti Eric, David a Martha a také jeho sestry Bertha a Margit [76] .
![]() | ||||
---|---|---|---|---|
Slovníky a encyklopedie | ||||
Genealogie a nekropole | ||||
|
ceny za fyziku 1951-1975 | Laureáti Nobelovy|
---|---|
| |
|