Русская Википедия:Вигнер, Юджин

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Значения Шаблон:Учёный Юджин Ви́гнер или Енё Пал Вигнер (Шаблон:Lang-hu , произносится [ˈviɡnɛr ˈjɛnøː ˈpaːl]; 17 ноября 1902, Будапешт — 1 января 1995, Принстон, США) — венгерско-американский физик-теоретик, внёсший вклад в математическую физику. Он получил американское гражданство в 1937 году и Нобелевскую премию по физике в 1963 году «за вклад в теорию атомного ядра и элементарных частиц, в частности, за открытие и применение фундаментальных принципов симметрии»[1].

Выпускник Берлинского технического университета, Вигнер работал ассистентом у Карла Вайсенберга и Ричарда Беккера в Институте кайзера Вильгельма в Берлине и у Давида Гильберта в Геттингенском университете. Вигнер и Герман Вейль начали использовать теорию групп в физике, особенно теорию симметрии. Попутно он выполнил новаторскую работу в области чистой математики, в которой доказал ряд математических теорем. В частности, теорема Вигнера является краеугольным камнем математической формулировки квантовой механики. Он также известен своими исследованиями структуры атомного ядра. В 1930 году Принстонский университет нанял Вигнера вместе с Джоном фон Нейманом, и он переехал в Соединённые Штаты.

Вигнер участвовал во встрече с Лео Сцилардом и Альбертом Эйнштейном, результатом которой стало письмо Эйнштейна — Сциларда, побудившее президента Франклина Д. Рузвельта инициировать Манхэттенский проект по разработке атомной бомбы. Вигнер опасался, что атомную бомбу первыми разработают немецкие учёные в Германии в рамках немецкого проекта создания ядерного оружия. Во время Манхэттенского проекта он возглавлял группу, задачей которой было проектирование ядерных реакторов для преобразования урана в оружейный плутоний. В то время реакторы существовали только на бумаге, и ни один реактор ещё не продемонстрировал эффективную цепную реакцию. Вигнер был разочарован тем, что на компанию DuPont была возложена ответственность за детальное проектирование реакторов, а не только за их строительствоШаблон:Почему. Он стал директором по исследованиям и разработкам в лаборатории Клинтона (Окриджская национальная лаборатория) в начале 1946 года, но был разочарован бюрократическим вмешательством со стороны Комиссии по атомной энергии и вернулся в Принстон.

В послевоенный период он работал в ряде государственных органов, включая Национальное бюро стандартов с 1947 по 1951 год, комиссию по математике Национального исследовательского совета с 1951 по 1954 год, комиссию по физике Национального научного фонда и влиятельный Генеральный консультативный комитет Комиссии по атомной энергии с 1952 по 1957 год и повторно с 1959 по 1964 год. В более позднем возрасте он заинтересовался философией и опубликовал свою самую известную за пределами технической математики и физики работу «Непостижимая эффективность математики в естественных науках».

Ранние годы

Вигнер Енё Пал родился в Будапеште, Австро-Венгрия, 17 ноября 1902 года в еврейской семье, относящейся к среднему классу[2]. Его отец, Антал Вигнер (Шаблон:Lang-hu, 1870—1955), работал управляющим кожевенно-дубильного цеха; мать, Эржебет (Шаблон:Lang-hu, урождённая Айнхорн, 1879—1966), была домохозяйкой. Дед Вигнера по материнской линии был врачом в имении Эстерхази в Айзенштадте. У него была старшая сестра Берта, известная как Бири (Шаблон:Lang-en), и младшая сестра Маргит (Шаблон:Lang-en), известная как Манси (Шаблон:Lang-en)Шаблон:Sfn, которая позже вышла замуж за британского физика-теоретика Поля ДиракаШаблон:Sfn. Он получал домашнее образование у профессионального учителя до 9 лет и пошёл в школу в третьем классе. В этот период Вигнер проявил интерес к математическим задачамШаблон:Sfn. В возрасте 11 лет Вигнер заразился, по первоначальному диагнозу, туберкулезом. Родители отправили его жить на шесть недель в санаторий в австрийских горах, прежде чем врачи пришли к выводу, что диагноз был ошибочнымШаблон:Sfn.

Семья Вигнера была еврейской, но не религиозной. С 1915 по 1919 годы он учился в средней гимназии Fasori Evangélikus Gimnázium, школе, которую посещал его отец. Его сокурсником был Янош фон Нейман, который был на год младше Вигнера и учился в другом в классе. Они оба многое почерпнули из уроков известного учителя математики Ласло РатцаШаблон:Sfn. В гимназии Фашори было обязательным религиозное образование, и Вигнер посещал занятия по иудаизмуШаблон:Sfn. В 1919 году, спасаясь от коммунистического режима Белы Куна, семья Вигнеров ненадолго бежала в Австрию, а после возвращения в Венгрию после падения КунаШаблон:Sfn, обратилась в лютеранство. Позже Вигнер объяснял, что решение его семьи перейти в лютеранство было «в глубине души не религиозным, а антикоммунистическим» и отчасти вызвано привилегированным положением евреев при режиме Белы Куна.Шаблон:Sfn. Сам же Вигнер был атеистомШаблон:Sfn.

После окончания средней школы в 1920 году Вигнер поступил в Будапештский университет технических наук, известный как Műegyetem. Его не устроили предлагаемые курсыШаблон:Sfn и в 1921 году он поступил в Шаблон:Iw Берлина (ныне Берлинский технический университет)[3], где изучал химическую технологиюШаблон:Sfn. Вигнер также посещал дневные коллоквиумы Немецкого физического общества. В этих коллоквиумах принимали участие ведущие исследователи, включая Макса Планка, Макса фон Лауэ, Рудольфа Ладенбурга, Вернера Гейзенберга, Вальтера Нернста, Вольфганга Паули и Альберта ЭйнштейнаШаблон:Sfn. Вигнер также познакомился с физиком Лео Силардом, который сразу же стал ближайшим другом ВигнераШаблон:Sfn. Вигнер работал в Институте физической химии и электрохимии кайзера Вильгельма (Иститут им. Фрица Габера), и там он познакомился с Майклом Полани, который стал после Ласло Раца важнейшим учителем Вигнера. Он выступил руководителем Вигнера во время его работы над докторской диссертацией «Формирование и распад молекул» (Шаблон:Lang-de)Шаблон:Sfn. В 1924 году Вигнер получил степень бакалавра, а в 1925 стал доктором технических наук[3].

Зрелые годы

Файл:Heisenberg,W. Wigner,E. 1928.jpg
Вернер Гейзенберг и Юджин Вигнер (1928).
Файл:Jucys diagram for Wigner 6-j symbol.svg
Диаграмма Юциса для 6j-символа Вигнера. Знак плюс на узлах указывает на чтение окружающих линий против часовой стрелки. Из-за её симметрии существует множество способов изображения этой диаграммы. Эквивалентную конфигурацию можно создать, взяв её зеркальное отображение и заменив таким образом плюсы на минусы

Вигнер вернулся в Будапешт, где пошёл работать на кожевенный завод своего отца, но в 1926 году он принял предложение Карла Вайссенберга из Института кайзера Вильгельма в Берлине (Институт физики Общества Макса Планка). Вайссенберг хотел, чтобы кто-то помог ему в работе над рентгеновской кристаллографией, и Полани порекомендовал Вигнера. После шести месяцев работы ассистентом Вайссенберга Вигнер на два семестра перешёл на работу к Ричарду Беккеру. Занимался исследованиями в области квантовой механики, изучая работы Эрвина Шрёдингера. Он также углубился в теорию групп Фердинанда Фробениуса и Эдуарда Риттера фон ВебераШаблон:Sfn.

Вигнер получил приглашение от Арнольда Зоммерфельда работать в Гёттингенском университете ассистентом математика Давида Гильберта. Эта работа оказалась разочарованием для него, поскольку математические способности престарелого Гильберта снизились, его интересы сместились в сторону логики. Тем не менее, Вигнер продолжил учёбу самостоятельноШаблон:Sfn. Он заложил основы теории симметрий в квантовой механике и в 1927 году ввёл то, что сейчас известно как D-матрица Вигнера[4]. Благодаря Вигнеру и Герману Вейлю, в квантовой механике начали широко использовать теорию групп. Вейль написал в 1928 году ставшую классической монографию «Теория групп и квантовая механика», но её было нелегко понять, особенно молодым физикам. Работа Вигнера «Теория групп и её приложения к квантовой механике атомных спектров» (1931 г.) сделала теорию групп доступной для более широкой аудиторииШаблон:Sfn.

В своих работах Вигнер заложил основы использования теории симметрии в квантовой механике[5]. Эта теория изменяла современную квантовую механику, теорема Вигнера, доказанная им в 1931 году, сейчас является краеугольным камнем математической формулировки квантовой механики. Теорема определяет, как физические симметрии, такие как повороты, трансляции и CPT-симметрия, представляются в гильбертовом пространстве состояний. Согласно теореме, любое преобразование симметрии представляется линейным и унитарным или антилинейным и антиунитарным преобразованием гильбертова пространства. В свою очередь представление группы симметрии в гильбертовом пространстве является либо обычным представлением, либо проективным представлениемШаблон:SfnШаблон:Sfn.

К 1929 году работы Вигнера привлекли внимание физиков. В конце 1930-х годов Вигнер расширил свои исследования атомных ядер. В 1930 году Принстонский университет нанял Вигнера на годичный курс лекций, с заработком в семь раз больше чем в Европе. В это же время в университет был принят фон Нейман. Енё Пал Вигнер и Янош фон Нейман совместно работали над тремя статьями в 1928 году и над двумя — в 1929 году. Они изменили свои имена на английский манер на «Юджин» (Шаблон:Lang-en) и «Джон» (Шаблон:Lang-en) соответственноШаблон:Sfn. Когда их срок контракта истёк, университет предложил им пятилетний контракт в качестве приглашённых профессоров, при этом каждый год они должны были провести полгода в Принстоне и полгода на преподавательской позиции в Высшей технической школе. Это было очень своевременно, так как вскоре к власти в Германии пришли нацистыШаблон:Sfn. В Принстоне в 1934 году Вигнер познакомил свою сестру Манси с физиком Полем Дираком, за которого она вышла замужШаблон:Sfn.

Контракт Вигнера с университетом Принстона истёк в 1936 годуШаблон:Sfn. С помощью Грегори Брейта Вигнер нашёл новую работу в Университете Висконсина. Там он познакомился со своей первой женой, Амелией Франк (Шаблон:Lang-en), которая была студенткой-физиком. Однако она неожиданно скончалась в 1937 году, что привело Вигнера к глубокой депрессии. Позже, в 1938 году, он принял предложение Принстонского университета вернуться на кафедруШаблон:Sfn. Вигнер стал натурализованным гражданином Соединенных Штатов 8 января 1937 года и перевёз в эту страну своих родителейШаблон:Sfn.

Манхэттенский проект

Шаблон:Основная статья

Файл:Eugene Wigner receiving Medal for Merit cph.3a38621.jpg
5 марта 1946 г. Вигнер получает медаль за заслуги от Роберта П. Паттерсона (слева) за работу над Манхэттенским проектом.
Файл:HD.5A.036 (10555475386).jpg
Фиаско Кьянти, купленное Вигнером, чтобы отпраздновать первую контролируемую цепную ядерную реакцию.

Несмотря на его собственное признание в том, что он был не знатоком в политике, 2 августа 1939 года Вигнер участвовал во встрече с Лео Сцилардом и Альбертом Эйнштейном, результатом которой стало письмо Эйнштейна — Сциларда, побудившее президента Франклина Д. Рузвельта инициировать Манхэттенский проект по разработке атомного оружияШаблон:Sfn. Вигнер опасался, что немецкий проект по созданию ядерного оружия окажется успешным и Германия может победить во Второй мировой войне, поэтому отказался предоставить отпечатки пальцев, так как они могли использоваться для идентификации его личностиШаблон:Sfn. «Мысли об убийстве», — вспоминал он позже, — «чудесным образом сосредотачивают ваш разум»Шаблон:Sfn.

4 июня 1941 года Вигнер женился во второй раз на Мэри Аннетт Уилер (Шаблон:Lang-en), профессоре физики из Вассарского колледжа, защитившей докторскую диссертацию в Йельском университете в 1932 году. После войны она преподавала физику на факультете Дуглас-колледжа Ратгерского университета в Нью-Джерси, пока не вышла на пенсию в 1964 году. В браке родилось двое детей — Дэвид Вигнер (Шаблон:Lang-en) и Марта Вигнер Аптон (Шаблон:Lang-en)[6].

Вигнер работал в Металлургической лаборатории Чикагского университета с 1942 по 1945 год, где совместно с Энрико Ферми участвовал в строительстве первого атомного ректора[7]. Во время работы над Манхэттенским проектом Вигнер руководил командой, в которую входили Дж. Эрнест Уилкинс-младший, Элвин М. Вайнберг, Кэтрин Уэй, Гейл Янг и Эдвард Кройц. Задача группы заключалась в разработке промышленных ядерных реакторов, которые могли преобразовывать уран в оружейный плутоний. В то время реакторы существовали только на бумаге, реальную цепную реакцию осуществить ещё не удавалось. В июле 1942 года Вигнер выбрал Шаблон:Прояснить2 конструкцию реактора мощностью 100 МВт с графитовым замедлителем нейтронов и водяным охлаждениемШаблон:Sfn, и в первом в мире атомном реакторе Чикагская поленница-1 произошла контролируемая цепная ядерная реакция[8].

Вигнер был разочарован тем, что на компания DuPont отвечала не только за строительство реактора, но и за детальное проектирование. Он пригрозил уйти в отставку в феврале 1943 года, но его отговорил начальник Металлургической лаборатории Артур Комптон, который вместо этого отправил его в отпуск. Как оказалось, конструктивное решение DuPont оборудовать реактор дополнительными загрузочными трубами для большего количества урана спасло проект, когда появилась проблема с нейтронным отравлениемШаблон:Sfn. Без дополнительных труб реактор мог работать только на 35% от проектной мощности, пока не сгорели бы примеси бора в графите и не было произведено достаточно плутония для работы реактора на полной мощности, что отбросило бы проект на год назадШаблон:Sfn. В 1950-х годах Вигнер работал на компанию DuPont на участке Саванна-РиверШаблон:Sfn. Вигнер не чувствовал вины в том, что вместе с другими учёными работал над Манхэттенским проектом и иногда высказывал сожаление о том, что атомная бомба не была создана на год раньшеШаблон:Sfn. В марте 1945 года от имени физиков, участвующих в программе по созданию атомной бомбы, Лео Сцилард составил меморандум, в котором учёные выступали против немедленного применения атомной бомбы, этот документ подписал и Вигнер[9].

Важным открытием, сделанным учёным во время работы над проектом, был эффект Вигнера (распухание графитового замедлителя, вызванного смещением атомов из-за действия нейтронного излучения)[10], который был серьёзной проблемой для реакторов на Хэнфордском комплексе в послевоенный период и привёл к сокращению производства и полной остановке реактораШаблон:Sfn. В конце концов было обнаружено, что его можно нивелировать путём контролируемого нагрева и отжига[11].

Благодаря финансированию Манхэттенского проекта, Вигнер и Леонард Эйзенбуд также разработали общий подход к ядерным реакциям, теорию R-матрицы Вигнера — Эйзенбуда. Работы по этой теме были опубликованы в 1947 году[12].

Поздние годы

В начале 1946 года Вигнер занял должность директора в лаборатории Клинтона (Ок-Риджская национальная лаборатория) в Ок-Ридже, штат Теннесси. Поскольку он не хотел выполнять административные обязанности, он стал содиректором лаборатории, а Джеймс Лам взял на себя административную работу в качестве исполнительного директораШаблон:Sfn. Когда созданная в начале 1947 года Комиссия по атомной энергии (КАЭ) стала ответственной за работу лаборатории, Вигнер опасался, что многие технические решения будут приниматься в Вашингтоне[13]. Он также рассматривал продолжение использования армией политики безопасности военного времени в лаборатории как «назойливую оплошность», мешающую исследованиям[14]. Один из таких инцидентов произошёл в марте 1947 года, когда КАЭ обнаружила, что учёные Вигнера проводят эксперименты с критической массой урана-235, когда директор Манхэттенского проекта генерал-майор Лесли Р. Гроувс-младший запретил подобные эксперименты в августе 1946 года после смерти Луи Слотина в Лос-Аламосской лаборатории. Вигнер предлагал отменить приказ Гроувза, но был вынужден прекратить эксперименты, несмотря на то, что они полностью отличались от того, в результате которого погиб СлотинШаблон:Sfn.

Чувствуя себя неподходящим для управленческой роли, он покинул Ок-Ридж в 1947 году и вернулся в Принстонский университетШаблон:Sfn, хотя много лет оставался консультантом Ок-Риджа[13]. В послевоенный период работал в ряде государственных органов, включая Национальное бюро стандартов (с 1947 по 1951 год), комиссию по математике приНациональном исследовательском совете (с 1951 по 1954 год), комиссию по физике Национального научного фонда и влиятельную Генеральный консультативный комитет Комиссии по атомной энергии (с 1952 по 1957 год и повторно с 1959 по 1964 годы)Шаблон:Sfn. Он также внёс свой вклад в гражданскую оборонуШаблон:Sfn.

Ближе к концу жизни интерес Вигнера сместился к философии. В 1960 году он опубликовал ставшую классической статью по философии математики и физики, ставшую самой известной его работой за пределами технической математики и физики под названием «Непостижимая эффективность математики в естественных науках»[15]. Он утверждал, что биология и познание могут быть источником физических понятий — того, как мы, люди, их воспринимаем. Вигнер считал, что счастливое совпадение, заключающееся в том, что математика и физика так хорошо согласованы, кажется «неразумным» и трудно объяснимым[15]. Его оригинальная статья вызвала и вдохновила множество откликов в самых разных дисциплинах. Среди них были Ричард Хэмминг по информатике[16], Артур Леск по молекулярной биологии[17], Питер Норвиг по интеллектуальному анализу данных[18], Макс Тегмарк по физике[19], Айвор Граттан-Гиннесс по математике[20] и Вела Велупиллаи в экономике[21].

Обращаясь к философским вопросам теории квантовой механики, Вигнер разработал мысленный эксперимент (позже названный парадоксом друга Вигнера), чтобы проиллюстрировать свою веру в то, что сознание лежит в основе процесса квантово-механических измерений. Таким образом, он следовал онтологическому подходу, который ставит человеческое сознание в центр мироздания: «Всё, что квантовая механика пытается предоставить, — это вероятностные связи между последующими впечатлениями (также называемыми» апперцепциями) сознания"[22].

Под измерениями понимаются взаимодействия, которые создают впечатления в нашем сознании (и в результате модифицируют волновую функцию «измеряемой» физической системы) — идея, получившая название интерпретации «сознание вызывает коллапс».

Хью Эверетт III (ученик Вигнера) описал мысленный эксперимент Вигнера во вступительной части своей диссертации 1957 года как «забавную, но крайне гипотетическую драму»[23]. В раннем наброске работы Эверетта можно также найти рисунок ситуации «Друга Вигнера»[24], который следует рассматривать как первое свидетельство на бумаге существования мысленного эксперимента, первоисточником которого был Вигнер. Это говорит о том, что Эверетт, по крайней мере, обсуждал эту проблему с Вигнером.

В ноябре 1963 года Вигнер призвал выделить 10 % бюджета национальной обороны на убежища от ядерных взрывов и ресурсы для выживания, утверждая, что такие расходы будут менее дорогостоящими, чем разоружение. Вигнер счёл вывод недавнего исследования Вудс-Хоула о том, что ядерный удар убьёт 20 % американцев очень скромным прогнозом, и что страна сможет оправиться от такой атаки быстрее, чем Германия оправилась от разрушений Второй мировой войны[25].

Вигнер был удостоен Нобелевской премии по физике в 1963 году «за вклад в теорию атомного ядра и элементарных частиц, в частности, за открытие и применение фундаментальных принципов симметрии»[1]. В том же году денежная премия была разделена между несколькими лауреатами, другая половина награды была разделена между Марией Гепперт-Майер и Дж. Хансом Д. Йенсеном[1]. Вигнер заявил, что никогда не рассматривал такую возможность и добавил: «Я никогда не ожидал, что моё имя попадёт в газеты, не совершив чего-нибудь злого»Шаблон:Sfn. Он также получил медаль Франклина в 1950 году[26], премию Энрико Ферми в 1958 году[27], премию «Атом во имя мира» в 1959 году[28], медаль Макса Планка в 1961 году[29], Национальную научную медаль США в 1969 году[30], премию Альберта Эйнштейна в 1972 году[31], премию «Золотая пластина» Американской академии достижений в 1974 году[32] и одноимённую медаль Вигнера в 1978 году[33]. В 1968 году Вигнер был удостоен Гиббсовской лекции[34][35].

Его жена Мэри умерла в ноябре 1977 годаШаблон:Sfn[36]. В 1979 году Вигнер женился в третий раз на Эйлин Клэр-Паттон (Пэт) Гамильтон (Шаблон:Lang-en), вдове физика Дональда Росса Гамильтона, декана Высшей школы Принстонского университета, умершего в 1972 годуШаблон:Sfn. В возрасте 90 лет он опубликовал свои мемуары «Воспоминания Юджина П. Вигнера с Эндрю Сэнтоном». В них Вигнер сказал: «Полный смысл жизни, коллективный смысл всех человеческих желаний — это, по сути, тайна, недоступная нашему пониманию. В молодости меня раздражало такое положение дел. Но к настоящему времени я смирился с этим. Я даже чувствую определённую честь быть связанным с этой тайной»Шаблон:Sfn. В своём сборнике эссе «Философские размышления и синтезы» (1995) он отмечал: «Невозможно было сформулировать законы квантовой механики полностью последовательным образом без привязки к сознанию»Шаблон:Sfn.

Вигнер умер от пневмонии в Университетском медицинском центре в Принстоне, штат Нью-Джерси 1 января 1995 года[37]. У него остались жена Эйлин (умерла в 2010 году) и дети Эрика, Дэвид и Марта, а также его сёстры Берта и Маргит[31].

Публикации

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Ссылки

Внешние ссылки

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Шаблон:Cite web
  2. ↑ Биография Ю. Вигнера Шаблон:Wayback
  3. ↑ 3,0 3,1 Шаблон:Из
  4. ↑ Шаблон:Cite journal
  5. ↑ Шаблон:Cite journal
  6. ↑ Шаблон:Cite web
  7. ↑ Шаблон:Cite web
  8. ↑ Шаблон:Cite web
  9. ↑ Шаблон:Cite web
  10. ↑ Шаблон:Cite journal
  11. ↑ Шаблон:Cite web
  12. ↑ Шаблон:Cite web
  13. ↑ 13,0 13,1 Шаблон:Cite web
  14. ↑ Шаблон:Cite web
  15. ↑ 15,0 15,1 Шаблон:Cite journal
  16. ↑ Шаблон:Cite journal
  17. ↑ Шаблон:Cite journal
  18. ↑ Шаблон:Cite journal
  19. ↑ Шаблон:Cite journal
  20. ↑ Шаблон:Cite journal
  21. ↑ Шаблон:Cite journal
  22. ↑ Шаблон:Citation
  23. ↑ Шаблон:Cite journal
  24. ↑ Шаблон:Cite book
  25. ↑ Lyons, R. (1963, November 22). Asks Better Civil Defense for Atomic Victory. New York Daily News, p. 6.
  26. ↑ Шаблон:Cite web
  27. ↑ Шаблон:Cite web
  28. ↑ Шаблон:Cite web
  29. ↑ Шаблон:Cite web
  30. ↑ Шаблон:Cite web
  31. ↑ 31,0 31,1 Шаблон:Cite web
  32. ↑ Шаблон:Cite web
  33. ↑ Шаблон:Cite web
  34. ↑ Шаблон:Cite web
  35. ↑ Шаблон:Cite journal
  36. ↑ Шаблон:Cite journal
  37. ↑ Шаблон:Cite news

Шаблон:Выбор языка Шаблон:- Шаблон:Нобелевская премия по физике 1951—1975

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Вигнер,_Юджин&oldid=9392884