Dowiedz się więcej o jego wyjątkowej historii w tym wpisie na blogu. Jest najbardziej znany z ukucia terminów „czarna dziura” i „tunel czasoprzestrzenny”
Kim był John Wheeler?
John Wheeler był wybitnym amerykańskim fizykiem teoretycznym, być może najbardziej znanym z ukucia terminów „czarna dziura”, „tunel czasoprzestrzenny” i kilku innych barwnych zwrotów. W latach trzydziestych XX wieku opracował ważną „macierz S” w fizyce cząstek elementarnych i współpracował z Nielsem Bohrem nad wyjaśnieniem rozszczepienia jądra atomowego w kategoriach fizyki kwantowej. Później opracował równanie stanu dla zimnych i martwych gwiazd, pomógł spopularyzować badanie ogólnej teorii względności w głównym nurcie fizyki teoretycznej oraz skonsolidował teorię i dowody na istnienie czarnych dziur. Współpracował również z Albertem Einsteinem w jego poszukiwaniach wielkiej zunifikowanej teorii fizyki.
John Archibald Wheeler urodził się 9 lipca 1911 roku w Jacksonville na Florydzie w USA, jako najstarsze dziecko w rodzinie bibliotekarzy. Rodzina często się przeprowadzała i przez lata mieszkała na Florydzie, w Kalifornii, Ohio, Waszyngtonie, Maryland i Vermont. Uczęszczał do Baltimore City College, który ukończył w 1926 roku, a następnie studiował fizykę pod kierunkiem Karla Herzfelda na Johns Hopkins University. Tytuł doktora uzyskał w 1933 r., pisząc pracę na temat teorii dyspersji i absorpcji helu. Wkrótce po ukończeniu studiów przeniósł się do Kopenhagi, gdzie przez pewien czas pracował z Nielsem Bohrem, ojcem chrzestnym rewolucji teorii kwantowej. Ożenił się z Janette Hegner w 1935 roku. Mieli dwie córki (Alison Letitia) i syna (James) i pozostali razem przez całe życie.
Został profesorem fizyki na Uniwersytecie Princeton w 1938 roku, gdzie pozostał, z przerwą podczas II wojny światowej, przez 38 lat, do 1976 roku. Podczas swoich najwcześniejszych lat w Princeton wprowadził macierz rozpraszania (lub „macierz S”), która łączy stany początkowe i końcowe dla interakcji cząstek i która miała stać się niezbędnym narzędziem w fizyce cząstek.
Wheeler dobrze znał Einsteina i czasami organizował seminaria ze swoimi studentami w domu Einsteina. Kiedy Bohr odwiedził Stany Zjednoczone w 1939 roku, niosąc wieści o sukcesie rozszczepienia jądra atomowego w Niemczech, on i Wheeler współpracowali nad rozwojem wpływowego modelu atomu „ciekłej kropli”, po raz pierwszy zaproponowanego przez George’a Gamowa, w celu wyjaśnienia teoretycznych podstaw rozszczepienia jądra atomowego.
Wraz z wieloma innymi czołowymi fizykami, Wheeler przerwał karierę akademicką podczas II wojny światowej, aby uczestniczyć w pracach nad amerykańską bombą atomową w ramach Projektu Manhattan w Hanford w stanie Waszyngton. Prawidłowo przewidział między innymi, że nagromadzenie „trucizn produktów rozszczepienia” (zwłaszcza izotopu ksenonu) ostatecznie utrudni trwającą jądrową reakcję łańcuchową poprzez pochłanianie neutronów.
Po wojnie powrócił do Princeton, aby wznowić swoją karierę akademicką i rozpoczął nauczanie kursu na temat grawitacji Einsteina we wczesnych latach pięćdziesiątych, kiedy nie był on jeszcze uważany za akceptowalny obszar badań, chociaż przez wiele lat opierał się idei, że prawa fizyki mogą prowadzić do czegoś tak pozornie absurdalnego jak osobliwość. Nadal jednak pracował dla rządu i był aktywnie zaangażowany w rozwój amerykańskiej bomby wodorowej na początku lat 50. w Los Alamos i Princeton (gdzie był odpowiedzialny za utworzenie Projektu Matterhorn). W pewnym momencie, w 1953 roku, został oficjalnie upomniany za rzekome zgubienie tajnego dokumentu dotyczącego bomby wodorowej. Jego nieco wojownicze poglądy na temat obrony narodowej, wojny w Wietnamie i obrony przeciwrakietowej często były sprzeczne z poglądami jego bardziej liberalnych kolegów.
Po zakończeniu rządowych badań Wheeler powrócił do Princeton, gdzie w późniejszych latach współpracował z Albertem Einsteinem nad „zunifikowaną teorią pola” fizycznych sił natury. W 1956 roku pomógł określić rodzaj materiału znajdującego się wewnątrz zimnych, martwych gwiazd przy użyciu „równania stanu Harrisona-Wheelera dla zimnej, martwej materii” i odkrył, że jest to głównie żelazo, ponieważ wydajny proces fuzji zatrzymuje się, gdy jądro osiąga ten stan. W 1957 roku, podczas pracy nad rozszerzeniami ogólnej teorii względności, wprowadził słowo „tunel czasoprzestrzenny”, aby opisać hipotetyczne tunele w czasoprzestrzeni.
Pod koniec lat 50. sformułował teorię geometrodynamiki, program fizycznej i filozoficznej redukcji wszystkich zjawisk fizycznych (w tym grawitacji i elektromagnetyzmu) do geometrycznych właściwości zakrzywionej czasoprzestrzeni. Porzucił jednak tę teorię na początku lat 70., ponieważ nie udało mu się wyjaśnić niektórych ważnych zjawisk fizycznych, takich jak istnienie fermionów (elektronów, mionów itp.) i osobliwości grawitacyjnych.
Zawsze przywiązywał dużą wagę do nauczania i kontynuował nauczanie fizyki studentów pierwszego i drugiego roku, nawet po osiągnięciu sławy, ponieważ był przekonany, że młode umysły są najważniejsze. Był znany ze swoich energicznych wykładów, szybkiego pisania na tablicy obiema rękami i obracania się, aby nawiązać kontakt wzrokowy ze swoimi studentami. Wśród jego studentów znaleźli się czołowi teoretycy końca XX wieku, w tym Richard Feynman, Kip Thorne i Hugh Everett.
Pracował intensywnie nad teorią kolapsu grawitacyjnego i jest powszechnie uznawany za twórcę terminu „czarna dziura” podczas wykładu w 1967 roku w Goddard Institute for Space Studies NASA (choć w rzeczywistości został do tego skłoniony przez okrzyk z widowni). Wraz z Dennisem Sciamą w Cambridge i Jakowem Borysowiczem Zeldowiczem w Moskwie, Wheeler był integralną częścią tak zwanego „złotego wieku ogólnej teorii względności” w latach 60. i 70. XX wieku, zmiany paradygmatu, w której badanie ogólnej teorii względności (wcześniej uważane za ciekawostkę) weszło do głównego nurtu fizyki teoretycznej. Pod jego kierownictwem Princeton stało się wiodącym amerykańskim ośrodkiem badań nad einsteinowską grawitacją. Kompletny podręcznik ogólnej teorii względności „Grawitacja”, którego był współautorem wraz z Charlesem Misnerem i Kipem Thorne’em, został opublikowany w 1973 roku i stał się najbardziej wpływowym podręcznikiem teorii względności dla pokolenia.
Po śmierci Einsteina Wheeler kontynuował badania nad rolą grawitacji w zunifikowanej teorii fizyki i stał się pionierem w dziedzinie grawitacji kwantowej. Doprowadziło go to do współpracy z Bryce’em DeWittem i opracowania równania Wheelera-DeWitta lub, jak wolał je nazywać, „funkcji falowej wszechświata”. Inne produkty barwnego słowotwórstwa Wheelera obejmują wyrażenie „czarne dziury nie mają włosów” (aby opisać fakt, że czarne dziury powinny mieć idealny, prosto definiowalny kształt i nie powinny mieć od nich żadnych projekcji), „masa bez masy” (aby wskazać potrzebę skutecznego usunięcia wszelkich wzmianek o masie z podstawowych równań fizyki), „it from bit” (aby opisać, w jaki sposób informacja jest fundamentalna dla fizyki wszechświata, podobnie jak w informatyce) i „piana kwantowa” (aby opisać czasoprzestrzeń przekształconą w pianę o zniekształconej geometrii).
W 1976 roku, w obliczu obowiązkowej emerytury w Princeton, Wheeler przeniósł się na University of Texas w Austin, gdzie w latach 1976-1986 pełnił funkcję dyrektora Centrum Fizyki Teoretycznej. To właśnie w tym okresie (dokładnie w 1978 roku) zaproponował on wariant eksperymentu podwójnej szczeliny Thomasa Younga (i jego późniejszego udoskonalenia przez Richarda Feynmana), często określany jako eksperyment „opóźnionego wyboru”. Według niego wykrycie fotonu, nawet PO jego przejściu przez podwójną szczelinę, wystarczyłoby do zmiany wyniku eksperymentu i zachowania fotonu. W związku z tym, jeśli eksperymentatorzy wiedzą, przez którą szczelinę przechodzi, foton będzie zachowywał się jak cząstka, a nie fala z towarzyszącym jej zachowaniem interferencyjnym. Ta nieco sprzeczna z intuicją hipoteza została ostatecznie zweryfikowana w praktycznym eksperymencie w 2007 roku.
Wheeler powrócił do Princeton jako emerytowany profesor w 1986 roku, gdzie pozostał przez następne dwadzieścia lat. Jego tak zwana faza „Wszystko jest polem” (w której postrzegał wszechświat i wszystkie cząstki w nim jako zwykłe manifestacje pól elektrycznych, magnetycznych i grawitacyjnych oraz samej czasoprzestrzeni) ustąpiła miejsca fazie „Wszystko jest informacją” (w której skupił się na idei, że logika i informacja stanowią podstawę teorii fizycznej). Zaczął również spekulować, że prawa fizyki mogą ewoluować w sposób analogiczny do ewolucji przez dobór naturalny w biologii i ukuł termin „uczestnicząca zasada antropiczna”, aby opisać swoją wersję zasady antropicznej, zgodnie z którą obserwatorzy (tj. my) są niezbędni do stworzenia wszechświata.
Wheeler otrzymał wiele wyróżnień na przestrzeni lat, w tym National Medal of Science, Nagrodę Alberta Einsteina, Nagrodę Enrico Fermiego, Medal Franklina, Międzynarodowy Złoty Medal Nielsa Bohra i Nagrodę Fundacji Wolfa. Był prezesem Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego i członkiem Amerykańskiego Towarzystwa Filozoficznego, Royal Academy, Accademia Nazionale dei Lincei, Royal Academy of Science i Century Association. Otrzymał honorowe stopnie naukowe od 18 instytucji.
Wheeler zmarł na zapalenie płuc 13 kwietnia 2008 roku, w wieku 96 lat, w Hightstown, New Jersey.
Dowiedz się więcej w naszym następnym artykule: Kim był Subrahmanyan Chandrasekhar?
>.