John Archibald Wheeler
John Archibald Wheeler (* 9. Juli 1911 in Jacksonville, Florida; † 13. April 2008 in Hightstown, New Jersey) war ein US-amerikanischer theoretischer Physiker und zuletzt emeritierter Professor an der Princeton University.
Leben
John Archibald Wheeler wuchs in einem unitarischen Elternhaus auf, wo sein frühes Interesse an den Naturwissenschaften besonders gefördert wurde. Er wurde 1933 an der Johns Hopkins University bei Karl Ferdinand Herzfeld promoviert. In einer in der Zeitschrift Physical Review veröffentlichten Arbeit aus dem Jahr 1937 führte er die S-Matrix in die Kernphysik ein.[1] Im Jahr 1939 untersuchte er gemeinsam mit Niels Bohr die Kernspaltung im Flüssigkeitsmodell.[2] Im Jahr zuvor war Wheeler Professor an der Universität Princeton geworden, wo er bis 1976 blieb, als er eine Professur an der University of Texas at Austin annahm. Sein Büro in Princeton behielt er weiterhin. Wheeler war wohl einer der Letzten, die Albert Einstein, Niels Bohr und andere Größen der Gründungszeit der Quantenmechanik persönlich kannten.
John A. Wheeler war verheiratet und hatte drei Kinder.[3]
Wirken
Wheeler widmete sich intensiv der Lehre und war darin sehr erfolgreich. So besuchte er etwa mit seinen erstsemestrigen Studenten Albert Einstein am nahen Institute for Advanced Study. Unter seinen damaligen Studenten befanden sich heute bekannte theoretische Physiker wie etwa der Gravitationsphysiker John R. Klauder sowie die Nobelpreisträger Kip Thorne und Richard Feynman. Mit Feynman erarbeitete er 1941 eine Neuformulierung der klassischen Elektrodynamik.[4] Während des Zweiten Weltkriegs arbeitete Wheeler am Manhattan-Projekt in Hanford, wo Plutonium-Brutreaktoren entwickelt wurden. An frühen Versuchen, die Wasserstoffbombe zu bauen, war er ebenfalls beteiligt.
Im Januar 1953 ließ er während einer Zugfahrt von Princeton nach Washington geheime Unterlagen, in denen der Zündmechanismus der Wasserstoffbombe beschrieben war, auf der Zugtoilette liegen. Der Verbleib des Dokumentes ist bis heute ungeklärt, Wheeler blieb wegen seiner Bedeutung für das Projekt straffrei.[5]
Mit Kenneth Ford untersuchte er die halbklassische Näherung in der Streutheorie.[6] In den 1950er und 1960er Jahren entwickelte Wheeler die sogenannte Quantengeometrodynamik. Darunter versteht er eine Weiterentwicklung der allgemeinen Relativitätstheorie (ART), die nicht nur wie bei Einstein die Gravitation, sondern auch die anderen Wechselwirkungen wie den Elektromagnetismus durch die Geometrie gekrümmter Raumzeiten beschreiben will. Sie scheiterte jedoch daran, dass sie wichtige physikalische Erscheinungen wie etwa die Existenz von Fermionen nicht erklären konnte und auch nicht wie erhofft Gravitations-Singularitäten vermeiden konnte. Eine solche Geometrisierung nicht nur der Gravitation, sondern auch der anderen fundamentalen Wechselwirkungen – die heute durch Eichtheorien beschrieben werden – ist bis heute nicht gelungen, und um eine Quantentheorie der Gravitation wird bis heute gerungen.
Als Ansatz für die Quantentheorie der Gravitation führte er mit Bryce DeWitt die Wheeler-DeWitt-Gleichung als eine Wellenfunktion des gesamten Universums ein. Ende der 1960er und Anfang der 1970er Jahre spielte er eine wichtige Rolle in der sich damals stürmisch entwickelnden Theorie Schwarzer Löcher, denen er sogar 1967 diesen Namen verlieh. Auch der Name für das no hair theorem, im Deutschen manchmal auch Glatzensatz genannt, stammt von ihm („Ein Schwarzes Loch hat keine Haare“). Wheeler prägte auch den Begriff „Wurmlöcher“ für hantelartige Brücken in der Raumzeit. Im Jahr 1973 veröffentlichte er mit Misner und Thorne das umfangreiche und pädagogisch wohldurchdachte Lehrbuch Gravitation. Wheeler interessierte sich auch für die Interpretation der Quantenmechanik und unterstützte vorübergehend die „Viele-Welten-Interpretation“ seines Schülers Hugh Everett aus dem Jahr 1955, bevor er sich von ihr distanzierte.
Preise und Mitgliedschaften
1968 erhielt er den Enrico-Fermi-Preis, 1971 die National Medal of Science, 1982 die Niels Bohr International Gold Medal, 1983 die Oersted Medal, 1984 den J. Robert Oppenheimer Memorial Prize, 1996/97 den Wolf-Preis in Physik und 2003 den Einstein-Preis.
1952 wurde er in die National Academy of Sciences und 1954 in die American Academy of Arts and Sciences gewählt. Er war Mitglied der Königlich Dänischen Akademie der Wissenschaften (1971) und Fellow der Royal Society (1995). Die American Philosophical Society, deren Mitglied er war, zeichnete ihn 1989 mit ihrer Benjamin Franklin Medal aus. Er war achtzehnfacher Ehrendoktor.[7]
Der Asteroid (31555) Wheeler ist nach ihm benannt.[8]
Die „wirklich großen Fragen“ an die Natur
John Archibald Wheeler formulierte aus seiner unitarischen Grundhaltung heraus fünf grundlegende Fragen, die über die Physik hinausreichen[9] und die er als „wirklich große Fragen“ (really big questions) bezeichnete:
- Wie kommt es zu dem, was existiert? (How come existence?)
- Warum gibt es Quanten? (Why the quantum?)
- Haben wir teil am Universum? (A participatory universe?)
- Was führt zur Bedeutung? (What makes meaning?)
- Besteht das Seiende aus Information? (It from bit?)
Werke
- Mit Kenneth Ford: Geons, black holes, and quantum foam – a life in physics. Norton, New York / London 1998, ISBN 0-393-04642-7 (Autobiographie).
- Mit Charles W. Misner und Kip S. Thorne: Gravitation. W. H. Freeman and Company, San Francisco 1973, ISBN 0-7167-0334-3.
- Mit Edwin F. Taylor: Spacetime Physics. W. H. Freeman and Company, San Francisco 1963/1966, ISBN 0-7167-0336-X.
- Mit Edwin F. Taylor: Exploring Black Holes – Introduction to General Relativity. Addison-Wesley Longman, San Francisco 2000, ISBN 0-201-38423-X.
- At home in the universe. AIP Press, Woodbury NY 1994, ISBN 0-88318-862-7.
- Frontiers of time. North-Holland, Amsterdam 1979 (Enrico Fermi Kurs), ISBN 0-444-85285-9.
- Mit Martin J. Rees und Remo Ruffini: Black holes, gravitational waves and cosmology – an introduction to current research. Gordon and Breach, New York / London 1976, ISBN 0-677-04580-8.
- Einsteins Vision – wie steht es heute mit Einsteins Vision, alles als Geometrie aufzufassen? Springer, Berlin/Heidelberg 1968.
- Geometrodynamics. 1962 (reprint Band, u. a. „Geons“, Physical Review 1955).
- Geometrodynamics and the issue of the final state. In: de Witt (Hrsg.): Relativity, groups and topology. Les Houches Lectures, 1963.
- Superspace and the nature of geometrodynamics. In: Cecile M. De Witt, John A. Wheeler (Hrsg.): Relativity, groups and topology – Battelle rencontres 1967. Seattle Center, 16 July to 31 August 1967. W. A. Benjamin, New York / Amsterdam 1968.
- Mit Remo Ruffini: Introducing the black hole. Physics Today, Januar 1971.
- Beyond the black hole. In: Woolf (Hrsg.): Some strangeness in proportion. Einstein centennary volume. 1980.
- Law without law. In: Wheeler und Zurek (Hrsg.): Quantum theory of measurement. 1983.
Hier gibt Wheeler seiner Bewunderung für Hermann Weyl Ausdruck:
John Archibald Wheeler, Hermann Weyl and the Unity of Knowledge. In: Wolfgang Deppert, Kurt Hübner, Arnold Oberschelp, Volker Weidemann (Hrsg.): Exact Sciences and their philosophical Foundations/Exakte Wissenschaften und ihre philosophische Grundlegung, Vorträge des Internationalen Hermann-Weyl-Kongresses. Kiel 1985, Peter Lang Verlag, Frankfurt/Main 1988, ISBN 3-8204-9328-X, S. 469–503. Zuerst in American Scientist, Juli 1986.
Seine Erinnerungen an Einstein veröffentlichte Wheeler in: Aichelburg und Sexl (Hrsg.): Albert Einstein. 1979, und in den Physikalischen Blättern aus demselben Jahr.
Literatur
- John R. Klauder: Magic without magic. John Archibald Wheeler, a collection of essays in honor of his sixtieth birthday. Freeman, San Francisco 1972.
- Herbert Pfister und Wolfgang P. Schleich: Zum Gedenken an John Archibald Wheeler. In: Physik Journal. Band 7, Heft 8/9, 2008, S. 126.
- Kenneth Ford: John Wheeler’s work on particles, nuclei, and weapons. In: Physics Today. April 2009, S. 29 (aip.org).
- Kenneth Ford: Artikel Wheeler. In: Thomas Hockey (Hrsg.): Biographical Encyclopedia of Astronomers. Springer 2007.
- Kenneth Ford: Giant of physics John Wheeler dies. In: Physics World. Mai 2008, S. 7.
- Physics Today. April 2009, Heft zu John Archibald Wheeler, neben dem Artikel von Ford.
Wheeler: Mechanism of Fission. S. 35.
Misner, Thorne und Zurek: John Wheeler, relativity, and quantum information. S. 40.
Remo Ruffini, Wheeler: Introducing the black hole. S. 47.
Terry Christensen: John Wheelers mentorship. An enduring legacy. S. 55. - Charles W. Misner, Kip S. Thorne, John Archibald Wheeler: Gravitation. Freeman, New York 2000, ISBN 0-7167-0334-3 (die berühmte „Drei-Männer-Bibel“, die fast alles enthält).
Zitate
„Wheelers First Moral Principle: Never make a calculation before you know the answer. Make an estimate before every calculation, try a simple physical argument (symmetry, invariance, conservation).“
„Wheelers erste Goldene Regel: Stelle nie eine Berechnung an, deren Ergebnis du nicht kennst. Mach vor jeder Berechnung eine Abschätzung mit einfachen physikalischen Argumenten (Symmetrie, Invarianz, Erhaltungssätze).“[10]
Weblinks
- John Archibald Wheeler. Biography. In: Physics History Network. AIP (englisch).
- Hellmuth Vensky: Der Schöpfer des „Schwarzen Lochs“. In: Zeit Online. 9. Juli 2011.
- Dennis Overbye: John A. Wheeler, Physicist Who Coined the Term ‘Black Hole,’ Is Dead at 96. In: New York Times. 14. April 2008 (englisch).
- Literatur von und über John Archibald Wheeler im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek.
- A. G. Manning, R. I. Khakimov, R. G. Dall, A. G. Truscott: Wheeler’s delayed-choice gedanken experiment with a single atom. In: Nature Physics. Band 11, 2015, S. 539, doi:10.1038/nphys3343.
Einzelnachweise
- John A. Wheeler: On the mathematical description of light nuclei by the method of resonating group structure. In: Physical Review. Band 52 (1937), S. 1107–1122.
- Niels Bohr, John Archibald Wheeler: The mechanism of nuclear fission. In: Physical Review. Band 56 (1939), S. 426–450.
- Kitta MacPherson: Leading physicist John Wheeler dies at age 96. princeton.edu, 14. April 2008, abgerufen am 25. April 2018.
- nobelprize.org.
- Nadja Podbregar: Als das H-Bomben-Rezept verschwand. Wie ein US-Physiker 1953 streng geheime Dokumente bei einer Zugfahrt verlor. 27. Dezember 2019, abgerufen 29. Dezember 2019.
- Kenneth W. Ford, John A. Wheeler: Semiclassical description of scattering. In: Annals of Physics. Band 7 (1959), S. 259–286.
- M. Hargittai, I. Hargittai (Hrsg.): Candid Science IV. Conversations with Famous Physicists. World Scientific, 2004, S. 425, mit Interview von Wheeler.
- 31555 Wheeler (1999 EV2). Bei: ssd.jpl.nasa.gov.
- Purpose. Bei: Science & Ultimate Reality. Programm der John Templeton Foundation und der Peter Gruber Foundation.
- Als Anleitung zum Abschnitt „Übungsaufgaben“ in Taylor, Wheeler: Spacetime Physics. S. 60.