John Archibald Wheeler

John Archibald Wheeler

John Archibald Wheeler (1963)

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. Wheeler wurde 1933 an der Johns Hopkins University bei Karl Ferdinand Herzfeld promoviert. In einer Physical-Review-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] 1938 wurde er Professor an der Princeton University, 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 Einstein, Niels Bohr und andere Größen der Gründungszeit der Quantenmechanik persönlich kannten.

John A. Wheeler war verheiratet und hatte drei Kinder.[3]

Wirken

Er 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 heutige bekannte theoretische Physiker wie etwa der Gravitationsphysiker John R. Klauder und die Nobelpreisträger Kip Thorne und Richard Feynman. Mit Feynman erarbeitete er 1941 eine Neuformulierung der klassischen Elektrodynamik.[4] Während des Zweiten Weltkriegs arbeitete Wheeler im Manhattan-Projekt in Hanford, wo Plutonium-Brutreaktoren entwickelt wurden. An frühen Versuchen, die Wasserstoffbombe zu bauen, war er ebenfalls beteiligt.

Mit Kenneth Ford untersuchte er die halbklassische Näherung in der Streutheorie.[5] In den 1950er und 1960er Jahren entwickelte Wheeler die so genannte 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 Raum-Zeiten 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 der fundamentalen Wechselwirkungen – die heute alle durch Eichtheorien beschrieben werden – ist bis heute nicht gelungen, und um eine Quantentheorie der Gravitation wird bis heute gerungen.

Eckehard W. Mielke (links) mit John Archibald Wheeler (rechts) bei der Konferenz zum 100. Geburtstag von Hermann Weyl in Kiel 1985

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 hatte er eine wichtige Rolle in der sich damals stürmisch entwickelnden Theorie Schwarzer Löcher, denen er sogar 1967 den Namen gab. 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 Raum-Zeit. Im Jahr 1973 veröffentlichte er mit Misner und Thorne das umfangreiche, aber pädagogisch gut gemachte Lehrbuch „Gravitation“. Wheeler interessierte sich auch für die Interpretation der Quantenmechanik und unterstützte vorübergehend die Many worlds interpretation seines Schülers Hugh Everett aus dem Jahr 1955, bevor er sich von ihr distanzierte.

Preise und Mitgliedschaften

1954 wurde er in die American Academy of Arts and Sciences gewählt und 1952 in die National Academy of Sciences. Er war Fellow der Royal Society (1995) und Mitglied der Königlich Dänischen Akademie der Wissenschaften (1971). 1983 erhielt er die Oersted Medal, 1984 den J. Robert Oppenheimer Memorial Prize, 1982 die Niels Bohr International Gold Medal, 1968 den Enrico-Fermi-Preis, 1971 die National Medal of Science, 1996/97 den Wolf-Preis in Physik und 2003 den Einstein-Preis. Die American Philosophical Society, deren Mitglied er war, zeichnete ihn 1989 mit ihrer Benjamin Franklin Medal aus. Der Asteroid (31555) Wheeler ist nach ihm benannt.[6] Er war achtzehnfacher Ehrendoktor.[7]

Die „wirklich großen Fragen“ an die Natur

John Archibald Wheeler formulierte aus seiner unitarischen Grundhaltung heraus fünf grundlegende Fragen, die über die Physik hinausreichen[8] und die er als „wirklich große Fragen“ (really big questions) bezeichnete:

  1. Wie kommt es zu dem, was existiert? (How come existence?)
  2. Warum gibt es Quanten? (Why the quantum?)
  3. Haben wir teil am Universum? (A participatory universe?)
  4. Was führt zur Bedeutung? (What makes meaning?)
  5. Das Seiende aus Informationen? (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).“[9]

Weblinks

Einzelnachweise

  1. 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.
  2. Niels Bohr, John Archibald Wheeler: The mechanism of nuclear fission. In: Physical Review. Band 56 (1939) S. 426–450.
  3. Leading physicist John Wheeler dies at age 96. Bei: princeton.edu. Abgerufen am 22. September 2011.
  4. nobelprize.org.
  5. Kenneth W. Ford, John A. Wheeler: Semiclassical description of scattering. In: Annals of Physics. Band 7(1959) S. 259–286.
  6. 31555 Wheeler (1999 EV2). Bei: ssd.jpl.nasa.gov.
  7. M. Hargittai, I. Hargittai (Hrsg.): Candid Science IV. Conversations with Famous Physicists. World Scientific, 2004, S. 425, mit Interview von Wheeler.
  8. Science & Ultimate Reality.
  9. Als Anleitung zum Abschnitt „Übungsaufgaben“ in Taylor, Wheeler: Spacetime Physics. S. 60.

Diese Artikel könnten dir auch gefallen



Die letzten News


11.05.2021
Teleskop zur Erforschung von Objekten höchster Dichte im Universum
Eine internationale Gruppe von Astronomen hat erste Ergebnisse eines groß angelegten Programms vorgestellt, bei dem Beobachtungen mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop dazu verwendet werden, die Theorien von Einstein mit noch nie dagewesener Genauigkeit zu testen.
11.05.2021
Quantencomputing einfach erklärt
„Quantencomputing kompakt“ lautet der Titel eines aktuellen Buchs, das Bettina Just veröffentlicht hat. Die Mathematikerin und Informatikerin, die an der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) lehrt und forscht, behandelt darin ein Teilgebiet der Informationstechnik mit großem Entwicklungspotenzial.
11.05.2021
Auf dem Weg zum kleinstmöglichen Laser
Bei extrem niedrigen Temperaturen verhält sich Materie oft anders als gewohnt.
07.05.2021
Die Entdeckung von acht neuen Millisekunden-Pulsaren
Eine Gruppe von Astronomen hat mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop acht Millisekunden-Pulsare entdeckt, die sich in Kugelsternhaufen mit hoher Sterndichte befinden.
04.05.2021
Handfeste Hinweise auf neue Physik
Das Fermilab (USA) hat heute erste Daten aus dem Myon g-2 Experiment veröffentlicht, welche die Messwerte des gleichnamigen, 2001 durchgeführten Experiments am Brookhaven National Laboratory bestätigen.
04.05.2021
Neuer Exoplanet um jungen sonnenähnlichen Stern entdeckt
Astronomen aus den Niederlanden, Belgien, Chile, den USA und Deutschland bilden neu entdeckten Exoplaneten „YSES 2b“ direkt neben seinem Mutterstern ab.
07.04.2021
Myon g-2: Kleines Teilchen mit großer Wirkung
Das Myon g-2-Experiment des Fermilab in den USA steht vor einem Sensationsmoment, der die Geschichte der Teilchenphysik neu schreiben könnte. Und vielleicht sogar Hinweise auf noch unbekannte Teilchen im Universum gibt.
02.04.2021
Zwei merkwürdige Planeten
Uranus und Neptun habe beide ein völlig schiefes Magnetfeld.
02.04.2021
Der erste interstellare Komet könnte der ursprünglichste sein, der je gefunden wurde
Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) deuten darauf hin, dass der abtrünnige Komet 2I/Borisov einer der ursprünglichsten ist, die je beobachtet wurden.
02.04.2021
Erstmals Atominterferometer im Weltraum demonstriert
Atominterferometer erlauben hochpräzise Messungen, indem sie den Wellencharakter von Atomen nutzen. Sie werden zum Beispiel für die Vermessung des Schwerefelds der Erde eingesetzt oder um Gravitationswellen aufzuspüren. Weitere Raketenmissionen sollen folgen.
02.04.2021
Sendungsverfolgung für eine Quantenpost
Quantenkommunikation ist abhörsicher, aber bislang nicht besonders effizient.
25.03.2021
Astronomen bilden Magnetfelder am Rand des Schwarzen Lochs von M 87 ab
Ein neuer Blick auf das massereiche Objekt im Zentrum der Galaxie M 87 zeigt das Erscheinungsbild in polarisierter Radiostrahlung.
24.03.2021
Die frühesten Strukturen des Universums
Das extrem junge Universum kann nicht direkt beobachtet werden, lässt sich aber mithilfe mathematischer Theorien rekonstruieren.
24.03.2021
Können Sternhaufen Teilchen höher beschleunigen als Supernovae?
Ein internationales Forschungsteam hat zum ersten Mal gezeigt, dass hochenergetische kosmische Strahlung in der Umgebung massereicher Sterne erzeugt wird. Neue Hinweise gefunden, wie kosmische Strahlung entsteht.
24.03.2021
Neue Resultate stellen physikalische Gesetze in Frage
Forschende der UZH und des CERN haben neue verblüffende Ergebnisse veröffentlicht.
21.03.2021
Elektronen eingegipst
Eine scheinbar einfache Wechselwirkung zwischen Elektronen kann in einem extremen Vielteilchenproblem zu verblüffenden Korrelationen führen.
21.03.2021
Chromatischer Lichtteilcheneffekt für die Entwicklung photonischer Quantennetzwerke enthüllt
Es ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zur Entwicklung von Anwendungen der Quanteninformationsverarbeitung. In einem Schlüsselexperiment ist es gelungen, die bislang definierten Grenzen für Photonenanwendungen zu überschreiten.
18.03.2021
Stratosphärische Winde auf Jupiter erstmals gemessen
Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hat ein Team von Astronomen zum ersten Mal die Winde in der mittleren Atmosphäre des Jupiters direkt gemessen.
18.03.2021
Was Gravitationswellen über Dunkle Materie verraten
Die NANOGrav-Kollaboration hat kürzlich erste Hinweise auf sehr niederfrequente Gravitationswellen beobachtet.
18.03.2021
Filamente des kosmischen Netzwerks entdeckt
Einem internationalen Team von Astronominnen und Astronomen gelang zum ersten Mal die direkte Kartierung kosmischer Filamente im jungen Universum, weniger als zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall. Die Beobachtungen zeigen sehr leuchtschwache Galaxien, und geben Hinweise auf deren Vorfahren.
18.03.2021
Blaupausen für das Fusionskraftwerk
Am 21 März 1991 erzeugte die Experimentieranlage ASDEX Upgrade im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching das erste Plasma.
12.03.2021
Was die reflektierte Strahlung von Exoplaneten verraten könnte
Als 1995 der erste Planet außerhalb unseres Sonnensystems gefunden wurde, war das eine Sensation, die später mit dem Physik-Nobelpreis gewürdigt wurde.
12.03.2021
Theoretische Lösung für Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit
Wenn Reisen zu fernen Sternen innerhalb der Lebenszeit eines Menschen möglich sein sollen, muss ein Antrieb gefunden werden, der schneller als Lichtgeschwindigkeit ist.
12.03.2021
Quantenkontrolle mit Fernbedienung
Quantentechnologien basieren auf der präzisen Kontrolle des Zustands und der Wechselwirkung einzelner Quantenteilchen.
12.03.2021
Wie Gesteine die Bewohnbarkeit von Exoplaneten beeinflussen
Die Verwitterung von Silikatgesteinen trägt massgeblich dazu bei, dass auf der Erde ein gemässigtes Klima herrscht.