Eugene Paul Wigner
Eugene Paul Wigner
(
hungaru
:
Wigner Pal Jen?
;
17 de payares
de
1902
,
Budapest
?
1 de xineru
de
1995
,
Princeton
) foi un
fisicu
y
matematicu
hungaru
que recibio'l
Premiu Nobel de Fisica
en 1963 (xunto a
J. Hans D. Jensen
y
Maria Goeppert-Mayer
) "pola so contribucion a la teoria del nucleu atomicu y de les particules elementales, cuantimas pol descubrimientu y aplicacion de los importantes principios de simetria".
[12]
Estudio na
Universida de Princeton
y adquirio la nacionalida estauxunidense en 1937. Foi unu de los cinco cientificos qu'informaron al presidente
Franklin D. Roosevelt
en 1939 sobre'l posible usu militar de la enerxia atomica, y mientres la Segunda Guerra Mundial contribuyo al disenu de reactores de
plutoniu
como parte del proyeutu Manhattan.
La so principal contribucion foi aplicar la
teoria de grupos
a la
mecanica cuantica
. En 1927, Wigner llego a la conclusion que nuna
reaicion nuclear
caltiense la parida. Esto ye les lleis de la fisica nun tienen d'estremar ente la derecha y l'esquierda; o ente'l tiempu positivu o negativu. Ello permanecio como un postulau basicu de la fisica hasta 1958, cuando Yang y Lee demostraron que ciertos tipos de reaiciones rellacionaes cola fuercia debil, tal como'l
decaimiento beta
nun caltienen la parida. Wigner tamien realizo investigaciones sobre les interaiciones fuertes qu'apiguren a los
neutrones
y
protones
nel
nucleu
de los
atomos
, y demostro que dicha fuercia tien un radiu d'aicion bien curtiu.
Wigner provenia d'una familia de clase media alta, d'ascendencia xudia. El so padre yera xerente d'una manufactura de cueru, y esperaba que'l so fiu asocediera-y nesi puestu. Tenia dos hermanes. La familia provenia d'Austria y Hungria. Dos acontecimientos alterien los sos anos de formacion: la Primer Guerra Mundial y el rexime comunista de Bela Kun. Puesto que el so padre yera de la clase dirixente, la familia fuxo de
Hungria
a
Austria
mientres el periodu comunista y torno dellos meses mas tarde, dempues de que'l rexime de Bela Kun fuera depuestu.
Curso estudios secundarios en
Budapest
nel Fasori Gimnazium luteranu. Wigner foi considerau un escelente estudiante, pero non brillosu. A lo llargo de la so vida, referir a la so delda con dos homes que conocio nesa escuela. El primeru foi'l so profesor de matematiques, Laslo Ratz,
quien reconocio que'l mozu Wigner tenia una escepcional habilida en matematiques. El segundu yera un estudiante un anu mas nuevu,
John von Neumann
, que provenia d'una familia de
banqueros
ricos y que foi reconociu por Ratz como un xeniu de les matematiques y a quien tamien-y brindaba clases particulares. Wigner formo una estrecha amista con von Neumann que duro tola so vida. Cuando yeren estudiantes, de cutiu caminaben xuntos a casa, mientres von Neumann ponia al tantu a Wigner de les maravies de les matematiques avanzaes.
Wigner sentiase bien atraiu pola
fisica
, pero'l so padre, aportuno en que na prestixosa Technische Hochschule de Berlin centrar na
inxenieria quimica
, pa tar nuna meyor posicion pa procurase'l sustentu n'Hungria. Wigner siguio'l conseyu del so padre y en 1920 atopabase estudiando en Berlin. Elli estudio inxenieria quimica, que-y foi bien util mientres la Segunda Guerra Mundial.
Sicasi, el so interes pola fisica caltuvose. Paso prauticamente la totalida del so tiempu llibre na
Universida de Berlin
, asistiendo a seminarios y coloquios, onde con frecuencia guarda los alderiques de les grandes figures de la domina. El so interes crecio.
Wigner llueu se rellaciono los miembros, la comunida hungara nos circulos academicos de Berlin, colos que caltuvo una amista pa tola vida. Caltuvo una amista especial col profesor Michael Polanyi. Tamien establecio contautu con
Leo Szilard
, a quien llama "el xeneral", ya que Szilard esfrutaba de tomar de decisiones. Otros hungaros a quien Wigner conocio en Berlin fueron Dennis Gabor y Orowan Egon. Tamien anovo la so amista con
Edward Teller
, a quien conociera como estudiante en Budapest, y que trabayaba con
Heisenberg
en Leipzig.
Les sos investigaciones antes de la guerra
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Wigner empecipio los sos trabayos en fisica nos anos previos a la guerra, primero en
Princeton
(1930 a 1936), y depues mientres los sos dos anos en Wisconsin (1936-38), y dempues nuevamente en Princeton. Wigner ayudo a desenvolver una parte importante de la
fisica del estau solidu
por aciu usu de formalismos de la mecanica cuantica. Wigner foi un pioneru de la
fisica nuclear
, pal usu prauticu de les representaciones unitaries irreducibles de la matriz del grupu continua asociada a la
tresformamientu de Lorentz
. El so trabayu abrio les puertes a arees que se van desenvolver mientres a segunda meta del sieglu XX.
Nel campu de la fisica del estau solidu, Wigner y Seitz, desenvolvieron una
funcion d'onda
aceptable pal tao base de metal de sodiu. Cuando los resultaos llograes por aciu esta funcion d'onda xunir colos calculos del intercambiu y correlacion de les enerxies d'un gas d'electrones llibres llevaos a cabu por Wigner, pudo derivase utilizando mecanica cuantica la enerxia d'enllaz o la enerxia de sublimacion del metal. Wigner contribuyo a espandir el campu de conocencia en cooperacion colos sos estudiantes, sobremanera John Bardeen, quien depues algamo fama pola so contribucion a la invencion del
transistor
y l'esplicacion de la
superconductivida
a baxes temperatures. Nesta area Wigner trabayo con Conyers Herring, quien se convierte en lider xeneralista d'esti campu mientres mediu sieglu.
Darreu dempues del descubrimientu del neutron en 1932, Wigner realizo les primeres midies de: dispersion de neutrones y protones, les propiedaes del
deuteron
, la conexon ente la propieda de saturacion de la enerxia nuclear y les enerxies d'enllaz de curtiu algame de la fuercia ente
nucleones
, y les propiedaes de simetria de la fuercia.
Na decada de 1930, cuando empezo a remanecer informacion sobre la desintegracion beta y los niveles d'enerxia de los nucleos llixeros, Wigner, xunto con Gregory Breit, Eugene Feenberg, y otros, desenvolvieron la teoria supermultiplete na cual la simetria espacial xuega un papel clave na descripcion de los estaos nucleares.
Poco dempues que
Fermi
atopo les resonancies fuerte y angostu por aciu el bombardeu de los nucleos con neutrones, Breit y Wigner desenvolvieron la
distribucion de Breit-Wigner
pa describir les seiciones eficaces en terminos de los parametros nucleares. Detras de la formula atopa'l conceutu d'un estau de transicion de curtia duracion, daque analogu al "nucleu compuestu" de Bohr y l'estau de transicion qu'apaecen na concepcion de Wigner d'una reaicion quimica.
Nun trabayu publicau en 1939, Wigner dirixo la so atencion al grupu inhomogeneo de Lorentz. Esti grupu inclui simetries dependientes del tiempu, o grupos de simetria qu'incluin invariancias na traslacion temporal. La tema nun recibieren atencion de los matematicos o fisicos. Wigner apurrio una respuesta completa a los dos preguntes principales que plantega: (1) ¿Cualos son les representaciones unitaries del grupu inhomogeneo de Lorentz, y (2) ¿cual ye'l so significau fisicu? Nesti casu, un analis de les sos representaciones irreductibles apurre una clasificacion completa de toles particules elementales conocies entos. Esti documentu apurrio una plataforma pal desenvolvimientu de la mecanica cuantica relativista per parte de Wigner y otros nel periodu posterior a la Segunda Guerra Mundial.
En 1940 Wigner desenvolvio la alxebra del reacoplamiento pel momento angular, utilizando metodos de grupu teoricos previos al analis alxebraicu de Racah en 1942. El documentu, bien adelantrau pal so tiempu, tenia un titulu un tanto esotericu: "Sobre les matrices qu'amenorguen los Productos de Kronecker de grupos a cencielles reducibles". Los amigos de Wigner aconseyaronlu que'l trabayu yera demasiau esotericu como pa ser publicau, polo que recien foi impresu venticinco anos dempues.
Dirac
convertir nun visitante frecuente de Princeton a partir de la decada de 1930. Wigner conocieralu en
Gottingen
y desenvueltu un gustu fuerte pa los mas reservaos ingles. Los dos solteros convertir en bonos amigos, respetando les sos cualidaes ya idiosincrasies mutues. Dirac finalmente namorose de la hermana menor de Wigner, como resultau d'esta amista. Casar en 1937.
La estadia de Wigner en Princeton estender por cinco anos, y magar foi xubiu a profesor visitante, ello nun yera la posicion de profesor titular qu'el pretendia. Polo qu'interpreto que taba siendo refugau. Por ello decide buscar otra posicion mientres la Gran Depresion. Afortunadamente, tuvo esitu y consigue un nomamientu na Universida de Wisconsin cola ayuda d'un colega d'elli, Gregory Breit. La calidez de l'acoyida fixo-y sentir bien a gustu y dedicose de llenu al so nuevu trabayu. N'estrecha collaboracion con Breit, siguio dedicau a la fisica nuclear. Ente otres coses, propunxeron un modelu del estau de transicion de les reaiciones nucleares y la formula Breit-Wigner pa la dispersion y absorcion de particules tales como neutrones y rayu gamma de los nucleos. N'anos posteriores, Wigner fortalez los fundamentos matematicos en que se basa la rellacion, que pasa a llamar la teoria de matriz-R.
Tamien conoz a Amelia Frank, unu de los miembros nuevos de la faculta, con quien se caso n'avientu de 1936. Por desgracia, llueu ella desenvolvio un cancer y morrio pocos meses dempues del so matrimoniu, lo que-y provoco una fonda depresion.
Mentanto, en Princeton penar de la partida de Wigner. Por ello en 1938 foi convidau a tornar con un cargu de profesor titular. Podria habese negau n'otres circunstancies, ya que nesi momentu sintiose daque mas qu'un sentimientu de gratitud a los sos munchos amigos na Universida de Wisconsin. Sicasi, Wigner decide que yera bien importante pa la so propia salu mental dexar la redolada acomunada a tanto dolor, y acepto el nomamientu.
Al so regresu a Princeton dos grandes acontecimientos rapido atraxeron a Wigner escontra la investigacion aplicada. Yera obviu pa el y Von Neumann, que como resultancia del pactu de paz de Munich na seronda de 1938, yera inminente l'empiezu de la Segunda Guerra Mundial y qu'Inglaterra, Francia y los Estaos Xunios taben mal preparaos pa face-y frente. Pa protexer a los sos padres ante l'aumentu del poder de Hitler, Wigner convenciolos de camudase a Estaos Xunios.
Unos meses mas tarde llego l'anunciu del descubrimientu de la fision nuclear per parte de Hahn y Strassmann en Berlin, xunto cola evidencia de la gran cantida d'enerxia lliberada nel procesu.
Mentanto, Enrico Fermi, que llevara a cabu gran parte del trabayu pioneru sobre reaiciones inducies por neutrones, dexara Italia y aceptau una cita na Universida de Columbia en Nueva York. Per otra parte, Leo Szilard, que se treslladara de Berlin a Inglaterra cuando Hitler tomo'l poder, decidio xunise a Fermi en Nueva York, una y bones el tamien tarrecia que la guerra yera inminente.
Leo Szilard, dende la decada de 1920 taba convenciu que nun pasaria enforma tiempu primero que se desenvolviera la teunoloxia pa estrayer una enorme cantida d'enerxia del nucleu atomicu. Llueu empezo a trabayar con Fermi y Wigner pa determinar si yera posible realizar una reaicion en cadena de fision inducida. A finales del iviernu de 1938-39, concluyeron que la probabilida d'esitu yera alta, siempres y cuando pudieren cuntar colos recursos economicos necesarios. Einstein, Szilard y Wigner unvien una carta al presidente Roosevelt en xunetu de 1939 onde describen les potencialidaes d'una bomba nuclear y l'alvertencia de que, ya que los alemanes afayaron la fision, lo mas probable ye que los alemanes fueren los primeres en desenvolvese. Precisaronse dos anos y mediu, l'entamu de la Segunda Guerra Mundial, y el bombardeu de Pearl Harbor, por que'l gobiernu d'Estaos Xunios finalmente, decidiera llanzar un programa ampliu pa investigar la fision y les sos aplicaciones militares.
Nel interin, Fermi el so pequenu grupu de trabayu en Columbia, xunto cola cooperacion de Szilard y Wigner, midieron distintos parametros importantes rellacionaos col procesu de fision, tales como'l numberu de neutrones producios por fision, importante pa determinar si yera posible llograr una reaicion en cadena.
En xunu de 1941 Wigner casose cola fisica Maria Wheeler, a quien conociera al travies d'alcuentros profesionales. Los cuatro decades siguientes fueron felices hasta que Maria morrio de cancer en 1977. Dos anos mas tarde casose con Eileen Hamilton.
Al so regresu a la Universida de Princeton de los llaboratorios de Clinton, Wigner embarcar nuna llarga y granible temporada d'investigacion y docencia de posgrau. Siguio cola so consulta sobre los reactores y la participacion d'apasionaos cola defensa civil. Sicasi, la so activida principal yera la investigacion, colos sos estudiantes de posgrau ya investigadores asociaos. De mas de cuarenta estudiantes de doctorau de Wigner, la gran mayoria llograron los sos titulos mientres esti periodu de la posguerra. Anque nun tenia'l mesmu espiritu atreviu d'antes de la guerra, el so estilu siguio siendo'l mesmu y siguio el so interes pola fisica nuclear, los fundamentos de la mecanica cuantica, y les ecuaciones d'onda relativista. Empecipio y desenvolvio por completu la teoria de matrices R de les reaiciones nucleares y foi unu de los fundadores de la teoria cuantica del caos. Mientres esti periodu dedico tiempu a la reflexon filosofica y la redaicion de trabayos rellacionaos cola tema.
El fondu interes de Wigner polos fundamentos de la mecanica cuanticasobremanera la teoria cuantica de la midida, siguio percima d'otros intereses. La tema ya tuvo presente nel so "monologu" na decada de 1920, segun nes sos contribuciones al famosu llibru de von Neumann de 1932 sobre los fundamentos matematicos de la mecanica cuantica. La tema siguio nos sos pensamientos y trabayos publicaos hasta'l final de la so vida. La obra monumental de Wigner sobre les representaciones del grupu nohomogeneo de Lorentz (1939) conducio dempues de la Segunda Guerra Mundial al so trabayu con Newton sobre les ecuaciones d'onda relativistes. Anque esta obra tuvo un esitu considerable, dellos problemes importantes subsistien. Ello ye que Wigner caltuvose pesimista hasta'l final de la so vida sobre la reconciliacion plena de la formulacion de la mecanica cuantica cola
relativida especial
y
xeneral
. Les llimitaciones sobre la midida polo xeneral fueron senalaes nun importante trabayu de G.S. Wick y A.S. Wightman.
Nos anos de posguerra los intereses de Wigner pola estructura nuclear esmorecieronse adulces, pero'l so interes pol estudiu de les reaiciones nucleares crecio, y motivar a publicar mas que sobre cualesquier otra tema. Los distintos modelos coleutivos de la estructura nuclear que ganaron popularida nun lu gustaben a Wigner. Sicasi, taba bien interesau nel estudiu del movimientu de les particules individuales nos nucleos y, con Vogt utilizaron un metodu bien similar al metodu de Wigner-Seitz pa les correlaciones d'electrones en solidos p'amosar como'l
principiu d'esclusion
de Pauli dexa la persistencia de dichu movimientu a pesar de l'ausencia d'un campu central y, a pesar de les fuercies nucleares de curtiu algame.
La teoria de la matriz-R de les reaiciones nucleares surdio del trabayo antes de la guerra de Wigner na formula de Breit-Wigner y por mas de mediu sieglu permanecio como'l metodu mas esitosu y llargamente utilizau pa la descripcion de los fenomenos de resonancia nos nucleos. Foi desenvueltu primeramente con Leonard Eisenbud, pero munchos otros estudiantes y colegues tamien intervinieron na so ellaboracion.
Les matematiques acomunaes coles matrices-R y les funciones-R estelaben a Wigner mas alla de la so aplicacion direuta a les reaiciones de resonancia. A pesar de qu'a lo llargo de la so vida foi un fisicu fondamente comprometiu cola comprension de la naturaleza, tamien lo seducien les matematiques. Al contemplar la naturaleza de los elementos de matriz pequenos aleatorios arreyaos na gran cantida de compuestos atopaos de los niveles nucleares, por casu, na absorcion de neutrones lentos pol uraniu pa producir la fision lenta, Wigner introduz una matriz infinita hermitiano que tenia elementos aleatorios na matriz. Nesti casu los elementos de matriz al azar taben rellacionaos colos anchos de nivel arreyaos nel problema. Utilizo idees que llograra de von Neumann, que foi capaz de demostrar qu'una distribucion estadistica de niveles espaciados enta persisten metanes la aleatoriedad absoluta. Esta "distribucion de Wigner" de separacion de niveles convertir nuna piedra angular de la teoria cuantica del caos.
Seique porque foi la persona qu'introducio'l conceutu de simetria na mecanica cuantica y desenvolviera conceutos bien enraigonaos de como tien de portase la naturaleza, Wigner quedo bien sorprendiu cuando midies esperimentales realizaes a mediaos de 1950, de los detalles de la desintegracion nuclear beta dexaron concluyir que vivimos nuna parte del universu onde la simetria d'inversion nun ye valida pa les llamaes interaiciones debiles que participen na escayencia beta.
Anque se retiro como profesor de fisica na Universida de Princeton en 1971, les actividaes de Wigner nun menguaron. Ello ye que amontaronse, ya que se sentia lliberau de la rutina de la vida academica. Per otra parte, cola so puxanza intacta, centrar n'aspeutos de la fisica, la filosofia y teunoloxia que yeren del so interes personal. Siguio interesau polos fundamentos matematicos de la mecanica cuantica, cuantimas poles conclusiones que pueden estrayese por aciu les teuniques de la teoria de grupos. Per otra parte, l'amenorgamientu gradual de les sos responsabilidaes mientres s'averaba a la xubilacion dexo-y preparar la primer edicion de la so coleicion d'ensayos filosoficos "Reflexones filosofiques y sintesis". Arreyar en mayor midida en xuntes cientifiques internacionales. Esto inclui, por casu, les xuntes anales de premiu Nobel nuna finca privada nel
llagu Constanza
. Tamien se convirtio en lider de los grupos de discutiniu filosoficu que se rexuntaben so los auspicios de la Ilesia de la Unificacion.
Pa caltener un venceyu cola ensenanza de la vida academica, acepto nomamientos como profesor visitante y conferenciante en diverses instituciones. Ente los mas destacaos fueron una serie de nomamientos nel Departamentu de Fisica de la Universida Estatal de Luisiana en Baton Rouge y na escuela de branu en Erice, en Sicilia.
Siguio realizando xeres de consultoria colos sos ex colegues nel Llaboratoriu Nacional Oak Ridge, con enfasis na investigacion de medios pa brindar proteicion a los civiles en casu de guerra nuclear. Venceyau a esto, dedico muncha atencion al llabor de l'Axencia Federal d'Emerxencies, que s'encarga de la prevencion y l'aprovir ayuda d'emerxencia pa catastrofes nacionales.
Una vegada qu'empezaron a apaez signos d'una mayor lliberta personal y politica na so Hungria natal, volvio a entamar les rellaciones colos lideres culturales y cientificos hungaros, y fomento la espansion de les llibertaes. Nesti procesu, convertir nuna suerte d'heroe nacional d'Hungria.
Wigner sento les bases pa l'aplicacion de los principios de simetria a la
mecanica cuantica
, un llogru que-y valio'l Premiu Nobel. Sobre la base d'estos fundamentos, la simetria llego a desempenar un papel central nel desenvolvimientu de la fisica mientres la segunda meta del sieglu XX, muncho mas alla de los trabayos del propiu Wigner. Gustaben-y les simetries, como les rotaciones nes cualos les observaciones nun camuden cuando'l tresformamientu de simetria aplicar de manera uniforme a tou. Polo xeneral trabayamos con sistemes de mecanica cuantica que tienen un numberu finito de graos de lliberta. En contraste, l'estau del suelu puede ser asimetrica nos sistemes con un numberu infinitu de graos de lliberta (esto ye, la simetria ruempese bonalmente). Les teories qu'arreyen simetries bonalmente rotes son guei la base de la descripcion del magnetismu, superconductivida, la interaicion electrodebil unificada, y munchos de los conceutos emplegaos nel intentu de desenvolver teories qu'apurren una mayor comprension unificada de les fuercies ente les particules fundamentales. La posterida va recordar por enforma tiempu a Wigner por aprovir nueves ferramientes poderoses pal fisicu teoricu, segun pol so trabayu comparativamente basicos nel desenvolvimientu de los reactores nucleares.
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