Entdecken Sie in diesem Blogartikel seine einzigartige Geschichte. Er ist bekannt dafür, die Begriffe „Schwarzes Loch“ und „Wurmloch“ geprägt zu haben!
Wer war John Wheeler?
John Wheeler war ein bedeutender amerikanischer theoretischer Physiker, der vielleicht am besten dafür bekannt ist, die Begriffe „Schwarzes Loch“, „Wurmloch“ und einige andere bunte Ausdrücke geprägt zu haben. In den 1930er Jahren entwickelte er die wichtige „S-Matrix“ in der Teilchenphysik und arbeitete mit Niels Bohr zusammen, um die Kernspaltung in Begriffen der Quantenphysik zu erklären. Später entwickelte er die Zustandsgleichung für kalte und tote Sterne, trug dazu bei, das Studium der Allgemeinen Relativitätstheorie im Mainstream der theoretischen Physik populär zu machen, und festigte die Theorie und die Beweise für Schwarze Löcher. Er arbeitete auch mit Albert Einstein bei dessen Suche nach einer großen, vereinheitlichten Theorie der Physik zusammen.
John Archibald Wheeler wurde am 9. Juli 1911 in Jacksonville, Florida, USA, als ältestes Kind einer Familie von Bibliothekaren geboren. Die Familie zog viel um und lebte im Laufe der Jahre in Florida, Kalifornien, Ohio, Washington D.C., Maryland und Vermont. Er besuchte das Baltimore City College, das er 1926 abschloss, und setzte sein Physikstudium bei Karl Herzfeld an der Johns Hopkins University fort. Er promovierte 1933 mit einer Arbeit über die Theorie der Streuung und Absorption von Helium. Kurz nach seinem Abschluss ging er nach Kopenhagen, wo er eine Zeit lang mit Niels Bohr, dem Paten der Revolution der Quantentheorie, zusammenarbeitete. 1935 heiratete er Janette Hegner. Sie haben zwei Töchter (Alison Letitia) und einen Sohn (James) und bleiben ihr ganzes langes Leben lang zusammen.
Er wurde 1938 Professor für Physik an der Princeton University, wo er – mit einer Unterbrechung während des Zweiten Weltkriegs – 38 Jahre lang bis 1976 blieb. In seinen allerersten Jahren in Princeton führte er die Diffusionsmatrix (oder „S-Matrix“) ein, die den Anfangs- und Endzustand für eine Teilchenwechselwirkung verbindet und die zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Teilchenphysik werden sollte.
Wheeler kannte Einstein gut und pflegte manchmal Seminare mit seinen Studenten in Einsteins Haus zu veranstalten. Als Bohr 1939 mit der Nachricht von der erfolgreichen Kernspaltung in Deutschland in die USA reiste, arbeiteten er und Wheeler gemeinsam an der Entwicklung des einflussreichen „Flüssigkeitstropfen“-Modells des Atoms, das erstmals von George Gamow vorgeschlagen wurde, um die theoretische Grundlage der Kernspaltung zu erklären.
Zusammen mit vielen anderen führenden Physikern unterbrach Wheeler während des Zweiten Weltkriegs seine akademische Laufbahn, um im Rahmen des Manhattan-Projekts an der Entwicklung der amerikanischen Atombombe in Hanford im Bundesstaat Washington mitzuwirken. Unter anderem sah er korrekt voraus, dass die Anhäufung von „Spaltproduktgiften“ (insbesondere ein Xenon-Isotop) schließlich die laufende nukleare Kettenreaktion durch Absorption von Neutronen behindern würde.
Nach dem Krieg kehrte er nach Princeton zurück, um seine akademische Laufbahn wieder aufzunehmen, und begann in den frühen 1950er Jahren, als die Einsteinsche Schwerkraft noch nicht als akzeptables Studiengebiet galt, einen Kurs über sie zu halten, obwohl er sich viele Jahre lang gegen die Vorstellung wehrte, dass die Gesetze der Physik zu etwas so scheinbar Absurdem wie einer Singularität führen könnten. Dennoch arbeitete er weiterhin für die Regierung und war in den frühen 1950er Jahren in Los Alamos und Princeton (wo er für die Entwicklung des Matterhorn-Projekts verantwortlich war) aktiv an der Entwicklung der amerikanischen Wasserstoffbombe beteiligt. Irgendwann im Jahr 1953 wurde er offiziell gerügt, weil er offenbar ein als geheim eingestuftes Dokument über die Wasserstoffbombe verloren hatte. Seine etwas kriegerischen Ansichten zur Landesverteidigung, zum Vietnamkrieg und zur Raketenabwehr standen oft im Gegensatz zu denen seiner liberaleren Kollegen.
Nachdem seine Forschungen für die Regierung abgeschlossen waren, kehrte Wheeler nach Princeton zurück, wo er in den letzten Jahren seines Lebens mit Albert Einstein an einer „vereinheitlichten Feldtheorie“ der physikalischen Kräfte der Natur zusammenarbeitete. 1956 hilft er mit der „Harrison-Wheeler-Zustandsgleichung für kalte und tote Materie“ bei der Bestimmung der Materialarten, die sich im Inneren toter und kalter Sterne befinden, und stellt fest, dass es sich dabei hauptsächlich um Eisen handelt, da der effiziente Fusionsprozess stoppt, wenn der Kern diesen Zustand erreicht. 1957, als er an Erweiterungen der allgemeinen Relativitätstheorie arbeitete, führte er das Wort „Wurmloch“ ein, um hypothetische Tunnel in der Raumzeit zu beschreiben.
Ende der 1950er Jahre formulierte er die Theorie der Geometrodynamik, ein Programm zur physikalischen und philosophischen Reduktion aller physikalischen Phänomene (einschließlich Gravitation und Elektromagnetismus) auf die geometrischen Eigenschaften einer gekrümmten Raumzeit. Er gab diese Theorie jedoch Anfang der 1970er Jahre auf, da es ihm nicht gelang, einige wichtige physikalische Phänomene wie die Existenz von Fermionen (Elektronen, Myonen usw.) und Gravitationssingularitäten zu erklären.
Er legte stets großen Wert auf die Lehre und unterrichtete auch nach seinem Aufstieg zu Ruhm weiterhin Erst- und Zweitklässler in Physik, da er davon überzeugt war, dass junge Geister die wichtigsten sind. Er war für seine energiegeladenen Vorlesungen bekannt, bei denen er schnell mit beiden Händen auf die schwarzen Tafeln schrieb und sich um die eigene Achse drehte, um Augenkontakt mit seinen Schülern herzustellen. Zu seinen graduierten Studenten gehörten einige wichtige Theoretiker des späten 20. Jahrhunderts, darunter Richard Feynman, Kip Thorne und Hugh Everett.
Er arbeitete viel an der Theorie des Gravitationskollapses und es wird ihm allgemein zugeschrieben, dass er den Begriff „Schwarzes Loch“ während eines Vortrags 1967 am Goddard Institute for Space Studies der NASA geprägt hat (obwohl er in Wirklichkeit durch einen Aufschrei aus dem Publikum dazu angeregt wurde). Zusammen mit Dennis Sciama in Cambridge und Yakov Borisovich Zeldovich in Moskau war Wheeler ein integraler Bestandteil des sogenannten „Goldenen Zeitalters der Allgemeinen Relativitätstheorie“ der 1960er und 1970er Jahre, eines Paradigmenwechsels, in dessen Verlauf die Untersuchung der Allgemeinen Relativitätstheorie (die zuvor als Kuriosität galt) in den Mainstream der theoretischen Physik aufgenommen wurde. Unter seiner Leitung wurde Princeton zum wichtigsten amerikanischen Zentrum für die Erforschung der Einsteinschen Gravitation. Das umfassende Lehrbuch der Allgemeinen Relativitätstheorie „Gravitation“, das er zusammen mit Charles Misner und Kip Thorne verfasste, wurde 1973 veröffentlicht und wurde zum einflussreichsten Lehrbuch der Relativitätstheorie für eine Generation.
Nach Einsteins Tod setzte Wheeler seine Forschung über die Rolle der Schwerkraft in einer einheitlichen Theorie der Physik fort und wurde zu einem Pionier auf dem Gebiet der Quantengravitation. Dies führte dazu, dass er mit Bryce DeWitt zusammenarbeitete und die Wheeler-DeWitt-Gleichung oder, wie Wheeler sie lieber nannte, die „Wellenfunktion des Universums“ entwickelte. Weitere Produkte von Wheelers bunter Art, mit Worten umzugehen, sind der Ausdruck „Schwarze Löcher haben keine Haare“ (um zu beschreiben, dass schwarze Löcher eine perfekte, einfach definierbare Form haben sollten und keine Projektionen jeglicher Art von ihnen ausgehen sollten), „massefreie Masse“ (um auf die Notwendigkeit hinzuweisen, jegliche Erwähnung von Masse aus den Grundgleichungen der Physik effektiv zu entfernen), „it from bit“ (um zu beschreiben, wie Information für die Physik des Universums grundlegend ist, genauso wie sie es in der Informatik ist) und „Quantenschaum“ (um eine Raumzeit zu beschreiben, die in einen Schaum aus verzerrter Geometrie verwandelt wurde).
Als Wheeler 1976 mit der Zwangspensionierung in Princeton konfrontiert wurde, zog er an die Universität von Texas in Austin, wo er von 1976 bis 1986 als Direktor des Zentrums für theoretische Physik tätig war. In dieser Zeit (genauer gesagt 1978) schlug er eine Variante des Doppelspaltexperiments von Thomas Young (und seiner späteren Verfeinerung durch Richard Feynman) vor, die oft als „Delayed-Choice“-Experiment bezeichnet wird. Seiner Meinung nach würde der Nachweis eines Photons, selbst NACHdem es durch einen Doppelspalt gegangen ist, ausreichen, um das Ergebnis des Experiments und das Verhalten des Photons zu verändern. Wenn die Experimentatoren wissen, durch welchen Schlitz es geht, würde sich das Photon demnach wie ein Teilchen verhalten und nicht wie eine Welle mit ihrem zugehörigen Interferenzverhalten. Diese etwas kontraintuitive Hypothese wurde schließlich 2007 in einem praktischen Experiment verifiziert.
Wheeler kehrte 1986 als emeritierter Professor nach Princeton zurück, wo er die nächsten 20 Jahre blieb. Seine sogenannte „Everything Is Fields“-Phase (in der er das Universum und alle Teilchen, aus denen es besteht, als bloße Manifestationen von elektrischen, magnetischen und Gravitationsfeldern sowie der Raumzeit selbst betrachtete) wurde von einer „Everything Is Information“-Phase abgelöst (in der er sich auf die Idee konzentrierte, dass Logik und Information die Grundlage der physikalischen Theorie bilden). Er begann auch darüber zu spekulieren, ob sich die Gesetze der Physik auf ähnliche Weise entwickeln könnten wie die Evolution durch natürliche Auslese in der Biologie, und er prägte den Begriff „partizipatives anthropisches Prinzip“, um seine Version des anthropischen Prinzips zu beschreiben, wonach die Beobachter (d.h. wir) für die Erschaffung des Universums notwendig sind.
Wheeler hat im Laufe der Jahre zahlreiche Auszeichnungen erhalten, darunter die National Medal of Science, den Albert-Einstein-Preis, den Enrico-Fermi-Preis, die Franklin-Medaille, die internationale Niels-Bohr-Goldmedaille und den Preis der Wolf Foundation. Er war Präsident der American Physical Society und Mitglied der American Philosophical Society, der Royal Academy, der Accademia Nazionale dei Lincei, der Royal Academy of Science und der Century Association. Er erhielt Ehrendiplome von 18 Institutionen.
Wheeler starb am 13. April 2008 im hohen Alter von 96 Jahren in Hightstown, New Jersey, an einer Lungenentzündung.
Erfahren Sie mehr in unserem folgenden Artikel : Wer war Subrahmanyan Chandrasekhar?
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