Eugenio wigner

Eugene Paul "E. P." Wigner (húngaro: Wigner Jenő Pál, pronunciado [ˈviɡnɛr ˈjɛnøː ˈpaːl]; 17 de noviembre de 1902 - 1 de enero de 1995) fue un físico teórico húngaro-estadounidense que también contribuyó a la física matemática. Recibió el Premio Nobel de Física en 1963 "por sus contribuciones a la teoría del núcleo atómico y las partículas elementales, particularmente a través del descubrimiento y aplicación de los principios fundamentales de simetría".

Graduado de la Universidad Técnica de Berlín, Wigner trabajó como asistente de Karl Weissenberg y Richard Becker en el Instituto Kaiser Wilhelm en Berlín, y de David Hilbert en la Universidad de Göttingen. Wigner y Hermann Weyl fueron los responsables de introducir la teoría de grupos en la física, en particular la teoría de la simetría en la física. En el camino, realizó un trabajo innovador en matemáticas puras, en el que fue autor de una serie de teoremas matemáticos. En particular, el teorema de Wigner es una piedra angular en la formulación matemática de la mecánica cuántica. También es conocido por su investigación sobre la estructura del núcleo atómico. En 1930, la Universidad de Princeton reclutó a Wigner, junto con John von Neumann, y se trasladó a los Estados Unidos, donde obtuvo la ciudadanía en 1937.

Wigner participó en una reunión con Leo Szilard y Albert Einstein que resultó en la carta Einstein-Szilard, que impulsó al presidente Franklin D. Roosevelt a iniciar el Proyecto Manhattan para desarrollar bombas atómicas. Wigner temía que el proyecto de armas nucleares alemán desarrollara primero una bomba atómica. Durante el Proyecto Manhattan, dirigió un equipo cuya tarea era diseñar reactores nucleares para convertir el uranio en plutonio apto para armas. En ese momento, los reactores existían solo en papel y ningún reactor había entrado en estado crítico. Wigner estaba decepcionado de que se le diera a DuPont la responsabilidad del diseño detallado de los reactores, no solo de su construcción. Se convirtió en Director de Investigación y Desarrollo en el Laboratorio Clinton (ahora el Laboratorio Nacional de Oak Ridge) a principios de 1946, pero se frustró con la interferencia burocrática de la Comisión de Energía Atómica y regresó a Princeton.

En el período de posguerra, sirvió en una serie de organismos gubernamentales, incluida la Oficina Nacional de Normas de 1947 a 1951, el panel de matemáticas del Consejo Nacional de Investigación de 1951 a 1954, el panel de física de la Fundación Nacional de Ciencias, y el influyente Comité Asesor General de la Comisión de Energía Atómica de 1952 a 1957 y nuevamente de 1959 a 1964. Más tarde, se volvió más filosófico y publicó La efectividad irrazonable de las matemáticas en las ciencias naturales , su trabajo más conocido fuera de las matemáticas técnicas y la física.

Primeros años

Werner Heisenberg y Eugene Wigner (1928)

Wigner Jenő Pál nació en Budapest, Austria-Hungría, el 17 de noviembre de 1902, de padres judíos de clase media, Elisabeth Elsa Einhorn y Antal Anton Wigner, un curtidor de cuero. Tenía una hermana mayor, Berta, conocida como Biri, y una hermana menor, Margit, conocida como Manci, quien luego se casó con el físico teórico británico Paul Dirac. Fue educado en casa por un maestro profesional hasta la edad de 9 años, cuando comenzó la escuela en el tercer grado. Durante este período, Wigner desarrolló un interés por los problemas matemáticos. A la edad de 11 años, Wigner contrajo lo que sus médicos creyeron que era tuberculosis. Sus padres lo enviaron a vivir durante seis semanas a un sanatorio en las montañas de Austria, antes de que los médicos concluyeran que el diagnóstico estaba equivocado.

La familia de Wigner era judía, pero no practicante de la religión, y su Bar Mitzvah era secular. Desde 1915 hasta 1919, estudió en la escuela primaria secundaria llamada Fasori Evangélikus Gimnázium, la escuela a la que había asistido su padre. La educación religiosa era obligatoria y asistía a clases de judaísmo impartidas por un rabino. Un compañero de estudios fue János von Neumann, que estaba un año por detrás de Wigner. Ambos se beneficiaron de la instrucción del destacado profesor de matemáticas László Rátz. En 1919, para escapar del régimen comunista de Béla Kun, la familia Wigner huyó brevemente a Austria y regresó a Hungría después de la caída de Kun. En parte como reacción a la prominencia de los judíos en el régimen de Kun, la familia se convirtió al luteranismo. Wigner explicó más adelante en su vida que la decisión de su familia de convertirse al luteranismo "no fue en el fondo una decisión religiosa sino anticomunista". En cuanto a la religión, Wigner era ateo.

Después de graduarse de la escuela secundaria en 1920, Wigner se matriculó en la Universidad de Ciencias Técnicas de Budapest, conocida como Műegyetem. No estaba contento con los cursos que se ofrecían y en 1921 se matriculó en la Technische Hochschule Berlin (ahora Universidad Técnica de Berlín), donde estudió ingeniería química. También asistió a los coloquios de los miércoles por la tarde de la Sociedad Alemana de Física. Estos coloquios contaron con destacados investigadores, incluidos Max Planck, Max von Laue, Rudolf Ladenburg, Werner Heisenberg, Walther Nernst, Wolfgang Pauli y Albert Einstein. Wigner también conoció al físico Leó Szilárd, quien de inmediato se convirtió en el amigo más cercano de Wigner. Una tercera experiencia en Berlín fue formativa. Wigner trabajó en el Instituto Kaiser Wilhelm de Química Física y Electroquímica (ahora el Instituto Fritz Haber), y allí conoció a Michael Polanyi, quien se convirtió, después de László Rátz, en el mejor maestro de Wigner. Polanyi supervisó la tesis DSc de Wigner, Bildung und Zerfall von Molekülen ("Formación y descomposición de moléculas").

Años intermedios

Wigner regresó a Budapest, donde fue a trabajar a la curtiduría de su padre, pero en 1926 aceptó una oferta de Karl Weissenberg en el Instituto Kaiser Wilhelm de Berlín. Weissenberg quería que alguien lo ayudara con su trabajo sobre cristalografía de rayos X y Polanyi le había recomendado a Wigner. Después de seis meses como asistente de Weissenberg, Wigner empezó a trabajar para Richard Becker durante dos semestres. Wigner exploró la mecánica cuántica, estudiando el trabajo de Erwin Schrödinger. También profundizó en la teoría de grupos de Ferdinand Frobenius y Eduard Ritter von Weber.

Wigner recibió una solicitud de Arnold Sommerfeld para trabajar en la Universidad de Göttingen como asistente del gran matemático David Hilbert. Esto resultó ser una decepción, ya que las habilidades del anciano Hilbert estaban fallando y sus intereses se habían desplazado hacia la lógica. No obstante, Wigner estudió de forma independiente. Sentó las bases de la teoría de las simetrías en la mecánica cuántica y en 1927 introdujo lo que ahora se conoce como la matriz D de Wigner. Wigner y Hermann Weyl fueron los responsables de introducir la teoría de grupos en la mecánica cuántica. Este último había escrito un texto estándar, Teoría de grupos y mecánica cuántica (1928), pero no era fácil de entender, especialmente para los físicos más jóvenes. La Teoría de grupos y su aplicación a la mecánica cuántica de los espectros atómicos de Wigner (1931) hizo que la teoría de grupos fuera accesible a un público más amplio.

Diagrama Jucys para el símbolo Wigner 6-j. El signo más en los nodos indica una lectura antásica de sus líneas circundantes. Debido a sus simetrías, hay muchas maneras en las que se puede dibujar el diagrama. Una configuración equivalente se puede crear tomando su imagen del espejo y cambiando así los pluses a los minusválidos.

En estos trabajos, Wigner sentó las bases de la teoría de las simetrías en la mecánica cuántica. El teorema de Wigner, demostrado por Wigner en 1931, es la piedra angular de la formulación matemática de la mecánica cuántica. El teorema especifica cómo se representan las simetrías físicas como rotaciones, traslaciones y simetría CPT en el espacio de estados de Hilbert. De acuerdo con el teorema, cualquier transformación de simetría está representada por una transformación lineal y unitaria o antilineal y antiunitaria del espacio de Hilbert. La representación de un grupo de simetría en un espacio de Hilbert es una representación ordinaria o una representación proyectiva.

A fines de la década de 1930, Wigner amplió su investigación sobre los núcleos atómicos. En 1929, sus artículos estaban llamando la atención en el mundo de la física. En 1930, la Universidad de Princeton reclutó a Wigner para una cátedra de un año, a siete veces el salario que había estado cobrando en Europa. Princeton reclutó a von Neumann al mismo tiempo. Jenő Pál Wigner y János von Neumann habían colaborado juntos en tres artículos en 1928 y dos en 1929. Cambiaron sus nombres a "Eugene" y 'Juan', respectivamente. Cuando terminó su año, Princeton ofreció un contrato de cinco años como profesores invitados durante la mitad del año. La Technische Hochschule respondió con una asignación docente para la otra mitad del año. Esto fue muy oportuno, ya que los nazis pronto subieron al poder en Alemania. En Princeton en 1934, Wigner presentó a su hermana Margit "Manci" Wigner con el físico Paul Dirac, con quien se volvió a casar.

Princeton no volvió a contratar a Wigner cuando terminó su contrato en 1936. A través de Gregory Breit, Wigner encontró un nuevo empleo en la Universidad de Wisconsin. Allí conoció a su primera esposa, Amelia Frank, que estudiaba física allí. Sin embargo, murió inesperadamente en 1937, dejando a Wigner angustiado. Por lo tanto, aceptó una oferta de 1938 de Princeton para regresar allí. Wigner se convirtió en ciudadano naturalizado de los Estados Unidos el 8 de enero de 1937 y trajo a sus padres a los Estados Unidos.

Proyecto Manhattan

Wigner recibió la Medalla para el Mérito por su trabajo en el Proyecto Manhattan de Robert P. Patterson (izquierda), 5 de marzo de 1946

Aunque profesaba ser un aficionado a la política, el 2 de agosto de 1939 participó en una reunión con Leó Szilárd y Albert Einstein que resultó en la carta Einstein-Szilárd, que impulsó al presidente Franklin D. Roosevelt a iniciar el Proyecto Manhattan para desarrollar bombas atómicas. Wigner temía que el proyecto de armas nucleares alemán desarrollara primero una bomba atómica, e incluso se negó a que le tomaran las huellas dactilares porque podrían usarse para localizarlo si Alemania ganaba. "Pensamientos de ser asesinado", " más tarde recordó, "enfoca tu mente maravillosamente."

El 4 de junio de 1941, Wigner se casó con su segunda esposa, Mary Annette Wheeler, profesora de física en Vassar College, que había completado su doctorado. en la Universidad de Yale en 1932. Después de la guerra, enseñó física en la facultad del Douglass College de la Universidad de Rutgers en Nueva Jersey hasta su retiro en 1964. Permanecieron casados hasta su muerte en noviembre de 1977. Tuvieron dos hijos, David Wigner y Martha Wigner Upton.

Durante el Proyecto Manhattan, Wigner dirigió un equipo que incluía a J. Ernest Wilkins Jr., Alvin M. Weinberg, Katharine Way, Gale Young y Edward Creutz. La tarea del grupo era diseñar los reactores nucleares de producción que convertirían el uranio en plutonio apto para armas. En ese momento, los reactores existían solo en papel y ningún reactor había entrado en estado crítico. En julio de 1942, Wigner eligió un diseño conservador de 100 MW, con un moderador de neutrones de grafito y refrigeración por agua. Wigner estuvo presente en una cancha de raqueta convertida debajo de las gradas en el Stagg Field abandonado de la Universidad de Chicago el 2 de diciembre de 1942, cuando el primer reactor atómico del mundo, Chicago Pile One (CP-1) logró un reacción nuclear en cadena controlada.

El fiasco Chianti comprado por Wigner para ayudar a celebrar la primera reacción de cadena controlada autosuficiente. Fue firmado por los participantes.

Wigner estaba decepcionado de que se le diera a DuPont la responsabilidad del diseño detallado de los reactores, no solo de su construcción. Amenazó con renunciar en febrero de 1943, pero el jefe del Laboratorio Metalúrgico, Arthur Compton, lo disuadió y lo envió de vacaciones. Al final resultó que, una decisión de diseño de DuPont de dotar al reactor de tubos de carga adicionales para obtener más uranio salvó el proyecto cuando el envenenamiento por neutrones se convirtió en un problema. Sin los tubos adicionales, el reactor podría haber funcionado al 35% de su potencia hasta que las impurezas de boro en el grafito se quemaran y se produjera suficiente plutonio para hacer funcionar el reactor a plena potencia; pero esto habría retrasado el proyecto un año. Durante la década de 1950, incluso trabajaría para DuPont en el sitio del río Savannah. Wigner no se arrepintió de haber trabajado en el Proyecto Manhattan y, a veces, deseaba que la bomba atómica hubiera estado lista un año antes.

Un descubrimiento importante que hizo Wigner durante el proyecto fue el efecto Wigner. Este es un hinchamiento del moderador de grafito causado por el desplazamiento de los átomos por la radiación de neutrones. El efecto Wigner fue un problema grave para los reactores en el sitio de Hanford en el período inmediatamente posterior a la guerra y resultó en recortes de producción y el cierre total de un reactor. Finalmente se descubrió que podía superarse mediante calentamiento y recocido controlados.

A través de la financiación del proyecto Manhattan, Wigner y Leonard Eisenbud también desarrollaron un importante enfoque general de las reacciones nucleares, la teoría de la matriz R de Wigner-Eisenbud, que se publicó en 1947.

Años posteriores

Wigner aceptó un puesto como Director de Investigación y Desarrollo en el Laboratorio Clinton (ahora el Laboratorio Nacional de Oak Ridge) en Oak Ridge, Tennessee a principios de 1946. Como no quería involucrarse en tareas administrativas, se convirtió en co -director del laboratorio, con James Lum manejando las tareas administrativas como director ejecutivo. Cuando la recién creada Comisión de Energía Atómica (AEC) se hizo cargo de las operaciones del laboratorio a principios de 1947, Wigner temía que muchas de las decisiones técnicas se tomarían en Washington. También vio la continuación de las políticas de seguridad en tiempos de guerra en el laboratorio por parte del Ejército como un 'descuido entrometido', que interfiere con la investigación. Uno de esos incidentes ocurrió en marzo de 1947, cuando la AEC descubrió que los científicos de Wigner estaban realizando experimentos con una masa crítica de uranio-235 cuando el director del Proyecto Manhattan, el general de división Leslie R. Groves, Jr., había prohibido tales experimentos en agosto de 1946 después de la muerte de Louis Slotin en el Laboratorio de Los Álamos. Wigner argumentó que la orden de Groves había sido reemplazada, pero se vio obligado a terminar los experimentos, que eran completamente diferentes del que mató a Slotin.

Al no sentirse apto para un rol gerencial en tal entorno, dejó Oak Ridge en 1947 y regresó a la Universidad de Princeton, aunque mantuvo un rol de consultor en las instalaciones durante muchos años. En el período de posguerra, sirvió en una serie de organismos gubernamentales, incluida la Oficina Nacional de Normas de 1947 a 1951, el panel de matemáticas del Consejo Nacional de Investigación de 1951 a 1954, el panel de física de la Fundación Nacional de Ciencias y el influyente Comité Asesor General de la Comisión de Energía Atómica de 1952 a 1957 y nuevamente de 1959 a 1964. También contribuyó a la defensa civil.

Cerca del final de su vida, los pensamientos de Wigner se volvieron más filosóficos. En 1960, publicó un artículo ahora clásico sobre la filosofía de las matemáticas y la física, que se ha convertido en su obra más conocida fuera de las matemáticas técnicas y la física, "La eficacia irrazonable de las matemáticas en las ciencias naturales". Argumentó que la biología y la cognición podrían ser el origen de los conceptos físicos, tal como los percibimos los humanos, y que la feliz coincidencia de que las matemáticas y la física coincidieran tan bien parecía 'irrazonable'. y difícil de explicar. Su artículo original ha provocado e inspirado muchas respuestas en una amplia gama de disciplinas. Estos incluyeron a Richard Hamming en informática, Arthur Lesk en biología molecular, Peter Norvig en minería de datos, Max Tegmark en física, Ivor Grattan-Guinness en matemáticas y Vela Velupillai en economía.

En cuanto a cuestiones filosóficas sobre la teoría de la mecánica cuántica, Wigner desarrolló un experimento mental (más tarde llamado paradoja del amigo de Wigner) para ilustrar su creencia de que la conciencia es fundamental para el proceso de medición de la mecánica cuántica. Por lo tanto, siguió un enfoque ontológico que sitúa la conciencia humana en el centro: "Todo lo que la mecánica cuántica pretende proporcionar son conexiones de probabilidad entre impresiones posteriores (también llamadas 'apercepciones') de la conciencia& #34;.

Las medidas se entienden como las interacciones que crean las impresiones en nuestra conciencia (y como resultado modifican la función de onda del sistema físico "medido"), idea que se ha denominado " la conciencia causa colapso" interpretación.

Curiosamente, Hugh Everett III (alumno de Wigner) analizó el experimento mental de Wigner en la parte introductoria de su disertación de 1957 como un drama "divertido, pero extremadamente hipotético". 34;. En un borrador inicial del trabajo de Everett, también se encuentra un dibujo de la situación del amigo de Wigner, que debe verse como la primera evidencia en papel del experimento mental que luego se asignó a Wigner.;s. Esto sugiere que Everett al menos debe haber discutido el problema junto con Wigner.

En noviembre de 1963, Wigner solicitó la asignación del 10% del presupuesto de defensa nacional para gastarlo en refugios contra explosiones nucleares y recursos de supervivencia, argumentando que tal gasto sería menos costoso que el desarme. Wigner consideró que la conclusión de un estudio reciente de Woods Hole de que un ataque nuclear mataría al 20% de los estadounidenses era una proyección muy modesta y que el país podría recuperarse de tal ataque más rápido de lo que Alemania se recuperó de la devastación de la Guerra Mundial. II.

Wigner recibió el Premio Nobel de Física en 1963 "por sus contribuciones a la teoría del núcleo atómico y las partículas elementales, particularmente a través del descubrimiento y la aplicación de principios fundamentales de simetría". El premio se compartió ese año, y la otra mitad del premio se dividió entre Maria Goeppert-Mayer y J. Hans D. Jensen. Wigner declaró que nunca había considerado la posibilidad de que esto pudiera ocurrir y agregó: "Nunca esperé que mi nombre saliera en los periódicos sin hacer algo malo". También ganó la Medalla Franklin en 1950, el premio Enrico Fermi en 1958, el Premio Atoms for Peace en 1959, la Medalla Max Planck en 1961, la Medalla Nacional de Ciencias en 1969, el Premio Albert Einstein en 1972, el Premio Golden Plate. de la Academia Estadounidense de Logros en 1974, y la Medalla Wigner del mismo nombre en 1978. En 1968 pronunció la conferencia Josiah Willard Gibbs.

Mary murió en noviembre de 1977. En 1979, Wigner se casó con su tercera esposa, Eileen Clare-Patton (Pat) Hamilton, viuda del físico Donald Ross Hamilton, decano de la Escuela de Graduados de la Universidad de Princeton, que había muerto en 1972. En 1992, a la edad de 90 años, publicó sus memorias, Los recuerdos de Eugene P. Wigner con Andrew Szanton. En él, Wigner dijo: 'El significado completo de la vida, el significado colectivo de todos los deseos humanos, es fundamentalmente un misterio más allá de nuestro alcance. Cuando era joven, me irritaba este estado de cosas. Pero por ahora he hecho las paces con eso. Incluso siento un cierto honor estar asociado con tal misterio." En su colección de ensayos 'Reflexiones y síntesis filosóficas' (1995), comentó: "No fue posible formular las leyes de la mecánica cuántica de una manera completamente coherente sin hacer referencia a la conciencia".

Wigner murió de neumonía en el Centro Médico Universitario de Princeton, Nueva Jersey, el 1 de enero de 1995. Le sobrevivieron su esposa Eileen (fallecida en 2010) y sus hijos Erika, David y Martha, y sus hermanas Bertha y Margit.

Publicaciones

• 1958 (con Alvin M. Weinberg). Teoría física de los reactores de cadena Neutron Universidad de Chicago Press. ISBN 0-226-88517-8
• 1959. Teoría del Grupo y su aplicación a la Mecánica Cuántica de Espectro Atómico. New York: Academic Press. Traducción de J. J. Griffin de 1931, Gruppentheorie und ihre Anwendungen auf die Quantenmechanik der Atomspektren, Vieweg Verlag, Braunschweig.
• 1970 Symmetries and Reflections: Ensayos científicos. Indiana University Press, Bloomington ISBN 0-262-73021-9
• 1992 (como se le dijo a Andrew Szanton). Las Conciliaciones de Eugene P. Wigner. Plenum. ISBN 0-306-44326-0
• 1995 (con Jagdish Mehra y Arthur Wightman, eds). Reflexiones filosóficas y síntesis. Springer, Berlin ISBN 3-540-63372-3

Contribuciones seleccionadas

Física teórica

Matemáticas

• Gabor-Wigner transform
• Función de distribución de Wigner modificada
• Función de distribución Wigner
• Distribución de semicírculos Wigner
• Rotación de alambre
• Distribución Wigner quasi-probability
• Distribución de semicírculos Wigner
• 6-j símbolo
• 9-j símbolo
• Wigner 3-j símbolos
• Contracción de grupo Wigner-İnönü
• Wigner surmise