Eugene Paul 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 principios fundamentales de simetría". [1]
Graduado por la Universidad Técnica de Berlín , Wigner trabajó como asistente de Karl Weissenberg y Richard Becker en el Instituto Kaiser Wilhelm de 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 física . En el camino realizó trabajos innovadores en matemáticas puras, en los que fue autor de varios teoremas matemáticos . En particular, el teorema de Wigner es una piedra angular en la formulación matemática de la mecánica cuántica . También es conocido por sus investigaciones 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 autorizar la creación del Comité Asesor sobre Uranio con el propósito de investigar la viabilidad de las armas nucleares . 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 uranio en plutonio apto para armas . En aquel momento, los reactores sólo existían sobre el papel y ningún reactor había alcanzado aún un estado crítico . Wigner estaba decepcionado de que a DuPont se le diera la responsabilidad del diseño detallado de los reactores, no sólo de su construcción. Se convirtió en director de investigación y desarrollo en el Laboratorio Clinton (ahora Laboratorio Nacional Oak Ridge ) a principios de 1946, pero se sintió frustrado por la interferencia burocrática de la Comisión de Energía Atómica y regresó a Princeton.
En el período de posguerra, trabajó en varios organismos gubernamentales, incluida la Oficina Nacional de Estándares 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. Posteriormente, se volvió más filosófico y publicó The Unreasonable Effectiveness of Mathematics in the Natural Sciences , su obra más conocida fuera de las matemáticas técnicas y la física. .
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, [2] que más tarde se casó con el físico teórico británico Paul Dirac . [3] Fue educado en casa por un maestro profesional hasta la edad de 9 años, cuando comenzó la escuela en tercer grado. Durante este período, Wigner desarrolló un interés por los problemas matemáticos. [4] A la edad de 11 años, Wigner contrajo lo que sus médicos creían que era tuberculosis . Sus padres lo enviaron a vivir durante seis semanas en un sanatorio en las montañas de Austria, antes de que los médicos concluyeran que el diagnóstico era erróneo. [5]
La familia de Wigner era judía, pero no practicante de la religión, y su Bar Mitzvah era secular. De 1915 a 1919 estudió en la escuela 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. [6] 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 . [7] 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. [8] En parte como reacción a la prominencia de los judíos en el régimen de Kun, la familia se convirtió al luteranismo . [9] 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". [9]
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, [10] y en 1921 se matriculó en la Technische Hochschule Berlin (ahora Universidad Técnica de Berlín ), donde estudió ingeniería química . [11] También asistió a los coloquios de la Sociedad Alemana de Física los miércoles por la tarde . Estos coloquios contaron con la participación de destacados investigadores, entre ellos Max Planck , Max von Laue , Rudolf Ladenburg , Werner Heisenberg , Walther Nernst , Wolfgang Pauli y Albert Einstein . [12] Wigner también conoció al físico Leó Szilárd , quien inmediatamente se convirtió en el amigo más cercano de Wigner. [13] Una tercera experiencia en Berlín fue formativa. Wigner trabajó en el Instituto Kaiser Wilhelm de Química Física y Electroquímica (ahora Instituto Fritz Haber ), y allí conoció a Michael Polanyi , quien se convirtió, después de László Rátz , en el mayor maestro de Wigner. Polanyi supervisó la tesis de doctorado de Wigner , Bildung und Zerfall von Molekülen ("Formación y descomposición de moléculas"). [14]
Wigner regresó a Budapest, donde fue a trabajar en 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 le ayudara con su trabajo sobre cristalografía de rayos X , y Polanyi había recomendado a Wigner. Después de seis meses como asistente de Weissenberg, Wigner trabajó durante dos semestres para Richard Becker . 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 . [15]
Wigner recibió una petición de Arnold Sommerfeld para trabajar en la Universidad de Göttingen como asistente del gran matemático David Hilbert . Esto resultó 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. [16] Sentó las bases para la teoría de las simetrías en la mecánica cuántica y en 1927 introdujo lo que ahora se conoce como la matriz D de Wigner . [17] Wigner y Hermann Weyl fueron 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 de Wigner y su aplicación a la mecánica cuántica de los espectros atómicos (1931) hizo que la teoría de grupos fuera accesible a un público más amplio. [18]
En estos trabajos, Wigner sentó las bases de la teoría de las simetrías en la mecánica cuántica . [19] El teorema de Wigner , demostrado por él en 1931, es una 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 . Según 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 . [20] [21]
A finales de la década de 1930, Wigner amplió su investigación a los núcleos atómicos. En 1929, sus artículos estaban atrayendo la atención del mundo de la física. En 1930, la Universidad de Princeton reclutó a Wigner para una cátedra de un año, con un salario siete veces mayor que el que ganaba 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. Anglicizaron sus nombres a "Eugene" y "John", respectivamente. [22] Cuando terminó su año, Princeton ofreció un contrato de cinco años como profesores visitantes durante la mitad del año. La Technische Hochschule respondió con una tarea docente para la otra mitad del año. Esto fue muy oportuno, ya que los nazis pronto llegaron al poder en Alemania. [23] En Princeton en 1934, Wigner presentó a su hermana Margit "Manci" Wigner al físico Paul Dirac , con quien se volvió a casar. [24]
Princeton no volvió a contratar a Wigner cuando su contrato expiró en 1936. [25] 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 en 1938 de Princeton para regresar allí. [26] Wigner se naturalizó como ciudadano de los Estados Unidos el 8 de enero de 1937 y trajo a sus padres a los Estados Unidos. [27]
Aunque era un político aficionado declarado, el 2 de agosto de 1939 participó en una reunión con Leó Szilárd y Albert Einstein que dio como resultado la carta Einstein-Szilárd , que impulsó al presidente Franklin D. Roosevelt a autorizar la creación del Comité Asesor sobre Uranio con el fin de investigar la viabilidad de las bombas atómicas . [28] Wigner temía que el proyecto alemán de armas nucleares desarrollara primero una bomba atómica, e incluso se negó a que le tomaran las huellas dactilares porque podrían usarse para localizarlo si Alemania ganaba. [29] "Los pensamientos de ser asesinado", recordó más tarde, "enfocan tu mente maravillosamente". [29]
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 jubilación en 1964. Permanecieron casados hasta su muerte en noviembre de 1977. [30] [31] Tuvieron dos hijos, David Wigner y Martha Wigner Upton. [32]
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 aquel momento, los reactores sólo existían sobre el papel y ningún reactor había alcanzado aún un 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. [33] Wigner estuvo presente en una cancha de raquetas reformada debajo de las gradas del 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 una cadena nuclear controlada. reacción . [34]
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Wigner estaba decepcionado de que a DuPont se le diera la responsabilidad del diseño detallado de los reactores, no sólo de su construcción. Amenazó con dimitir 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 darle al reactor tubos de carga adicionales para más uranio salvó el proyecto cuando el envenenamiento por neutrones se convirtió en un problema. [35] Sin los tubos adicionales, el reactor podría haber funcionado a un 35% de 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. [36] Durante la década de 1950, incluso trabajaría para DuPont en el sitio del río Savannah . [35] Wigner no se arrepintió de haber trabajado en la bomba, [37] y comentó: [38]
De hecho, lo que lamento es que no se haya hecho antes. Si hubiéramos empezado a intentar seriamente controlar la fisión en 1939, podríamos haber tenido una bomba atómica en el invierno de 1943-1944. En aquella época el ejército de Stalin todavía estaba reprimido en Stalingrado. A mediados de 1945, cuando utilizamos la bomba por primera vez, ya habían invadido gran parte de Europa Central. La Conferencia de Yalta habría producido un documento mucho menos favorable para Rusia, e incluso la China comunista podría haber sufrido un retroceso. Por eso no me arrepiento de haber ayudado a construir la bomba.
Un descubrimiento importante que hizo Wigner durante el proyecto fue el efecto Wigner . Se trata de un hinchamiento del moderador de grafito provocado por el desplazamiento de átomos por la radiación de neutrones . [39] El efecto Wigner fue un problema grave para los reactores en el sitio de Hanford en el período inmediato de la posguerra, y resultó en recortes de producción y el cierre completo de un reactor. [40] Finalmente se descubrió que podía superarse mediante calentamiento y recocido controlados. [41]
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. [42]
Wigner fue elegido miembro de la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1944 y de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos en 1945. [43] [44] Aceptó un puesto como director de investigación y desarrollo en el Laboratorio Clinton (ahora Laboratorio Nacional Oak Ridge ). en Oak Ridge, Tennessee, a principios de 1946. Como no quería involucrarse en tareas administrativas, se convirtió en codirector del laboratorio, con James Lum a cargo de las tareas administrativas como director ejecutivo. [45] Cuando la recién creada Comisión de Energía Atómica (AEC) se hizo cargo de las operaciones del laboratorio a principios de 1947, Wigner temió que muchas de las decisiones técnicas se tomarían en Washington. [46] También vio la continuación de las políticas de seguridad en el laboratorio por parte del Ejército en tiempos de guerra como un "descuido entrometido", que interfiere con la investigación. [47] 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 mayor general Leslie R. Groves, Jr. , había prohibido tales experimentos en agosto de 1946 tras 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 poner fin a los experimentos, que eran completamente diferentes al que mató a Slotin. [48]
Sintiéndose inadecuado para un papel directivo en un entorno así, dejó Oak Ridge en 1947 y regresó a la Universidad de Princeton, [49] aunque mantuvo una función de consultoría en la instalación durante muchos años. [46] En el período de posguerra, sirvió en varios organismos gubernamentales, incluida la Oficina Nacional de Estándares 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. [50] También contribuyó a la defensa civil . [51]
Wigner fue elegido miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias en 1950. [52]
Cerca del final de su vida, los pensamientos de Wigner se volvieron más filosóficos. En 1960 publicó un artículo ya clásico sobre la filosofía de las matemáticas y la física, que se convirtió en su obra más conocida fuera de las matemáticas técnicas y la física, " La irrazonable eficacia de las matemáticas en las ciencias naturales ". [53] 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 ser "irrazonable" y difícil de explicar. [53] Su artículo original ha provocado e inspirado muchas respuestas en una amplia gama de disciplinas. Estos incluyeron a Richard Hamming en Ciencias de la Computación, [54] Arthur Lesk en Biología Molecular, [55] Peter Norvig en minería de datos, [56] Max Tegmark en Física, [57] Ivor Grattan-Guinness en Matemáticas, [58] y Vela Velupillai. en Economía. [59]
Volviendo a las 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 . De este modo 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". [60]
Las mediciones 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 ha sido llamada la interpretación de " la conciencia causa el colapso ".
Curiosamente, Hugh Everett III (un 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 ". [61] En un primer borrador del trabajo de Everett, también se encuentra un dibujo de la situación del amigo de Wigner, [62] que debe verse como la primera evidencia en papel del experimento mental que más tarde se atribuyó a Wigner. Esto sugiere que Everett al menos debió haber discutido el problema junto con Wigner.
En noviembre de 1963, Wigner pidió 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 rápidamente de lo que Alemania se había recuperado de la devastación de la Segunda Guerra Mundial. [63]
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 aplicación de principios fundamentales de simetría". [1] El premio se compartió ese año, y la otra mitad del premio se dividió entre Maria Goeppert-Mayer y J. Hans D. Jensen . [1] Wigner profesó que nunca había considerado la posibilidad de que esto pudiera ocurrir, y agregó: "Nunca esperé que mi nombre apareciera en los periódicos sin hacer algo malvado". [64] También ganó la Medalla Franklin en 1950, [65] el premio Enrico Fermi en 1958, [66] el Premio Átomos para la Paz en 1959, [67] la Medalla Max Planck en 1961, [68] la Medalla Nacional de Science en 1969, [69] el Premio Albert Einstein en 1972, [70] el Premio Placa de Oro de la Academia Estadounidense de Logros en 1974, [71] la Medalla Wigner del mismo nombre en 1978, [72] y el Premio Herzl en 1982. En 1968 pronunció la conferencia Josiah Willard Gibbs . [73] [74]
Después de su retiro de Princeton en 1971, Wigner preparó la primera edición de Symmetries and Reflections, una colección de ensayos filosóficos, y se involucró más en reuniones políticas e internacionales; Por esta época se convirtió en líder [75] y defensor vocal [76] de la Conferencia Internacional anual sobre la Unidad de las Ciencias de la Iglesia de la Unificación .
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 posgrado de la Universidad de Princeton, que había muerto en 1972. [77 ] En 1992, a la edad de 90 años, publicó sus memorias, The Recollections of Eugene P. Wigner con Andrew Szanton . En él, Wigner decía: "El significado pleno de la vida, el significado colectivo de todos los deseos humanos, es fundamentalmente un misterio fuera de nuestro alcance. Cuando era joven, me irritaba este estado de cosas. Pero ahora he hecho las paces con Incluso siento un cierto honor al estar asociado con tal misterio". [78] En su colección de ensayos 'Reflexiones y síntesis filosóficas' (1995), comentó: "No era posible formular las leyes de la mecánica cuántica de una manera totalmente consistente sin referencia a la conciencia". [79]
Wigner fue acreditado como miembro del consejo asesor de la Western Goals Foundation , una agencia de inteligencia nacional privada creada en los EE. UU. en 1979 para "llenar el vacío crítico causado por la paralización del FBI , la desactivación de la Cámara de Actividades Antiamericanas Comité y la destrucción de archivos gubernamentales cruciales". [80]
Wigner murió de neumonía en el Centro Médico Universitario de Princeton, Nueva Jersey, el 1 de enero de 1995. [81]
Oak Ridge en aquella época estaba tan terriblemente burocratizado que lamento decir que no podía soportarlo.
