Josef Maria Jauch (20 de septiembre de 1914 en Lucerna - 30 de agosto de 1974 en Ginebra ) fue un físico teórico suizo/estadounidense, conocido por su trabajo sobre la electrodinámica cuántica y sobre los fundamentos de la teoría cuántica, y líder de la "Escuela de Ginebra" de física matemática. [1]
Jauch nació el 20 de septiembre de 1914 en Lucerna, Suiza, hijo de Josef Alois Jauch (operador de telégrafo) y Emma Laura Rosa Jauch (née Conti). Tenía dos hermanos mayores: Adelheid Jauch y Emil Josef Karl Jauch. Después de que su madre muriera en 1916, su padre se volvió a casar y nació una media hermana: Margrit Jauch (Fuchs). A la edad de doce años quedó fascinado con un hecho que encontró en un libro popular de astronomía, que un cuerpo en una órbita circular con período , si se detuviera, caería en la masa central en el tiempo , lo que demostró que podía derivarse de la ley de Kepler . [1] Jauch también estaba interesado en la música, estudió violín desde los doce años con su padre, y luego profesionalmente después de que su padre murió cuando él tenía quince, interpretando música de cámara desde los dieciséis años y continuó durante sus años de estudiante en Zúrich. [1]
En 1933 Jauch comenzó a estudiar en la ETH de Zúrich , pagando sus estudios con préstamos de amigos en Lucerna porque no tenía dinero, y tomando cursos de termodinámica con Wolfgang Pauli , sobre probabilidad y teoría de grafos con George Pólya , y sobre teoría de Galois y topología con Heinz Hopf . [1] Su tesis de diploma fue escrita bajo la dirección de Pauli en 1938 sobre partículas de espín superior en la teoría de Dirac , presentando sus resultados a la Sociedad Suiza de Física en 1938. Al presentar sus resultados, Pauli dijo después de unos minutos simplemente, "Das habe ich mir auch so gedach" ("Yo también lo pensé"). [1]
Con pocos trabajos académicos disponibles en Suiza al estallar la Segunda Guerra Mundial , Jauch se convirtió en profesor a tiempo parcial en Trogen en Appenzell , donde recibió una beca de intercambio internacional para estudiar un doctorado en la Universidad de Minnesota por recomendación de Pólya. [1] Allí estudió simetrías superiores de sistemas clásicos y cuánticos con Edward Lee Hill, [2] para una disertación titulada Sobre transformaciones de contacto y teoría de grupos en problemas mecánicos cuánticos , que en particular proporcionó un modelo prototipo para interacciones fuertes utilizando la teoría de representación de . [1] [2]
Durante sus estudios de doctorado en Minneapolis, Jauch conoció a Anna Tonette "Tonia" Hegland, una estudiante de posgrado de la Escuela de Trabajo Social de la Universidad de Minnesota, y se casaron el 1 de enero de 1940. [3] Después de recibir su doctorado en 1940, Jauch regresó a Zúrich para aceptar una beca de investigación que le ofreció Pauli en la ETH. Sin embargo, era extremadamente difícil realizar investigaciones en Suiza durante la guerra: como Heinrich Behnke le escribió a Erich Hecke en una carta del 8 de marzo de 1940:
"Los Paulis estarían muy contentos si volvieras a visitarlos [a Zúrich]. Sin embargo, es probable que sea muy difícil obtener el permiso para ello. Yo tenía una invitación oficial y, sin embargo, tuve muchísimas dificultades... El día de la partida, estaba muy nervioso."
Poco después de la llegada de Jauch, los Pauli abandonaron Zúrich para trasladarse a Princeton , donde permanecieron durante el resto de la guerra. Mientras tanto, Jauch continuó trabajando junto a los estudiantes de Pauli con Gregor Wentzel , trabajando en la teoría de pares hasta 1942. Durante estos años, Jauch y su esposa Tonia conocieron a Carl Jung y se reunían regularmente con él para realizar análisis de sueños. [3] A medida que la guerra se volvía cada vez más peligrosa e impredecible, los Jauch regresaron a los Estados Unidos en el último barco civil que salió de Europa durante la guerra, el SS Drottningholm . [4]
Después de llegar a los EE. UU., Jauch buscó trabajo y recibió una oferta para unirse a Pauli en Princeton como profesor asistente en 1942. [5] Allí, Pauli y Jauch estudiaron el momento magnético del neutrón , así como el problema de divergencia infrarroja utilizando la teoría de campos de Dirac, informando sus resultados a la Sociedad Estadounidense de Física en 1944. [6] En 1943, Jauch también impartió clases de mecánica cuántica avanzada cada dos semanas en la Universidad de Cornell . Durante su tiempo en Princeton, Jauch y su esposa tuvieron tres hijos: Karl (1943), Eldri (1944) y Aletha (1945) ( Aletha Solter ). [3]
En marzo de 1946, Jauch decidió explorar nuevas direcciones al unirse a Bell Laboratories en Murray Hill, Nueva Jersey, como científico investigador durante cuatro meses, donde estudió la luminiscencia en sólidos. [1] En el otoño de 1946 fue nombrado profesor asistente en la Universidad de Iowa , convirtiéndose en ciudadano estadounidense en 1946. [7] Mientras estaba en Iowa, Jauch continuó actuando como violinista. [8] [9] También desarrolló una amistad y colaboración duradera con Fritz Rohrlich, con quien escribió su primer libro, Theory of Photons and Electrons . [10] Jauch concibió este libro sobre electrodinámica cuántica mientras estaba en una beca de investigación del Programa Fulbright en Trinity College, Cambridge de 1950 a 1951, y se hizo famoso por su "tratamiento de los detalles inusualmente pulcro y minucioso". [11] Al leerlo, Pauli supuestamente le dijo a Jauch: "Tu libro... oh, tu libro... me gusta cada vez más". [1] Jauch pronto fue nombrado profesor asociado y luego profesor titular en la Universidad de Iowa, y continuó trabajando en la teoría de la dispersión durante su estancia allí. [5] Durante sus años en la Universidad de Iowa, Jauch aceptó varios puestos de docencia e investigación de verano, incluso en la Universidad de Chicago , la Universidad Brandeis y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge .
En 1958, Jauch y su familia regresaron a Europa, donde pasó un año trabajando en el CERN (Centro Europeo de Investigación Nuclear) en Ginebra. El año siguiente estuvo destinado en Londres como oficial de enlace científico para la Oficina de Investigación Naval de los Estados Unidos (de 1959 a 1960), donde escribió informes sobre el estado de la física en Europa. [1]
En 1960, la Universidad de Ginebra le ofreció a Jauch la dirección del Instituto de Física Teórica, que aceptó, y donde permaneció hasta su muerte en 1974. El trabajo de Jauch en Ginebra se centró en los fundamentos de la teoría cuántica. Con su alumno Constantin Piron demostró un importante resultado de no-go para variables ocultas , [12] ahora conocido como el teorema de Jauch-Piron. Mientras daba una conferencia en el CERN sobre la imposibilidad de las variables ocultas en 1963, Jauch conoció a John Stewart Bell , con quien tuvo "una intensa discusión". [13] Jauch señaló a Bell que el teorema de Gleason podría usarse para descartar una cierta clase de variables ocultas sobre la base de la lógica cuántica únicamente , lo que condujo al "otro teorema" de Bell, descubierto independientemente por Kochen y Specker y ahora conocido como el teorema de Kochen-Specker . [13] De hecho, en su famoso artículo de 1964 sobre las variables ocultas, Bell escribe sobre el teorema de Gleason: "Estoy en deuda con el profesor Jauch por llamar mi atención sobre este trabajo". [14] En 1964, Jauch pasó a demostrar lo que ahora se conoce como el teorema de Jauch, que la invariancia de calibre electromagnético se puede recuperar en la teoría cuántica a partir de una suposición de covariancia de Galileo. [15] Su trabajo sobre los fundamentos cuánticos culminó con un libro, The Foundations of Quantum Mechanics , publicado en 1968. [16]
Jauch se convirtió en miembro fundador de la Sociedad Europea de Física en su creación en 1968. En su trabajo posterior, dirigió su atención a los fundamentos matemáticos de la termodinámica del equilibrio, produciendo una novedosa derivación de la función de entropía termodinámica sobre la base de la conservación de la energía. [17] Su tercer y último libro, una obra popular llamada ¿Son reales los cuantos? Un diálogo galileano, con un prefacio de Douglas Hofstadter , se publicó en 1973. [18] El interés de Jauch en Galileo también lo inspiró a investigar el juicio de Galileo, y pronunció una conferencia en el CERN el 20 de febrero de 1964, llamada "El juicio de Galileo Galilei". [19]
Jauch y su esposa se divorciaron en 1969, [3] y se volvió a casar con Mercédès Viviane France Sabine de Cambourg en 1969 [20] (de quien luego se divorció). Murió repentinamente de un derrame cerebral el 30 de agosto de 1974 y fue enterrado en el Cimetière de Saint-Georges, Ginebra. [5] [7] Su trabajo final fue el primero de un tratado de dos partes sobre los fundamentos matemáticos de la termodinámica del equilibrio, publicado póstumamente en 1975. Nunca se publicó una segunda parte. Entre sus estudiantes de doctorado se encontraban Gérard Emch, Marcel André Guenin, Andrew Lenard, Constantin Piron y Kenneth Watson . [2] Fue autor de tres libros y más de 80 artículos científicos. [21]
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