Läs mer om hans unika historia i det här blogginlägget. Han är mest känd för att ha myntat begreppen ”svart hål” och ”maskhål”
Vem var John Wheeler?
John Wheeler var en framstående amerikansk teoretisk fysiker, kanske mest känd för att ha myntat begreppen ”svart hål”, ”maskhål” och flera andra färgstarka fraser. På 1930-talet utvecklade han den viktiga ”S-matrisen” inom partikelfysiken och arbetade med Niels Bohr för att förklara kärnklyvning i termer av kvantfysik. Senare utvecklade han tillståndsekvationen för kalla och döda stjärnor, hjälpte till att popularisera studiet av allmän relativitetsteori inom den teoretiska fysiken och konsoliderade teorin och bevisen för svarta hål. Han samarbetade också med Albert Einstein i hans sökande efter en stor enhetlig teori för fysik.
John Archibald Wheeler föddes den 9 juli 1911 i Jacksonville, Florida, USA, som äldsta barnet i en familj av bibliotekarier. Familjen flyttade runt mycket och bodde under åren i Florida, Kalifornien, Ohio, Washington D.C., Maryland och Vermont. Han gick på Baltimore City College, där han tog examen 1926, och fortsatte sedan med att studera fysik under Karl Herzfeld vid Johns Hopkins University. Han doktorerade 1933 på en avhandling om teorin för heliumdispersion och -absorption. Strax efter sin examen flyttade han till Köpenhamn, där han under en tid arbetade med Niels Bohr, gudfadern till kvantteorins revolution. Han gifte sig med Janette Hegner 1935. De fick två döttrar (Alison Letitia) och en son (James) och förblev tillsammans under hela sina långa liv.
Han blev professor i fysik vid Princeton University 1938, där han stannade, med ett avbrott under andra världskriget, i 38 år, fram till 1976. Under sina tidigaste år på Princeton introducerade han spridningsmatrisen (eller ”S-matrisen”), som relaterar de initiala och slutliga tillstånden för en partikelinteraktion, och som skulle bli ett oumbärligt verktyg inom partikelfysiken.
Wheeler kände Einstein väl och brukade ibland hålla seminarier med sina studenter i Einsteins hem. När Bohr besökte USA 1939, med nyheten om framgångsrik kärnklyvning i Tyskland, samarbetade han och Wheeler kring utvecklingen av den inflytelserika ”vätskedroppsmodellen” för atomen, som först föreslogs av George Gamow, för att förklara den teoretiska grunden för kärnklyvning.
I likhet med många andra ledande fysiker avbröt Wheeler sin akademiska karriär under andra världskriget för att delta i utvecklingen av den amerikanska atombomben som en del av Manhattanprojektet vid Hanford-anläggningen i Washington State. Bland annat förutsåg han korrekt att ackumuleringen av ”fissionsproduktgifter” (särskilt en isotop av xenon) så småningom skulle hindra den pågående nukleära kedjereaktionen genom att absorbera neutroner.
Efter kriget återvände han till Princeton för att återuppta sin akademiska karriär och började undervisa en kurs om Einsteins gravitation i början av 1950-talet, då det ännu inte ansågs vara ett acceptabelt studieområde, även om han under många år motstod tanken att fysikens lagar kunde leda till något så uppenbart absurt som en singularitet. Han fortsatte dock att arbeta för regeringen och var aktivt involverad i utvecklingen av den amerikanska vätebomben i början av 1950-talet i Los Alamos och Princeton (där han var ansvarig för att sätta upp Project Matterhorn). Vid ett tillfälle, 1953, fick han en officiell reprimand för att han uppenbarligen hade tappat bort ett hemligstämplat dokument om vätebomben. Hans något krigiska åsikter om nationellt försvar, Vietnamkriget och missilförsvar gick ofta stick i stäv med hans mer liberala kollegors.
När hans statliga forskning var avslutad återvände Wheeler till Princeton, där han under sina senare år samarbetade med Albert Einstein om en ”enhetlig fältteori” för de fysiska naturkrafterna. År 1956 hjälpte han till att bestämma vilken typ av material som fanns inuti kalla, döda stjärnor med hjälp av ”Harrison-Wheeler-ekvationen för kall, död materia” och fann att det huvudsakligen var järn, eftersom den effektiva fusionsprocessen avstannar när kärnan når detta tillstånd. År 1957, när han arbetade med utvidgningar av den allmänna relativitetsteorin, introducerade han ordet ”maskhål” för att beskriva hypotetiska tunnlar i rumtiden.
I slutet av 1950-talet formulerade han teorin om geometrodynamik, ett program för fysisk och filosofisk reduktion av alla fysiska fenomen (inklusive gravitation och elektromagnetism) till de geometriska egenskaperna hos en krökt rumtid. Han övergav dock denna teori i början av 1970-talet, eftersom den inte kunde förklara vissa viktiga fysikaliska fenomen, till exempel förekomsten av fermioner (elektroner, myoner etc.) och gravitationella singulariteter.
Han lade alltid stor vikt vid undervisning och fortsatte att undervisa första- och andraårsstudenter i fysik även efter att han hade blivit berömd, eftersom han var övertygad om att unga sinnen var de viktigaste. Han var känd för sina energiska föreläsningar, skrev snabbt på svarta tavlor med båda händerna och snurrade runt för att få ögonkontakt med sina studenter. Bland hans studenter fanns några av de ledande teoretikerna i slutet av 1900-talet, bland andra Richard Feynman, Kip Thorne och Hugh Everett.
Han arbetade mycket med gravitationell kollapsteori och anses allmänt ha myntat begreppet ”svart hål” i en föreläsning 1967 på NASA:s Goddard Institute for Space Studies (även om han i själva verket uppmanades att göra det av ett rop från publiken). Tillsammans med Dennis Sciama vid Cambridge och Yakov Borisovich Zeldovich i Moskva var Wheeler en integrerad del av den så kallade ”allmänna relativitetsteorins guldålder” på 1960- och 1970-talen, ett paradigmskifte där studiet av allmän relativitetsteori (som tidigare betraktats som en kuriositet) blev en del av den teoretiska fysikens huvudfåra. Under hans ledning blev Princeton det ledande amerikanska centret för forskning kring Einsteins gravitation. Den kompletta läroboken i allmän relativitetsteori ”Gravitation”, som han författade tillsammans med Charles Misner och Kip Thorne, publicerades 1973 och blev den mest inflytelserika läroboken i relativitetsteori för en hel generation.
Efter Einsteins död fortsatte Wheeler sin forskning om gravitationens roll i en enhetlig teori för fysik och blev en pionjär inom kvantgravitation. Detta ledde till att han samarbetade med Bryce DeWitt och utvecklade Wheeler-DeWitt-ekvationen eller, som Wheeler föredrog att kalla den, ”universums vågfunktion”. Andra produkter av Wheelers färgstarka sätt att använda ord är uttrycket ”svarta hål har inget hår” (för att beskriva det faktum att svarta hål bör ha en perfekt, enkelt definierbar form och inte ha några som helst projektioner från sig), ”massa utan massa” (för att indikera behovet av att effektivt ta bort allt omnämnande av massa från fysikens grundläggande ekvationer), ”det från bit” (för att beskriva hur information är grundläggande för universums fysik, precis som det är i databehandling) och ”kvantskum” (för att beskriva en rumtid som förvandlats till ett skum av förvrängd geometri).
1976, inför den obligatoriska pensioneringen vid Princeton, flyttade Wheeler till University of Texas i Austin, där han tjänstgjorde som chef för Center for Theoretical Physics från 1976 till 1986. Det var under denna period (1978 för att vara exakt) som han föreslog en variant av Thomas Youngs dubbelspaltexperiment (och dess efterföljande förfining av Richard Feynman), ofta kallat ”fördröjt val”-experimentet. Enligt honom skulle det räcka med att upptäcka en foton, till och med EFTER att den har passerat genom en dubbelspalt, för att ändra resultatet av experimentet och fotonens beteende. Om experimentledarna vet vilken spalt fotonen passerar genom kommer fotonen följaktligen att bete sig som en partikel, snarare än som en våg med tillhörande interferensbeteende. Denna något kontraintuitiva hypotes verifierades slutligen i ett praktiskt experiment 2007.
Wheeler återvände till Princeton som professor emeritus 1986, där han stannade under de kommande tjugo åren. Hans så kallade ”Everything Is Fields”-fas (där han såg universum och alla partiklar i det som enbart manifestationer av elektriska, magnetiska och gravitationsfält och rumtiden själv) gav vika för en ”Everything Is Information”-fas (där han fokuserade på idén att logik och information utgör grunden för fysisk teori). Han började också spekulera i att fysikens lagar kan utvecklas på ett sätt som är analogt med evolution genom naturligt urval inom biologin, och han myntade begreppet ”participatory anthropic principle” för att beskriva sin version av den antropiska principen, enligt vilken observatörer (dvs. vi) är nödvändiga för universums skapelse.
Wheeler har fått många utmärkelser genom åren, bland annat National Medal of Science, Albert Einstein Award, Enrico Fermi Award, Franklin Medal, Niels Bohr International Gold Medal och Wolf Foundation Award. Han var president för American Physical Society och medlem av American Philosophical Society, Royal Academy, Accademia Nazionale dei Lincei, Royal Academy of Science och Century Association. Han fick hedersdoktorat från 18 institutioner.
Wheeler avled i lunginflammation den 13 april 2008, 96 år gammal, i Hightstown, New Jersey.
Läs mer i nästa artikel: Vem var Subrahmanyan Chandrasekhar?