Eugene Paul Wigner

Eugene Paul Wigner (1963)

Eugene Paul Wigner (ungarisch Wigner Jenő Pál; * 17. November 1902 in Budapest; † 1. Januar 1995 in Princeton, New Jersey) war ein ungarisch-amerikanischer Physiker und Nobelpreisträger.

Leben und Werk

Wigner wurde in eine jüdische Familie der Mittelklasse geboren und besuchte in den Jahren 1915 bis 1919 gemeinsam mit John von Neumann das humanistische Lutheraner-Gymnasium in Budapest. Danach studierte er Chemie-Ingenieurwesen und promovierte 1925 an der Technischen Hochschule Berlin bei Michael Polanyi mit der Arbeit „Bildung und Zerfall von Molekülen, Statistische Mechanik und Reaktionsgeschwindigkeit“^[1]. Hier lernte er unter anderem Albert Einstein und Leó Szilárd kennen. In seiner freien Zeit beschäftigte er sich intensiv mit Physik. Als Besucher der Kolloquien der Deutschen Physikalischen Gesellschaft war er bald vertraut mit den aktuellen Fragen der Forschung und entwickelte eine Vorliebe für theoretische Physik. 1926 wurde er zunächst Assistent von Richard Becker an der Technischen Hochschule Berlin, der heutigen Technischen Universität Berlin.

1927 erhielt Wigner eine Anfrage von Arnold Sommerfeld, um an der Universität Göttingen als Assistent des bedeutenden Mathematikers David Hilbert zu arbeiten. Dies erwies sich jedoch als eine große Enttäuschung für ihn, weil Hilbert nicht mehr sehr produktiv war. Wigner forschte dennoch unabhängig und legte den Grundstein für die Theorie der Symmetrien in der Quantenmechanik. In seiner Göttinger Zeit leitete er die Transformation von Drehimpulseigenzuständen in der Quantenmechanik bei Rotation ab (Wignersche D-Matrix). Wigner und Hermann Weyl waren verantwortlich für die Einführung der Gruppentheorie als mathematische Methode in die Quantenmechanik. Diese bekam später (1928) eine allgemein gültige Formulierung in der Veröffentlichung Gruppentheorie und Quantenmechanik, war aber nicht leicht zu verstehen, besonders bei jüngeren Physikern. Wigners spätere Veröffentlichung von 1931, Group Theory and its Application to Quantum Mechanics of Atomic Spectra, machte Gruppentheorie eher zugänglich für einen größeren Leserkreis.

1928 kehrte Wigner nach Berlin zurück, um sich dort an der Technischen Hochschule zu habilitieren, und wurde 1930 zum nichtbeamteten außerordentlichen Professor für Theoretische Physik ernannt. Anfang der 1930er Jahre ging Wigner in die USA und arbeitete seit 1931 in Princeton. Wegen seiner jüdischen Herkunft verlor er nach der nationalsozialistischen Machtergreifung seine Position an der TH Berlin und siedelte endgültig in die USA über. Abgesehen von zwei Jahren 1936/37 als Professor für Physik an der University of Wisconsin verbrachte er sein akademisches Leben an der Princeton University als Professor für Mathematik von 1938 bis zu seiner Emeritierung im Jahre 1971. 1937 nahm er die amerikanische Staatsbürgerschaft an. Zu seinen Schülern in Princeton zählten Frederick Seitz, der spätere Präsident der National Academy of Sciences und der Rockefeller University, sowie John Bardeen, der Erfinder des Transistors und zweifache Nobelpreisträger für Physik.

Eugene Paul Wigner (1928)

Wigner war ein wissenschaftlicher Pionier, der Ende der zwanziger Jahre das Fundament für die Anwendung der Gruppentheorie in der Physik legte. Seine Darstellungstheorie der Poincarégruppe war auch in der Mathematik bahnbrechend.^[2] Gemeinsam mit seinem ungarischen Landsmann Leó Szilárd entwickelte er auch die Theorie der nuklearen Kettenreaktion und engagierte sich für das amerikanische Atombombenprojekt in Los Alamos, da er befürchtete, Hitler würde eine solche Bombe bauen lassen. Im Manhattan-Projekt plante Wigner den Bau des ersten Industrie-Reaktors, der Plutonium als bombentaugliches Material erbrüten sollte. Mit ihm gemeinsam arbeiteten auch Edward Teller, John von Neumann und Leó Szilárd. Alle vier Wissenschaftler waren ungarischer Abstammung und wurden wegen ihrer „überirdischen“ geistigen Fähigkeiten von ihren amerikanischen Kollegen als „Marsianer“ bezeichnet.

Neben zahlreichen Begriffen, die explizit seinen Namen tragen, siehe unten, „generierte“ er implizit zahlreiche fundamentale Techniken auf dem Gesamtgebiet der Theoretischen Physik: So geht u. a. die vielfach benutzte Theorie der Zufallsmatrizen auf ihn zurück, da er die Spektren hochangeregter Atomkerne auf diese Weise beschrieb und nach ihrer Symmetrieeigenschaft in symplektische bzw. unitäre bzw. orthogonale Symmetrieklassen einteilte. Die Theorie erlebte später eine Renaissance im Rahmen der Theorie des Quantenchaos.

Am 18. Mai 1960 wurde Wigner, zusammen mit Szilárd, der Atoms for Peace Award, 1961 die Max-Planck-Medaille und im Jahr 1963 zusammen mit J. Hans D. Jensen und Maria Goeppert-Mayer der Nobelpreis für Physik verliehen. Er erhielt den Preis für seine zahlreichen Beiträge zur Kernphysik, unter anderem für seine Formulierung des Gesetzes der Erhaltung der Parität („für seine Beiträge zur Theorie des Atomkerns und der Elementarteilchen, besonders durch die Entdeckung und Anwendung fundamentaler Symmetrie-Prinzipien“). Der Nobelpreisträger Wigner war beliebt und verehrt wegen seiner bescheidenen und zurückhaltenden Art.

Seine Vielseitigkeit war enorm: Mit Gian-Carlo Wick und Arthur Wightman führte er beispielsweise 1956 Super-Auswahlregeln und die innere Parität von Elementarteilchen ein.

Wigner machte sich auch philosophische Gedanken über Physik und ihr Verhältnis zur Mathematik. Sein Aufsatz The unreasonable effectiveness of mathematics in the natural sciences^[3] ist sprichwörtlich geworden. Sein Gedankenexperiment Wigners Freund vertritt eine subjektivistische Interpretation der Quantenmechanik.

Auszeichnungen und Ehrungen

Göttinger Gedenktafel für den Physiker Eugene Paul Wigner am Haus Wilhelm-Weber-Straße 22

Gedenktafel am Haus, Hardenbergstraße 36, in Berlin-Charlottenburg

Seit 1945 war er Mitglied der National Academy of Sciences und seit 1951 der Göttinger Akademie der Wissenschaften.^[4] 1944 wurde er in die American Philosophical Society^[5] und 1950 in die American Academy of Arts and Sciences gewählt. 1968 wurde Eugene P. Wigner die National Medal of Science und 1972 der Albert Einstein Award verliehen^[6].

Seit dem 24. November 2005 ist ein Gebäude der Physikalischen Institute an der Technischen Universität Berlin nach ihm benannt.

Die Wigner-Medaille und der Eugene P. Wigner Reactor Physicist Award sind ihm zu Ehren benannt.

Am 19. Juni 2014 ehrte ihn die Stadt Göttingen mit einer Gedenktafel am Haus Wilhelm-Weber-Straße 22^[7].

Sonstiges

Der berühmte Physiker Paul Dirac war mit Wigners Schwester Margit verheiratet.

Siehe auch

• Wigner-Seitz-Zelle (Festkörperphysik)
• Wigner-Energie (Kerntechnik)
• Breit-Wigner-Formel (Form von Resonanzkurven z. B. in der Kernphysik)
• Wigner-Eckart-Theorem (Anwendung der Gruppentheorie in der Quantenmechanik zusammengesetzter Systeme)
• Wignerfunktion (Verallgemeinerung der Verteilungsfunktion der Statistischen Physik unter Berücksichtigung von Quantenkorrekturen)
• Wigner-Kristall (Festkörperphysik)
• Wigners Freund (Interpretation der Quantenmechanik)
• Jordan-Wigner-Transformation (Vielteilchentheorie)
• İnönü-Wigner-Kontraktionen (Gruppen-Kontraktionen)
• 3j-Symbol, 6j-Symbol, 9j-Symbol (auch manchmal mit dem Vorsatz Wigner)

Mathematik

• Wignersche Matrix

Literatur

Von Wigner:

• Gruppentheorie und ihre Anwendung in der Theorie der Atomspektren. Vieweg Verlag, Braunschweig 1931, engl. Academic Press 1959
• Symmetries and reflections: Scientific Essays. 1967, 1979, MIT Press, ISBN 0-262-73021-9
• mit Leonard Eisenbud: Nuclear structure. 1958, deutsch BI Hochschultaschenbuch 1961
• mit Alvin Weinberg: The physical theory of neutron chain reactors. The University of Chicago Press 1958, ISBN 0-226-88517-8
• Arthur Wightman, Jagdish Mehra (Hrsg.): The collected works of E.P.Wigner, 8 Bände, Springer Verlag, ab 1992:
  • Band 1, Applied Group Theory, Mathematical Papers (mit Biographie von Mehra), 1993, Band 2 Nuclear Physics 1996, Band 3 Particles and Fields/Foundations of Quantum Mechanics 1997, Band 4 Physical Chemistry/Solid State Physics 1997, Band 5 Nuclear Energy 1992, Band 6 Philosophical Reflections and Syntheses 1995, Band 7 Historical and Biographical Reflections and Syntheses 2001, Band 8 Socio-Political Reflections and Civil Defense 1998 (Band 1 bis 6 ist Reihe A, Band 6 bis 8 ist Reihe B)
• The recollections of Eugene Wigner as told to Andrew Szanton, Plenum Press 1992

Einige Aufsätze von Wigner online:

• Symmetry and conservation laws. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 51, 1964, S. 956, PMC 300191 (freier Volltext)
• mit Valentine Bargmann: Group theoretic discussions of relativistic wave equations. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 34, 1948, S. 211
• Über die Erhaltungssätze in der Quantenmechanik. In: Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen aus dem Jahre 1927. Mathematisch Physikalische Klasse. Weidmannsche Buchhandlung, Berlin 1928, S. 375–381
• Über die Operation der Zeitumkehr in der Quantenmechanik. In: Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen aus dem Jahre 1932. Mathematisch Physikalische Klasse. Weidmannsche Buchhandlung, Berlin 1932, S. 346–359
• On the consequences of the symmetry of the nuclear hamiltonian on the spectroscopy of nuclei. In: Physical Review 1937

Über Wigner:

• Erich Vogt: Eugene Paul Wigner: A Towering Figure of Modern Physics, Physics Today, Dezember 1995
• David J. Gross: Symmetry in Physics – Wigners legacy in physics, Physics, Today, Dezember 1995
• Eugene Paul Wigner: Aspects of His Life, Work and Personality, in Jagdish Mehra: The golden age of theoretical physics – World Scientific – Singapore 2001 – ISBN 981-02-4342-1 – Vol. 2, p. 912–950
• István Hargittai: The Martians of science – five physicists who changed the twentieth century. Oxford Univ. Press, Oxford 2006, ISBN 978-0-19-517845-6

Dokumentarfilme

• Thomas Ammann: Der Kampf um die Freiheit: Sechs Freunde und ihre Mission – Von Budapest nach Manhattan, MDR-Dokumentation, 2013

Weblinks

Commons: Eugene Paul Wigner – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 1963 an Eugene Paul Wigner (englisch)
• Eugene Wigner: Events, laws of nature, and invariance principles. In: Nobelvortrag. 1963. Abgerufen am 21. Februar 2011.
• Literatur von und über Eugene Paul Wigner im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Biografie Universität St.Andrews
• Gedenktafel zu Ehren von Eugene Paul Wigner in Göttingen

Quellen