V tomto příspěvku na blogu se dozvíte více o jeho jedinečném příběhu. Je známý především jako autor termínů „černá díra“ a „červí díra“
Kdo byl John Wheeler?
John Wheeler byl významný americký teoretický fyzik, který je pravděpodobně nejznámější jako autor termínů „černá díra“, „červí díra“ a několika dalších barvitých výrazů. Ve 30. letech 20. století vytvořil důležitou „S matici“ v částicové fyzice a spolupracoval s Nielsem Bohrem na vysvětlení jaderného štěpení z hlediska kvantové fyziky. Později vypracoval stavovou rovnici pro chladné a mrtvé hvězdy, pomohl zpopularizovat studium obecné teorie relativity v hlavním proudu teoretické fyziky a upevnil teorii a důkazy o černých dírách. Spolupracoval také s Albertem Einsteinem při hledání velké sjednocené teorie fyziky.
John Archibald Wheeler se narodil 9. července 1911 v Jacksonville na Floridě v USA jako nejstarší dítě v rodině knihovníka. Rodina se často stěhovala a v průběhu let žila na Floridě, v Kalifornii, Ohiu, Washingtonu D.C., Marylandu a Vermontu. Navštěvoval Baltimore City College, kterou absolvoval v roce 1926, a poté studoval fyziku u Karla Herzfelda na Univerzitě Johnse Hopkinse. Doktorát získal v roce 1933 prací o teorii rozptylu a absorpce helia. Krátce po ukončení studia se přestěhoval do Kodaně, kde nějakou dobu spolupracoval s Nielsem Bohrem, kmotrem revoluce v kvantové teorii. V roce 1935 se oženil s Janette Hegnerovou. Měli spolu dvě dcery (Alison Letitia) a syna (James) a zůstali spolu po celý svůj dlouhý život.
V roce 1938 se stal profesorem fyziky na Princetonské univerzitě, kde zůstal s přestávkou během druhé světové války 38 let, až do roku 1976. Během prvních let svého působení v Princetonu zavedl rozptylovou matici (neboli „S-matici“), která spojuje počáteční a konečné stavy pro interakci částic a která se stala nepostradatelným nástrojem v částicové fyzice.
Wheeler se s Einsteinem dobře znal a někdy pořádal semináře se svými studenty v Einsteinově domě. Když Bohr v roce 1939 navštívil Spojené státy a přivezl zprávu o úspěšném jaderném štěpení v Německu, spolupracoval s Wheelerem na vývoji vlivného modelu atomu „kapky kapaliny“, který poprvé navrhl George Gamow a který měl vysvětlit teoretický základ jaderného štěpení.
Společně s mnoha dalšími předními fyziky přerušil Wheeler během druhé světové války svou akademickou kariéru, aby se v rámci projektu Manhattan v Hanfordu ve státě Washington podílel na vývoji americké atomové bomby. Mimo jiné správně předpokládal, že hromadění „jedů štěpných produktů“ (zejména izotopu xenonu) bude nakonec bránit probíhající řetězové jaderné reakci tím, že pohltí neutrony.
Po válce se vrátil na Princeton, aby pokračoval ve své akademické kariéře, a na počátku 50. let, kdy ještě nebyla považována za přijatelný obor studia, začal vyučovat kurz o Einsteinově gravitaci, ačkoli se dlouhá léta bránil myšlence, že by fyzikální zákony mohly vést k něčemu tak zdánlivě absurdnímu, jako je singularita. Nadále však pracoval pro vládu a na počátku 50. let se aktivně podílel na vývoji americké vodíkové bomby v Los Alamos a Princetonu (kde byl zodpovědný za vytvoření projektu Matterhorn). V jednu chvíli, v roce 1953, byl oficiálně pokárán za to, že zřejmě ztratil tajný dokument o vodíkové bombě. Jeho poněkud bojovné názory na národní obranu, válku ve Vietnamu a protiraketovou obranu byly často v rozporu s názory jeho liberálnějších kolegů.
Po ukončení vládního výzkumu se Wheeler vrátil do Princetonu, kde v pozdějších letech spolupracoval s Albertem Einsteinem na „jednotné teorii pole“ fyzikálních sil přírody. V roce 1956 pomohl určit typy materiálu, který se nachází uvnitř chladných, mrtvých hvězd, pomocí „Harrison-Wheelerovy stavové rovnice pro chladnou, mrtvou hmotu“ a zjistil, že se jedná především o železo, protože účinný proces fúze se zastaví, když jádro dosáhne tohoto stavu. V roce 1957, když pracoval na rozšíření obecné teorie relativity, zavedl slovo „červí díra“ pro popis hypotetických tunelů v časoprostoru.
Na konci 50. let formuloval teorii geometrodynamiky, program fyzikální a filozofické redukce všech fyzikálních jevů (včetně gravitace a elektromagnetismu) na geometrické vlastnosti zakřiveného časoprostoru. Počátkem 70. let však tuto teorii opustil, protože se mu nepodařilo vysvětlit některé důležité fyzikální jevy, jako je existence fermionů (elektronů, mionů atd.) a gravitačních singularit.
Vždy přikládal velký význam výuce a i po dosažení slávy pokračoval ve výuce fyziky pro studenty prvního a druhého ročníku, protože byl přesvědčen, že nejdůležitější jsou mladé mozky. Byl známý svými energickými přednáškami, při nichž psal rychle oběma rukama na tabuli a otáčel se, aby navázal oční kontakt se svými studenty. Mezi jeho postgraduální studenty patřili někteří z předních teoretiků konce 20. století, včetně Richarda Feynmana, Kipa Thornea a Hugha Everetta.
Hlavně se zabýval teorií gravitačního kolapsu a obecně se mu připisuje, že v roce 1967 na přednášce v Goddardově institutu pro vesmírná studia NASA zavedl termín „černá díra“ (i když ve skutečnosti ho k tomu přiměl výkřik z publika). Spolu s Dennisem Sciamou v Cambridgi a Jakovem Borisovičem Zeldovičem v Moskvě byl Wheeler nedílnou součástí takzvaného „zlatého věku obecné relativity“ v 60. a 70. letech, změny paradigmatu, kdy se studium obecné relativity (dříve považované za kuriozitu) dostalo do hlavního proudu teoretické fyziky. Pod jeho vedením se Princeton stal předním americkým centrem výzkumu Einsteinovy gravitace. Kompletní učebnice obecné relativity „Gravitace“, kterou napsal společně s Charlesem Misnerem a Kipem Thornem, vyšla v roce 1973 a stala se nejvlivnější učebnicí relativity pro celou generaci.
Po Einsteinově smrti Wheeler pokračoval ve výzkumu role gravitace ve sjednocené teorii fyziky a stal se průkopníkem v oblasti kvantové gravitace. To ho vedlo ke spolupráci s Brycem DeWittem a k vytvoření Wheelerovy-DeWittovy rovnice nebo, jak ji Wheeler raději nazýval, „vlnové funkce vesmíru“. Mezi další produkty Wheelerova barvitého zacházení se slovy patří věta „černé díry nemají vlasy“ (k popisu skutečnosti, že černé díry by měly mít dokonalý, jednoduše definovatelný tvar a neměly by z nich vystupovat žádné výstupky), „hmota bez hmoty“ (aby naznačil potřebu fakticky odstranit všechny zmínky o hmotě ze základních fyzikálních rovnic), „to z bitu“ (aby popsal, že informace je pro fyziku vesmíru zásadní, stejně jako je tomu v informatice) a „kvantová pěna“ (aby popsal časoprostor přeměněný na pěnu zkreslené geometrie).
V roce 1976, kdy musel na Princetonu povinně odejít do důchodu, se Wheeler přestěhoval na Texaskou univerzitu v Austinu, kde v letech 1976-1986 působil jako ředitel Centra pro teoretickou fyziku. Právě v tomto období (přesněji v roce 1978) navrhl variantu experimentu s dvojitou štěrbinou Thomase Younga (a jeho následné zdokonalení Richardem Feynmanem), často označovanou jako experiment „opožděné volby“. Podle něj by ke změně výsledku experimentu a chování fotonu stačila jeho detekce i PO průchodu dvojštěrbinou. V důsledku toho, pokud experimentátoři vědí, kterou štěrbinou projde, bude se foton chovat jako částice, a ne jako vlna s jejím souvisejícím interferenčním chováním. Tato poněkud kontraintuitivní hypotéza byla nakonec ověřena v praktickém experimentu v roce 2007.
Wheeler se v roce 1986 vrátil na Princeton jako emeritní profesor, kde zůstal dalších dvacet let. Jeho takzvaná fáze „Vše je pole“ (v níž považoval vesmír a všechny částice v něm za pouhé projevy elektrických, magnetických a gravitačních polí a samotného prostoročasu) ustoupila fázi „Vše je informace“ (v níž se zaměřil na myšlenku, že logika a informace tvoří základ fyzikální teorie). Začal také spekulovat o tom, že fyzikální zákony by se mohly vyvíjet obdobně jako evoluce přírodním výběrem v biologii, a pro svou verzi antropického principu, podle níž jsou pozorovatelé (tj. my) nezbytní pro vznik vesmíru, zavedl termín „participativní antropický princip“.
Wheeler v průběhu let obdržel řadu vyznamenání, včetně Národní medaile za vědu, Ceny Alberta Einsteina, Ceny Enrica Fermiho, Franklinovy medaile, Mezinárodní zlaté medaile Nielse Bohra a Ceny Wolfovy nadace. Byl prezidentem Americké fyzikální společnosti a členem Americké filozofické společnosti, Královské akademie, Accademia Nazionale dei Lincei, Královské akademie věd a Century Association. Obdržel čestné tituly od 18 institucí.
Wheeler zemřel 13. dubna 2008 ve věku 96 let v Hightstownu ve státě New Jersey na zápal plic.
Více se dozvíte v našem dalším článku: Kdo byl Subrahmanyan Chandrasekhar?