유진 위그너
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1. 개요
유진 위그너는 1902년 헝가리 부다페스트에서 태어난 이론 물리학자이다. 그는 양자역학, 핵물리학, 고체물리학 등 다양한 분야에 기여했으며, 특히 양자역학의 대칭성 연구와 핵 반응로 설계에 중요한 업적을 남겼다. 위그너는 1963년 "원자핵과 기본 입자 이론, 특히 기본적인 대칭 원리의 발견과 적용에 기여한 공로"로 노벨 물리학상을 수상했다. 그는 또한 맨해튼 프로젝트에 참여하여 세계 최초의 원자로인 시카고 파일 1의 설계를 도왔으며, 이후 철학적인 문제에도 관심을 가져 "자연 과학에서의 수학의 부당한 유효성"과 같은 저서를 남겼다.
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| 유진 위그너 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 로마자 표기 | Wigner Jenő Pál (비그네르 예뇌 팔) |
| 영어 이름 | Eugene Paul Wigner (유진 폴 위그너) |
| 출생 | 1902년 11월 17일 |
| 출생지 | 오스트리아-헝가리 제국 부다페스트 |
| 사망 | 1995년 1월 1일 |
| 사망지 | 미국 뉴저지주 프린스턴 |
| 국적 | 헝가리 (출생), 미국 (1937년 귀화) |
| 민족 | 헝가리계 유대인 |
| 학력 | |
| 모교 | 베를린 공과대학교 |
| 학위 논문 | Bildung und Zerfall von Molekülen (분자의 형성과 분해) (1925) |
| 지도 교수 | 마이클 폴라니 |
| 기타 지도 교수 | 라츠 라슬로, 리처드 베커 |
| 경력 | |
| 직업 | 이론물리학자, 수학자 |
| 근무지 | 괴팅겐 대학교, 위스콘신 대학교 매디슨, 프린스턴 대학교, 맨해튼 계획, 시카고 대학교 |
| 가족 | |
| 배우자 | 아멜리아 프랭크 (1936년 결혼, 1937년 사망), 메리 아네트 휠러 (1941년 결혼, 1977년 사망), 에일린 클레어패턴 해밀턴 (1979년 결혼) |
| 자녀 | 데이비드 위그너, 마사 위그너 |
| 연구 분야 및 업적 | |
| 분야 | 이론물리학, 원자물리학, 핵물리학, 고체물리학 |
| 주요 업적 | 바르그만–위그너 방정식 반전성보존법칙 위그너 D-행렬 위그너-에카르트 정리 위그너의 친구 위그너 반원 분포 위그너 분류 위그너 분포 함수 위그너 함수 위그너 결정 위그너 효과 위그너 에너지 상대론적 브라이트–위그너 분포 수정된 위그너 분포 함수 위그너–데스파냐 부등성 가보르-위그너 변환 위그너 정리 요르단–위그너 변환 뉴턴–위그너 국소화 위그너–이뇌뉘 수축 위그너–자이츠 cell 위그너–자이츠 반경 토마스–위그너 회전 위그너–바일 변환 위그너–윌킨스 스펙트럼 6-j 심볼 9-j 심볼 |
| 수상 | |
| 수상 내역 | 공로 훈장 (1946) 플랭클린 메달 (1950) 엔리코 페르미 상 (1958) 평화를 위한 원자 상 (1959) 플랑크 메달 (1961) 노벨 물리학상 (1963) 미국 과학 훈장 (1969) 알베르트 아인슈타인 상 (1972) 위그너 메달 (1978) |
2. 초년
1920년 중등학교를 졸업한 후, 위그너는 부다페스트 공과대학교(Műegyetem)에 입학했다. 그러나 제공되는 과정에 만족하지 못했고, 1921년 베를린 공과 전문 대학교(Technische Hochschule Berlin)에 입학하여 화학 공학을 공부했다. 그는 또한 독일 물리학회의 수요일 오후 콜로퀴아에 참석했는데, 막스 플랑크, 막스 폰 라우에, 루돌프 라덴부르크, 베르너 하이젠베르크, 발터 네른스트, 볼프강 파울리, 알베르트 아인슈타인과 같은 주요 연구자들이 참여했다. 이 자리에서 위그너는 물리학자 레오 실라르드를 만나 가장 친한 친구가 되었다. 베를린에서 위그너는 카이저 빌헬름 물리 화학 및 전기 화학 연구소 (현재 프리츠 하버 연구소)에서 일했으며, 그곳에서 미하엘 폴라니를 만났는데, 그는 러슬로 라츠에 이어 위그너의 가장 위대한 스승이 되었다. 폴라니는 위그너의 DSc 논문 "Bildung und Zerfall von Molekülen"("분자의 형성 및 붕괴")을 지도했다.[59]
2. 1. 출생과 가족
위그너 예뇌 팔은 1902년 11월 17일 오스트리아-헝가리 부다페스트에서 중산층 유대인 부모 사이에서 태어났다. 아버지 안탈 안톤 위그너는 가죽 무두질 업자였고, 어머니는 엘리자베스 엘사 아인혼이었다.[46] 위그너는 언니 베르타(비리)와 여동생 마르기트(만치)가 있었는데, 만치는 나중에 영국의 이론 물리학자 폴 디랙과 결혼했다.[47] 9세까지 전문 교사에게서 가정 교육을 받았고, 3학년으로 학교에 입학했다. 이 시기에 위그너는 수학 문제에 관심을 갖게 되었다.[48] 11세에 결핵 판정을 받았다. 부모는 그를 6주 동안 오스트리아 산맥의 요양소에서 살게 했지만, 의사들은 진단이 잘못되었다고 결론을 내렸다.[49]위그너의 가족은 유대인이었지만 종교적으로 독실하지 않았고, 그의 바르 미츠바는 세속적인 행사였다. 1915년부터 1919년까지 아버지도 다녔던 파소리 에반젤리쿠스 김나지움이라는 중등학교에서 공부했다. 종교 교육은 의무였고, 랍비가 가르치는 유대교 수업을 들었다.[50] 동급생으로는 위그너보다 한 해 늦게 입학한 요하네스 폰 노이만이 있었다. 그들은 모두 저명한 수학 교사 러슬로 라츠의 지도를 받았다.[51] 1919년, 벨라 쿤의 헝가리 소비에트 공화국 공산 정권을 피해 가족은 잠시 오스트리아로 피신했다가 쿤 정권이 무너진 후 헝가리로 돌아왔다.[52] 쿤 정권에서 유대인의 두드러진 역할에 대한 반작용으로, 가족은 루터교로 개종했다.[53] 위그너는 나중에 가족이 루터교로 개종한 결정은 "본질적으로 종교적인 결정이 아니라 반공산주의적인 결정이었다"고 설명했다.[53] 종교와 관련하여 위그너는 무신론자였다.[54]
2. 2. 어린 시절과 교육
위그너 예뇌 팔은 1902년 11월 17일 오스트리아-헝가리 부다페스트에서 중산층 유대인 부모 사이에서 태어났다. 아버지 안탈 안톤 위그너는 가죽 무두질 업자였고, 어머니는 엘리자베스 엘사 아인혼이었다. 그는 언니 베르타(비리)와 여동생 마르기트(만치)가 있었는데, 만치는 나중에 영국의 이론 물리학자 폴 디랙과 결혼했다.[46][47] 9세까지 전문 교사에게서 가정 교육을 받았고, 3학년으로 학교에 입학했다. 이 시기에 위그너는 수학 문제에 관심을 갖게 되었다.[48] 11세에 결핵 판정을 받았다. 부모는 그를 6주 동안 오스트리아 산맥의 요양소에서 살게 했지만, 의사들은 진단이 잘못되었다고 결론 내렸다.[49]
위그너의 가족은 유대인이었지만 종교적으로 독실하지 않았고, 그의 바르 미츠바는 세속적인 행사였다. 1915년부터 1919년까지 아버지도 다녔던 파소리 에반젤리쿠스 김나지움이라는 중등학교에서 공부했다. 종교 교육은 의무였고, 랍비가 가르치는 유대교 수업을 들었다.[50] 동급생으로는 위그너보다 한 해 늦게 입학한 요하네스 폰 노이만이 있었다. 그들은 모두 저명한 수학 교사 러슬로 라츠의 지도를 받았다.[51] 1919년, 벨라 쿤의 헝가리 소비에트 공화국 공산 정권을 피해 가족은 잠시 오스트리아로 피신했다가 쿤 정권이 무너진 후 헝가리로 돌아왔다.[52] 쿤 정권에서 유대인의 두드러진 역할에 대한 반작용으로, 가족은 루터교로 개종했다.[53] 위그너는 나중에 가족이 루터교로 개종한 결정은 "본질적으로 종교적인 결정이 아니라 반공산주의적인 결정이었다"고 설명했다.[53] 종교와 관련하여 위그너는 무신론자였다.[54]
1920년 중등학교를 졸업한 후, 부다페스트 공과대학교(Műegyetem)에 입학했다. 제공되는 과정에 만족하지 못했고,[55] 1921년 베를린 공과 전문 대학교(Technische Hochschule Berlin)에 입학하여 화학 공학을 공부했다.[56] 독일 물리학회의 수요일 오후 콜로퀴아에 참석했는데, 막스 플랑크, 막스 폰 라우에, 루돌프 라덴부르크, 베르너 하이젠베르크, 발터 네른스트, 볼프강 파울리, 알베르트 아인슈타인과 같은 주요 연구자들이 참여했다.[57] 물리학자 레오 실라르드를 만나 즉시 가장 친한 친구가 되었다.[58] 카이저 빌헬름 물리 화학 및 전기 화학 연구소 (현재 프리츠 하버 연구소)에서 일했으며, 그곳에서 미하엘 폴라니를 만났는데, 그는 러슬로 라츠에 이어 위그너의 가장 위대한 스승이 되었다. 폴라니는 위그너의 DSc 논문 "Bildung und Zerfall von Molekülen"("분자의 형성 및 붕괴")을 지도했다.[59]
2. 3. 헝가리 혁명과 종교적 변화
1919년, 쿤 벨러의 공산주의 정권을 피해 위그너 가족은 잠시 오스트리아로 피신했다가 쿤이 몰락한 후 헝가리로 돌아왔다.[52] 쿤 정권에서 유태인이 두드러진 것에 대한 반작용으로 가족은 루터교로 개종했다.[53] 위그너는 나중에 자신의 가족이 루터교로 개종하기로 한 결정이 "심각한 종교적 결정이 아니라 반공산주의적 결정"이었다고 설명했다.[53] 종교와 관련하여 위그너는 무신론자였다.[54]2. 4. 대학교 진학과 베를린 유학
위그너는 1920년에 중등 학교를 졸업하고 부다페스트 공과대학교(무계템)에 등록했다. 그러나 그는 제공되는 과정에 만족하지 못했고,[55] 1921년 베를린의 공과대학(현 베를린 공과대학교)에 등록하여 화학공학을 전공했다.[56]그는 또한 독일 물리학회의 수요일 오후 토론회에 참석했는데, 여기에는 막스 플랑크, 막스 폰 라우에, 루돌프 라덴부르크, 베르너 하이젠베르크, 발터 네른스트, 볼프강 파울리, 알베르트 아인슈타인 등 주요 연구원들이 참여했다.[57] 이 토론회에서 위그너는 물리학자 실라르드 레오를 만났고, 레오는 곧바로 위그너의 가장 친한 친구가 되었다.[58]
베를린에서 위그너는 카이저 빌헬름 물리화학 및 전기화학 연구소(현 프리츠 하버 연구소)에서 근무했으며, 그곳에서 마이클 폴라니를 만났다. 라츠 라슬로에 이어 폴라니는 위그너의 가장 위대한 스승이 되었고, 위그너의 이학박사 논문 "분자의 형성과 붕괴(Bildung und Zerfall von Molekülen)"를 지도했다.[59]
3. 중년
위그너는 1930년대에 그의 연구를 원자핵으로 확장했다. 1929년까지 그의 논문들은 물리학계에서 주목받기 시작했다. 1930년, 프린스턴 대학교는 위그너에게 1년 강사직을 제안했는데, 이는 그가 유럽에서 받던 급여의 7배에 달하는 금액이었다. 프린스턴은 동시에 존 폰 노이만도 채용했다. 위그너와 폰 노이만은 1928년과 1929년에 걸쳐 총 5편의 논문을 공동으로 저술했다. 그들은 각각 "유진"과 "존"으로 이름을 영어식으로 표기했다.[67]
1930년대는 나치가 독일에서 권력을 장악해가던 시기였기 때문에, 프린스턴은 위그너의 임기가 끝나자 5년 계약과 객원 교수직을 제안했다.[68] 1934년에는 프린스턴 대학교에서 여동생 맨시를 물리학자 폴 디랙에게 소개했고, 훗날 그녀는 디랙과 결혼했다.[69]
1936년 계약이 만료되자 프린스턴은 위그너를 재고용하지 않았다.[70] 그레고리 브라이트를 통해 위그너는 위스콘신 대학교에서 새로운 직장을 찾았다. 그곳에서 그는 물리학과 학생이었던 아멜리아 프랭크를 만나 결혼했지만, 1937년 그녀는 예기치 않게 사망했고, 위그너는 큰 슬픔에 빠졌다. 1938년 그는 프린스턴 대학교의 제의를 수락하여 다시 프린스턴으로 돌아갔다.[71] 1937년 1월 8일, 위그너는 미국의 귀화 시민이 되었고, 부모를 미국으로 모셔왔다.[72]
1939년 8월 2일, 그는 레오 실라르드와 알베르트 아인슈타인과 함께 회의에 참석하여 아인슈타인-실라르드 서한을 작성하는데 기여했다. 이 서한은 프랭클린 D. 루스벨트 대통령에게 전달되어 핵무기의 실현 가능성을 조사하기 위한 우라늄 자문 위원회를 설립하도록 이끌었다.[67]
1941년 6월 4일, 위그너는 배서 칼리지의 물리학 교수였던 메리 아네트 휠러와 재혼했다. 휠러는 1932년 예일 대학교에서 박사 학위를 받았다. 전쟁 후 그녀는 1964년 은퇴할 때까지 럿거스 대학교의 더글러스 레지덴셜 칼리지에서 물리학을 가르쳤다. 그들은 1977년 11월 그녀가 사망할 때까지 결혼 생활을 유지했다.[4] 그들 사이에는 데이비드 위그너와 마사 위그너 업턴, 두 자녀가 있었다.[5]
3. 1. 연구 활동과 양자역학 기여
위그너는 부다페스트로 돌아와 아버지의 무두질 공장에서 일했지만, 1926년 베를린의 카이저 빌헬름 연구소에서 카를 바이센베르크의 제안을 받아들였다.[60] 바이센베르크는 X선 결정학 연구를 도울 사람을 찾고 있었고, 폴라니가 위그너를 추천했다. 바이센베르크의 조수로 6개월을 보낸 후, 위그너는 리하르트 베커 밑에서 두 학기 동안 일했다. 위그너는 에르빈 슈뢰딩거의 연구를 공부하며 양자역학을 탐구했다. 그는 또한 페르디난트 게오르크 프로베니우스와 에두아르트 리터 폰 베버의 군론을 탐구했다.[60]위그너는 아르놀트 조머펠트로부터 괴팅겐 대학교에서 다비드 힐베르트의 조수로 일해달라는 요청을 받았다. 고령의 힐베르트의 능력이 쇠퇴하고 관심사가 논리학으로 옮겨가면서, 이것은 실망스러운 일임이 드러났다. 그럼에도 불구하고 위그너는 독립적으로 연구했다.[61] 그는 양자역학에서의 대칭 이론의 기초를 다졌고, 1927년에는 현재 위그너 D-행렬로 알려진 것을 도입했다.[62] 위그너와 헤르만 바일은 양자역학에 군론을 도입하는 데 기여했다. 후자는 표준 교재인 ''군론과 양자역학'' (1928)을 저술했지만, 특히 젊은 물리학자들에게는 이해하기 어려웠다. 위그너의 ''군론과 원자 스펙트럼의 양자역학에의 응용'' (1931)은 더 많은 청중들이 군론에 접근할 수 있도록 했다.[63]
이러한 연구에서 위그너는 대칭성 이론의 기초를 양자역학에 세웠다.[64] 1931년에 그가 증명한 위그너 정리는 양자역학의 수학적 공식화의 초석이다. 이 정리는 회전, 이동, CPT 대칭과 같은 물리적 대칭성이 힐베르트 공간의 양자 상태에서 어떻게 표현되는지 명시한다. 이 정리에 따르면, 모든 대칭 변환은 힐베르트 공간의 선형 및 유니타리 또는 반선형 및 반유니타리 변환으로 표현된다. 힐베르트 공간에서 대칭군의 표현은 일반적인 표현 또는 사영 표현이다.[65][66]
1930년대 후반, 위그너는 자신의 연구를 원자핵으로 확장했다. 1929년까지 그의 논문들은 물리학계에서 주목을 받기 시작했다. 1930년, 프린스턴 대학교는 위그너에게 1년 동안의 강사직을 제안했는데, 이는 그가 유럽에서 받던 급여의 7배였다. 프린스턴은 같은 시기에 폰 노이만을 영입했다. 위그너와 폰 노이만은 1928년에 3편, 1929년에 2편의 논문을 공동으로 저술했다. 그들은 각각 자신의 이름을 "유진"과 "존"으로 영어화했다.[67]
3. 2. 미국 망명과 프린스턴 대학교
위그너는 1930년대 후반, 연구를 원자핵으로 확장했다. 1930년, 프린스턴 대학교는 위그너에게 1년 강사직을 제안했는데, 이는 그가 유럽에서 받은 급여의 7배였다. 프린스턴은 동시에 존 폰 노이만도 채용했다. 위그너와 폰 노이만은 1928년에 3편, 1929년에 2편의 논문을 공동으로 작업했다. 이들은 각각 "유진"과 "존"으로 이름을 영어로 바꾸었다.[67] 임기가 끝나자 프린스턴은 반년 동안 객원 교수로 5년 계약을 제안했다. 나치가 독일에서 권력을 장악했기 때문에 매우 시의적절했다.[68] 1934년 프린스턴 대학교에서는 여동생 맨시를 물리학자 폴 디랙에게 소개했고, 후에 그녀는 디랙과 결혼했다.[69]프린스턴은 1936년에 계약이 만료되었을 때 위그너를 다시 고용하지 않았다.[70] 위그너는 그레고리 브라이트를 통해 위스콘신 대학교에서 새로운 직장을 찾았다. 그곳에서 그는 그곳에서 물리학과 학생이었던 첫 번째 아내 아멜리아 프랭크를 만났다. 그러나 그녀는 1937년에 예기치 않게 사망했고, 위그너는 절망에 빠졌다. 따라서 그는 1938년 프린스턴 대학교의 제의를 수락하여 그곳으로 돌아갔다.[71] 위그너는 1937년 1월 8일에 미국의 귀화 시민이 되었고 부모를 미국으로 모셔왔다.[72]
3. 3. 맨해튼 프로젝트 참여
1939년 8월 2일, 위그너는 실라르드 레오와 알베르트 아인슈타인과의 만남에 참석하여 아인슈타인-실라르드 편지 작성을 도왔다. 이 편지는 프랭클린 D. 루즈벨트 대통령이 원자폭탄 개발을 위한 맨해튼 프로젝트를 추진하게 만들었다.[73] 위그너는 독일의 핵무기 프로젝트가 원자폭탄을 먼저 개발할 것을 우려했고, 독일이 승리하면 자신을 추적하는 데 사용될 수 있다는 이유로 지문 채취를 거부했다.[74] 그는 나중에 "죽임을 당할지도 모른다는 생각은 당신의 정신을 놀랍도록 집중시킨다."라고 회상했다.[74]
맨해튼 프로젝트에서 위그너는 J. 어니스트 윌킨스 주니어, 앨빈 M. 와인버그, 캐서린 웨이, 게일 영, 에드워드 크루츠를 포함한 팀을 이끌었다. 이 팀은 우라늄을 무기급 플루토늄으로 변환할 핵 반응로를 설계하는 임무를 맡았다. 당시 반응로는 종이 위에만 존재했고, 임계 상태에 도달한 반응로는 없었다. 1942년 7월, 위그너는 흑연 중성자 감속재와 물 냉각을 사용하는 보수적인 100 MW 설계를 선택했다.[78] 1942년 12월 2일, 위그너는 시카고 대학교의 버려진 스태그 필드 관람석 아래 개조된 라켓 코트에서 세계 최초의 원자 반응로인 시카고 파일 1 (CP-1)이 제어된 핵 연쇄 반응을 달성하는 것을 지켜보았다.[79]
위그너는 듀폰이 반응로 건설뿐만 아니라 상세 설계까지 책임지게 된 것에 실망했다. 1943년 2월, 그는 사임하겠다고 위협했지만, 야금 연구소 소장 아서 콤프턴이 휴가를 보내면서 그를 설득했다. 결국, 듀폰이 반응로에 더 많은 우라늄을 위한 추가 부하 튜브를 설치하기로 한 설계 결정은 중성자 독 문제가 발생했을 때 프로젝트를 구했다.[80] 추가 튜브가 없었다면 흑연의 붕소 불순물이 소진되고 반응로를 최고 출력으로 가동할 수 있을 만큼 충분한 플루토늄이 생산될 때까지 반응로를 35% 출력으로 가동해야 했을 것이다. 이는 프로젝트를 1년 늦추는 결과를 초래했을 것이다.[81] 1950년대, 위그너는 사바나 강 부지에서 듀폰을 위해 일하기도 했다.[80] 그는 폭탄 개발에 참여한 것을 후회하지 않았으며,[82] 때로는 원자폭탄이 1년 더 일찍 준비되었기를 바랐다.
위그너가 프로젝트 동안 발견한 중요한 발견 중 하나는 위그너 효과였다. 이는 중성자 방출에 의해 원자가 변위되어 흑연 감속재가 팽창하는 현상이다.[83] 위그너 효과는 전쟁 직후 핸퍼드 부지의 반응로에 심각한 문제였으며, 생산 감축 및 반응로 전면 중단으로 이어졌다.[84] 결국 제어된 가열 및 어닐링을 통해 극복할 수 있다는 것이 밝혀졌다.[85]
맨해튼 프로젝트의 자금 지원을 통해 위그너와 레너드 아이젠버드는 핵 반응에 대한 중요한 일반적 접근 방식인 위그너-아이젠버드 R-행렬 이론을 개발했으며, 1947년에 발표되었다.[86]
3. 4. 맨해튼 프로젝트 이후
그는 정치 아마추어라고 공언했지만, 1939년 8월 2일 실라르드 레오와 알베르트 아인슈타인과의 만남에 참석하여 아인슈타인-실라르드 편지 작성을 이끌었다. 이 편지는 프랭클린 D. 루즈벨트 대통령에게 전달되어 원자폭탄 개발을 위한 맨해튼 프로젝트를 촉진하는 계기가 되었다.[73] 위그너는 독일의 핵무기 프로젝트가 원자폭탄을 먼저 개발할 것을 우려했으며, 독일이 승리하면 자신을 추적하는 데 사용될 수 있다는 이유로 지문 채취를 거부했다.[74] 그는 나중에 "죽임을 당할 생각이 당신의 정신을 훌륭하게 집중시킨다"고 회상했다.[74]
1941년 6월 4일, 위그너는 1932년 예일 대학교에서 박사 학위를 마친 배서 칼리지의 물리학 교수 메리 아네트 휠러와 결혼했다. 전쟁이 끝난 후 그녀는 1964년 은퇴할 때까지 뉴저지에 있는 럿거스 대학교의 더글라스 칼리지(Douglass College) 교수진에서 물리학을 가르쳤다. 그들은 1977년 11월 그녀가 사망할 때까지 결혼 생활을 유지했으며,[75][76] 데이비드 위그너와 마사 위그너 업턴이라는 두 자녀를 두었다.[77]
맨해튼 프로젝트 동안 위그너는 J. 어니스트 윌킨스 주니어, 앨빈 M. 와인버그, 캐서린 웨이, 게일 영, 에드워드 크로이츠가 포함된 팀을 이끌었다. 이 그룹의 임무는 우라늄을 무기급 플루토늄으로 전환할 생산용 원자로를 설계하는 것이었다. 당시 원자로는 서류상으로만 존재했고, 아직 임계 상태 원자로는 없었다. 1942년 7월, 위그너는 흑연 중성자 감속재와 수냉식을 갖춘 보수적인 100MW 설계를 선택했다.[78] 1942년 12월 2일, 위그너는 세계 최초의 원자로인 시카고 파일 1(CP-1)이 통제된 핵 연쇄 반응을 달성했을 때 시카고 대학교의 버려진 스태그 필드 스탠드 아래 개조된 라켓 코트에 참석했다.[79]
위그너는 듀폰이 원자로 건설뿐만 아니라 상세 설계에 대한 책임을 지고 있다는 사실에 실망했다. 그는 1943년 2월에 사임하겠다고 위협했지만, 야금 실험소 소장인 아서 콤프턴이 그를 휴가 보내는 것으로 대신했다. 듀폰의 설계 결정(원자로에 더 많은 우라늄을 공급하기 위한 추가 부하관 제공)은 중성자 중독 문제가 발생했을 때 프로젝트를 구제했다.[80] 추가 튜브가 없었다면 원자로는 흑연의 붕소 불순물이 연소되고 원자로를 최대 전력으로 가동하기에 충분한 플루토늄이 생성될 때까지 35% 전력으로 가동될 수 있었을 것이다. 그러나 이것은 프로젝트를 1년 뒤로 미뤘을 것이다.[81] 1950년대에 위그너는 사바나 리버 사이트에서 듀폰에서 일하기도 했다.[80] 그는 맨해튼 프로젝트에서 일한 것을 후회하지 않았으며, 때로는 원자폭탄이 1년 일찍 준비되었기를 바랐다.[82]
프로젝트 동안 위그너가 발견한 중요한 발견은 위그너 효과였다. 이것은 중성자 복사에 의한 원자 변위로 인한 흑연 감속재의 팽창이다.[83] 위그너 효과는 전후 핸퍼드 사이트의 원자로에 심각한 문제를 야기했으며, 결과적으로 생산량이 감소하고 원자로가 완전히 폐쇄되었다.[84] 결국 제어된 가열 및 어닐링으로 극복할 수 있다는 것이 발견되었다.[85]
맨해튼 프로젝트 자금 지원을 통해 위그너와 레너드 아이젠버드는 핵 반응에 대한 중요한 일반 접근 방식인 위그너-아이젠버드 R-행렬 이론을 개발했으며, 이는 1947년에 출판되었다.[86]
4. 말년
위그너는 말년에 여러 상을 받았으며, 그의 생각은 점차 철학적인 방향으로 나아갔다. 1977년에는 부인 메리가 사망했고, 1979년에는 에일린 클레어패턴 해밀턴과 재혼했다. 1995년 1월 1일, 뉴저지 주 프린스턴에서 폐렴으로 세상을 떠났다.[114]
4. 1. 철학적 관심과 사회 활동
위그너는 1944년 미국철학학회 회원, 1945년 미국국립과학원 회원으로 선출되었고, 1950년에는 미국 예술 과학 아카데미에 선출되었다.[87][88][96]1946년 초, 테네시주 오크리지에 있는 클린턴 연구소(현 오크리지 국립연구소)의 연구 개발 책임자 자리를 수락했다. 연구소의 행정 의무에 관여하고 싶지 않았기 때문에, 제임스 럼이 업무 지휘자로서 행정적인 잡무를 처리하는 공동 소장이 되었다.[89] 1947년 초, 새로 창설된 미국 원자력 위원회(AEC)가 연구소 운영을 맡게 되자 위그너는 워싱턴에서 많은 기술적 결정이 내려질 것을 우려했다.[90] 그는 또한 연구실에서 육군의 전시 안보 정책을 계속하는 것을 연구를 방해하는 "간섭적인 감독"으로 보았다.[91] 1947년 3월, AEC가 위그너의 과학자들이 임계 질량의 우라늄-235로 실험을 수행하고 있다는 사실을 발견했을 때, 맨해튼 계획 지휘자인 레슬리 그로브스 소장이 1946년 로스 알라모스 실험소(Project Y)에서 루이스 슬로틴이 사망한 후, 8월에 그러한 실험을 금지했음에도, 위그너는 슬로틴을 죽인 것과는 완전히 다른 실험을 중단해야 한다는 그로브스의 명령이 대체되어야 한다고 주장했다.[92]
관리 역할에 부적합하다고 느낀 그는 1947년 오크리지를 떠나 프린스턴 대학교로 돌아왔지만,[93] 수년 간 그 시설에서 컨설팅 역할을 유지했다. 전후 기간에, 그는 1947년부터 1951년까지 미국 국립표준기술연구소, 1951년부터 1954년까지 전미과학공학의학한림원의 수학 패널, 국립과학재단의 물리학 패널, 1952년부터 1957년까지, 그리고 다시 1959년부터 1964년까지 미국 원자력 위원회의 일반 자문 위원회를 포함한 많은 정부 기관에 봉사했다.[94] 그는 또한 민방위에도 기여했다.[95]
삶이 끝나갈 무렵, 위그너의 생각은 더욱 철학적이 되었다. 1960년에 그는 수학과 물리학의 철학에 관한 고전적인 논문인 자연과학에서 수학의 불합리한 효과를 출판했다.[97] 그는 생물학과 인식이 물리적 개념의 기원이 될 수 있으며, 그것은 우리 인간이 그것들을 지각하기 때문이며, 수학과 물리학이 매우 잘 일치하는 행복한 우연의 일치는 "비합리적"이고 설명하기 어려운 것처럼 보인다고 주장했다. 그의 독창적인 논문은 컴퓨터 과학의 리처드 해밍,[98] 분자 생물학의 아서 레스크,[99] 데이터 마이닝의 피터 노빅,[100] 물리학의 맥스 테그마크,[101] 수학의 이보르 그라탄기네스,[102] 경제학의 벨라 벨루필라이를 포함한 광범위한 분야에 걸쳐 많은 반응을 불러일으키고 영감을 주었다.[103]
양자 역학 이론에 대한 철학적 질문으로 전환한 위그너는 의식이 양자 역학에서의 측정 프로세스의 기초라는 자신의 믿음을 설명하기 위해 사고 실험(위그너의 친구 역설)을 개발했다. 그는 인간의 의식을 중심에 두는 존재론적 접근 방식을 따랐다. "양자 역학이 제공한다고 주장하는 모든 것은 의식의 후속 인상('통각'이라고도 함) 사이의 확률적 연결이다."[104] 측정은 우리의 의식에서 인상을 생성하는 상호 작용으로 이해되며(결과적으로 "측정된" 물리적 시스템의 파동 함수를 수정함) "의식은 붕괴를 유발한다"는 해석이라고 불린다.
휴 에버렛 3세(위그너의 학생)는 1957년 논문의 서문 부분에서 위그너의 사고 실험을 "재미있지만 ''극도로 가상적인 드라마''"로 논의했다.[105] 에버렛 작업의 초기 초안에서 위그너의 친구 상황에 대한 그림도 발견하는데,[106] 이는 나중에 위그너의 것으로 지정된 사고 실험의 종이에 대한 첫 번째 증거로 보아야 한다. 이것은 에버렛이 적어도 위그너와 함께 문제를 논의했음에 틀림없다는 것을 시사한다.
1963년 11월, 위그너는 국방 예산의 10%를 핵폭탄 대피소와 생존 자원에 사용할 것을 요구하면서 그러한 지출은 군축보다 비용이 덜 들 것이라고 주장했다. 위그너는 핵 공격이 미국인의 20%를 죽일 것이라는 우즈 홀 해양연구소 연구의 결론을 매우 겸손한 예측이며 독일이 제2차 세계대전의 폐허에서 회복한 것보다 더 빨리 그러한 공격으로부터 회복할 수 있다고 고찰했다.[107]
1971년 프린스턴에서 은퇴한 후 위그너는 철학 에세이 모음집인 《대칭과 반사》의 초판을 준비했으며 국제 및 정치 회의에 더 많이 참여했다. 그는 통일교의 연례 과학의 통일에 관한 국제 회의의 리더[119]이자 옹호자[120]가 되었다.
1992년, 90세의 나이에 그는 앤드류 스잔톤과 함께 회고록 《유진 P. 위그너의 회상》을 출판했다. 이 책에서 위그너는 "삶의 완전한 의미, 모든 인간 욕망의 집합적 의미는 근본적으로 우리가 파악할 수 없는 신비이다. 젊었을 때 나는 이런 상황에 싫증이 났다. 그러나 지금은 화해했다. 그런 미스터리와 관련되어 있다는 사실에 영광을 느낀다."라고 말했다.[122] 위그너의 에세이 모음집 《철학적 성찰과 종합》(1995)에서 그는 "양자역학의 법칙을 의식에 대한 참고 없이 완전히 일관된 방식으로 공식화하는 것은 불가능했다."라고 말했다.[123]
위그너는 1979년 미국에서 설립된 민간 국내 정보 기관인 웨스턴 골즈 재단의 자문위원으로 "FBI의 무력화, 비미 활동 위원회의 무력화 그리고 결정적인 정부 파일의 파괴 등으로 인한 결정적인 틈새를 메우기 위해" 선정되었다.[124]
4. 2. 노벨상 수상과 기타 업적
위그너는 1963년 "원자핵과 기본 입자 이론, 특히 기본적인 대칭 원리의 발견과 적용에 기여한 공로"로 노벨 물리학상을 수상했다.[45] 그 해 상은 마리아 괴퍼트메이어와 J. 한스 D. 옌센에게 반반씩 나누어졌다.[45] 위그너는 이러한 일이 일어날 가능성을 전혀 고려한 적이 없다고 고백하며 "사악한 짓을 하지 않고 신문에 내 이름이 실릴 줄은 상상도 못했다."라고 말했다.[108]
그는 또한 다음과 같은 상들을 수상했다.
| 연도 | 상 이름 |
|---|---|
| 1950 | 프랭클린 메달[109] |
| 1958 | 엔리코 페르미 상[110] |
| 1959 | 평화를 위한 원자 상[111] |
| 1961 | 막스 플랑크 메달[112] |
| 1969 | 미국 과학 훈장[113] |
| 1972 | 알베르트 아인슈타인 상[114] |
| 1974 | 미국 성취 아카데미의 골든 플레이트 상[115] |
| 1978 | 위그너 메달[116] |
1968년에는 조사이어 윌러드 기브스 강의를 했다.[117][118]
4. 3. 죽음
위그너는 1995년 1월 1일 뉴저지 주 프린스턴에 있는 대학 의료 센터에서 폐렴으로 사망했다.[114] 그의 유족으로는 아내 에일린 (2010년 사망)과 자녀 에리카, 데이비드, 마사 그리고 그의 자매 베르타와 마르기트가 있었다.[114] 1992년, 90세의 나이에 그는 앤드류 스잔톤과 함께 회고록 《유진 P. 위그너의 회상》을 출판했다. 이 책에서 위그너는 "삶의 완전한 의미, 모든 인간 욕망의 집합적 의미는 근본적으로 우리가 파악할 수 없는 신비이다. 젊었을 때 나는 이런 상황에 싫증이 났다. 그러나 지금은 화해했다. 그런 미스터리와 관련되어 있다는 사실에 영광을 느낀다."라고 말했다.[122]5. 주요 업적
위그너는 이론물리학과 수학 분야에서 다양한 업적을 남겼다. 1963년 노벨 물리학상은 "특히 기본 대칭성의 발견과 적용을 통해 원자핵과 기본 입자 이론에 기여한 공로"로 위그너에게 수여되었다.[1] 주요 업적은 다음과 같이 정리할 수 있다.
| 분야 | 주요 업적 |
|---|---|
| 이론 물리학 | 바르그만-위그너 방정식, 요르단-위그너 변환, 뉴턴-위그너 국소화, 다항식 위그너-빌 분포, 상대론적 브라이트-위그너 분포, 토마스-위그너 회전, 위그너-에카르트 정리, 위그너-이뇌뉘 축약, 위그너-자이츠 세포, 위그너-자이츠 반경, 위그너-바일 변환, 위그너-윌킨스 스펙트럼, 위그너의 분류, 위그너 준확률 분포, 위그너의 친구, 위그너의 정리, 위그너 결정, 위그너 D-행렬, 위그너 효과, 위그너 에너지, 위그너 격자, 위그너의 질병, 폰 노이만-위그너 해석, 위그너-비트머 상관 규칙 |
| 수학 | 가보-위그너 변환, 수정된 위그너 분포 함수, 위그너 분포 함수, 위그너 반원 분포, 위그너 회전, 위그너 함수, 6-j 기호, 9-j 기호, 위그너 3-j 심볼, 위그너-이뇌뉘 군 수축, 위그너 추측 |
5. 1. 이론 물리학
- 바르그만-위그너 방정식
- 요르단-위그너 변환
- 뉴턴-위그너 국소화
- 다항식 위그너-빌 분포
- 상대론적 브라이트-위그너 분포
- 토마스-위그너 회전
- 위그너-에카르트 정리
- 위그너-이뇌뉘 축약
- 위그너-자이츠 세포
- 위그너-자이츠 반경
- 위그너-바일 변환
- 위그너-윌킨스 스펙트럼
- 위그너의 분류
- 위그너 준확률 분포
- 위그너의 친구
- 위그너의 정리
- 위그너 결정
- 위그너 D-행렬[2]
- 위그너 효과
- 위그너 에너지
- 위그너 격자
- 위그너의 질병
- 폰 노이만-위그너 해석
- 위그너-비트머 상관 규칙
위그너는 대칭성 이론의 기초를 양자역학에 세웠다.[3] 1931년에 그가 증명한 위그너 정리는 양자역학의 수학적 공식화의 초석이다. 이 정리는 회전, 이동, CPT 대칭과 같은 물리적 대칭성이 힐베르트 공간의 양자 상태에서 어떻게 표현되는지 명시한다. 이 정리에 따르면, 모든 대칭 변환은 힐베르트 공간의 선형 및 유니타리 또는 반선형 및 반유니타리 변환으로 표현된다. 힐베르트 공간에서 대칭군의 표현은 일반적인 표현 또는 사영 표현이다.
5. 2. 수학
- 가보르-위그너 변환
- 수정된 위그너 분포 함수
- 위그너 분포 함수
- 위그너 반원 분포
- 위그너 회전
- 위그너 함수
- 6-j 심볼
- 9-j 심볼
- 위그너 3-j 심볼
- 위그너-이뇌뉘 군 수축
- 위그너 예측
6. 유산
- 1958년 앨빈 M. 와인버그와 공저. ''중성자 연쇄 반응의 물리 이론''(Physical Theory of Neutron Chain Reactors). 시카고 대학교 출판부.
- 1959년. ''군론과 그 응용: 원자 스펙트럼의 양자역학''(Group Theory and its Application to the Quantum Mechanics of Atomic Spectra). 뉴욕: 아카데믹 프레스. J. J. 그리핀이 번역한 1931년판, ''군론과 원자 스펙트럼의 양자역학에의 응용''(Gruppentheorie und ihre Anwendungen auf die Quantenmechanik der Atomspektren). 브라운슈바이크: 뷰에크 출판.
- 1970년 ''대칭과 반사: 과학 에세이''(Symmetries and Reflections: Scientific Essays). 인디애나 대학교 출판부.
- 1992년 앤드루 산톤과 공저. ''유진 위그너의 회고록''(The Recollections of Eugene P. Wigner). 플레넘.
- 1995년 자그디쉬 메라, 아서 와이트먼과 공편. ''철학적 고찰과 종합''(Philosophical Reflections and Syntheses). 베를린: 슈프링거.
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