约翰·阿奇博尔德·惠勒是美国理论物理学家,毕业于约翰霍普金斯大学,他的职业生涯跨越多个领域。从提出s型矩阵概念到参与曼哈顿计划,他在物理学和核能领域都有深刻影响。在教学方面,约翰在普林斯顿大学培养了大批学生,被认为是该校的元老之一。他执着于科学研究,也曾获得多项奖项认可。他的研究成果涵盖了核裂变机理和光子转化物质等重要领域。除此之外,约翰在曼哈顿计划中的角色以及对核能安全性的预见展示了他对国家安全和人类未来的关注。约翰·阿奇博尔德·惠勒是一位不可或缺的物理学家和教育家,他的贡献将继续激励后人追求科学的辉煌。*
John Archibald Wheeler头像

John Archibald Wheeler

身份简介:

美国理论物理学家、大学教授

中文译名:

约翰·阿奇博尔德·惠勒

国籍:

美国

出生地:

美国佛罗里达州杰克逊维尔

出生日期:

1911年7月9日

逝世日期:

2008年4月13日

太阳星座:

学历:

巴尔的摩城市学院高中毕业
约翰霍普金斯大学博士

专业:


获奖经历


1997年,获得沃尔夫奖;

1993年,获得马泰乌奇奖章;

1982年,获得波尔国际金质奖;

1968年,获得原子能委员会恩里克·费米奖;

1965年,获得爱因斯坦科学奖

人际关系


父亲:

约瑟夫·刘易斯·惠勒(Joseph Lewis Wheeler)
图书管理员

母亲:

梅布尔·阿奇博尔德(Mabel Archibald)

妻子:

珍妮特·海格娜(Janette Hegner )
社会工作者,拉德克利夫学院毕业

子女:

詹姆斯·英格里希·惠勒James English Wheeler

艾莉森·惠勒·兰斯顿Alison Wheeler Lahnston

利蒂希娅·惠勒·厄福德(Letitia Wheeler Ufford)

兄弟
姐妹:

约瑟夫·惠勒(Joseph Wheeler)

哥伦比亚大学硕士、布朗大学博士

罗伯特·惠勒(Robert Wheeler)

地质学家,哈佛大学博士

玛丽·惠勒(Mary Wheeler)

图书管理员,丹佛大学毕业

好友:

尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)

物理学家,哥本哈根大学学士、硕士、博士毕业

卡尔·赫兹菲尔德(Karl Herzfeld)

物理学家,维也纳大学、哥根廷大学毕业

格雷戈里·布赖特(Gregory Breit)物理学家,约翰霍普金斯大学毕业


·天资聪颖

·执着

·勤劳

成长经历


1911年,约翰在美国佛罗里达州一个普通的家庭中出生,他的父亲约瑟夫是一名图书管理员。约翰还有两个弟弟约瑟夫和罗伯特以及一个妹妹玛丽。惠勒家的孩子都不平庸,约翰成为了物理学家,他的弟弟妹妹们后来则分别成为了图书管理学和地质学方面的专家。

约翰的童年生活奔波不断,虽然他是在佛罗里达州出生的,但他却是和弟弟妹妹们在俄亥俄州的扬斯敦长大。1921年,他们又来到了佛蒙特州本森的一个农场,约翰在这里的学校里学习了一年。之后,约翰回到扬斯敦就读于Rayen高中(Rayen High School)。

1926年,约翰以优异的成绩从巴尔的摩城市学院高中(Baltimore City College high school)毕业,并获得了马里兰州的奖学金。顺利进入了约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University),天资聪颖的他仅用七年的时间就获得了博士学位。1930年暑期,约翰来到国家标准局工作,并发表了他人生中的第一篇科学论文。

随后,在国家研究委员会的资助下,约翰能够分别在纽约和哥本哈根学习了一年的时间。在约翰的求学路上,他遇到了许多良师益友,并和他们一起或者在他们的指导下取得了许多著名的研究成果。比如1933年,在卡尔·赫兹菲尔德的指导下,约翰的论文“氦的分散和吸收理论”获得了国家研究委员会的奖学金。1934年,约翰和格雷戈里·布赖特发表了一篇论文,在论文中,他们提出了一种以他们的名字命名的著名过程—布赖特-惠勒过程,这是一个研究光子可以潜在地以电子-正电子对的形式转化为物质的过程。他还与尼尔斯·玻尔一起对核裂变背后的原理进行了阐释。

职业生涯


1937年,约翰来到北卡罗来纳大学教堂山分校(North Carolina at Chapel Hill)担任副教授,但是在他的才华却没有得到认可。约翰不能和别的专家们一起深入探讨粒子物理学的知识,这使得他不得不另谋高就。

幸运的是,新的工作接踵而来。一年后,约翰的母校约翰霍普金斯大学表示很赏识他,并邀请他担任助理教授。但是约翰拒绝了,转而选择了普林斯顿大学Princeton University)。约翰看重的不是职位的高低,而是当时普林斯顿大学的物理系刚刚兴起,有广阔的发展前景。于是,他在这里担任教员直到1976年退休。约翰在这里作出了卓越的贡献,他前后共指导的博士生比的任何一位普林斯顿大学物理系的教授都要多。指导的博士生多达46位,他也因此成为了普林斯顿大学物理系的元老之一。

1937年,约翰在一篇名为“轻原子核的数学描述方法产生共鸣的组织结构”的论文中,提出了散射矩阵—也简称为s型矩阵的概念。约翰将其描述为一个统一的系数矩阵连接任意特解的渐进行为的积分方程的标准形式的解决方案。十九世纪四十年代,维尔纳·海森堡进一步完善了s型矩阵的概念。随着他对其的发展,s型矩阵不仅解决了当时量子场论中存在的有分歧的问题最后还发展成了粒子物理学中的一个重要工具。

在介绍了s型矩阵后,约翰和爱德华·泰勒一起检验玻尔的液滴原子核模型。1938年,他们的研究成果展示在了纽约举行的美国物理学会的一次会议上。与此同时,北卡罗来纳大学教堂山分校的研究生凯瑟琳·韦也发表了一篇有着相同的研究结论的论文。然而可惜的是,他们都犯了一个大错误。原来,因为液滴模型存在着局限性,致使他们都错过了预测核裂变的机会。1939年,莱斯·梅特纳和奥托·弗里斯等人关于核裂变的发现彻底推翻了他们的结论。

于是,约翰和老师玻尔不得不再次对液滴模型展开了研究,准备解释核裂变的机理。在研究过程中,他们发现了一些令人费解的结果—铀不仅可以用非常快的中子裂变,也可以用非常慢的中子裂变。经过进一步的研究,他们发现这是由铀的同位素引起的。于是,他们合著了两篇以核裂变为主题的论文,其中一篇于1939年9月1日在《物理评论》上发表。

他们的研究结论让约翰的研究生学生—理查德·费曼感到难以置信,但这激励了他继续研究正电子。随后,他验证了老师的结论,他进一步将其发展并把研究结果放到了他那著名的费曼图中。

秘密计划


在日本轰炸美国珍珠港之后,阿瑟康普顿邀请约翰加入尤金·维格纳的小组,参与研究核反应堆的设计问题。同时,约翰的弟弟正在意大利作战,他写了一张明信片,告诉约翰说,希望他能快点研发出核武器来结束战争。于是,1942年1月,约翰来到位于芝加哥的曼哈顿计划冶金实验室。在那段期间,约翰和罗伯特克里斯蒂合著了一篇名叫“溶液中纯裂变物质的链式反应”的论文。但因为这篇论文涉及到钚的提纯过程,这对于原子弹的研发至关重要,所以直到1955年,这篇文章才对外发布。

美国陆军兵团在接管了曼哈顿计划后,把它交给了杜邦公司,约翰也跟着成为了杜邦公司的设计人员。在此期间,为了和公司的工程师们紧密合作,约翰不辞劳苦,频繁往返于特拉华州的威尔明顿—公司总部所在地和芝加哥之间。为了节省时间,约翰甚至在1943年3月时把家搬到了威尔明顿。

John Archibald Wheeler

杜邦公司还要负责建造华盛顿的汉福德核电站,为了工作,约翰在1944年7月再次举家搬迁到华盛顿的里奇兰。约翰极其有预见性地意识到核裂变可能会产生核毒药,于是,他通过添加更多的燃料棒来解决这个问题。后来,实践证明,约翰的预测是正确的,他使得核电站周围的大部分地区和人民免于遭受核污染。

2008年,这位伟大的物理学家因为肺炎在新泽西的家中离世,结束了他传奇的一生。

读者可能会感兴趣的问题:
1. 约翰·阿奇博尔德·惠勒是如何成为一名著名的理论物理学家的?
2. 他在学术领域有哪些重要贡献和研究成果?
3. 约翰·阿奇博尔德·惠勒在职业生涯中经历了哪些重要转折?
4. 他参与了哪些重要项目或秘密计划?
5. 约翰·阿奇博尔德·惠勒在个人生活中有什么特殊之处?

回答:
1. 约翰·阿奇博尔德·惠勒在聪颖的基础上通过勤奋学习和不懈努力,于1930年在约翰霍普金斯大学获得博士学位。他遇到了许多良师益友,取得了多个著名研究成果,如与卡尔·赫兹菲尔德合作的“氦的分散和吸收理论”等论文。
2. 在学术领域,约翰·阿奇博尔德·惠勒提出了散射矩阵的概念,为之后量子场论的发展奠定基础。他与爱德华·泰勒检验了玻尔的液滴原子核模型,并在研究核裂变过程中做出独特贡献。他合著的关于核裂变的论文也影响了后来的研究方向。
3. 在职业生涯中,约翰·阿奇博尔德·惠勒曾在北卡罗来纳大学和普林斯顿大学任教。尤其是在普林斯顿大学期间,他指导了大量博士生,成为了该校物理系的元老之一。他也参与了曼哈顿计划和杜邦公司的工作。
4. 约翰·阿奇博尔德·惠勒参与了曼哈顿计划,积极研究核反应堆的设计问题,为核武器研发做出贡献。他在杜邦公司期间也参与了汉福德核电站的建造,并通过燃料棒的设计降低了核污染风险。
5. 除了学术上的成就,约翾·阿奇博尔德·惠勒在个人生活中也有特殊之处。他来自一个充满智慧的家庭,与父母、妻子、子女以及兄弟姐妹们都保持着紧密联系。他的预见性和勤勉工作态度在项目中展现出色,同时也对能源安全和公共健康保持敏感,致力于减少核污染影响。

*简介与问答内容由人工智能chatGPT根据文章内容总结发散,仅供参考,如有冲突请以正文内容为准

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