מרטין גוצווילר

מרטין צ'ארלס גוצווילר (באנגלית: Martin Charles Gutzwiller;‏ 12 באוקטובר 1925 – 3 במרץ 2014) היה פיזיקאי אמריקאי ממוצא יהודי, חוקר מוביל בתחום הכאוס הקוונטי, אשר נודע גם בזכות תרומותיו לתורת השדות ומערכות מורכבות. את מרבית הקריירה המדעית שלו עשה בחברת IBM וכן שימש כפרופסור נלווה באוניברסיטת ייל. גוצווילר נולד בבזל כבן הרביעי מתוך חמישה לזוג הורים משכילים. אביו מקס היה פרופסור למשפטים בפרייבורג, ואמו גיזלה (לבית שטרסמן), ילידת ברלין, השלימה לימודים קלאסיים. בהיותו כבן שנה עברה משפחתו להיידלברג, שם קיבל האב משרה אקדמית. עם עליית השלטון הנאצי, התקשו הוריו לחיות בגרמניה, בעיקר בגלל גישתו הביקורתית של האב כלפי המשטר החדש והיותה של האם ממוצא יהודי. וכך, בשנת 1936 חזרה המשפחה לשווייץ וקבעה את מושבה בסנט גאלן. מרטין ואחיו למדו בעיירה הסמוכה טרוגן. ב-1938 שבו הוריו לפרייבורג עם בנותיהם, והאחים נותרו בטרוגן. באפריל 1942 נפטרה אמו מסרטן, לאחר שהדבר ככל הנראה הוסתר מפניו. את לימודיו התיכוניים עשה בקולג' סנט מייקל בפרייבורג, ובמהלכם הצטיין במדעים, בפילוסופיה, בשפות ובהתעמלות. לאחר סיום לימודיו אלה נרשם ללימודים גבוהים באוניברסיטת פרייבורג אך לא הצטיין בהם לאור שירות החובה שלו בצבא שווייץ. בסביבות שלהי מלחמת העולם השנייה נרשם גוצווילר ללימודי תואר ראשון (דיפלומה) בפיזיקה, במכון הטכנולוגי של ציריך. בתקופה זו מכניקת הקוונטים עדיין לא נלמדה במסגרת קורסים אקדמיים, אך גוצווילר שביקש להעמיק את ידיעותיו בנושא, פנה לוולפגנג פאולי שהנחה אותו בפרויקט הגמר של הדיפלומה. במשך שנה לאחר השלמת הדיפלומה עבד גוצווילר כמהנדס בבאדן, וסייע בהתקנת קו תמסורת מיקרוגל בין ציריך לז'נבה. מענק בו זכה מטעם המכון הטכנולוגי של ציריך, אפשר את לימודיו לדוקטורט בפיזיקה, אותם ביצע באוניברסיטת קנזס בהנחיית מקס דרזדן. מחקרו עסק באלקטרודינמיקה קוונטית ובפיזיקה של מזונים, ועבודת הדוקטורט שלו הוגשה בשנת 1953. היא נשאה את הכותרת "תאוריה קוונטית של שדות גלים במרחב עם עקמומיות קבועה". לאחר סיום הדוקטורט קיבל משרה במעבדות חברת הדלק של ביוסטון, לשם עבר עם רעייתו ההרה. המעבר לתעשייה כלל שינוי של תחומי עיסוקו, והוא החל לבצע מחקר תאורטי בתחומים מעשיים של פיזיקת המצב המוצק. עיסוקיו אלה לא היו בראש מעייניו והוא גמר אומר לשוב לארצו בהקדם. בשנת 1960 סיים גוצווילר את תפקידו במעבדות של, ושב עם משפחתו לשווייץ. הוא הצטרף כחוקר למעבדות IBM שהיו בתחילת דרכן, ושכנו בעיירה הציורית אדליסוויל (Adliswil). אולם בשנת 1963 המשפחה נדדה שוב לארצות הברית, שם קיבל משרה במעבדת ווטסון של IBM באוניברסיטת קולומביה. החל מתקופה זו גם החל להרצות במספר מוסדות, לרבות אוניברסיטת קולומביה עצמה. ב-1970 מעבדת ווטסון זו נסגרה והועברה למרכז ווטסון ביורקטאון הייטס, הממוקמות כ-70 קילומטרים מצפון לעיר ניו יורק. תוך תקופה קצרה מונה גוצווילר למנהל תחום המדעים שם, ומילא תפקידו זה עד פרישתו. החל מפרישתו ב-1993 ועד לפטירתו הוא כיהן כפרופסור נלווה באוניברסיטת ייל, תקופה אותה מילא בכתיבת מאמרים מדעיים וטקסטים שפורסמו בציבור הרחב בנושאי מחקר וחינוך. בשנתיים האחרונות לחייו התגורר בריו רנצ'ו שבניו מקסיקו, בסמוך לאחת מבנותיו. שם גם נפטר בשנת 2014. לגוצווילר היה ניסיון מחקרי בכל הקשור למגנוט של סלעים, והוא רצה להבין היטב את מקור המגנטיות במוצקים. במהלך עבודתו בחברת IBM בשווייץ, הוא המציא את "פונקציית הגל של גוצווילר", שהיא פתרון מוצע המתאר אלקטרונים בגביש אשר נעים מתא יחידה אחד למשנהו, בעודם מצומדים על ידי דחייה קולומבית ממוסכת. בעבודתו זו הוא הניח קיומו של המילטוניאן (שכיום קרוי מודל האבארד) ובו האלקטרונים מדלגים בין אתרי הגביש ומבצעים אינטראקציה אך ורק כאשר שניים מהם (בעלי ספינים הפוכים כמצופה מעקרון האיסור של פאולי) נפגשים באותו האתר. גוצווילר כלל קורלציות מקומיות סבוכות בין האלקטרונים במסגרת אופרטור פשוט אשר פועל על ים פרמי הממולא. פונקציית הגל של גוצווילר עדיין מצויה בשימוש לצורך תיאור של תופעות אחדות בפיזיקת המצב המוצק. גוצווילר התעניין בקשר שבין מכניקה קלאסית לזו הקוונטית. אחת מהשאלות אותן חקר היא כיצד מסלולים קשורים של חלקיקים במערכת קלאסית יכולים להתקשר לתיאור של ספקטרום אנרגיות בדיד במערכת הקוונטית המקבילה. במערכות קלאסיות לא-אינטגביליות, רוב המסלולים אינם סגורים. אלא שגוצווילר הבחין בכך שהספקטרום של מערכות קוונטיות תלוי אך ורק בסוג מסוים של מסלולים מחזוריים. מעבר לכך, הוא פיתח נוסחה מדויקת לקשר שבין מסלולים סגורים קלאסיים לבין ספקטרום האנרגיות הקוונטיות, אשר קרויה כיום על שמו, נוסחת העקבה של גוצווילר. זו הפכה לכלי אנליזה מרכזי עם התחפתחות תחום הכאוס הקוונטי במחצית שנות ה-70. בשנת 1990 פרסם גוצווילר את ספרו המונוגרפי Chaos in Classical and Quantum Mechanics. סגן נשיא הוועדה לפיזיקה מתמטית באיגוד הבינלאומי לפיזיקה טהורה ויישומית (1987–1993) חבר האקדמיה הלאומית האמריקאית למדעים (1992) חבר האקדמיה האמריקאית למדעים ואמנויות (1993) חבר האגודה האמריקאית לפיזיקה פרס דני היינמן לפיזיקה מתמטית (1993) מדליית מקס פלאנק (2003) גוצווילר היה נשוי פעמיים: בשנת 1952 נישא לאילזה גרקה (Gerecke), אותה פגש במהלך שהותו באוניברסיטת קנזס, והייתה בעלת תארים בספרות צרפתית ובעבודה סוציאלית. היא הייתה בתו של אדוארד גרקה, פרופסור להנדסת חשמל במכון הטכנולוגי של ציריך. למרטין ואילזה נולדו שתי בנות, פטריסיה ופרנסס. השניים התגרשו בשנת 1974. בשנת 1974 נישא גוצווילר בשנית, למרילין פרנקפורט, שהייתה פסיכותרפיסטית. נישואיו אלה נמשכו עד לשנת 2004, אז נפטרה מרילין מסרטן. היה חובב מושבע של מוזיקה (הוא ורבים מבני משפחתו ניגנו בכלים שונים; הוא עצמו החל ללמוד כינור בגיל 63), של אופרה וטיולים הרריים במולדתו שווייץ. כמו כן החזיק באוסף של ספרים נדירים באסטרונומיה ומכניקה, אשר נמכר במכירה פומבית לאחר פטירתו (בשווי של כ-340 אלף דולר). Quantum theory of wave fields in a curved space. Helv. Phys. Acta 29:313–338. Impact of a rigid circular cylinder on an elastic solid. Philosophical Transactions of the Royal Society A-Mathematical, Physical, and Engineering Sciences 255:153–191. Effect of correlation on the ferromagnetism of transition metals. Physical Review Letters 10(5):159-162. Effect of correlation on the ferromagnetism of transition metals. Physical Review 134(4A):A923–A941. Correlation of electrons in a narrow s band. Physical Review 137(6A):A1726–A1735. Phase-integral approximation in momentum space and bound states of an atom. Journal of Mathematical Physics 8(10):. Phase-integral approximation in momentum space and bound states of an atom 2. Journal of Mathematical Physics 10(6):1004-1020. Energy spectrum according to classical mechanics. Journal of Mathematical Physics 11(6):1791–1806. Periodic orbits and classical quantization conditions. Journal of Mathematical Physics 12(3):343–358. The anisotropic Kepler problem in two dimensions. Journal of Mathematical Physics 14(1):139–152. Bernoulli sequences and trajectories in the anisotropic Kepler problem. Journal of Mathematical Physics 18(4):806–823. Numerical evaluation of Eckert’s lunar ephemeris. Astronomical Journal 84(6):889–899. Classical quantization of a Hamiltonian with ergodic behavior. Physical Review Letters 45(3):150–153. Quantum-mechanical Toda lattice. Annals of Physics 124(2):347–381. The quantum-mechanical Toda lattice 2. Annals of Physics 133(2):304-331. The quantization of a classically ergodic system. Physica D 5(2–3):183–207. 18 Stochastic behavior in quantum scattering. Physica D 7(1-3):341–355. With D. S. Schmidt. The motion of the moon as computed by the method of Hill, Brown, and Eckert. Astronomical papers prepared for the use of the American Ephemeris and Nautical Almanac. Volume XXIII, Part I. pp. 1-272. Washington, DC: U.S. Naval Observatory. With B. B. Mandelbrot. Invariant multifractal measures in chaotic Hamiltonian systems, and related structures. Physical Review Letters 60(8):673–676. Chaos in Classical and Quantum Mechanics. New York: Springer-Verlag. Moon-Earth-Sun: The oldest three-body problem. Reviews of Modern Physics 70(2): 589–639. Resource letter ICQM-1: The interplay between classical and quantum mechanics. American Journal of Physics 66(4):304–324. Martin C. Gutzwiller: Biographical Memoir, National Academy of Sciences. By Michael V. Berry and David Baeriswyl מדיה וקבצים בנושא מרטין גוצווילר בוויקישיתוף מרטין גוצווילר, באתר פרויקט הגנאלוגיה במתמטיקה