尤金·维格纳

尤金·保罗·维格纳（Eugene Paul Wigner，1902年11月17日－1995年1月1日）原名维格纳·帕尔·耶诺（Wigner Pál Jenő），匈牙利-美国理论物理学家及数学家，奠定了量子力学对称性的理论基础，在原子核结构的研究上有重要贡献。他在纯数学领域也有许多重要工作，许多数学定理以其命名。其中维格纳定理是量子力学数学表述的重要基石。维格纳曾参与建立人类第一台核反应堆（芝加哥1号堆），首先发现了核反应器中的氙-135带有毒性，这也是为何这种毒性有时被称作“维格纳毒性”。

1963年，由于“在原子核和基本粒子物理理论上的贡献，尤其是基本对称原理的发现与应用”，维格纳和玛丽亚·格佩特-梅耶、约翰内斯·延森一同获得诺贝尔物理学奖。

## 早年与求学

<image>

维格纳·帕尔·耶诺1902年出生于奥匈帝国布达佩斯的一个犹太中产家庭。他的双亲是制皮工人，有一位姐姐、一位妹妹。这位妹妹后来嫁给了英国物理学家保罗·狄拉克。九岁以前维格纳在家里由家庭教师指导，他这段期间培养了对数学问题的兴趣。十一岁时被诊断出肺结核，被父母送到奥地利的疗养院，直到六个星期后发现为误诊。

1920年维格纳进入布达佩斯科技经济大学就读。然而他对那里提供的课程并不满意，因此1921年转入柏林的一间工程学院（现在的柏林工业大学）就读，学习化学工程。另外他也常参加德国物理学会在星期三下午的学术讨论会。这个聚会聚集了如马克斯·普朗克、马克斯·冯·劳厄、鲁道夫·拉登堡、维尔纳·海森堡、瓦尔特·能斯特、沃尔夫冈·包立、和阿尔伯特·爱因斯坦等许多知名学者。随后维格纳进入威廉皇帝物理化学和电化学研究所（现在的弗里茨·哈伯研究所），并在那遇上了他的指导教授麦可·波拉尼。在其指导下完成了学位论文“分子的形成与分解”（Bildung und Zerfall von Molekülen）。

## 中年

维格纳完成学业回到布达佩斯，并且在他父亲的制革厂工作。但在1926年在其导师波拉尼的推荐下，他开始担任威廉皇帝研究所（今马克斯·普朗克物理学研究所）物理学家卡尔·魏森伯格的助手，协助魏森伯格在X射线晶体学的研究。六个月的助手工作后，维格纳在理查·贝克底下工作。维格纳也开始学习量子力学，接触埃尔温·薛定谔的论文，并深入研究群论。收到了阿诺·索末菲的邀请，维格纳前往哥廷根担任数学家大卫·希尔伯特的助手。然而希尔伯特已将研究的重心转移到逻辑，对此感到失望的维格纳只能独立研究。他建立了量子力学中对称性的理论基础，在1927年写下了维格纳 D-矩阵。他和数学家赫尔曼·外尔将数学中的群论带进了量子力学。外尔写了一本著作《群论与量子力学》（Group Theory and Quantum Mechanics，1928年），然而这本书对当时年轻的物理学者而言并不容易理解。而维格纳的《群论与其在原子光谱量子力学的应用》（Group Theory and Its Application to the Quantum Mechanics of Atomic Spectra，1931年）让群论被更多人所了解。

此时维格纳已经在物理学界受到广泛的注意。1930年，普林斯顿大学邀请维格纳作一年的学术访问，当时也一起邀请了数学家冯·诺伊曼。在这之前两人就已经合作了三篇文章。他们分别把名字改成尤金和约翰。一年过后，普林斯顿大学提供了一份为期五年的合约，一年中半年的时间在普林斯顿做学术研究。在这期间纳粹在德国迅速崛起。1934年，维格纳将他的妹妹曼琪（Manci）介绍给了物理学家保罗·狄拉克。曼琪在1937年嫁给了狄拉克。1936合约到期后，普林斯顿并未继续聘用维格纳。经由介绍，他在威斯康辛大学找到新的职位，并在那认识了他的第一任妻子爱蜜莉亚·法兰克（Amelia Frank）。爱蜜莉亚是威斯康辛大学物理系的学生，然而她却在1937年匆匆离开人世。伤心的维格纳在1938年回到普林斯顿任职。维格纳于1937年归化美国籍，并将双亲带到美国定居。

## 曼哈顿计划

<image>

1939年8月2日，维格纳将利奥·西拉德介绍给爱因斯坦，促成了历史上知名的爱因斯坦—西拉德信。这封写给美国总统罗斯福的信件促使美国启动研发原子弹的曼哈顿计划。

1941年7月4日，维格纳和他的第二任妻子玛丽·安妮特·惠勒（Mary Annette Wheeler）结婚。玛丽是瓦萨学院的物理学教授，1932年毕业于耶鲁大学。他们的婚姻一直到玛丽于1977年过世。两人育有两个孩子。

曼哈顿计划期间维格纳领导了一个团队，成员包括阿尔文·温伯格、凯瑟琳·威、盖尔·杨、和爱德华·库洛伊兹。他们的任务是设计让铀产生衰变的核子反应炉。在当时，反应炉设计还只停留于于纸上作业，从未真正被建造出来。1942年7月，维格纳选择了具有石墨中子减速剂和水冷系统的设计。1942年12月2日，位于芝加哥大学原子反应炉芝加哥1号堆成功进行了历史上第一次人为的核连锁反应，维格纳也参与了这次的实验。维格纳未曾后悔投入曼哈顿计划，有时甚至希望原子弹能早一年被创造出来。

## 战后和晚年

1945年维格纳接受了克林顿实验室（现在的橡树岭国家实验室）的研究指导一职。当1947年新成立的美国原子能委员会接掌实验室的营运后，维格纳忧心许多技术决定都将取决于华府。他也看见战争时期作为警卫的军队仍持续著驻守，作为“爱管闲事的监督”干扰著研究。有感于被边缘化的角色，维格纳在1947年离开橡树岭回到普林斯顿大学。在这之后的许多年里他仍担任顾问。

在战后维格纳服务于许多政府机构，包括1947到1951年于国家标准技术研究所、1951到1954年于美国国家科学研究委员会数学部门、国家科学基金会物理部门、以及1952到1957年和1959到1964年于美国原子能委员会中的顾问委员会。

1963年，维格纳获颁诺贝尔物理学奖。他个人声称从未预料到会获奖：“我从没料想到我会在没做坏事的情况下登上报纸。”在此之前他也获得了1958年的恩里科·费米奖，以及之后获得1969年的美国国家科学奖章。1968年出席了约西亚·吉布斯讲座。

1992年，以九十岁的高龄，与传记作家安德鲁·桑顿合作出版了传记《乱世学人——维格纳自传》（The Recollections of Eugene P. Wigner）。三年后维格纳在新泽西州普林斯顿过世。

## 基本资料

- 日语原文：尤金·维格纳、Eugene Wigner
- 出生日期：1902年11月17日
- 出生地：奥匈帝国匈牙利王国布达佩斯
- 逝世日期：1995年1月1日
- 逝世地：美国新泽西州普林斯顿
- 居住地：美国
- 国籍：匈牙利（1937年之前）、美国（1937年之后）
- 族裔：匈牙利犹太人
- 研究领域：理论物理学、原子物理学、原子核物理学、固体物理学
- 机构：哥廷根大学、威斯康星大学麦迪逊分校、普林斯顿大学、曼哈顿计划
- 母校：柏林工业大学
- 博士导师：麦可·波拉尼
- academic_advisors：拉斯洛·拉茨、理查·贝克
- 博士生：

<image>

约翰·巴丁、维克托·魏斯科普夫、马科斯·莫辛斯基、阿布纳·希莫尼、爱德温·汤普森·杰恩斯、弗雷德里克·赛兹、康耶斯·赫林、弗雷德·谭伯特、弗朗西斯·兰科维奇、约翰·沃尔特·克拉克、约瑟夫·希斯费尔德
- 知名于：巴格曼-维格纳方程、宇称守恒定律、维格纳D-矩阵、维格纳-埃卡特定理、维格纳的友人、维格纳半圆形分布、维格纳分类、维格纳分布、维格纳准概率分布、维格纳晶体、维格纳效应、维格纳格构、相对论性布莱特-维格纳分布、改进型韦格纳分布、维格纳-德伊宾纳不等式、加伯–韦格纳转换、维格纳定理、乔丹–维格纳变换、牛顿-维格纳局域化、维格纳-伊诺努收缩、维格纳－赛兹原胞、维格纳-赛兹半径、汤马斯进动、维格纳-魏尔变换、维格纳-威尔金斯光谱、6-j 记号、9-j 记号
- 施影响于：埃达尔·伊诺努、尤金·费恩伯格、乔治·考恩、罗伯特·瑟伯、伊格尔·塔尔米
- 获奖：恩里科·费米奖（1958年）、原子和平奖（1959年）、马克斯·普朗克奖章（1961年）、

<image>

诺贝尔物理学奖（1963年）、美国国家科学奖章（1969年）、阿尔伯特·爱因斯坦奖（1972年）、维格纳奖章（1978年）
- 配偶：爱蜜莉亚·法兰克（1936–1937年）、玛丽·安妮特·惠勒（1941–1977年）、艾琳·克莱儿-巴顿·汉密尔顿