Юджин Пол Ви́гнер () или Енё Пал Вигнер (, произносится [ˈviɡnɛr ˈjɛnøː ˈpaːl]; 17 ноября 1902, Будапешт — 1 января 1995, Принстон, США) — венгерско-американский , внёсший вклад в математическую физику. Он получил гражданство США в 1937 году и Нобелевскую премию по физике в 1963 году «за вклад в теорию атомного ядра и элементарных частиц, в частности, за открытие и применение фундаментальных принципов симметрии», а так же Премию «За мирный атом» в 1959 году.
Выпускник Берлинского технического университета, Вигнер работал ассистентом у Карла Вайсенберга и Ричарда Беккера в Институте кайзера Вильгельма в Берлине и у Давида Гильберта в Геттингенском университете. Вигнер и Герман Вейль начали использовать теорию групп в физике, особенно теорию симметрии. Попутно он выполнил новаторскую работу в области чистой математики, в которой доказал ряд математических теорем. В частности, теорема Вигнера является краеугольным камнем математической формулировки квантовой механики. Он также известен своими исследованиями структуры атомного ядра. В 1930 году Принстонский университет нанял Вигнера вместе с Джоном фон Нейманом, и он переехал в Соединённые Штаты.
Вигнер участвовал во встрече с Лео Силардом и Альбертом Эйнштейном, результатом которой стало письмо Эйнштейна — Силарда, побудившее президента Франклина Д. Рузвельта инициировать Манхэттенский проект по разработке атомной бомбы. Вигнер опасался, что атомную бомбу первыми разработают немецкие учёные в Германии в рамках немецкого проекта создания ядерного оружия. Во время Манхэттенского проекта он возглавлял группу, задачей которой было проектирование ядерных реакторов для преобразования урана в оружейный плутоний. В то время реакторы существовали только на бумаге, и ни один реактор ещё не продемонстрировал эффективную цепную реакцию. Вигнер был разочарован тем, что на компанию DuPont была возложена ответственность за детальное проектирование реакторов, а не только за их строительство. Он стал директором по исследованиям и разработкам в лаборатории Клинтона (Окриджская национальная лаборатория) в начале 1946 года, но был разочарован бюрократическим вмешательством со стороны Комиссии по атомной энергии и вернулся в Принстон.
В послевоенный период он работал в ряде государственных органов, включая Национальное бюро стандартов с 1947 по 1951 год, комиссию по математике Национального исследовательского совета с 1951 по 1954 год, комиссию по физике Национального научного фонда и влиятельный Генеральный консультативный комитет Комиссии по атомной энергии с 1952 по 1957 год и повторно с 1959 по 1964 год. В более позднем возрасте он заинтересовался философией и опубликовал свою самую известную за пределами технической математики и физики работу «Непостижимая эффективность математики в естественных науках».
Ранние годы Вигнер Енё Пал родился в Будапеште, Австро-Венгрия, 17 ноября 1902 года в еврейской семье, относящейся к среднему классуБиография Ю. Вигнера . Его отец, Антал Вигнер (, 1870—1955), работал управляющим кожевенно-дубильного цеха; мать, Эржебет (, урождённая Айнхорн, 1879—1966), была домохозяйкой. Дед Вигнера по материнской линии был врачом в имении Эстерхази в Айзенштадте. У него была старшая сестра Берта, известная как Бири (), и младшая сестра Маргит (), известная как Манси (), которая позже вышла замуж за британского физика-теоретика Поля Дирака. Он получал домашнее образование у профессионального учителя до 9 лет и пошёл в школу в третьем классе. В этот период Вигнер проявил интерес к математическим задачам. В возрасте 11 лет Вигнер заразился, по первоначальному диагнозу, туберкулезом. Родители отправили его жить на шесть недель в санаторий в австрийских горах, прежде чем врачи пришли к выводу, что диагноз был ошибочным.
Семья Вигнера была еврейской, но не религиозной. С 1915 по 1919 годы он учился в средней гимназии Fasori Evangélikus Gimnázium, школе, которую ранее посещал его отец. Его сокурсником был Янош фон Нейман, который был на год моложе Вигнера и учился в другом классе. Они оба многое почерпнули из уроков известного учителя математики Ласло Ратца. В гимназии Фашори было обязательным религиозное образование, и Вигнер посещал занятия по иудаизму. В 1919 году, спасаясь от коммунистического режима Белы Куна, семья Вигнеров ненадолго бежала в Австрию, а после возвращения в Венгрию после падения Куна, обратилась в лютеранство. Позже Вигнер объяснял, что решение его семьи перейти в лютеранство было «в глубине души не религиозным, а антикоммунистическим» и отчасти вызвано привилегированным положением евреев при режиме Белы Куна. Сам же Вигнер был атеистом.
После окончания средней школы в 1920 году Вигнер поступил в Будапештский университет технических наук, известный как Műegyetem. Его не устроили предлагаемые курсы и в 1921 году он поступил в Берлина (ныне Берлинский технический университет), где изучал химическую технологию. Вигнер также посещал дневные коллоквиумы Немецкого физического общества. В этих коллоквиумах принимали участие ведущие исследователи, включая Макса Планка, Макса фон Лауэ, Рудольфа Ладенбурга, Вернера Гейзенберга, Вальтера Нернста, Вольфганга Паули и Альберта Эйнштейна. Вигнер также познакомился с физиком Лео Силардом, который сразу же стал ближайшим другом Вигнера. Вигнер работал в Институте физической химии и электрохимии кайзера Вильгельма (ныне Институт имени Фрица Габера), и там он познакомился с Михаэлем (Майклом) Поланьи, который стал после Ласло Раца важнейшим учителем Вигнера. Он выступил руководителем Вигнера во время его работы над докторской диссертацией «Формирование и распад молекул» (). В 1924 году Вигнер получил степень бакалавра, а в 1925 стал доктором технических наук.
Зрелые годы
Вигнер вернулся в Будапешт, где пошёл работать на кожевенный завод своего отца, но в 1926 году он принял предложение Карла Вайссенберга из Института кайзера Вильгельма в Берлине (Институт физики Общества Макса Планка). Вайссенберг хотел, чтобы кто-то помог ему в работе над рентгеновской кристаллографией, и Полани порекомендовал Вигнера. После шести месяцев работы ассистентом Вайссенберга Вигнер на два семестра перешёл на работу к Ричарду Беккеру. Занимался исследованиями в области квантовой механики, изучая работы Эрвина Шрёдингера. Он также углубился в теорию групп Фердинанда Фробениуса и Эдуарда Риттера фон Вебера.
Вигнер получил приглашение от Арнольда Зоммерфельда работать в Гёттингенском университете ассистентом математика Давида Гильберта. Эта работа оказалась разочарованием для него, поскольку математические способности престарелого Гильберта снизились, его интересы сместились в сторону логики. Тем не менее, Вигнер продолжил учёбу самостоятельно. Он заложил основы теории симметрий в квантовой механике и в 1927 году ввёл то, что сейчас известно как D-матрица Вигнера. Благодаря Вигнеру и Герману Вейлю, в квантовой механике начали широко использовать теорию групп. Вейль написал в 1928 году ставшую классической монографию «Теория групп и квантовая механика», но её было нелегко понять, особенно молодым физикам. Работа Вигнера «Теория групп и её приложения к квантовой механике атомных спектров» (1931 г.) сделала теорию групп доступной для более широкой аудитории.
В своих работах Вигнер заложил основы использования теории симметрии в квантовой механике. Эта теория изменяла современную квантовую механику, теорема Вигнера, доказанная им в 1931 году, сейчас является краеугольным камнем математической формулировки квантовой механики. Теорема определяет, как физические симметрии, такие как повороты, трансляции и CPT-симметрия, представляются в гильбертовом пространстве состояний. Согласно теореме, любое преобразование симметрии представляется линейным и унитарным или антилинейным и антиунитарным преобразованием гильбертова пространства. В свою очередь представление группы симметрии в гильбертовом пространстве является либо обычным представлением, либо проективным представлением.
К 1929 году работы Вигнера привлекли внимание физиков. В конце 1930-х годов Вигнер расширил свои исследования атомных ядер. В 1930 году Принстонский университет нанял Вигнера на годичный курс лекций, с заработком в семь раз больше чем в Европе. В это же время в университет был принят фон Нейман. Енё Пал Вигнер и Янош фон Нейман совместно работали над тремя статьями в 1928 году и над двумя — в 1929 году. Они изменили свои имена на английский манер на «Юджин» () и «Джон» () соответственно. Когда их срок контракта истёк, университет предложил им пятилетний контракт в качестве приглашённых профессоров, при этом каждый год они должны были провести полгода в Принстоне и полгода на преподавательской позиции в Высшей технической школе. Это было очень своевременно, так как вскоре к власти в Германии пришли нацисты. В Принстоне в 1934 году Вигнер познакомил свою сестру Манси с физиком Полем Дираком, за которого она вышла замуж.
Контракт Вигнера с университетом Принстона истёк в 1936 году. С помощью Грегори Брейта Вигнер нашёл новую работу в Университете Висконсина. Там он познакомился со своей первой женой, Амелией Франк (), которая была студенткой-физиком. Однако она неожиданно скончалась в 1937 году, что привело Вигнера к глубокой депрессии. Позже, в 1938 году, он принял предложение Принстонского университета вернуться на кафедру. Вигнер стал натурализованным гражданином Соединённых Штатов 8 января 1937 года и перевёз в эту страну своих родителей.
Манхэттенский проект
Несмотря на его собственное признание в том, что он был не знатоком в политике, 2 августа 1939 года Вигнер участвовал во встрече с Лео Силардом и Альбертом Эйнштейном, результатом которой стало письмо Эйнштейна — Силарда, побудившее президента Франклина Д. Рузвельта инициировать Манхэттенский проект по разработке атомного оружия. Вигнер опасался, что немецкий проект по созданию ядерного оружия окажется успешным и Германия может победить во Второй мировой войне, поэтому отказался предоставить отпечатки пальцев, так как они могли использоваться для идентификации его личности. «Мысли об убийстве», — вспоминал он позже, — «чудесным образом сосредотачивают ваш разум».
4 июня 1941 года Вигнер женился во второй раз на Мэри Аннетт Уилер (), профессоре физики из Вассарского колледжа, защитившей докторскую диссертацию в Йельском университете в 1932 году. После войны она преподавала физику на факультете Дуглас-колледжа Ратгерского университета в Нью-Джерси, пока не вышла на пенсию в 1964 году. В браке родилось двое детей — Дэвид Вигнер () и Марта Вигнер Аптон ().
Вигнер работал в Металлургической лаборатории Чикагского университета с 1942 по 1945 год, где совместно с Энрико Ферми участвовал в строительстве первого атомного ректора. Во время работы над Манхэттенским проектом Вигнер руководил командой, в которую входили Дж. Эрнест Уилкинс-младший, Элвин М. Вайнберг, Кэтрин Уэй, Гейл Янг и Эдвард Кройц. Задача группы заключалась в разработке промышленных ядерных реакторов, которые могли преобразовывать уран в оружейный плутоний. В то время реакторы существовали только на бумаге, реальную цепную реакцию осуществить ещё не удавалось. В июле 1942 года Вигнер выбрал консервативную конструкцию реактора мощностью 100 МВт с графитовым замедлителем нейтронов и водяным охлаждением, и в первом в мире атомном реакторе Чикагская поленница-1 произошла контролируемая цепная ядерная реакция.