Bryce DeWitt

Bryce Seligman DeWitt

Bryce DeWitt z żoną Cécile DeWitt-Morette
Państwo działania	Stany Zjednoczone
Data i miejsce urodzenia	8 stycznia 1923 Dinuba, Kalifornia
Data i miejsce śmierci	23 września 2004 Austin, Teksas
doktor
Specjalność: fizyka teoretyczna, grawitacja kwantowa, kwantowa teoria pola
Alma Mater	Uniwersytet Harvarda
Doktorat	1949 Uniwersytet Harvarda promotor: Julian Schwinger
uczelnia	Uniwersytet Karoliny Północnej w Chapel Hill
Okres zatrudn.	1956–1972
uczelnia	Uniwersytet Teksański w Austin
Okres zatrudn.	1972–2004
Nagrody
Medal Diraca (1987) Nagroda Pomieranczuka (2002) Nagroda Einsteina APS (2005)

Bryce Seligman DeWitt (ur. jako Carl Bryce Seligman 8 stycznia 1923 w Dinubie, zm. 23 września 2004 w Austin w Teksasie) – amerykański fizyk teoretyczny, jeden z najważniejszych badaczy grawitacji kwantowej, kwantowania ogólnej teorii względności i metod kwantowej teorii pola w zakrzywionej czasoprzestrzeni. Jego nazwisko łączy się przede wszystkim z kanoniczną grawitacją kwantową i równaniem Wheelera-DeWitta, a także z utrwaleniem nazwy i programu interpretacji wielu światów mechaniki kwantowej.

Dyskusja w głównej sali wykładowej École de Physique des Houches, 1972. Od lewej: Juwal Ne’eman, Bryce DeWitt, Kip Thorne.

Życiorys

DeWitt urodził się w Kalifornii jako Carl Bryce Seligman. W 1950 roku, wraz z trzema braćmi (w tym ichtiologiem Hugh Hamilton DeWittem), na prośbę ojca przyjął nazwisko DeWitt pochodzące z linii matki; odtąd publikował jako Bryce S. DeWitt albo Bryce DeWitt. W czasie II wojny światowej szkolił się jako lotnik marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych, lecz wojna zakończyła się, zanim został wysłany do walki.

Studiował na Uniwersytecie Harvarda, gdzie uzyskał stopnie bachelor (1943, summa cum laude), master (1947) i doktorat (1949). Jego promotorem doktorskim był Julian Schwinger. Po doktoracie odbył staż podoktorski w Institute for Advanced Study w Princeton, pracował u Wolfganga Pauliego na ETH w Zurychu, a następnie jako stypendysta Fulbrighta w Tata Institute of Fundamental Research w Bombaju. W latach 1952–1955 pracował w Lawrence Livermore National Laboratory nad obliczeniami hydrodynamicznymi związanymi z bronią jądrową, doświadczenie to później wykorzystał w astrofizyce. Od 1956 roku był związany z Uniwersytetem Karoliny Północnej w Chapel Hill (Institute of Field Physics), a od 1972 z Uniwersytetem Teksańskim w Austin, gdzie do 1986 kierował Center for Relativity.

Jego żoną od 1951 roku była francuska fizyczka matematyczna Cécile DeWitt-Morette, współzałożycielka letniej szkoły fizyki w Les Houches. Wspólnie organizowali środowisko badań nad grawitacją i teorią pola, w tym konferencję Chapel Hill z 1957 roku, która należy do ważnych momentów powojennego odrodzenia badań nad ogólną teorią względności. W 1973 roku małżeństwo poprowadziło ekspedycję powtarzającą klasyczny test ogólnej teorii względności – pomiar ugięcia światła gwiazd w pobliżu Słońca podczas całkowitego zaćmienia w Mauretanii. DeWitt zmarł w 2004 roku w Austin na raka trzustki; pozostawił żonę i cztery córki.

Grawitacja kwantowa i teoria pola

Najbardziej wpływowy nurt prac DeWitta dotyczył próby potraktowania pola grawitacyjnego jako układu podlegającego regułom mechaniki kwantowej. W trzyczęściowym cyklu artykułów Quantum Theory of Gravity opublikowanym w 1967 roku w Physical Review przedstawił kanoniczną postać kwantowej teorii grawitacji, w której stan całej geometrii trójwymiarowej opisuje funkcjonał falowy spełniający równanie nazwane później równaniem Wheelera-DeWitta, a następnie rozwinął kowariantne i diagramatyczne podejście do tej teorii.

W tym ujęciu czas nie występuje po prostu jako zewnętrzny parametr, lecz jest spleciony z dynamiką geometrii. Z tego powodu prace DeWitta stały się jednym z klasycznych punktów odniesienia dla problemu czasu w grawitacji kwantowej, dla badań nad funkcją falową Wszechświata oraz dla późniejszych modeli minisuperspace. Sam DeWitt traktował formalizm jako część szerszego programu kwantowania całych pól i geometrii, a nie jako gotową, kompletną teorię mikroskopowej czasoprzestrzeni.

Równolegle rozwijał manifestnie kowariantne metody kwantowej teorii pola, rachunek efektywnego działania, notację upraszczającą zapis pól z wieloma indeksami (tzw. notacja DeWitta) oraz techniki jądra cieplnego używane przy obliczeniach jednopętlowych i renormalizacji w zakrzywionej czasoprzestrzeni. Ten aspekt jego dorobku był ważny nie tylko dla grawitacji, lecz także dla ogólnych metod kwantowania teorii z symetriami cechowania, w szczególności teorii Yanga-Millsa i supergrawitacji.

Interpretacje mechaniki kwantowej i relatywistyka numeryczna

DeWitt odegrał znaczącą rolę w recepcji pracy Hugha Everetta. Wspólnie z R. Neillem Grahamem zredagował tom The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics z 1973 roku, który zebrał tekst Everetta i komentarze rozwijające interpretację bez kolapsu funkcji falowej. To wydawnictwo spopularyzowało nazwę „many-worlds interpretation”, choć sam zakres i filozoficzny sens tej nazwy pozostawały przedmiotem sporów.

W latach 70. DeWitt współpracował także z Larrym Smarrem – wówczas jego doktorantem – nad numerycznym rozwiązywaniem równań Einsteina. Ten program, rozwijany początkowo jako narzędzie badania silnych pól grawitacyjnych i zderzeń zwartych obiektów, stał się jednym z początków relatywistyki numerycznej jako osobnej dziedziny obliczeniowej ogólnej teorii względności.

Znaczenie pracy

Znaczenie pracy DeWitta polega na połączeniu kilku tradycji: relatywistycznej teorii grawitacji, metod kwantowej teorii pola, kosmologii kwantowej i formalnych podstaw mechaniki kwantowej. Równanie Wheelera-DeWitta stało się symbolem kanonicznego programu kwantowania geometrii, a jego prace nad efektywnym działaniem i technikami kowariantnymi weszły do standardowego języka teorii pola. Jednocześnie jego redakcyjna i organizacyjna rola pomogła nadać trwały kształt debacie o interpretacji Everetta oraz powojennemu środowisku badań nad grawitacją.

Nagrody i wyróżnienia

W 1987 roku DeWitt otrzymał Medal Diraca Międzynarodowego Centrum Fizyki Teoretycznej (ICTP) za wkład w teoretyczne podstawy grawitacji kwantowej i kwantowej teorii pola. W 2002 roku przyznano mu Nagrodę Pomieranczuka, a w 2005 roku, już pośmiertnie, Nagrodę Einsteina Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego. Był również członkiem Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych oraz Amerykańskiej Akademii Sztuki i Nauki, a w latach 1975–1976 stypendystą Fundacji Guggenheima.

Wybrane publikacje

Książki

• Bryce S. DeWitt, Dynamical Theory of Groups and Fields, Gordon and Breach, New York 1965.
• Bryce S. DeWitt, R. Neill Graham (red.), The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, Princeton University Press, 1973, ISBN 0-691-08131-X.
• Bryce S. DeWitt, Supermanifolds, Cambridge University Press, 1984, ISBN 0-521-25850-2.
• Bryce S. DeWitt, The Global Approach to Quantum Field Theory, Oxford University Press, 2003, ISBN 978-0-19-851093-2.
• Steven M. Christensen (red.), Bryce DeWitt’s Lectures on Gravitation (Lecture Notes in Physics 826), Springer, 2011, ISBN 978-3-540-36909-7.
• Cécile DeWitt-Morette, The Pursuit of Quantum Gravity: Memoirs of Bryce DeWitt from 1946 to 2004, Springer, 2011, ISBN 978-3-642-14270-3.

Ważniejsze artykuły i rozdziały

• Bryce S. DeWitt, Robert W. Brehme, Radiation Damping in a Gravitational Field, Annals of Physics, t. 9, 1960, s. 220–259, doi:10.1016/0003-4916(60)90030-0.
• Bryce S. DeWitt, Quantization of Geometry, w: Louis Witten (red.), Gravitation: An Introduction to Current Research, Wiley, New York 1962, s. 266–381.
• Bryce S. DeWitt, Quantum Theory of Gravity. I. The Canonical Theory, Physical Review, t. 160, 1967, s. 1113–1148, doi:10.1103/PhysRev.160.1113.
• Bryce S. DeWitt, Quantum Theory of Gravity. II. The Manifestly Covariant Theory, Physical Review, t. 162, 1967, s. 1195–1239, doi:10.1103/PhysRev.162.1195.
• Bryce S. DeWitt, Quantum Theory of Gravity. III. Applications of the Covariant Theory, Physical Review, t. 162, 1967, s. 1239–1256, doi:10.1103/PhysRev.162.1239.
• Bryce S. DeWitt, Quantum Field Theory in Curved Spacetime, Physics Reports, t. 19, nr 6, 1975, s. 295–357, doi:10.1016/0370-1573(75)90051-4.
• Bryce S. DeWitt, Quantum Gravity: The New Synthesis, w: Stephen W. Hawking, Werner Israel (red.), General Relativity. An Einstein Centenary Survey, Cambridge University Press, 1979, ISBN 0-521-22285-0, s. 680–745.

Zobacz też

• grawitacja kwantowa
• równanie Wheelera-DeWitta
• John Archibald Wheeler
• Hugh Everett
• kwantowa teoria pola
• kwantowa teoria pola w zakrzywionej czasoprzestrzeni

Linki zewnętrzne

• Steven Weinberg, Bryce Seligman DeWitt 1923–2004: Biographical Memoir (PDF, National Academy of Sciences, 2008)
• Bryce S. DeWitt – biogram w bazie History of Physics, American Institute of Physics
• Wywiad oral history z Bryce'em DeWittem i Cécile DeWitt-Morette (28 lutego 1995), Niels Bohr Library & Archives, American Institute of Physics