Steven Weinberg

Steven Weinberg (/ˈwaɪnbɜːrɡ/; 3. Mai 1933 - 23. Juli 2021) war ein amerikanischer theoretischer Physiker und Nobelpreisträger für Physik für seine Beiträge zur Vereinheitlichung der schwachen Kraft und der elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen zusammen mit Abdus Salam und Sheldon Glashow.

Er hatte den Josey Regental-Lehrstuhl für Wissenschaft an der University of Texas in Austin inne, wo er den Abteilungen für Physik und Astronomie angehörte. Seine Forschungen über Elementarteilchen und physikalische Kosmologie wurden mit zahlreichen Preisen und Auszeichnungen gewürdigt, darunter der Nobelpreis für Physik 1979 und die National Medal of Science 1991. Im Jahr 2004 erhielt er die Benjamin-Franklin-Medaille der American Philosophical Society mit der Begründung, dass er "von vielen als der herausragende theoretische Physiker angesehen wird, der heute auf der Welt lebt". Er wurde in die U.S. National Academy of Sciences, die britische Royal Society, die American Philosophical Society und die American Academy of Arts and Sciences gewählt.

Weinbergs Artikel zu verschiedenen Themen erschienen gelegentlich in The New York Review of Books und anderen Zeitschriften. Er war Berater der US-Agentur für Rüstungskontrolle und Abrüstung, Präsident der Philosophical Society of Texas, Mitglied des Redaktionsausschusses der Zeitschrift Daedalus, des Council of Scholars der Library of Congress, der JASON-Gruppe von Verteidigungsberatern und vieler anderer Gremien und Ausschüsse.

Frühes Leben

Steven Weinberg wurde 1933 in New York City geboren. Seine Eltern waren jüdische Einwanderer; sein Vater, Frederick, arbeitete als Gerichtsstenograph, während seine Mutter, Eva (Israel), eine Hausfrau war. Im Alter von 16 Jahren begann er sich für Naturwissenschaften zu interessieren, da ihm ein Cousin einen Chemiebaukasten vererbte. 1950 machte er seinen Abschluss an der Bronx High School of Science. Er war in der gleichen Abschlussklasse wie Sheldon Glashow, dessen von Weinberg unabhängige Forschungen dazu führten, dass sie (und Abdus Salam) 1979 gemeinsam den Nobelpreis für Physik erhielten.

Weinberg erwarb 1954 seinen Bachelor-Abschluss an der Cornell University. Dort wohnte er im Telluride House. Anschließend ging er an das Niels-Bohr-Institut in Kopenhagen, wo er sein Studium und seine Forschung aufnahm. Nach einem Jahr wechselte Weinberg an die Princeton University, wo er 1957 mit seiner Dissertation "The role of strong interactions in decay processes" (Die Rolle der starken Wechselwirkung bei Zerfallsprozessen) unter der Leitung von Sam Treiman seinen Doktortitel in Physik erwarb.

Karriere und Forschung

Nach seiner Promotion arbeitete Weinberg als Postdoktorand an der Columbia University (1957-59) und an der University of California, Berkeley (1959) und wurde dann an die Fakultät in Berkeley berufen (1960-66). Er forschte an einer Vielzahl von Themen der Teilchenphysik, wie dem Hochenergieverhalten der Quantenfeldtheorie, Symmetriebrechung, Pionenstreuung, Infrarotphotonen und Quantengravitation. In dieser Zeit entwickelte er auch den Ansatz der Quantenfeldtheorie, der in den ersten Kapiteln seines Buches The Quantum Theory of Fields beschrieben wird, und begann mit der Abfassung seines Lehrbuchs Gravitation and Cosmology, nachdem er nach der Entdeckung der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung sein Interesse an der allgemeinen Relativitätstheorie entdeckt hatte. Außerdem wurde er zum leitenden Wissenschaftler am Smithsonian Astrophysical Observatory ernannt. Die Quantentheorie der Felder umfasste drei Bände und über 1 500 Seiten und wird oft als das führende Buch auf diesem Gebiet angesehen.

1966 verließ Weinberg Berkeley und nahm einen Lehrauftrag in Harvard an. Im Jahr 1967 war er Gastprofessor am MIT. In diesem Jahr schlug Weinberg am MIT sein Modell der Vereinigung von Elektromagnetismus und schwachen Kernkräften (wie die am Betazerfall und Kaonenzerfall beteiligten Kräfte) vor, wobei die Massen der Kraftträger des schwachen Teils der Wechselwirkung durch spontane Symmetriebrechung erklärt werden. Einer der grundlegenden Aspekte dieses Modells war die Vorhersage der Existenz des Higgs-Bosons. Weinbergs Modell, das heute als elektroschwache Vereinheitlichungstheorie bekannt ist, wies dieselbe Symmetriestruktur auf wie das von Glashow 1961 vorgeschlagene Modell: Beide enthielten den damals noch unbekannten Mechanismus der schwachen Wechselwirkung zwischen Leptonen, der als Neutralstrom bezeichnet und durch das Z-Boson vermittelt wurde. Die experimentelle Entdeckung der schwachen neutralen Ströme (vermittelt durch das Z-Boson) im Jahr 1973 war ein Beweis für die elektroschwache Vereinheitlichung. Die Arbeit von Weinberg, in der er diese Theorie vorstellte, ist eine der meistzitierten Arbeiten in der Hochenergiephysik überhaupt.

Nach seiner bahnbrechenden Arbeit von 1967 über die Vereinheitlichung der schwachen und elektromagnetischen Wechselwirkung setzte Weinberg seine Arbeit in vielen Bereichen der Teilchenphysik, der Quantenfeldtheorie, der Gravitation, der Supersymmetrie, der Superstrings und der Kosmologie fort. In den Jahren nach 1967 wurde das vollständige Standardmodell der Elementarteilchentheorie durch die Arbeit vieler Beteiligter entwickelt. Darin werden die schwache und die elektromagnetische Wechselwirkung, die bereits durch die Arbeiten von Weinberg, Salam und Glashow vereinheitlicht wurden, mit einer Theorie der starken Wechselwirkung zwischen Quarks in einer übergreifenden Theorie in Einklang gebracht. 1973 schlug Weinberg eine Modifikation des Standardmodells vor, die das fundamentale Higgs-Boson des Modells nicht enthielt. Ebenfalls in den 1970er Jahren schlug er eine Theorie vor, die später als Technicolor bekannt wurde und in der neue starke Wechselwirkungen das Hierarchieproblem lösen.

Weinberg wurde 1973 Eugene-Higgins-Professor für Physik an der Harvard University, ein Amt, das er bis 1983 innehatte. Im Jahr 1979 leistete er Pionierarbeit für die moderne Sichtweise des Renormierungsaspekts der Quantenfeldtheorie, die alle Quantenfeldtheorien als effektive Feldtheorien betrachtet und den Standpunkt früherer Arbeiten (einschließlich seiner eigenen aus dem Jahr 1967) änderte, dass eine vernünftige Quantenfeldtheorie renormierbar sein muss. Dieser Ansatz ermöglichte die Entwicklung der effektiven Theorie der Quantengravitation, der niederenergetischen QCD, der effektiven Feldtheorie für schwere Quarks und anderer Entwicklungen und ist ein Thema von erheblichem Interesse in der aktuellen Forschung.

1979, etwa sechs Jahre nach der experimentellen Entdeckung der neutralen Ströme - d. h. der Entdeckung der vermuteten Existenz des Z-Bosons -, aber nach der experimentellen Entdeckung des von der Theorie vorhergesagten Ausmaßes der Paritätsverletzung aufgrund der Vermischung von Z-Bosonen mit elektromagnetischen Wechselwirkungen im Jahr 1978, wurde Weinberg zusammen mit Glashow und Salam, die unabhängig voneinander eine Theorie der elektroschwachen Vereinheitlichung auf der Grundlage spontaner Symmetriebrechung vorgeschlagen hatten, mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

1982 wechselte Weinberg als Inhaber des Jack S. Josey-Welch Foundation Regents Chair in Science an die University of Texas in Austin und gründete dort eine Gruppe für theoretische Physik, die heute acht ordentliche Professoren hat und zu den führenden Forschungsgruppen auf diesem Gebiet in den USA gehört.

Weinberg wird häufig unter den Top-Wissenschaftlern mit den höchsten Forschungseffektindizes, wie dem h-Index und dem Kreativitätsindex, aufgeführt. Der theoretische Physiker Peter Woit nannte Weinberg "wohl die dominierende Figur in der theoretischen Teilchenphysik während der Periode ihres großen Erfolges von den späten Sechzigern bis zu den frühen Achtzigern" und bezeichnete seinen Beitrag zur elektroschwachen Vereinheitlichung als "bis zum heutigen Tag im Zentrum des Standardmodells, unserem besten Verständnis der fundamentalen Physik". Science News nannte ihn zusammen mit den Theoretikerkollegen Murray Gell-Mann und Richard Feynman die führenden Physiker seiner Zeit und kommentierte: "Unter seinen Kollegen war Weinberg eine der angesehensten Persönlichkeiten in der gesamten Physik oder vielleicht der gesamten Wissenschaft". Sean Carroll nannte Weinberg einen der "besten Physiker, die wir hatten; einen der besten Denker jeglicher Couleur", der "während eines langen und produktiven Lebens außergewöhnlichen Elan und Klarheit des Denkens an den Tag legte", während John Preskill ihn als "einen der versiertesten Wissenschaftler unserer Zeit und einen besonders eloquenten Sprecher der wissenschaftlichen Weltanschauung" bezeichnete. Brian Greene sagte, Weinberg habe eine "verblüffende Fähigkeit, in die Tiefen der Natur zu blicken", die "unser Verständnis des Universums zutiefst geprägt" habe. Bei der Verleihung des Breakthrough-Preises 2020 bezeichnete Juri Milner, einer der Begründer des Preises, Weinberg als "Schlüsselarchitekt" einer "der erfolgreichsten physikalischen Theorien aller Zeiten", während der Stringtheoretiker Juan Maldacena, der Vorsitzende des Auswahlkomitees, sagte: "Steven Weinberg hat viele der wichtigsten theoretischen Werkzeuge entwickelt, die wir für die Beschreibung der Natur auf fundamentaler Ebene verwenden".

Andere Beiträge

Neben seiner wissenschaftlichen Forschung war Weinberg ein öffentlicher Sprecher für die Wissenschaft. Er sagte vor dem Kongress zur Unterstützung des Supraleitenden Superbeschleunigers aus, schrieb Artikel für die New York Review of Books und hielt verschiedene Vorträge über die größere Bedeutung der Wissenschaft. Seine für die Öffentlichkeit geschriebenen Bücher über Wissenschaft verbinden die typische wissenschaftliche Popularisierung mit dem, was traditionell als Wissenschaftsgeschichte und -philosophie und Atheismus gilt. Sein erstes populärwissenschaftliches Buch, The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe (1977), beschrieb den Beginn des Universums mit dem Urknall und lieferte Argumente für seine Expansion.

Obwohl er immer noch Physik unterrichtete, wandte er sich in späteren Jahren der Wissenschaftsgeschichte zu, was in To Explain the World (Die Welt erklären) gipfelte: Die Entdeckung der modernen Wissenschaft (2015). Eine feindselige Rezension im Wall Street Journal von Steven Shapin zog eine Reihe von Kommentaren, eine Antwort von Weinberg und einen Meinungsaustausch zwischen Weinberg und Arthur Silverstein in der NYRB im Februar 2016 nach sich.

Im Jahr 2016 wurde Weinberg zum Standardvertreter der Lehrkräfte und Studenten, die sich gegen ein neues Gesetz wandten, das das Tragen von verdeckten Waffen in den Klassenzimmern der UT erlaubte. Er kündigte an, dass er das Tragen von Waffen in seinen Klassen verbieten würde, und sagte, er würde zu seiner Entscheidung stehen, in dieser Angelegenheit gegen die Universitätsvorschriften zu verstoßen, selbst wenn er mit einer Klage konfrontiert würde. Weinberg ging nie in den Ruhestand und lehrte bis zu seinem Tod an der UT.

Persönliches Leben

Im Jahr 1954 heiratete Weinberg die Rechtswissenschaftlerin Louise Goldwasser, mit der er eine Tochter, Elizabeth, hatte.

Weinberg starb am 23. Juli 2021 im Alter von 88 Jahren in einem Krankenhaus in Austin, wo er sich seit einigen Wochen in Behandlung befand.

Weltanschauung

Weinberg bezeichnete sich als liberal.

Ansichten zur Religion

Weinberg war ein Atheist. Bevor er ein Verfechter der Urknalltheorie wurde, erklärte Weinberg: "Die Theorie des stationären Zustands ist philosophisch gesehen die attraktivste Theorie, weil sie dem Bericht der Genesis am wenigsten ähnelt."

Ansichten über Israel

Weinberg war bekannt für seine Unterstützung Israels, das er als "die 'exponierteste Stelle' in einem Krieg zwischen liberalen Demokratien und muslimischen Theokratien" bezeichnete. Er schrieb 1997 den Aufsatz "Der Zionismus und seine Gegner" zu diesem Thema.

In den 2000er Jahren sagte Weinberg Reisen zu Universitäten im Vereinigten Königreich wegen des britischen Boykotts gegen Israel ab. Damals erklärte er: "In Anbetracht der Geschichte der Angriffe auf Israel und der Unterdrückung und Aggressivität anderer Länder im Nahen Osten und anderswo deutet der Boykott Israels auf eine moralische Blindheit hin, für die es schwer ist, eine andere Erklärung als Antisemitismus zu finden."

Ehrungen und Auszeichnungen

Ehrendoktorwürde von elf Institutionen: University of Chicago, Knox College, University of Rochester, Yale University, City University of New York, Dartmouth College, Weizmann Institute, Clark University, Washington College, Columbia University, Bates College.

Amerikanische Akademie der Künste und Wissenschaften, gewählt 1968

Fellow der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft, gewählt 1971

Nationale Akademie der Wissenschaften, gewählt 1972

J. Robert-Oppenheimer-Gedächtnispreis, 1973

Richtmyer-Gedächtnispreis (1974)

Dannie-Heineman-Preis für mathematische Physik, 1977

Steel Foundation Science Writing Award, 1977, für das Buch The First Three Minutes

Elliott-Cresson-Medaille (Franklin-Institut), 1979

Nobelpreis für Physik, 1979

1981 zum ausländischen Mitglied der Royal Society (ForMemRS) gewählt

Gewählt in die Amerikanische Philosophische Gesellschaft (1982)

James-Madison-Medaille der Universität Princeton, 1991

Nationale Medaille für Wissenschaft, 1991

Präsident der Philosophischen Gesellschaft von Texas, 1992

Lewis-Thomas-Preis für das Schreiben über Wissenschaft, 1999

Humanist des Jahres, Amerikanischer Humanistenverband, 2002

Benjamin-Franklin-Medaille für herausragende Leistungen in den Wissenschaften, Amerikanische Philosophische Gesellschaft, 2004

James Joyce Preis, University College Dublin, 2009

Durchbruchpreis, 2020

Ausgewählte Veröffentlichungen

Eine Liste von Weinbergs Veröffentlichungen ist auf arXiv und Scopus zu finden.

Bibliographie: Bücher als Autor/Koautor

Gravitation und Kosmologie: Grundlagen und Anwendungen der Allgemeinen Relativitätstheorie (1972)

Die ersten drei Minuten: A Modern View of the Origin of the Universe (1977, aktualisiert mit neuem Nachwort 1993, ISBN 0-465-02437-8)

Die Entdeckung der subatomaren Teilchen (1983)

Elementarteilchen und die Gesetze der Physik: Die Dirac-Gedächtnisvorlesungen von 1986 (1987; mit Richard Feynman)

Träume von einer endgültigen Theorie: Die Suche nach den grundlegenden Gesetzen der Natur (1993), ISBN 0-09-922391-0

The Quantum Theory of Fields (drei Bände: I Foundations 1995, II Modern Applications 1996, III Supersymmetry 2000, Cambridge University Press, ISBN 0-521-67053-5, ISBN 0-521-67054-3, ISBN 0-521-66000-9)

Facing Up: Die Wissenschaft und ihre kulturellen Widersacher (2001, 2003, HUP)

Glory and Terror: The Coming Nuclear Danger (2004, NYRB)

Kosmologie (2008, OUP)

Seeansichten: This World and the Universe (2010), Belknap Press of Harvard University Press, ISBN 0-674-03515-1.

Vorlesungen über Quantenmechanik (2012, zweite Auflage 2015, CUP)

To Explain the World: Die Entdeckung der modernen Wissenschaft (2015), Harper/HarperCollins Publishers, ISBN 978-0-06-234665-0

Third Thoughts (2018), Belknap Press, ISBN 978-0-674-97532-3

Vorlesungen über Astrophysik (2019, CUP, ISBN 978-1-108-41507-1)

Grundlagen der modernen Physik (2021, CUP, ISBN 978-1-108-84176-4)

Akademische Artikel

Weinberg, Steven (20. November 1967). "Ein Modell der Leptonen". Physical Review Letters. Amerikanische Physikalische Gesellschaft (APS). 19 (21): 1264-1266. Bibcode:1967PhRvL..19.1264W. doi:10.1103/physrevlett.19.1264. ISSN 0031-9007.

Feinberg, G.; Weinberg, S. (1. April 1961). "Erhaltungssatz für Myonen". Physical Review Letters. Amerikanische Physikalische Gesellschaft (APS). 6 (7): 381-383. Bibcode:1961PhRvL...6..381F. doi:10.1103/physrevlett.6.381. ISSN 0031-9007.

Pais, Abraham; Weinberg, Steven; Quigg, Chris; Riordan, Michael; Panofsky, Wolfgang K.H.; Trimble, Virginia (April 1, 1997). 100 Jahre Elementarteilchen [Beam Line, vol. 27, issue 1, Spring 1997] (Bericht). Büro für wissenschaftliche und technische Informationen (OSTI). doi:10.2172/790903.

Weinberg, S. (2010). "Pionen in der Large N Quantenchromodynamik". Phys. Rev. Lett. 105 (26): 261601. arXiv:1009.1537. Bibcode:2010PhRvL.105z1601W. doi:10.1103/PhysRevLett.105.261601. PMID 21231642. S2CID 46210811.

Weinberg, S. (2012). "Collapse of the State Vector". Phys. Rev. A. 85 (6): 062116. arXiv:1109.6462. Bibcode:2012PhRvA..85f2116W. doi:10.1103/physreva.85.062116. S2CID 119273840.

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A Designer Universe?, eine Widerlegung von Angriffen auf die Evolutionstheorien und die Kosmologie (z.B. unter dem Stichwort Intelligent Design), basiert auf einem Vortrag, den er im April 1999 auf der Conference on Cosmic Design der American Association for the Advancement of Science in Washington, D.C. gehalten hat. Dieses und andere Werke bringen Weinbergs starke Position zum Ausdruck, dass Wissenschaftler bei der Verteidigung der Wissenschaft gegen wissenschaftsfeindliche Religiosität weniger passiv sein sollten.

Beautiful Theories, ein Artikel, der aus Dreams of a Final Theory von Steven Weinberg aus dem Jahr 1992 nachgedruckt wurde und sich mit der Natur der Schönheit in physikalischen Theorien beschäftigt.

The Crisis of Big Science, 10. Mai 2012, New York Review of Books. Weinberg stellt die Absage des supraleitenden Superbeschleunigers in den Kontext einer größeren nationalen und globalen sozioökonomischen Krise, einschließlich einer allgemeinen Krise bei der Finanzierung der wissenschaftlichen Forschung und der Bereitstellung einer angemessenen Bildungs-, Gesundheits-, Verkehrs- und Kommunikationsinfrastruktur sowie der Strafjustiz und Strafverfolgung.