Panorama

Der Verteidiger der vielen Welten

09.01.2023 - Vor 100 Jahren wurde der amerikanische Physiker Bryce Seligman DeWitt geboren, der bedeutende Beiträge zur Quantenfeldtheorie und Quantenkosmologie geleistet hat.

„Trotz vieler Auszeichnungen für seine Arbeit war er wohl einer der am meisten unterschätzten führenden Wissenschaftler des späten 20. Jahrhunderts“, lautete 2004 das Urteil im Nachruf auf den amerikanischen Physiker Bryce DeWitt, der ein unermüdlich reisender Forscher war und insbesondere einen bleibenden Beitrag beim Versuch geleistet hat, die Gravitation zu quantisieren.

Geboren wurde er am 8. Januar 1923 als Carl Bryce Seligman in der Stadt Dinuba in Kalifornien. Sein Vater war Landarzt, seine Mutter Lehrerin für Latein und Mathematik. Als er mit 12 Jahren in ein renommiertes Internat in Middlesex, Massachusetts, kam, wurde er mit Vorurteilen wegen seines jüdisch klingenden Namens konfrontiert. Sein Vater änderte daher seinen Nachnamen zu DeWitt, einem Nachnamen aus der Familie seiner Mutter.

Bryce erwies sich als sehr begabter Schüler und wurde bereits mit 16 Jahren an der Universität Harvard aufgenommen. Nach seinem Bachelor-Abschluss meldete er sich 1943 bei der US-Marine als Flieger, wurde aber erst im Januar 1944 genommen, ohne jedoch noch in Kämpfe verwickelt zu werden. In der Zwischenzeit arbeitete er am Calutron-Beschleuniger in Berkeley an der Uran-Trennung für das Manhattan-Projekt.

Zurück in Harvard begann Bryce DeWitt 1947 beim späteren Physik-Nobelpreisträger Julian Schwinger seine Doktorarbeit, für die er das Thema der Quantisierung der Gravitation wählte, das ihn in seiner gesamten wissenschaftlichen Laufbahn begleiten sollte. In Harvard lernte er auch seine Frau, die französische Physikerin Cecile Morette (1922 – 2017), kennen.

Von Juni bis September 1950 forschte er bei Wolfgang Pauli an der ETH Zürich. Dieser urteilte über DeWitts Promotionsthema: „Das ist ein sehr wichtiges Problem. Aber da braucht es jemand wirklich schlaues!“ DeWitt ließ sich davon nicht abschrecken und ging anschließend als Postdoktorand nach Bombay ans Tata Institute for Fundamental Research, während seine Frau, nun Cecile Morette-DeWitt in Les Houches in den französischen Alpen die berühmte Sommerschule für theoretische Physik gründete. Les Houches wurde nicht nur für die beiden zu einer Stätte für wichtige Begegnungen mit anderen Forschenden und einer breiten Palette an Themen der theoretischen Physik. Bryce und Cecile ergänzten sich zudem durch ihre unterschiedlichen Prägungen, wenn es um die Anwendung der Mathematik auf Probleme der Physik ging.

DeWitts akademische Laufbahn führte ihn im Laufe der 1950er- und 1960er-Jahre immer wieder an das Institute for Advanced Study, aber auch für dreieinhalb Jahre an das Lawrence Livermore National Laboratory, wo er sich unter anderem mit hydrodynamischen Berechnungen für die Kernwaffenforschung befasste. Die dort erworbene Expertise konnte er viele Jahre später gebrauchen, um das Verhalten verschmelzender Schwarzer Löcher zu berechnen.

DeWitt gilt als Pionier bei der Entwicklung von Methoden zur Quantisierung der Gravitation sowie der Yang-Mills-Theorie, eine nicht-abelsche Eichtheorie zur Beschreibung der starken und schwachen Wechselwirkung. Die dafür 1961 von Richard Feynman gefundenen Quantisierungsregeln konnte DeWitt auf höhere Ordnungen der Störungstheorie erweitern.

Zusammen mit John Archibald Wheeler entwickelte er 1967 eine Gleichung, die Ideen der Quantenmechanik (QM) und der Allgemeinen Relativitätstheorie (ART) kombinierte. Die Wheeler-DeWitt-Gleichung war ein wichtiger Versuch auf dem Weg zu einer Theorie der Quantengravitation und führte zu grundlegenden Fragen über die Bedeutung der Zeit in QM und ART. In der Kosmologie diente die Gleichung als eine Art Schrödinger-Gleichung für die Wellenfunktion des Universums.

DeWitt wurde 1972 Professor an der University of Texas in Austin (Texas), wo er 1972 bis 1986 Direktor des Center of Relativity war und bis zu seiner Emeritierung im Jahr 2000 arbeitete. Ebenfalls 1972 nahm er an der ersten Sommerschule in Les Houches zur Physik Schwarzer Löcher teil. „Das war eine aufregende Zeit, die in der Sommerschule in Les Houches 1972 gipfelte, in der wir die meisten der großen Probleme im Bereich der schwarzen Löcher gelöst haben“, erinnerte sich später Stephen Hawking, der einer der richtungsweisenden Teilnehmer war.

Wichtig war DeWitts Eintreten für die „Relative State“-Formulierung der Quantenmechanik, die der Physiker Hugh Everett III im Jahr 1957 entwickelt hatte. Demnach waren gewissermaßen alle möglichen quantenmechanischen Messergebnisse real. Dewitt prägte dafür die Bezeichnung Viel-Welten-Theorie. Als er 1968 feststellen musste, dass der Physiker Max Jammer, der ein Buch über die Interpretation der Quantenmechanik schreiben wollte, nie von Everetts Theorie gehört hatte, bemühte sich DeWitt erfolgreich, diese einem größeren Kreis bekannt zu machen, unter anderem durch einen Artikel in „Physics Today“ im September 1970.

Zusammen mit seiner Frau gehörte DeWitt zu den Leitern einer Sonnenfinsternis-Expedition, welche die Messung der von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagten Lichtablenkung durch die Gravitation der Sonne mit modernerer Technik und größerer Genauigkeit wiederholte.

Von der Beschäftigung mit verschmelzenden Schwarzen Löchern und mit Quantenfeldtheorie in gekrümmten Raumzeiten, wandte sich DeWitt im Laufe der 1970er-Jahre der Entwicklung einer Quantenfeldtheorie ohne Hamiltonian zu. Seine Forschungen gipfelten in einem über 1000-seitigen Buch („The Global Approach to Quantum Field Theory“, das er 2003 im Alter von 80 Jahren veröffentlichte. Sein Magnum Opus überlebte er nur knapp ein Jahr, als er an den Folgen von Bauchspeicheldrüsenkrebs starb, an dem er bereits mehrere Jahre gelitten hatte. Er hinterließ seine Frau, die 2017 im hohen Alter von 95 Jahren starb, und vier Töchter.

Alexander Pawlak
 

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