Freeman Dyson

Freeman Dyson an der Harvard University

Freeman John Dyson (* 15. Dezember 1923 in Crowthorne in Berkshire) ist ein englischer/US-amerikanischer Physiker und Mathematiker.

Leben und Werk

Freeman Dyson − ein Sohn des englischen Komponisten George Dyson − studierte Mathematik in Cambridge auch bei Godfrey Harold Hardy, wo er 1945 seinen Bachelor-Abschluss machte. Dyson veröffentlichte in den 1940er Jahren u.a. mathematische Arbeiten über die Theorie der Partitionen und Diophantische Approximation aus dem Umfeld des Thue-Siegel-Roth-Theorems. Freeman Dyson arbeitete während des Zweiten Weltkriegs als Analytiker beim britischen Bomber Command ^[1] Nach dem Krieg wechselte er in die theoretische Physik und ging nach Princeton (USA), wo er 1948/49 und ab 1950 Mitglied des Institute for Advanced Study war. Seit 1953 ist er ein ständiges Mitglied und Professor. 1957 wurde er US-amerikanischer Staatsbürger.

In den Nachkriegsjahren beschäftigte sich Dyson mit dem Beweis der Äquivalenz^[2] der zwei Formulierungen der Quantenelektrodynamik (QED), die zu dieser Zeit existierten, der anschaulichen Diagramm-Formulierung von Richard Feynman und des Variationsansatzes von Julian Schwinger und Shinichirō Tomonaga. Seine Aufsätze trugen wesentlich zur Akzeptanz der Feynmanschen Formulierung der QED bei. Auch der sog. Dyson'sche Zeitordnungsoperator, der in der Quantenmechanik eine grundlegende Rolle spielt,^[3] ist nach ihm benannt.

Nach den Erfolgen in der QED wollte er ab 1950 ähnliche Diagrammverfahren als Professor an der Cornell University auf die Mesonentheorie der starken Wechselwirkung und speziell auf die damals zum Beispiel in Chicago unter Leitung von Enrico Fermi durchgeführten Streuexperimente von Mesonen an Nukleonen anwenden. Trotz scheinbar guter Übereinstimmung mit dem Experiment brachte ihm ein Besuch bei Fermi in Chicago die Ernüchterung.^[4] Dieser riet ihm davon ab, sich weiter damit zu beschäftigen, die Theorie würde kein klares physikalisches Bild wiedergeben und mathematisch nicht konsistent sein, die Erfolge nur Folge geschickt den Experimenten angepasster Parameter. Dyson wandte sich daraufhin zunächst der Festkörperphysik zu.

Von 1957 bis 1961 war er Mitarbeiter am Orion-Projekt, das die Möglichkeiten von interstellaren Weltraumflügen mithilfe eines Nuklearantriebs untersuchte.^[5] Ein Prototyp mit konventionellem Sprengstoff wurde getestet, das Projekt wurde allerdings eingestellt, nachdem die Nutzung von Nuklearwaffen in der Atmosphäre durch den Vertrag zum Verbot von Nuklearwaffentests in der Atmosphäre, im Weltraum und unter Wasser verboten wurde.^[6]

In einer seiner wissenschaftlichen Arbeiten argumentierte Dyson, dass eine fortgeschrittene Zivilisation einen Stern vollständig mit einer Struktur umgeben könnte, um die Energiegewinnung zu maximieren (siehe Dyson-Sphäre). Doch selbst wenn dies gelänge und Licht aller Wellenlängen genutzt werden könnte, würde die Struktur Wärmestrahlung im Infrarotbereich abgeben. Er schlussfolgerte daraus, dass eine Methode zur Suche nach außerirdischem Leben darin bestünde, nach großen Objekten zu suchen, die im Infrarotbereich strahlen.^[7]

Dyson hat außerdem vorgeschlagen, einen sogenannten Dyson-Baum zu konstruieren, eine genetisch veränderte Pflanze, die in der Lage wäre, auf einem Kometen zu wachsen. Er vermutete, dass Kometen, ausgehöhlt und mit einer atembaren Atmosphäre ausgestattet, als Lebensraum für Menschen im äußeren Sonnensystem dienen könnten.

Bekannt ist Dyson vor allem als mathematischer Physiker. Beispielsweise behandelte er die Theorie der wechselwirkenden Spin-Wellen mit von ihm eingeführten Dyson-Bosonen^[8] und lieferte wichtige Beiträge zur Theorie der Zufallsmatrizen (englisch Random matrix). Anfang der 70er Jahre stellte er in einer Konversation mit dem Zahlentheoretiker Montgomery deren Beziehung zu der Verteilung der Nullstellen der Riemannschen Zetafunktion her. Bekannt ist auch sein Aufsatz Time without end – physics and biology in an open universe, Reviews of modern physics, Bd. 51, 1979, in der er die Zukunft des Lebens in einem immer weiter expandierenden Universum untersucht.

In "Missed opportunities", Bulletin American Mathematical Society, 1972, setzt er sich kritisch mit der in der Geschichte häufig mangelnden Kommunikation zwischen Physikern und Mathematikern auseinander, und in "Unfashionable pursuits", Mathematical Intelligencer, 1983, bricht er eine Lanze für unkonventionelle Forschungsrichtungen (u. a. George Green, Hermann Graßmann).

Dyson hat sich auch immer wieder mit philosophischen Problemen befasst. Beispielsweise schlägt er in seinem Buch Infinite in all Directions eine dreistufige Metaphysik des Geistes vor: "The universe shows evidence of the operations of mind on three levels. The first level is the level of elementary physical processes in quantum mechanics. [...] The second level at which we detect the operations of mind is the level of direct human experience. [...] [I]t is reasonable to believe in the existence of a third level of mind, a mental component of the universe. If we believe in this mental component and call it God, then we can say that we are small pieces of God's mental apparatus" (S. 297).

In seinem Buch Origins of Life argumentiert er im Gegensatz zur herrschenden Meinung dafür, dass Proteine vor den Nukleinsäuren existierten.

In jüngster Zeit befasste er sich mit Fragestellungen um die globale Erwärmung, und insbesondere dem Einfluss der erhöhten Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre auf diese. Wohl in Anlehnung an seinen Dyson-Baum erhofft er sich für die Zukunft die Entwicklung von genetisch veränderten Bäumen, die – als CO₂-Senken dienend – über weite Flächen der Erde angebaut werden sollten.^[9]

Freeman Dyson ist der Vater der Journalistin Esther Dyson und des Wissenschaftshistorikers George Dyson.

Mitgliedschaften

• Seit 1952: Mitglied der Londoner Royal Society
• Seit 1964: National Academy of Sciences der USA
• Seit 1975: Korrespondierendes Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften.

Auszeichnungen

• 1965: Dannie-Heineman-Preis
• 1966: Lorentz-Medaille
• 1968: Hughes Medal
• 1969: Max-Planck-Medaille
• 1991: Oersted Medal
• 2000: Templeton-Preis
• 2003: Pomerantschuk-Preis.

Ehrungen

• 1968: Ehrendoktor der Yeshiva University
• 1974: Ehrendoktor der Universitäten von Glasgow sowie von Princeton.

Veröffentlichungen

• Selected papers with commentary, American Mathematical Society 1996 (Kommentar von Dyson)
• Scientist as rebel, New York Review Books 2006
• Disturbing the universe, Harper and Row, New York 1979, ISBN 0060111089, Basic Books 2001 (autobiografische Aufsätze)
• Infinite in all directions, Harper and Row 1988 (Gifford Lectures in Aberdeen)
• Time without end – physics and biology in an open universe. In: Reviews of modern physics, Bd. 51, 1979
  • Zeit ohne Ende. Physik und Biologie in einem offenem Universum. Übersetzt von Rolf Herken. Brinkmann & Bose, Berlin 1989, ISBN 3-922660-39-8 (Übersetzung des Aufsatzes Time without end, Reviews of Modern Physics, Band 51, 1979)
• From Eros to Gaia, Pantheon Books, New York 1992
• Imagined worlds, Harvard University Press 1997
• Origins of Life, Cambridge University Press 1985, 1999
• The Sun, the Genome and the Internet: tools of scientific revolutions, Oxford University Press 1999
• Freeman J. Dyson: Die Sonne, das Genom und das Internet: wissenschaftliche Innovation und die Technologien der Zukunft. Frankfurt am Main: S. Fischer 2000, ISBN 3-10-015335-9

Literatur

• Wolfgang Neuhaus: Eine kurze Zukunftsgeschichte der Technologie. Die Wissenschaftsliteratur des Freeman Dyson. In: Das Science Fiction Jahr 2004, hrsg. von Sascha Mamczak und Wolfgang Jeschke, München 2004, ISBN 3-453-87896-5, S. 485-501.
• Silvan S. Schweber: Quantum electrodynamics and the men who made it, Princeton 1994

Weblinks

 Commons: Freeman Dyson – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Literatur von und über Freeman Dyson im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Freeman Dysons Homepage
• Nicholas Dawidoff: The Civil Heretic - Freeman Dyson - Profile ("New York Times", 29. März 2009, engl.)
• Gravity is Cool, or, Why our Universe is Hospitable to Life: Text der Oppenheimer Vorlesung (University of California, Berkeley, 9. März 2000)
• Dyson "George Green and I", Erinnerungen
• Dyson als Mathematiker
• Dyson: Lectures on Advanced Quantum Mechanics (QED), Cornell 1951
• Dyson The S-Matrix in QED, Physical Review 1949
• Dyson Radiation theories of Tomonaga, Schwinger and Feynman, Physical Review 1949
• Dyson „Birds and Frogs“, Notices AMS 2009, runterladbar als pdf Datei

Einzelnachweise

1. ↑ Siehe Disturbing the universe
2. ↑ Dyson Radiation theories of Schwinger, Tomonaga and Feynman. Physical Review Bd. 75, 1949, 486, und The S-Matrix in Quantum Electrodynamics. Ibid., 1736. Wiederabgedruckt in Schwinger ed. "Selected papers on QED", dover. Seine "Lectures on Advanced Quantum mechanics", Cornell 1951, sind online
3. ↑ Siehe z. B. Mathematische Struktur der Quantenmechanik
4. ↑ Dyson A meeting with Enrico Fermi, Nature, Bd.427, 22. Januar 2004
5. ↑ F.J. Dyson: Interstellar Transport. Physics Today, Oktober 1968, S. 41-45, pdf abgerufen am 7, November 2011
6. ↑ Siehe seinen Bericht in Disturbing the universe. Sowie Dyson Interstellar transport, physics today Oktober 1968.
7. ↑ Dyson Search for artificial sources of infrared radiation, Science Bd.131, 1960, 1667, auch in Cameron "Interstellar communication", sowie The search for extraterrestrial technology, in Marshak ed. "Perspectives in modern physics", 1966 (Bethe-Festschrift)
8. ↑ Physical Review Bd.102, 1956, 1217
9. ↑ Freeman Dyson: The Question of Global Warming, The New York Review of Books, Volume 55, Number 10 • June 12, 2008

Normdaten: PND: 119206269 (PICA) | LCCN: n79056129 | VIAF: 19745011 | WorldCat | WP-Personeninfo