יעקב בקנשטיין
יעקב דוד בקנשטיין (1 במאי 1947 – 16 באוגוסט 2015) היה פיזיקאי תיאורטי ישראלי-אמריקאי יליד מקסיקו, שתרם תרומות יסודיות להקמת התרמודינמיקה של חורים שחורים ולהיבטים אחרים של הקשרים בין מידע לכבידה.
חיים מוקדמים וחינוך
יעקב בקנשטיין נולד במקסיקו סיטי ליוסף ואסתר (לבית ולדסלבובסקי), יהודים פולנים שהיגרו למקסיקו. הוא עבר לארצות הברית בצעירותו, וקיבל אזרחות אמריקאית ב-1968. הוא היה גם אזרח ישראל.
בקנשטיין למד במכון הפוליטכני של ברוקלין, הידוע כיום כבית הספר להנדסה של אוניברסיטת ניו יורק (NYU Tandon), שם קיבל תואר ראשון ותואר שני במדעים ב-1969. הוא המשיך לקבל תואר דוקטור לפילוסופיה מאוניברסיטת פרינסטון ב-1972, תחת הנחייתו של ג'ון ארצ'יבלד וילר.
לבקנשטיין היו שלושה ילדים עם אשתו, בילה. כל שלושת ילדיו, יהונדב, אוריה ורבקה בקנשטיין, הפכו למדענים. בקנשטיין היה ידוע כאדם דתי ומאמין, וצוטט כאומר: "אני מסתכל על העולם כתוצר של אלוהים, הוא קבע חוקים מאוד ספציפיים ואנחנו נהנים לגלות אותם באמצעות עבודה מדעית."
קריירה מדעית
עד 1972 פרסם בקנשטיין שלושה מאמרים משפיעים על תופעת החורים השחורים, שבהם הציע את משפט "אין שיער" והציג תיאוריה על התרמודינמיקה של חורים שחורים. בשנים שלאחר מכן המשיך בקנשטיין לחקור חורים שחורים ופרסם מאמרים על האנטרופיה והמסה הקוונטית שלהם.
בקנשטיין היה עמית פוסט-דוקטורט באוניברסיטת טקסס באוסטין בין השנים 1972–1974. לאחר מכן עלה לישראל כדי להרצות וללמד באוניברסיטת בן-גוריון בבאר שבע. ב-1978 הפך לפרופסור מן המניין וב-1983 לראש המחלקה לאסטרופיזיקה.
בשנת 1990 הפך לפרופסור באוניברסיטה העברית בירושלים ומונה לראש המחלקה לפיזיקה תיאורטית שלוש שנים לאחר מכן. הוא נבחר לחבר האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים בשנת 1997. הוא היה חוקר אורח במכון ללימודים מתקדמים בפרינסטון בשנים 2009 ו-2010.
בנוסף להרצאות ולשהויות ברחבי העולם, המשיך בקנשטיין לכהן כפרופסור לפיזיקה תיאורטית על שם פולק באוניברסיטה העברית עד מותו בגיל 68 בהלסינקי, פינלנד. הוא נפטר באופן בלתי צפוי ב-16 באוגוסט 2015, חודשים ספורים לאחר שקיבל את פרס איינשטיין של האגודה האמריקאית לפיזיקה "על עבודתו פורצת הדרך בנושא אנטרופיה של חורים שחורים, שהשיקה את תחום התרמודינמיקה של חורים שחורים ושינתה את המאמץ ארוך השנים לאיחוד מכניקת הקוונטים והכבידה". הוא נפטר במהלך ביקור בהלסינקי.
תרומות לפיזיקה
בשנת 1972 היה בקנשטיין הראשון להציע שלחורים שחורים צריכה להיות אנטרופיה מוגדרת היטב. הוא כתב שהאנטרופיה של חור שחור פרופורציונלית לשטח אופק האירועים שלו. בקנשטיין גם ניסח את החוק השני המוכלל של התרמודינמיקה, תרמודינמיקה של חורים שחורים, עבור מערכות הכוללות חורים שחורים. שתי התרומות אושרו כאשר סטיבן הוקינג (ובאופן בלתי תלוי, זלדוביץ' ואחרים) הציעו את קיומה של קרינת הוקינג שנתיים לאחר מכן. הוקינג התנגד בתחילה לרעיון של בקנשטיין בטענה שחור שחור אינו יכול להקרין אנרגיה ולכן אינו יכול להיות בעל אנטרופיה. עם זאת, ב-1974 ביצע הוקינג חישוב ארוך ששכנע אותו שחלקיקים אכן יכולים להיפלט מחורים שחורים. כיום זה ידוע כקרינת הוקינג. מנחה הדוקטורט של בקנשטיין, ג'ון ארצ'יבלד וילר, עבד איתו גם על פיתוח משפט "אין שיער", התייחסות לאמירתו של וילר ש"לחורים שחורים אין שיער", בתחילת שנות ה-70. הצעתו של בקנשטיין הוכחה כלא יציבה, אך היא הייתה משפיעה בפיתוח התחום.
בהתבסס על עבודתו בתרמודינמיקה של חורים שחורים, הדגים בקנשטיין גם את גבול בקנשטיין: יש גבול עליון לכמות המידע שניתן לאחסן באזור סופי של מרחב בעל כמות אנרגיה סופית (מה שדומה לעיקרון ההולוגרפי).
בשנת 1982 פיתח בקנשטיין מסגרת קפדנית להכללת חוקי האלקטרומגנטיות כדי לטפל בקבועים פיזיקליים משתנים. המסגרת שלו מחליפה את קבוע המבנה הדק בשדה סקלרי. עם זאת, מסגרת זו לשינוי קבועים לא שילבה כבידה.
בשנת 2004 חיזק בקנשטיין את תיאוריית הדינמיקה הניוטונית המונהגת (MOND) של מרדכי מילגרום על ידי פיתוח גרסה יחסותית. היא ידועה כ-TeVeS (טנזור/וקטור/סקלר) והיא מציגה שלושה שדות שונים במרחב-זמן כדי להחליף את שדה הכבידה האחד.
פרסים והכרה
- פרס ארנסט דוד ברגמן למדע (ישראל) ב-1977
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →- פרס לנדאו למחקר בפיזיקה (ישראל) ב-1981
- פרס ראשון במאמר לקרן מחקר הכבידה (ארצות הברית) ב-1981
- פרס רוטשילד במדעי הפיזיקה ב-1988
- נבחר לאקדמיה הלאומית הישראלית למדעים ב-1997
- פרס שני במאמר לקרן מחקר הכבידה ב-2001
- נבחר לאקדמיה העולמית למדעים יהודיים ב-2003
- פרס ויצמן במדעים מדויקים (תל אביב, ישראל) ב-2011
- פרס איינשטיין של האגודה האמריקאית לפיזיקה ב-2015
עבודות שפורסמו
- J. D. Bekenstein, Information in the Holographic Universe. Scientific American, Volume 289, Number 2, August 2003, p. 61.
- J. D. Bekenstein and M. Schiffer, Quantum Limitations on the Storage and Transmission of Information, Int. J. of Modern Physics 1:355–422 (1990).
- J. D. Bekenstein, Entropy content and information flow in systems with limited energy, Phys. Rev. D 30:1669–1679 (1984) . [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Communication and energy, Phys. Rev A 37(9):3437–3449 (1988) . [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Entropy bounds and the second law for black holes, Phys. Rev. D 27(10):2262–2270 (1983). [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Specific entropy and the sign of the energy, Phys. Rev. D 26(4):950–953 (1982). [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Black holes and everyday physics, General Relativity and Gravitation, 14(4):355–359 (1982). [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Universal upper bound to entropy-to-energy ratio for bounded systems, Phys. Rev. D 23:287–298 (1981). [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Energy cost of information transfer, Phys. Rev. Lett 46:623–626. (1981). [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Black-hole thermodynamics, Physics Today, 24–31 (Jan. 1980).
- J. D. Bekenstein, Statistical black hole thermodynamics, Phys. Rev. D 12:3077–3085 (1975). [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Generalized second law of thermodynamics in black hole physics, Phys. Rev. D 9:3292–3300 (1974) . [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Black holes and entropy, Phys. Rev. D 7:2333–2346 (1973). [citeseer]
- J. D. Bekenstein, Black holes and the second law, Nuovo Cimento Letters 4:737–740 (1972).
- J. D. Bekenstein, Nonexistence of baryon number of static black holes, Phys. Rev. D 5:2403–2412 (1972). [citeseer]