Jacob Bekenstein

Jacob Bekenstein

Jacob David Bekenstein (in ebraico: יעקב דוד בקנשטיין; 1 maggio 1947 – 16 agosto 2015) è stato un fisico teorico messicano-americano-israeliano che ha dato contributi fondamentali alle basi della termodinamica dei buchi neri e ad altri aspetti delle connessioni tra informazione e gravitazione.

Primi anni e formazione

Jacob Bekenstein è nato a Città del Messico da Joseph ed Esther (nata Vladaslavotsky), ebrei polacchi immigrati in Messico. Si è trasferito negli Stati Uniti durante la giovinezza, ottenendo la cittadinanza statunitense nel 1968. Era anche cittadino israeliano.

Bekenstein ha frequentato il Polytechnic Institute of Brooklyn, ora noto come New York University Tandon School of Engineering, ottenendo sia una laurea che un master in scienze nel 1969. Ha poi conseguito un dottorato di ricerca presso l'Università di Princeton nel 1972, lavorando sotto la direzione di John Archibald Wheeler.

Bekenstein ha avuto tre figli con sua moglie, Bilha. Tutti e tre i figli, Yehonadav, Uriya e Rivka Bekenstein, sono diventati scienziati. Bekenstein era noto come un uomo religioso e credente, ed è stato citato mentre diceva: "Guardo il mondo come un prodotto di Dio; Egli ha stabilito leggi molto specifiche e noi ci dilettiamo nello scoprirle attraverso il lavoro scientifico".

Carriera scientifica

Nel 1972, Bekenstein aveva già pubblicato tre articoli influenti sul fenomeno stellare dei buchi neri, postulando il teorema dell'assenza di capelli e presentando una teoria sulla termodinamica dei buchi neri. Negli anni successivi, Bekenstein ha continuato la sua esplorazione dei buchi neri, pubblicando articoli sulla loro entropia e massa quantistica.

Bekenstein è stato ricercatore post-dottorato presso l'Università del Texas ad Austin dal 1972 al 1974. Successivamente è immigrato in Israele per tenere conferenze e insegnare all'Università Ben-Gurion del Negev a Be'er Sheva. Nel 1978 è diventato professore ordinario e nel 1983 capo del dipartimento di astrofisica.

Nel 1990 è diventato professore all'Università Ebraica di Gerusalemme ed è stato nominato capo del suo dipartimento di fisica teorica tre anni dopo. È stato eletto all'Accademia israeliana di scienze e lettere nel 1997. È stato studioso ospite presso l'Institute for Advanced Study nel 2009 e nel 2010.

Oltre a conferenze e residenze in tutto il mondo, Bekenstein ha continuato a servire come professore Polak di fisica teorica all'Università Ebraica fino alla sua morte all'età di 68 anni, a Helsinki, in Finlandia. È morto inaspettatamente il 16 agosto 2015, pochi mesi dopo aver ricevuto il Premio Einstein dell'American Physical Society "per il suo lavoro rivoluzionario sull'entropia dei buchi neri, che ha lanciato il campo della termodinamica dei buchi neri e trasformato il lungo sforzo per unificare la meccanica quantistica e la gravitazione". È morto durante una visita a Helsinki.

Contributi alla fisica

Nel 1972, Bekenstein è stato il primo a suggerire che i buchi neri dovessero avere un'entropia ben definita. Ha scritto che l'entropia di un buco nero era proporzionale all'area del suo orizzonte degli eventi. Bekenstein ha anche formulato la seconda legge generalizzata della termodinamica, la termodinamica dei buchi neri, per sistemi che includono buchi neri. Entrambi i contributi sono stati confermati quando Stephen Hawking (e, indipendentemente, Zeldovich e altri) hanno proposto l'esistenza della radiazione di Hawking due anni dopo. Hawking si era inizialmente opposto all'idea di Bekenstein sostenendo che un buco nero non potesse irradiare energia e quindi non potesse avere entropia. Tuttavia, nel 1974, Hawking ha eseguito un lungo calcolo che lo ha convinto che le particelle possono effettivamente essere emesse dai buchi neri. Oggi questo è noto come radiazione di Hawking. Il relatore di dottorato di Bekenstein, John Archibald Wheeler, ha anche lavorato con lui per sviluppare il teorema dell'assenza di capelli, un riferimento al detto di Wheeler secondo cui "i buchi neri non hanno capelli", all'inizio degli anni '70. Il suggerimento di Bekenstein si è rivelato instabile, ma è stato influente nello sviluppo del campo.

Basandosi sul suo lavoro sulla termodinamica dei buchi neri, Bekenstein ha anche dimostrato il limite di Bekenstein: esiste un massimo alla quantità di informazione che può potenzialmente essere immagazzinata in una data regione finita dello spazio che ha una quantità finita di energia (il che è simile al principio olografico).

Nel 1982, Bekenstein ha sviluppato un quadro rigoroso per generalizzare le leggi dell'elettromagnetismo per gestire costanti fisiche incostanti. Il suo quadro sostituisce la costante di struttura fine con un campo scalare. Tuttavia, questo quadro per le costanti variabili non incorporava la gravità.

Nel 2004, Bekenstein ha potenziato la teoria della dinamica newtoniana modificata (MOND) di Mordehai Milgrom sviluppando una versione relativistica. È nota come TeVeS per Tensore/Vettore/Scalare e introduce tre diversi campi nello spaziotempo per sostituire l'unico campo gravitazionale.

Premi e riconoscimenti

- Premio Ernst David Bergmann per la scienza (Israele) nel 1977

- Premio Landau per la ricerca in fisica (Israele) nel 1981

- Primo premio per il saggio della Gravity Research Foundation (Stati Uniti) nel 1981

- Premio Rothschild nelle scienze fisiche nel 1988

- Eletto all'Accademia israeliana di scienze e lettere nel 1997

- Secondo premio per il saggio della Gravity Research Foundation nel 2001

- Eletto alla World Jewish Academy of Sciences nel 2003

- Premio Weizmann nelle scienze esatte (Tel Aviv, Israele) nel 2011

- Premio Einstein dell'American Physical Society nel 2015

Opere pubblicate

- J. D. Bekenstein, Information in the Holographic Universe. Scientific American, Volume 289, Numero 2, agosto 2003, p. 61.

- J. D. Bekenstein e 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 (gen. 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]