야코브 베켄슈타인

야코브 베켄슈타인

야코브 다비드 베켄슈타인(히브리어: יעקב דוד בקנשטיין; 1947년 5월 1일 – 2015년 8월 16일)은 멕시코에서 태어난 미국계 이스라엘인 이론물리학자로, 블랙홀 열역학의 기초와 정보 및 중력 간의 연결에 관한 다른 측면에 근본적인 기여를 했습니다.

초기 생애 및 교육

야코브 베켄슈타인은 멕시코시티에서 멕시코로 이주한 폴란드계 유대인 조셉과 에스더(결혼 전 성은 블라다슬라보츠키)의 아들로 태어났습니다. 그는 어린 시절 미국으로 이주하여 1968년에 미국 시민권을 취득했습니다. 그는 또한 이스라엘 시민이기도 했습니다.

베켄슈타인은 브루클린 폴리테크닉 연구소(현재의 뉴욕 대학교 탠던 공과대학)에 다녔으며, 1969년에 학사 및 석사 학위를 모두 취득했습니다. 그 후 1972년 프린스턴 대학교에서 존 아치볼드 휠러의 지도 아래 박사 학위를 받았습니다.

베켄슈타인은 아내 빌하와의 사이에 세 자녀를 두었습니다. 세 자녀인 예호나다브, 우리야, 리브카 베켄슈타인은 모두 과학자가 되었습니다. 베켄슈타인은 종교적이고 신앙심이 깊은 사람으로 알려져 있으며, 다음과 같이 말한 것으로 인용됩니다: "저는 세상을 신의 산물로 봅니다. 신은 매우 구체적인 법칙을 설정했고 우리는 과학적 작업을 통해 그것을 발견하는 데 기쁨을 느낍니다."

과학적 경력

1972년까지 베켄슈타인은 블랙홀 항성 현상에 관한 세 편의 영향력 있는 논문을 발표하여 '블랙홀에는 머리카락이 없다'는 정리(no-hair theorem)를 가정하고 블랙홀 열역학에 관한 이론을 제시했습니다. 그 후 몇 년 동안 베켄슈타인은 블랙홀에 대한 탐구를 계속하여 엔트로피와 양자 질량에 관한 논문을 발표했습니다.

베켄슈타인은 1972년부터 1974년까지 텍사스 대학교 오스틴에서 박사후 연구원으로 근무했습니다. 그 후 이스라엘로 이주하여 베르셰바의 네게브 벤구리온 대학교에서 강의하고 가르쳤습니다. 1978년에 정교수가 되었고, 1983년에는 천체물리학과 학과장이 되었습니다.

1990년에 예루살렘 히브리 대학교의 교수가 되었고, 3년 후 이론물리학과 학과장으로 임명되었습니다. 1997년에 이스라엘 과학 인문 아카데미 회원으로 선출되었습니다. 2009년과 2010년에는 고등연구소의 방문 학자로 활동했습니다.

전 세계에서의 강의와 상주 연구 외에도 베켄슈타인은 68세의 나이로 핀란드 헬싱키에서 사망할 때까지 히브리 대학교에서 이론물리학 폴락 교수로 재직했습니다. 그는 2015년 8월 16일, 미국 물리학회의 아인슈타인 상을 받은 지 불과 몇 달 만에 갑작스럽게 사망했습니다. 수상 이유는 "블랙홀 엔트로피에 대한 획기적인 연구로 블랙홀 열역학 분야를 시작하고 양자역학과 중력을 통합하려는 오랜 노력을 변화시켰기 때문"입니다. 그는 헬싱키를 방문하던 중 사망했습니다.

물리학에 대한 기여

1972년, 베켄슈타인은 블랙홀이 잘 정의된 엔트로피를 가져야 한다고 처음으로 제안했습니다. 그는 블랙홀의 엔트로피가 사건의 지평선 면적에 비례한다고 썼습니다. 베켄슈타인은 또한 블랙홀을 포함하는 시스템에 대한 일반화된 열역학 제2법칙, 즉 블랙홀 열역학을 공식화했습니다. 두 기여 모두 2년 후 스티븐 호킹(및 독립적으로 젤도비치 등)이 호킹 복사의 존재를 제안했을 때 확인되었습니다. 호킹은 처음에 블랙홀이 에너지를 방출할 수 없으므로 엔트로피를 가질 수 없다는 이유로 베켄슈타인의 아이디어에 반대했습니다. 그러나 1974년, 호킹은 긴 계산을 수행하여 입자가 실제로 블랙홀에서 방출될 수 있다는 것을 확신하게 되었습니다. 오늘날 이것은 호킹 복사로 알려져 있습니다. 베켄슈타인의 박사 지도교수인 존 아치볼드 휠러도 그와 협력하여 1970년대 초에 "블랙홀에는 머리카락이 없다"는 휠러의 말을 인용한 '블랙홀에는 머리카락이 없다'는 정리를 개발했습니다. 베켄슈타인의 제안은 불안정한 것으로 판명되었지만, 이 분야의 발전에 영향을 미쳤습니다.

블랙홀 열역학 연구를 바탕으로 베켄슈타인은 '베켄슈타인 경계'도 증명했습니다. 이는 유한한 에너지를 가진 특정 유한한 공간 영역에 잠재적으로 저장할 수 있는 정보량에는 최대치가 존재한다는 것입니다(홀로그램 원리와 유사함).

1982년, 베켄슈타인은 불변하지 않는 물리 상수를 다루기 위해 전자기학 법칙을 일반화하는 엄격한 프레임워크를 개발했습니다. 그의 프레임워크는 미세 구조 상수를 스칼라 장으로 대체합니다. 그러나 이 변화하는 상수를 위한 프레임워크에는 중력이 포함되지 않았습니다.

2004년, 베켄슈타인은 모르데하이 밀그롬의 수정 뉴턴 역학(MOND) 이론의 상대론적 버전을 개발하여 이 이론을 강화했습니다. 이는 텐서/벡터/스칼라의 약자인 TeVeS로 알려져 있으며, 하나의 중력장을 대체하기 위해 시공간에 세 가지 다른 장을 도입합니다.

수상 및 인정

- 1977년 에른스트 다비드 베르그만 과학상(이스라엘)

- 1981년 란다우 물리학 연구상(이스라엘)

- 1981년 중력 연구 재단 에세이 1등상(미국)

- 1988년 로스차일드 물리학상

- 1997년 이스라엘 과학 인문 아카데미 회원 선출

- 2001년 중력 연구 재단 에세이 2등상

- 2003년 세계 유대인 과학 아카데미 회원 선출

- 2011년 와이즈만 정밀 과학상(이스라엘 텔아비브)

- 2015년 미국 물리학회 아인슈타인 상

출판물

- J. D. Bekenstein, Information in the Holographic Universe. Scientific American, 제289권, 제2호, 2003년 8월, 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 (1980년 1월).

- 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]