John Archibald Wheeler: O visionário dos buracos negros e da gravidade quântica

Uma juventude brilhante e uma educação excepcional

Nasceu em 9 de julho de 1911 em Jacksonville, Flórida, John Archibald Wheeler (1911-2008) mostrou talento excepcional para as ciências desde tenra idade. Seu pai, bibliotecário, incentivou sua curiosidade intelectual fornecendo-lhe livros de ciência avançados durante sua adolescência.

Trajetória educacional:

• 1927-1930: Estudos de graduação na Universidade Johns Hopkins (graduado aos 19 anos)
• 1930-1933: Doutorado em física na Universidade Johns Hopkins sob a direção de Karl Herzfeld
• 1933-1934: Bolsa pós-doutoral na Universidade de Copenhague (colaboração com Niels Bohr)
• 1935-1938: Bolsa pós-doutoral na Universidade da Carolina do Norte

Aos apenas 21 anos, Wheeler publicou seu primeiro artigo científico sobre a dispersão da luz, demonstrando já uma abordagem inovadora da física teórica.

Contribuições revolucionárias para a física teórica

1. Teoria da fissão nuclear

Em colaboração com Niels Bohr, Wheeler desenvolveu a primeira teoria da fissão nuclear:

• 1939: Publicou o modelo da gota líquida para explicar a fissão
• Previu a possibilidade de reações em cadeia (base das bombas atômicas)
• Colaborou no Projeto Manhattan (1942-1945) em Hanford
• Após a guerra, tornou-se defensor do controle de armas nucleares

2. Relatividade geral e buracos negros

Wheeler revolucionou nossa compreensão da gravidade e dos buracos negros:

• 1957: Introduziu o termo "buraco negro" (black hole) para descrever singularidades gravitacionais
• Anos 1960: Desenvolveu a teoria da "geometria dinâmica" (espaço-tempo como entidade dinâmica)
• Colaborou com Einstein em uma teoria unificada de campos
• Propôs o conceito de "buraco de minhoca" (wormhole) como solução das equações de Einstein

Equação chave da relatividade geral: \(G_{\mu\nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = \frac{8\pi G}{c^4} T_{\mu\nu}\)

3. Gravidade quântica

Wheeler foi um pioneiro da gravidade quântica com:

• 1957: Propôs o conceito de "espuma quântica" (quantum foam) para descrever o espaço-tempo na escala de Planck
• Anos 1960: Desenvolveu a teoria da "pré-geometria"
• Colaborou com Bryce DeWitt na equação de Wheeler-DeWitt (fundamental em gravidade quântica)
• Introduziu o princípio "It from Bit" (a informação como base da realidade física)

A equação de Wheeler-DeWitt e a cosmologia quântica

Em 1967, Wheeler e Bryce DeWitt formularam uma equação fundamental para a cosmologia quântica:

• Equação: \(\mathcal{H}\Psi = 0\) onde \(\mathcal{H}\) é o hamiltoniano e \(\Psi\) é a função de onda do universo
• Primeira tentativa de quantizar a relatividade geral
• Base para as teorias modernas de gravidade quântica em loop
• Implica que o tempo poderia ser uma propriedade emergente em vez de fundamental

Esta equação permanece hoje como um pilar da cosmologia quântica, embora sua interpretação ainda seja debatida.

Carreira acadêmica e mentorado

Trajetória profissional:

• 1938-1976: Professor de física na Universidade de Princeton
• 1951-1962: Diretor do Projeto Matterhorn (fusão nuclear)
• 1976-2008: Professor emérito na Universidade do Texas em Austin
• 1986-2008: Membro do Institute for Advanced Study

Wheeler mentorou uma geração de físicos influentes, incluindo:

• Richard Feynman (Prêmio Nobel de Física 1965)
• Hugh Everett (interpretação dos muitos mundos)
• Kip Thorne (Prêmio Nobel de Física 2017)
• Jacob Bekenstein (termodinâmica dos buracos negros)

Filosofia da física e legado

Wheeler era conhecido por sua abordagem filosófica da física:

• Frase famosa: "O tempo é o que impede que tudo aconteça de uma vez"
• Conceito de "universo participativo" (o observador influencia a realidade)
• Debates com Einstein sobre a natureza da realidade quântica
• Influência na interpretação de Copenhague da mecânica quântica

Seu legado científico inclui:

• Mais de 300 publicações científicas
• Mentorou dezenas de físicos renomados
• Influência em:
  • A teoria dos buracos negros
  • A cosmologia quântica
  • A gravidade quântica
  • A informação quântica
• Homenagens póstumas:
  • Prêmio Wolf de Física (1997)
  • Medalha Einstein (1965)
  • Medalha Nacional de Ciência (1970)
  • Asteroide (3156) Wheeler