ヴェルナー・イスラエル

ヴェルナー・イスラエル
ヴェルナー・イスラエル
生まれる	1931年10月4日; ベルリン、ブランデンブルク、プロイセン、ドイツ
死亡	2022年5月18日（享年90歳）; カナダ、ブリティッシュコロンビア州、ビクトリア
国籍	ドイツ、カナダ
母校	ケープタウン大学、トリニティ・カレッジ・ダブリン
知られている	ノーヘア定理、ブラックホールの平衡状態、ブラックホールの内部構造
	科学者としてのキャリア
フィールド	重力物理学
機関	アルバータ大学、ビクトリア大学
論文	衝撃波の相対論的理論の基礎的トピック（1959）
博士課程の指導教員	ジョン・ライトン・シング

ヴェルナー・イスラエル（OC FRSC FRS、1931年10月4日 - 2022年5月18日）は、重力理論、特にブラックホールの理解への貢献で知られる理論物理学者でした。

バイオグラフィー

イスラエルは1931年にドイツのベルリンで生まれました。1936年に家族はナチスドイツから逃れ、南アフリカのケープタウンに定住し、そこで育ちました。幼いころから天文学と宇宙論に興味を持っていました。両親が重病だった4年間、イスラエルと弟は孤児院で暮らしました。イスラエルはケープタウン大学で理学士号と理学修士号を取得し、ダブリンのトリニティ・カレッジでジョン・シングの指導の下、博士号を取得しました。1958年、イスラエルはエドモントンのアルバータ大学の教員となり、1996年に退職するまで教授を務めました。退職後は、ブリティッシュコロンビア州ビクトリアのビクトリア大学で物理学と天文学の非常勤教授を務めました。その後20年間、研究活動を続けました。ダブリン時代に、ウェルナー・イスラエルはインゲ・マルグリーズと出会い結婚

科学研究

ヴェルナー・イスラエルは、主に一般相対性理論、特にブラックホール理論に関する研究で知られています。

1966年、イスラエルは比較的キャリアの初期に、一般相対論における物質の薄い殻のダイナミクスを分析し、物質が支えられている超曲面の2番目の基本形式による幾何学的記述を提供しました。^[1] このような薄い殻を使用して多くの興味深い例を構築できることもあって、この論文はイスラエルの最も引用された論文（数千件の引用）となりました。この論文への関心は時とともに高まり、2000年以降は最も多く引用されています。イスラエルは何年も後に一般相対論における薄い殻の話題に戻りました。^[2]

イスラエルのブラックホール理論への最初の重要な貢献は、1967年に球対称ブラックホールを記述するシュワルツシルト解が、アインシュタイン方程式（物質場なし）の唯一の静的ブラックホール解であることを示したときでした。^[3] イスラエルはこの結果をアインシュタイン-マクスウェル理論に拡張し、その場合、唯一の静的ブラックホール解はライスナー-ノルドストローム解であることを示しました。^[4] すぐにカーターは、同様の記述が定常（必ずしも静的ではない）ブラックホール解にも当てはまることを示しました。^[5]これらの結果は、「ブラックホールには毛がない」という表現で要約されています。現実世界の重力崩壊は常にカー-ニューマンブラックホールにつながるという仮説（定常解に関するイスラエルとカーターの定理に加えて、宇宙検閲に関する仮定を必要とする）は、カーター-イスラエル予想と呼ばれることもあります。

1972年、イスラエルとGAウィルソンは、アインシュタイン-マクスウェル理論の新しいクラスの定常解を発見しました^{[6] 。これはペルジェス}^[7]によっても発見されました。後に、超重力理論の大きなクラスでは、すべての超対称ブラックホール解はイスラエル-ウィルソン-ペルジェス形式^[8]であり、スカラー場を含むように一般化されていることがわかりました。これは、超対称理論におけるブラックホールの状態を数えるその後の研究で重要になりました。

1976 年に発表された、イスラエルの最も深い研究は、ブラックホールが放出するホーキング放射と平衡状態にあるというものでした。非ゼロ温度で熱平衡状態にある量子システムは、混合状態、つまり熱密度行列によって最も直接的に記述されます。ただし、このような熱密度行列を、元のシステムの 2 つのコピーである二重システムの純粋な状態として「精製」することは可能です。元のシステムの熱平衡状態を記述する二重システムの純粋な状態は、今日では通常、熱場二重状態と呼ばれます (イスラエルの用語は少し異なっていました)。スティーブンホーキングによるブラックホールからの量子放射の基本的な発見を考慮すると、量子レベルのブラックホールは熱システムの例であり、放射と熱平衡状態にあるブラックホールをどのように記述するかを問うことができます。イスラエルは、球対称（シュワルツシルト）ブラックホールの熱平衡状態は、シュワルツシルト解の最大解析拡張の観点から自然な幾何学的解釈を持つことを示した。この拡張は「両側」であり、それぞれにブラックホールを含む一対の漸近的に平坦な宇宙を記述し、2つのブラックホールは「ワームホール」によって接続される。イスラエルは、ワームホールの両側を熱場二重状態の2つのコピーとして解釈した。^[9] これはハートルとホーキングによるよく知られた研究と並行しており^[10]、放射と平衡状態にあるブラックホールの状態は、ハートル-ホーキング-イスラエル状態と呼ばれることがある。

散逸熱力学の標準的な定式化は、熱および粘性効果の瞬間的な伝播を予測するため、相対性理論と矛盾しています。1970 年代に、イスラエルは散逸熱力学を相対性理論と一致するように再定式化しました。イスラエルの薄い殻に関する研究の場合と同様に、この研究への関心は時とともに高まり、この分野におけるイスラエルの論文^[11]^[12]は 2000 年以降非常に多く引用されています。

1989年、イスラエルはエリック・ポアソンとともにブラックホール内部の研究の先駆者となり、ロジャー・ペンローズの示唆に従って、ブラックホールの内側（またはコーシー）地平線の近くで起こり得る「質量インフレーション」現象を発見した。^[13]^[14] この研究は、一般相対性理論における「強い宇宙検閲」の問題に関係しており、その後の数十年間の強い宇宙検閲に関する研究に影響を与えた。

ヴェルナー・イスラエルはスティーブン・ホーキングとともに重力物理学に関する2冊の書籍を共同編集した。^[15]^[16]

栄誉

1972年:カナダ王立協会会員
1974-75:カリフォルニア工科大学シャーマン・フェアチャイルド特別研究員
1981年:カナダ物理学会物理学功績賞
1983年:アルバータ大学自然科学・工学研究賞
1984年:アイザック・ウォルトン・キラム記念賞
1986年:ロンドン王立協会会員
1986-91: カナダ高等研究院上級研究員
1994年:カナダ勲章受章

参考文献

^ イスラエル、W. (1966). 「一般相対論における特異超曲面と薄い殻」Il Nuovo Cimento B . シリーズ10. 44 (1): 1–14. Bibcode :1966NCimB..44....1I. doi :10.1007/BF02710419. ISSN 0369-3554.
^ Barrabès, C.; Israel, W. (1991-02-15). 「一般相対論と宇宙論における薄い殻: 光のような限界」. Physical Review D . 43 (4): 1129–1142. Bibcode :1991PhRvD..43.1129B. doi :10.1103/PhysRevD.43.1129. ISSN 0556-2821. PMID 10013483.
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^ イスラエル、ヴェルナー; ウィルソン、ゴードン A. (1972-06-01). 「定常電磁真空場のクラス」.数理物理学ジャーナル. 13 (6): 865–867. Bibcode :1972JMP....13..865I. doi :10.1063/1.1666066. hdl : 1808/17536 . ISSN 0022-2488.
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^ Tod, KP (1983). 「超共変定数スピノルを認めるすべてのメトリック」. Physics Letters B. 121 ( 4): 241–244. Bibcode :1983PhLB..121..241T. doi :10.1016/0370-2693(83)90797-9.
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^ SWホーキングとW.イスラエル、「一般相対性理論：アインシュタイン生誕100周年記念調査」（ケンブリッジ大学出版、1979年）。
^ SWホーキングとW.イスラエル著『重力の300年』（ケンブリッジ大学出版、1987年）。

さらに読む

「イスラエル・ワーナー死亡記事」。タイムズ・コロニスト。https://www.legacy.com/ca/obituaries/timescolonist/name/werner-israel-obituary?pid=202128270
ヴェルナー・イスラエル。天文学、天体物理学、宇宙科学。「物理学者および宇宙学者: ブラックホールの単純さに関する最初の論理的に正確な理論を執筆 (1967)」、science.ca。https://www.science.ca/scientists/scientistprofile.php?pID=9
追悼：ヴェルナー・イスラエル（1931-2022）。「カナダの第一人者である重力物理学者として尊敬されているイスラエルは、CIFAR の創設期における重要人物でした」。リズ・ドー、2022 年 6 月 1 日、CIFAR。https://cifar.ca/cifarnews/2022/06/01/in-memoriam-werner-israel-1931-2022/
旗降ろし：ヴェルナー・イスラエル博士。「アルバータ大学の旗は、ヴェルナー・イスラエル博士を偲んで、2022年8月31日から9月2日まで半旗で掲揚されます」。2022年8月30日。アルバータ大学クワッド。https://www.ualberta.ca/the-quad/2022/08/lowering-the-flag-werner-israel.html
「ヴェルナー・イスラエル記念シンポジウム」、ビクトリア大学。https://meetings.triumf.ca/event/332/timetable/?view=standard

[1] イスラエル、W. (1966). 「一般相対論における特異超曲面と薄い殻」Il Nuovo Cimento B . シリーズ10. 44 (1): 1–14. Bibcode :1966NCimB..44....1I. doi :10.1007/BF02710419. ISSN 0369-3554.

[2] Barrabès, C.; Israel, W. (1991-02-15). 「一般相対論と宇宙論における薄い殻: 光のような限界」. Physical Review D . 43 (4): 1129–1142. Bibcode :1991PhRvD..43.1129B. doi :10.1103/PhysRevD.43.1129. ISSN 0556-2821. PMID 10013483.

[3] イスラエル、ヴェルナー (1967-12-25). 「静的真空時空における事象の地平線」.フィジカルレビュー. 164 (5): 1776–1779. Bibcode :1967PhRv..164.1776I. doi :10.1103/PhysRev.164.1776. ISSN 0031-899X.

[4] ^イスラエル、ヴェルナー (1968)。 「静的電気真空時空における事象の地平線」。Communications in Mathematical Physics。8 ( 3): 245–260。Bibcode :1968CMaPh...8..245I。doi : 10.1007/BF01645859。ISSN 0010-3616 。

[5] Carter, B. (1971-02-08). 「軸対称ブラックホールの自由度は2つだけ」. Physical Review Letters . 26 (6): 331–333. Bibcode :1971PhRvL..26..331C. doi :10.1103/PhysRevLett.26.331. ISSN 0031-9007.

[6] イスラエル、ヴェルナー; ウィルソン、ゴードン A. (1972-06-01). 「定常電磁真空場のクラス」.数理物理学ジャーナル. 13 (6): 865–867. Bibcode :1972JMP....13..865I. doi :10.1063/1.1666066. hdl : 1808/17536 . ISSN 0022-2488.

[7] Perjés, Zoltán (1971-12-13). 「回転源の場を表現する結合アインシュタイン-マクスウェル方程式の解」. Physical Review Letters . 27 (24): 1668–1670. Bibcode :1971PhRvL..27.1668P. doi :10.1103/PhysRevLett.27.1668. ISSN 0031-9007.

[8] Tod, KP (1983). 「超共変定数スピノルを認めるすべてのメトリック」. Physics Letters B. 121 ( 4): 241–244. Bibcode :1983PhLB..121..241T. doi :10.1016/0370-2693(83)90797-9.

[9] イスラエル、W. (1976). 「ブラックホールの熱場ダイナミクス」. Physics Letters A. 57 ( 2): 107–110. Bibcode :1976PhLA...57..107I. doi :10.1016/0375-9601(76)90178-X.

[10] Hartle, JB; Hawking, SW (1976-04-15). 「ブラックホール放射の経路積分導出」. Physical Review D. 13 ( 8): 2188–2203. Bibcode :1976PhRvD..13.2188H. doi :10.1103/PhysRevD.13.2188. ISSN 0556-2821.

[11] ^イスラエル、ヴェルナー (1976)。「非 定常不可逆熱力学：因果相対論的理論」。Annals of Physics。100 ( 1–2 ): 310–331。Bibcode :1976AnPhy.100..310I。doi :10.1016/0003-4916(76)90064-6。

[12] イスラエル、W.; スチュワート、JM (1979). 「過渡的相対論的熱力学と運動論」Annals of Physics . 118 (2): 341–372. Bibcode :1979AnPhy.118..341I. doi :10.1016/0003-4916(79)90130-1.

[13] Poisson, E.; Israel, W. (1989-10-16). 「ブラックホールの内層不安定性と質量インフレーション」. Physical Review Letters . 63 (16): 1663–1666. Bibcode :1989PhRvL..63.1663P. doi :10.1103/PhysRevLett.63.1663. ISSN 0031-9007. PMID 10040638.

[14] ポアソン、エリック; イスラエル、ヴェルナー (1990-03-15). 「ブラックホールの内部構造」. Physical Review D . 41 (6): 1796–1809. Bibcode :1990PhRvD..41.1796P. doi :10.1103/PhysRevD.41.1796. ISSN 0556-2821. PMID 10012548.

[15] SWホーキングとW.イスラエル、「一般相対性理論：アインシュタイン生誕100周年記念調査」（ケンブリッジ大学出版、1979年）。

[16] SWホーキングとW.イスラエル著『重力の300年』（ケンブリッジ大学出版、1987年）。