Поль Эренфест - Paul Ehrenfest
Пауль Эренфест (18 января 1880 - 25 сентября 1933) был австрийско-голландским физиком-теоретиком , который внес большой вклад в область статистической механики и ее связи с квантовой механикой , включая теорию фазовых переходов и теорему Эренфеста .
биография
Пауль Эренфест родился и вырос в Вене в еврейской семье из Лоштице в Моравии . Его родители, Зигмунд Эренфест и Йоханна Еллинек, владели продуктовым магазином. Хотя семья не была излишне религиозной, Павел изучал иврит и историю еврейского народа . Позже он всегда подчеркивал свои еврейские корни. Эренфест преуспел в начальной школе, но не преуспел в Академической гимназии , его лучшим предметом была математика . После перехода в гимназию Франца-Иосифа его оценки улучшились. В 1899 году сдал выпускные экзамены .
Он специализировался в области химии в Технологическом Институте , но прошла курсы в Университете Вены , в частности , от Людвига Больцмана на его кинетической теории в термодинамике . Эти лекции оказали глубокое влияние: они сыграли важную роль в развитии интереса Эренфеста к теоретической физике , определили его основную область исследований на долгие годы и послужили примером вдохновенного учения. В то время это было принято в немецком мире -speaking к изучению более чем в одном университете и в 1901 году Ехренфест переданы в Геттингене , который до 1933 г. был важным центром математики и теоретической физики. Там он познакомился со своей будущей женой Татьяной Афанасьева , молодой математик родился в Киеве , тогдашнюю столицу Киевской губернии , Российской империи , и получил образование в Санкт - Петербурге . Весной 1903 года он встретил Х.А. Лоренца во время короткой поездки в Лейден . Тем временем он подготовил диссертацию о звездном персонаже Die Bewegung Керпере в «Flüssigkeiten und die Mechanik von Hertz» ( «Движение твердых тел в жидкостях и механика Герца» ). Он получил докторскую степень. 23 июня 1904 года в Вене, где он находился с 1904 по 1905 год.
21 декабря 1904 года он женился на Афанасьевой, сотрудничавшей с ним в его творчестве. У них было две дочери и два сына: Татьяна («Таня») (1905–1984), тоже стала математиком; Галинка («Галя») (1910–1979) - автор и иллюстратор детских книг; Пол-младший («Павлик») (1915–1939), который также стал физиком; и Василий («Васик») (1918–1933).
Эренфесты вернулись в Геттинген в сентябре 1906 года. Они больше не видели Больцмана: 5 сентября Больцман покончил с собой в Дуино близ Триеста . Эренфест опубликовал обширный некролог, в котором описаны достижения Больцмана. Феликс Кляйн , декан отдела математиков Геттингера и главный редактор Enzyklopädie der Mathematischen Wissenschaften , рассчитывал на то, что Больцман сделает обзор статистической механики . Теперь он попросил Эренфеста взяться за эту задачу. Вместе с женой Эренфест работал над ним несколько лет; статья не была опубликована до 1911 года. Это обзор работ Больцмана и его школы, и он демонстрирует свой собственный стиль: острый логический анализ основных гипотез, четкое разграничение нерешенных вопросов и объяснение общих принципы на грамотно подобранных прозрачных примерах.
В 1907 году пара переехала в Санкт-Петербург . Эренфест нашел там хороших друзей, в частности А.Ф. Иоффе , но чувствовал себя изолированным с научной точки зрения. Более того, поскольку он не желал заявлять о своей вере в какую-либо религиозную конфессию, он не мог претендовать на должность профессора и, следовательно, не имел никаких шансов получить постоянную должность. В начале 1912 года Эренфест отправился в турне немецкого -speaking университетов в надежде на позиции. Он посетил Берлин, где увидел Макса Планка , Лейпциг, где он увидел своего старого друга Герглотца, Мюнхен, где он встретил Арнольда Зоммерфельда , затем Цюрих и Вену. В Праге он впервые встретил Альберта Эйнштейна , и с тех пор они остались близкими друзьями. Эйнштейн рекомендовал Эренфесту сменить его на его посту в Праге, но это не сработало. Это было связано с тем, что Эренфест объявил себя атеистом . Зоммерфельд предложил ему место в Мюнхене, но Эренфест получил более выгодное предложение; в то же время произошел неожиданный поворот событий. Х.А. Лоренц оставил пост профессора Лейденского университета , и по его совету Эренфест был назначен его преемником.
Академическая карьера
В октябре 1912 года Эренфест прибыл в Лейден, и 4 декабря он прочитал свою инаугурационную лекцию Zur Krise der Lichtaether-Hypothese (О кризисе гипотезы света и эфира). Он оставался в Лейдене до конца своей карьеры. Чтобы стимулировать взаимодействие и обмен между студентами-физиками, он организовал дискуссионную группу и исследовательскую ассоциацию под названием De Leidsche Flesch. Он поддерживал тесные контакты с выдающимися физиками в стране и за рубежом и приглашал их посетить Лейден и выступить с презентацией в своей серии лекций. Эренфест был выдающимся участником дебатов, быстро указывал на слабые стороны и резюмировал самое главное.
В своих лекциях он сосредоточился на простых моделях и примерах, чтобы проиллюстрировать и прояснить лежащие в основе предположения. Его классы были небольшими, и он старался познакомиться со студентами, которые пользовались читальным залом. Хотя немногие из них были приняты на факультеты теоретической физики, он почти ежедневно вел с ними длительные дискуссии. По словам Эйнштейна:
Он был не просто лучшим учителем в нашей профессии, которого я когда-либо знал; он был также страстно озабочен развитием и судьбой людей, особенно его учеников. Понимать других, завоевывать их дружбу и доверие, помогать любому, кто вовлечен во внешнюю или внутреннюю борьбу, поощрять юношеские таланты - все это было его истинной составляющей, почти большей, чем его погружение в научные проблемы.
Если Эренфест чувствовал, что он мало чему может научить студента, он отправлял студента в другие центры Европы для дальнейшего обучения. Он также будет поощрять студентов принимать должности за границей.
Среди его учеников были Йоханнес Бургерс , Хендрик Крамерс , Дирк Костер , Джордж Уленбек и Сэмюэл Гоудсмит , прославившиеся совместным предложением концепции электронного спина , Ян Тинберген , Аренд Рутгерс , Хендрик Казимир , Герхард Дике , Дирк Струк и Жерар Койпер . Его помощниками были Юрий Крутков , Виктор Тркал , Адриан Фоккер , Пол Эпштейн и Грегори Брайт . Среди других молодых иностранных ученых, которые провели длительное время в его лаборатории, были Гуннар Нордстрём , Энрико Ферми , Игорь Тамм , Оскар Кляйн , Роберт Оппенгеймер , Вальтер Эльзассер , Ральф Крониг , Вернер Гейзенберг , Поль Дирак и Дэвид Деннисон .
Эренфест придерживался двойственных взглядов на науку, технический прогресс, культурные и социальные вопросы.
В 1919 году он стал членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук .
Последние годы
Из переписки с его близкими друзьями в мае 1931 года выясняется, что Эренфест страдал от тяжелой депрессии . К августу 1932 года Эйнштейн был настолько встревожен, что написал Правлению Лейденского университета, выразив глубокую озабоченность и предложив способы сокращения рабочей нагрузки Эренфеста.
Приняв меры по уходу за другими своими детьми, 25 сентября 1933 года в Амстердаме Эренфест смертельно застрелил своего младшего сына Васика, у которого был синдром Дауна , а затем покончил с собой.
Исследовать
Большинство научных статей Эренфеста посвящены основам и стремятся прояснить отдельные моменты. Его публикации известны своей ясностью, разрешением парадоксов или более четкими описаниями, или вдохновляющими постановками медоносных вопросов. Его подход к науке лучше всего иллюстрируется тем, что он написал Роберту Оппенгеймеру летом 1928 года, после того, как Оппенгеймер пригласил себя на длительное пребывание в Лейдене:
Если вы намереваетесь снова установить тяжелую математическую артиллерию в предстоящий год в Европе, я бы попросил вас не только не приезжать в Лейден, но, если возможно, даже в Голландию, и только потому, что я действительно очень люблю вас и хочу сохранить это так. Но если, напротив, вы хотите провести по крайней мере свои первые несколько месяцев терпеливо, комфортно и радостно в дискуссиях, которые постоянно возвращаются к одним и тем же моментам, обсуждая несколько основных вопросов со мной и нашими молодыми людьми - и без много думаешь о публикации (!!!) - почему тогда я приветствую тебя с распростертыми объятиями !!
Что характерно, ему не нравилась абстракция новой квантовой теории Гейзенберга и Дирака.
Наиболее важным вкладом Эренфеста с 1912 по 1933 год является теория адиабатических инвариантов . Это концепция, заимствованная из классической механики, которая, с одной стороны, может служить для уточнения определенных методов модели атома Бора (хотя первоначально Эренфест не принимал идеи Бора ), а с другой стороны, устанавливает связь между атомной механикой и статистикой. механика. Он внес важный вклад в квантовую физику , включая теорию фазовых переходов и теорему Эренфеста , которая утверждает, что математические ожидания квантовой системы следуют классической механике. Его имя также носит парадокс Эренфеста , очевидный парадокс в теории относительности, который все еще обсуждается сегодня, модель Эренфеста и время Эренфеста, время , характеризующее отклонение квантовой динамики наблюдаемых от классической динамики.
Эренфест также интересовался развитием математических теорий в экономике. Этот интерес был стимулирован его представлением о том, что должна существовать аналогия между термодинамикой и экономическими процессами. Хотя это не привело к публикациям, он призвал своего аспиранта Яна Тинбергена заняться этим вопросом. Диссертация Тинбергена была посвящена проблемам как физики, так и экономики, впоследствии он стал экономистом и был удостоен первой Нобелевской мемориальной премии по экономическим наукам в 1969 году.
Эйнштейн и Бор в Лейдене
Эренфест был особенно близок как к Эйнштейну, так и к Бору . После первого визита Нильса Бора в Лейден в 1919 году для защиты диссертации Крамерса он написал Эренфесту:
Я сижу и думаю обо всем, что вы мне рассказывали, о очень многих разных вещах, и что бы я ни думал, я чувствую, что я многому у вас научился, что будет иметь для меня большое значение; но в то же время я так хочу выразить свое чувство счастья по поводу вашей дружбы и благодарности за доверие и сочувствие, которые вы мне оказали, что я совершенно неспособен найти для этого слова.
По его приглашению в 1920 году Эйнштейн принял назначение экстраординарным профессором Лейденского университета. Эта договоренность позволила Эйнштейну ежегодно посещать Лейден на несколько недель. В таких случаях Эйнштейн останавливался в доме Эренфеста. В 1923 году Эйнштейн пробыл там шесть недель после того, как немецкие ультранационалисты в Берлине стали угрожать его жизни. По случаю 50-летия докторской степени Лоренца (декабрь 1925 г.) Эренфест пригласил Бора и Эйнштейна в Лейден, чтобы попытаться примирить их научные разногласия по поводу зарождающейся квантовой теории. Эти дискуссии были продолжены на Сольвеевской конференции 1927 года , где Эренфест, к своему ужасу, был на стороне Бора в этой великой дискуссии.
Наследие
Вечерний коллоквиум по физике в Лейденском университете, инициированный Полом Эренфестом в 1912 году, до сих пор продолжается под названием Colloquium Ehrenfestii .
Институт квантовой оптики и квантовой информации спонсирует награду Пауля Эренфеста за лучшую работу в области квантовых основ .
Голландский совет по физике спонсирует премию за диссертацию Эренфеста-Афанасьева .
Библиография
- Мартин Дж. Кляйн : Пол Эренфест: становление физика-теоретика. Биография Пауля Эренфеста. Амстердам : Эльзевир . ISBN 0-7204-0163-1 . Издание 1985 года: ISBN 0-444-86948-4