Arnold Sommerfeld: življenje, delo in prispevki nemškega teoretičnega fizika

Življenjepis Arnolda Sommerfelda: od študija v Königsbergu do münchenskega profesorata — življenje, delo in ključni prispevki nemškega teoretičnega fizika.

Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld (5. december 1868, Königsberg, Vzhodna Prusija - 26. april 1951, München) je bil nemški matematik in teoretični fizik.

Sommerfeld je bil sin praktičnega zdravnika. Po končani šoli leta 1886 je začel študirati matematiko na univerzi v Königsbergu. Leta 1891 je napisal doktorsko disertacijo o poljubnih funkcijah v matematični fiziki. Nato je moral odslužiti vojaški rok.

Nato je odšel v Göttingen. Postal je asistent na inštitutu za mineralogijo, vendar ga je še vedno zanimala matematična fizika.

Leta 1894 je postal asistent Felixa Kleina. Leto zatem se je habilitiral za matematično teorijo optične difrakcije in postal docent za matematiko v Göttingenu.

Leta 1897 se je Sommerfeld poročil. Istega leta je postal redni profesor matematike na rudarski šoli v Clausthalu. Tri leta pozneje je postal profesor na Tehnični univerzi v Aachnu.

Leta 1906 je postal profesor teoretične fizike v Münchnu, kjer je ostal vse življenje. V času, ko je bil profesor v Münchnu, je dvakrat potoval po svetu - v letih 1922/23 je bil gostujoči profesor v Wisconsinu in nato potoval po Indiji, Kitajski in Japonski, v letih 1928/29 pa je kot učitelj na univerzah potoval po ZDA.

Znanstveno delo in glavni prispevki

Sommerfeld je bil eden osrednjih gradnikov prehoda iz klasične v moderno fiziko. Združeval je visoko matematično kulturo s širšim fizičnim vpogledom, kar je omogočilo natančne teoretične razlage eksperimentalnih podatkov. Njegovi najpomembnejši prispevki vključujejo:

• Razširitev Bohrjevega modela atoma: Sommerfeld je razvil tako imenovani Sommerfeldov model, ki je Bohrjev krožni model razširil z eliptičnimi orbitami in relativističnimi korekcijami. Ta razširitev je pojasnila fine strukture spektralnih črt in uvedla dodatna kvantna števila, kar je bila pomembna stopnica proti kvantni mehaniki.
• Fine-structure in relativistične korekcije: s svojim delom je prispeval k razumevanju fine strukture atomskih linij ter večjemu zavedanju pomena relativističnih učinkov pri elektronih v atomu.
• Teorija difrakcije in valovne teorije: že v mladih letih je delal na matematični teoriji difrakcije; razvijal je metode za reševanje problemov difrakcije in širjenja valov, med drugim so njegovemu imenu pripisani pojmi kot so Sommerfeldove integrale in rešitve za probleme interferenc in difrakcije ob robovih.
• Matematične metode v fiziki: veliko je prispeval k uveljavitvi modernih matematičnih tehnik v teoriji polnih diferencialnih enačb, posebnih funkcij in analizi asimptotskih vedenj, kar je pozneje postalo osnova za številne aplikacije v elektrodinamiki in kvantni teoriji.
• Sommerfeldovo sevalno stanje (Sommerfeld radiation condition): pogoji, ki jih je uvedel pri reševanju scattering problemov, so postali standard pri analizi valovnih problemov in elektromagnetnih teorij.

Sommerfeld je svoje zamisli povzel tudi v več učbenikih in predavanjih, ki so jih študenti pogosto uporabljali kot izhodišče za nadaljnje raziskave. Njegova dela so pomembno vplivala na nastanek in razvoj kvantne mehanike v 1920-ih letih.

Mentorstvo in vpliv na naslednje generacije

Sommerfeld je bil izjemno plodovit mentor in vodja raziskav. Njegova predavalnica v Münchnu je postala pravi univerzitetni center, kjer so nastajali številni kasnejši vodilni fiziki 20. stoletja. Med njegovimi študenti in sodelavci so bili med drugim Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Peter Debye in Hans Bethe; mnogi izmed njih so pozneje prejeli Nobelove nagrade. Sommerfeld je znan po tem, da je spodbujal samostojno mišljenje, natančnost v izpeljavah in širok pogled na fizične probleme.

Odnosi z nacističnim režimom in kasnejša leta

Leta 1935 se je upokojil, vendar je še vedno delal do leta 1940. Pri izbiri osebe, ki naj bi ga nasledila, so bile velike težave. Sommerfeld si je želel, da bi na njegovem mestu sedel Werner Heisenberg, vendar je v času nacističnega režima to mesto lahko dobil le človek, ki je poučeval tako imenovano nemško fiziko, ki je vključevala nekakšen misticizem. Sommerfeld je skušal to preprečiti in je nasprotoval idejam gibanja "Deutsche Physik", ki so jih zagovarjali nekateri ugledni, a politično motivirani fizikii, in s tem zagovarjal strokovne in znanstvene standarde neodvisno od ideologije. Tekom režima je skušal tudi, kolikor je bilo mogoče, zaščititi določene sodelavce in študente, ki so bili izpostavljeni preganjanju.

Publikacije, predavanja in nagrade

Sommerfeld je napisal številna predavanja in knjige, med katerimi so bili vplivni učbeniki o teoriji atoma, optiki, elektrodinamiki in drugih področjih teoretične fizike. Njegova predavanja so pogosto objavljena v večtomeh in so služila kot vodilo za generacije študentov in raziskovalcev. Bil je član več znanstvenih akademij in prejemnik številnih priznanj doma in v tujini.

Smrt in zapuščina

Sommerfeld je umrl leta 1951 v prometni nesreči. Njegova zapuščina je večplastna: kot raziskovalec je prispeval ključne teoretične rešitve, kot pedagog pa je vzgojil vrsto izjemnih znanstvenikov. Metode in pojmi, ki jih je razvil, ostajajo pomemben del teoretične fizike in matematične fizike tudi v sodobnem času.

Vprašanja in odgovori

V: Kdo je bil Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld?

V: Kdaj se je rodil?

V: Kje je živel?

V: Kakšne narodnosti je bil?

V: Kakšne dosežke je imel?

V: Kdaj je umrl?

Išči po črki