Поль Эренфест - Paul Ehrenfest
Поль Эренфест (18 января 1880 - 25 сентября 1933) был австрийским и голландским физик-теоретик, которые внесли большой вклад в сферу статистическая механика и его отношения с квантовая механика, включая теорию фаза перехода[1] и Теорема Эренфеста.
биография
Пауль Эренфест родился и вырос в Вена в Еврейский семья из Лоштице в Моравия. Его родители, Зигмунд Эренфест и Йоханна Еллинек, владели продуктовым магазином. Хотя семья не была излишне религиозной, Пол учился иврит и история еврейского народа. Позже он всегда подчеркивал свои еврейские корни. Эренфест преуспел в начальной школе, но не в школе. Академическая гимназия, его лучший предмет математика. После перехода в гимназию Франца-Иосифа его оценки улучшились. В 1899 г. он сдал выпускные экзамены.
Он специализировался в химия на Технологический Институт, но прошли курсы в Венский университет, в частности из Людвиг Больцманн на его кинетическая теория из термодинамика. Эти лекции оказали глубокое влияние: они способствовали развитию интереса Эренфеста к теоретическая физика, определил его основную область исследований на долгие годы и привел пример вдохновенного обучения. В то время в Немецкий - говорящий мир, чтобы учиться в более чем одном университете, и в 1901 году Эренфест перешел в Гёттинген, который до 1933 года был важным центром математики и теоретической физики. Там он встретил свою будущую жену Татьяна Афанасьева, молодой математик, родившийся в Киев, затем столица Киевская губерния, Российская империя и получил образование в Санкт-Петербург. Весной 1903 г. он познакомился Х.А. Лоренц во время короткой поездки в Лейден. Тем временем он подготовил диссертацию по В фильме "Flüssigkeiten und die Mechanik von Hertz" (фильм "Flüssigkeiten und die Mechanik") Кёрпер (Движение твердых тел в жидкостях и механика Герц ).[2] 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 стал математиком; Галинка ('Галя') (1910–1979) стал автором и иллюстратором детских книг; Пол-младший («Павлик») (1915–1939), который также стал физиком; и Василий («Васик») (1918–1933).[3]
Семья Эренфестов вернулась в Геттинген в сентябре 1906 года. Они больше не видели Больцмана: 5 сентября Больцман покончил с собой в Дуино возле Триест. Эренфест опубликовал обширный некролог, в котором описаны достижения Больцмана. Феликс Кляйн, декан факультета математиков Геттингера и главный редактор Enzyklopädie der Mathematischen Wissenschaften, рассчитывал на то, что Больцман сделает обзор о статистическая механика. 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 профессуру, и, следовательно, не имел никаких шансов получить постоянную должность.[4] В начале 1912 года Эренфест отправился в тур по Немецкий - говорящие университеты в надежде на положение. Он посетил Берлин, где увидел Макс Планк, Лейпциг где он увидел своего старого друга Герглотца, Мюнхен где он встретился Арнольд Зоммерфельд, тогда Цюрих и Вена. Пока в Прага он встретил Альберт Эйнштейн впервые, и после этого 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 атеист.[5][6] Зоммерфельд предложил ему место в Мюнхене, но Эренфест получил лучшее предложение; в то же время произошел неожиданный поворот событий. Х. А. Лоренц оставил пост профессора Лейденский университет, и по его совету его преемником был назначен Эренфест.
Академическая карьера
В октябре 1912 года Эренфест прибыл в Лейден, а 4 декабря он прочитал свою инаугурационную лекцию. Zur Krise der Lichtaether-Hypothese (О кризисе гипотезы светового 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.[7] Эренфест был выдающимся участником дебатов, быстро указывал на слабые места 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.[8] 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 также был 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 юные таланты - все это было его истинной составляющей, почти большей, чем его погружение в научные проблемы.[9]
Если Эренфест чувствовал, что он мало чему может научить ученика, он отправлял ученика в другие центры Европы для дальнейшего обучения. Он также будет поощрять студентов принимать должности за рубежом.
Среди его учеников были Йоханнес Бургерс, Хендрик Крамерс, Дирк Костер, Джордж Уленбек и Сэмюэл Гоудсмит, прославившийся совместным предложением концепции спин электрона, Ян Тинберген, Аренд Рутгерс, Хендрик Казимир, Герхард Дике, Дирк Струик, и Джерард Койпер. Среди его помощников Юрий Крутков, Виктор Тркал, Адриан Фоккер, Пол Эпштейн, и Грегори Брейт. Среди других молодых иностранных ученых, которые долгое время работали 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.[10]
В 1919 году он стал членом Королевская Нидерландская академия искусств и наук.[11]
Последние годы
Из переписки с его близкими друзьями в мае 1931 г. следует, что Эренфест страдал от тяжелой болезни. депрессия. К августу 1932 года Эйнштейн был настолько обеспокоен, 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 г. Амстердам, Эренфест смертельно застрелил своего младшего сына Васика, у которого Синдром Дауна, а затем покончил с собой.[12][13]
Исследование
Большинство научных работ 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 в Роберт Оппенгеймер 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 просто потому, что я действительно очень люблю вас и хочу сохранить это так. Но если, наоборот, вы хотите провести хотя бы 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 !![14]
Что характерно, ему не нравилась абстракция новой квантовой теории Гейзенберга и Дирака.
Самый важный вклад Эренфеста с 1912 по 1933 год - это теория адиабатические инварианты. Это концепция, полученная из классическая механика что, с одной стороны, может служить для уточнения определенных методов Модель атома Бора (хотя изначально Эренфест не принимал Бор идеи) и, с другой стороны, устанавливает связь между атомной механикой и статистической механикой. Он внес большой вклад в квантовая физика, включая теорию фазовые переходы[15] и Теорема Эренфеста, в котором говорится, что ожидаемые значения квантовой системы следуют классической механике. Его имя также носит Парадокс Эренфеста, очевидный парадокс в относительность все еще обсуждается сегодня Модель Эренфеста, и чтобы 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 быть аналогия между термодинамикой и экономическими процессами. Хотя это не привело к публикациям, он вдохновил своего аспиранта Ян Тинберген чтобы следить за этим. Диссертация Тинбергена была посвящена проблемам как физики, так и экономики, впоследствии он стал экономистом и был удостоен первой премии. Нобелевская мемориальная премия по экономическим наукам в 1969 г.
Эйнштейн и Бор в Лейдене
Эренфест был особенно близок как к Эйнштейну, так и к Бор. После первого визита Нильса Бора в Лейден в 1919 г. Крамерса Защищая диссертацию, он писал 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 сильно хочу выразить свое чувство счастья по поводу вашей дружбы и благодарности за доверие и сочувствие, которые вы мне оказали, что я совершенно не в состоянии найти для этого слова.[9]
По его приглашению Эйнштейн принял в 1920 г. назначение экстраординарный профессор в Лейденском университете. Это позволило 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 года) Эренфест пригласил Бора и Эйнштейна в Лейден. пытаются примирить свои научные разногласия по поводу возникающей квантовой теории. Эти обсуждения были продолжены в 1927 г. Сольвей Конференция, где Эренфест, к своему ужасу, был на стороне Бора в этом великом споре.
Наследие
Вечерний коллоквиум по физике в Лейденском университете, инициированный Полом Эренфестом в 1912 году, до сих пор продолжается под названием Коллоквиум Эренфестии.[16]
Институт квантовой оптики и квантовой информации спонсирует Премия Поля Эренфеста за лучшую работу квантовых фондов.[17]
Голландский совет по физике спонсирует Премия Поля и Татьяны Эренфест за диссертацию.[18]
Библиография
- Мартин Дж. Кляйн: Пауль Эренфест: становление физика-теоретика. Биография Пауля Эренфеста. Амстердам: Эльзевир. ISBN 0-7204-0163-1. Издание 1985 г .: ISBN 0-444-86948-4
Рекомендации
- ^ Джегер, Грегг (1 мая 1998 г.). «Классификация фазовых переходов Эренфеста: введение и эволюция». Архив истории точных наук. 53 (1): 51–81. Дои:10.1007 / s004070050021. S2CID 121525126.
- ^ Поль Эренфест (1904). "Звездный исполнитель Кёрпер" Умри в фильме "Flüssigkeiten und die Mechanik von Hertz" (PDF). Вена.
- ^ Кумар, Манджит (2009). «Эйнштейн забывает относительность». Квантовая: Эйнштейн, Бор и великие дебаты о природе реальности. Икона Книги. п. 296. ISBN 978-1-84831-035-3. Получено 5 февраля 2010.
- ^ Зигмунд, Карл (2017). Точное мышление в безумные времена: Венский круг и эпические поиски основ науки. Нью-Йорк: Основные книги. п. гл. 4. ISBN 9780465096954.
- ^ Рональд Кларк (2011). Эйнштейн: жизнь и времена. Bloomsbury Publishing. ISBN 9781448202706.
То, что позиция Эйнштейна была результатом скорее путаницы, чем агностического стеснения, кажется очевидным из письма, которое он написал менее чем через два года, когда Пол Эренфест исключил себя из того, чтобы стать преемником Эйнштейна, открыто объявив себя атеистом.
- ^ Томас Левенсон (2004). Эйнштейн в Берлине. Случайный дом Канады. п. 172. ISBN 9780553378443.
Человек, которого он надеялся сменить в Праге, Пауль Эренфест, отказался пойти на компромисс со своими истинными атеистическими принципами. Эйнштейн отругал его. «Ваш отказ признать свою религиозную принадлежность» был всего лишь этой стороной «умышленной глупости», заверил он его с учетом недавнего опыта. Став профессором, Эренфест мог вернуться к неверию.
- ^ "Коллоквиум Эренфестии". Лейденский университет. н.д.. Получено 27 февраля 2020.
- ^ «Институт теоретической физики Лоренца». Лейденский университет. н.д.. Получено 27 февраля 2020.
- ^ а б Эйнштейн, Альберт (1970) [1956]. «Памяти Пола Эренфеста». Из моих последних лет. Вестпорт, Коннектикут: Greenwood Press. п. 236. ISBN 9780837120867. Цитируется в Бойинк, Роуди. «Эренфест и новая физика в межвоенной работе и жизни Пауля Эренфеста между 1916 и 1925 годами». Архивировано из оригинал 12 марта 2014 г.. Получено 27 февраля 2020.
- ^ Van Lunteren, F.H .; Холлестель, М. Дж. (Сентябрь 2013 г.). «Поль Эренфест и дилеммы современности». Исида. 104 (3): 504–36. Дои:10.1086/673271. PMID 24341262. S2CID 24103865.
- ^ Королевская Нидерландская академия искусств и наук (без даты). "Поль Эренфест (1880–1933)". KNAW Прошлые участники. Получено 27 февраля 2020.
- ^ Фармело, Грэм (2009). Самый странный человек: тайная жизнь Поля Дирака, квантового гения. Фабер и Фабер. п. 232. ISBN 978-0-571-22278-0.
- ^ Трогеманн, Георг; Нитусов, Александр Юрьевич .; Эрнст, Вольфганг (2001). "Поль Эренфест". Вычислительная техника в России: раскрыта история компьютерных устройств и информационных технологий. Vieweg + Teubner Verlag. п. 60. ISBN 978-3-528-05757-2. Получено 15 июн 2009.
- ^ Монах, Рэй (2013). «Роберт Оппенгеймер: жизнь в центре». Физика сегодня. Случайный дом. 66 (10): 209–10. Bibcode:2013ФТ .... 66j..55R. Дои:10.1063 / PT.3.2152. ISBN 9780385504133.
- ^ Джегер, Грегг (1 мая 1998 г.). «Классификация фазовых переходов Эренфеста: введение и эволюция». Архив истории точных наук. 53 (1): 51–81. Дои:10.1007 / s004070050021. S2CID 121525126.
- ^ "Институт Лоренца - Colloquium Ehrenfestii". Лейденский университет.
- ^ «Премия Пауля Эренфеста за лучшую работу квантовых фондов». Вена: Институт квантовой оптики и квантовой информации.
- ^ «Премия Поля и Татьяны Эренфест за дипломные работы». Лейден: Нидерландский совет физики.
