Арнольд Йоганнес Вільгельм Зоммерфельд (нім. Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld; 5 грудня 1868, Кенігсберг — 26 квітня 1951, Мюнхен) — німецький фізик-теоретик і математик.
Зоммерфельд отримав ряд важливих результатів у межах «старої квантової теорії», що існувала перед появою сучасної квантової механіки: узагальнив теорію Бора на випадок еліптичних орбіт з урахуванням релятивістських поправок і пояснив тонку структуру спектрів атома Гідрогену, побудував квантову теорію нормального ефекту Зеемана, встановив ряд спектроскопічних закономірностей, ввів головне, азимутальне, магнітне і внутрішнє квантові числа і відповідні правила відбору.
Крім того, Зоммерфельд розвинув напівкласичну теорію металів, займався проблемами класичної електродинаміки (дифракція і поширення електромагнітних хвиль), електронної теорії, спеціальної теорії відносності, гідродинаміки та інженерної фізики, математичної фізики. Він заснував велику мюнхенську школу теоретичної фізики, написав низку підручників з цієї дисципліни.
Життєвий шлях
Арнольд Зоммерфельд народився в сім'ї лікаря, який цікавився природничими науками. З 1886 року вивчав математику в Кенігсберзькому університеті, який був на той час одним із найкращих, де теоретична фізика утвердилася в ролі самостійного предмету. Серед його наставників були Давид Гільберт, Фердинанд фон Ліндеман та Адольф Гурвіц. 1891 року Зоммерфельд захистив дисертацію на тему Дивні функції в математичній фізиці.
1893 року Зоммерфельд після проходження військової служби перебрався до Геттінгену, на той час — головного математичного центру Німеччини. Там він почав працювати асистентом у мінералогічному інституті. Його основним заняттям проте залишалася математика та математична фізика. 1894 року він обійняв посаду асистента математика Фелікса Клейна. Під керівництвом Клейна він написав 1895 року докторську дисертацію Математична теорія дифракції, після чого став приватдоцентом математики.
1897 року Зоммерфельд одружився й незабаром отримав посаду професора математики в гірничій академії Клаусталя. З 1900 року завідував кафедрою технічної механіки в технічному університеті в Аахені. 1906 року став професором теоретичної фізики в Мюнхенському університеті, де створив один із найзначніших центрів теоретичної фізики. Попри пропозиції зайняти інші провідні кафедри, він залишився в Мюнхені до кінця свого життя, за винятком перерви на тимчасову професуру в США (Вісконсинський університет 1922/1923) та поїздки як академічного викладача, яка привела його до Азії (Індія, Китай, Японія) та в США (1928/1929). Після виходу на пенсію 1935 року, він продовжував викладацьку діяльність до 1940 року. Причиною була відсутність кандидатури на його заміщення — Зоммерфельд хотів бачити на своєму місці Гейзенберга, проте наштовхнувся на протидію представників так званої німецької фізики, котрі нарешті змогли просунути свого, на думку Зоммерфельда, найгіршого кандидата. Після Другої світової Війни Зоммерфельд знову шукав наступника, який би зміг продовжити справу його наукової школи, і запропонував кандидатури Гейзенберга, Бете та Вайцзеккера.
Зоммерфельд загинув у 1951 році в результаті автокатастрофи.
Наукова школа
Характеризуючи Зоммерфельда як науковця, відомий фізик Макс Борн писав:
Якщо відмінність між математичною і теоретичною фізикою має якесь значення, то Зоммерфельд виразно відноситься до математичної. Його талант полягав не стільки в прогнозі нових фундаментальних принципів за зовні незначними ознаками або в безстрашному з'єднанні двох різних областей явищ до вищого цілого, але в логічному і математичному проникненні в уже встановлені або проблематичні теорії і виведення наслідків, які могли б привести до їх підтвердження або відхилення. Більш того, в свій пізній, спектроскопічний період він розвинув дар передбачення або вгадування математичних співвідношень з експериментальних даних.
Оригінальний текст (англ.)If the distinction between mathematical and theoretical physics has any significance its application to Sommerfeld ranges him decidedly in the mathematical section. His gift was not so much the divination of new fundamental principles from apparently insignificant indications or the daring combination of two different fields of phenomena into a higher unit, but the logical and mathematical penetration of established or problematic theories and the derivation of consequences which might lead to their confirmation or rejection. Yet it is true that in his later, spectroscopic period, he developed a gift for the divining or guessing of mathematical relations from experimental data.— M. Born. Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld // Obituary Notices of the Fellows of the Royal Society. — 1952. — Т. 8. — С. 282.
Наголос на розв'язання конкретних проблем, що мають безпосередній зв'язок з експериментом, а не на отримання нових теорій із загальних принципів, був в цілому характерний і для наукової школи Зоммерфельда і багато в чому визначив її розвиток. Проблемний підхід виявився надзвичайно успішним з педагогічної точки зору, дозволивши Зоммерфельду виховати цілу плеяду великих фізиків-теоретиків. Такий підхід дозволяв не обмежуватися у виборі тем, що він міг запропонувати своїм учням для аналізу і які стосувалися самих різних галузях фізики, в тому числі експериментальної. Крім того, стосунки Зоммерфельда з учнями були незвичайні для німецького професора того часу: він запрошував студентів до себе додому, влаштовував неформальні зібрання і виїзди на природу у вихідні. Це дозволяло вільніше обговорювати дослідницькі проблеми і сприяло зростанню привабливості Мюнхена для молодих фізиків. Бажання вчитися у Зоммерфельда висловлювали навіть Альберт Ейнштейн (1908) і Пауль Еренфест (1911), вже сформовані на той час науковці. Частиною процесу виховання нових теоретиків був щотижневий семінар, який відвідували всі студенти Зоммерфельда і на яких розбиралися результати зі свіжої наукової літератури.
Наукова діяльність
Математична фізика
Першою задачею, до якої звернувся молодий Зоммерфельд (1889), стала проблема теплопровідності. Приводом став конкурс на здобуття премії Кенігсбергзького фізико-економічного товариства за кращий аналіз температурних вимірювань, що проводилися на різних глибинах під поверхнею землі на метеорологічній станції в Ботанічному саду. Для проведення обчислень Зоммерфельд і Еміль Віхерт створили в Інституті теоретичної фізики при Кенігсберзькому університеті гармонічний аналізатор, незалежно прийшовши до конструкції приладу, запропонованої свого часу лордом Кельвіном. Ця робота була лише частково успішною через недосконалість створеного приладу, а теоретичний розгляд задачі, розпочатий Зоммерфельдом, містив суттєву помилку в постановці граничних умов рівняння теплопровідності, так що він був змушений відкликати своє рішення з конкурсу. Проте, застосований ним математичний підхід (розв'язання лінійного диференціального рівняння на деякій ріманової поверхні, методологія рядів і інтегралів Фур'є) успішно використовувався вченим згодом в задачах дифракції електромагнітних хвиль.
У дисертації на здобуття докторського ступеня (вона була написана за кілька тижнів і захищена в 1891 році) Зоммерфельд вперше звернувся до математичної проблеми представлення довільних функцій за допомогою певного набору інших функцій, наприклад власних функцій рівнянь в частинних похідних. До цієї проблеми, що має велике значення в математичній фізиці, він неодноразово повертався протягом свого життя і присвятив їй один з томів свого шеститомного курсу лекцій з теоретичної фізики. Крім рівнянь в частинних похідних, увагою Зоммерфельда протягом усього його життя користувався метод інтегрування в комплексній площині, який в руках вченого перетворився на потужний і універсальний метод розв'язання завдань з різних розділів фізики. Як згадував про роки свого навчання Вернер Гейзенберг,
Ми, студенти, часто задавалися питанням, чому Зоммерфельд надавав таке значення саме комплексному інтегруванню. Це доходило до того, що старші товариші по університету давали таку пораду до докторської роботи: «Проінтегріруйте в своїй дисертації пару раз в комплексній площині, і позитивна оцінка вам забезпечена».<…>…він [Зоммерфельд] бачив важливу перевагу комплексного інтегрування: в певних граничних випадках… можна було легко оцінити поведінку розв'язку, причому шлях інтегрування в комплексній площині зміщувався так, що саме в цьому граничному випадку виходив добре збіжний ряд. Гнучкість комплексного інтегрування виявлялася тут як вельми добрий допоміжний засіб для знаходження наближених формул…
— В. Гейзенберг. Влияние работ Зоммерфельда на современную физику // Пути познания в физике: сб. статей. — М. : Наука, 1973. — С. 292, 294.
Ще одним досягненням Зоммерфельда в математиці стала чотиритомна праця «Теорія дзиги» (Die Theorie des Kreisels), написана спільно з Феліксом Клейном, що прочитав серію лекцій про гіроскопи в 1895—1896 роках. Перші два томи присвячені математичним аспектам проблеми, тоді як в третьому і четвертому, завершених у 1910 році, розглядаються технічні, астрономічні та геофізичні застосування. Цей перехід від чистої математики до прикладних питань зіставлявся із зміщенням наукових інтересів Зоммерфельда в ці роки.
У 1912 році Зоммерфельд увів так звані умови випромінювання, що виділяють єдиний розв'язок крайової задачі для рівняння Гельмгольца і полягають у завданні асимптотичної поведінки шуканої функції на нескінченності. Ці умови застосовуються в задачах про дифракцію, розсіяння і відбивання хвиль різної природи (електромагнітних, звукових, пружних) і дозволяють позбутися розв'язків, що не мають фізичного сенсу. Згодом умови випромінювання Зоммерфельда, що вважаються стандартними в математичній фізиці, привернули увагу чистих математиків і неодноразово модифікувалися з метою розширення їх області застосування. Так, в 1940-і роки Вільгельм Магнус і Франц Релло дали строге доведення єдиності розв'язку крайової задачі при менш жорстких вимогах до характеру розв'язків, ніж це передбачалося самим Зоммерфельдом; умови випромінювання також знайшли застосування при розв'язанні інших (загальніших) задач.
Електродинаміка та поширення хвиль
На 1892 рік припадає перша робота Зоммерфельда, присвячена електромагнітній теорії. У ній він спробував дати механічне трактування рівнянь Максвелла на основі модифікованої гіроскопічної моделі ефіру, запропонованої свого часу лордом Кельвіном. Хоча ця стаття привернула увагу Людвіга Больцмана, явного успіху досягнуто не було, і Зоммерфельд надалі дотримувався аксіоматичного підходу до побудови фундаментальних рівнянь електродинаміки.
У роботі «Математична теорія дифракції» (1896) Зоммерфельд, скориставшись методом зображень на двулисній рімановій поверхні, отримав перший математично строгий розв'язок (у формі інтеграла по комплексній області) проблеми дифракції електромагнітних хвиль на прямолінійному краю. Цей підхід був загальнішим, ніж той що застосовувалися раніше (наприклад, метод Кірхгофа), і міг використовуватися для розв'язку диференціальних рівнянь з інших розділів фізики. Незабаром він був підхоплений Вольдемаром Фойгтом та Анрі Пуанкаре і нині вважається класичним. 1899 року Зоммерфельд звернувся до задачі про поширення електромагнітних хвиль уздовж проводів. Ця проблема була вперше поставлена ще Генріхом Герцем, який розглянув випадок нескінченно тонкого дроту, і представляла значний практичний інтерес. Зоммерфельд отримав строгий розв'язок для електромагнітного поля як функції параметрів матеріалу дроту скінченного діаметра. Згодом він звертався і до інших прикладних задач електродинаміки, зокрема досліджував опір котушок при проходженні через них змінного струму. 1909 року вчений опублікував роботу, в якій розглянув поширення хвиль, що випромінюються електричним диполем, розташованим поблизу межі розділу двох середовищ. Застосувавши розроблений ним метод розкладання розв'язку в ряд за функціями Бесселя комплексного аргументу, Зоммерфельд прийшов до висновку про існування в даній задачі двох типів хвиль: хвилі першого типу поширюються в просторі, а другого — уздовж поверхні розділу. Оскільки під межею поділу може матися на увазі поверхня землі або моря, ця робота знайшла застосування в актуальній в той час області бездротової телеграфії.
У статті, написаній в 1911 році спільно з Ірис Рунге (дочкою Карла Рунге), Зоммерфельд представив метод переходу від хвильової оптики до геометричної, який аналогічний методу ВКБ для задач квантової механіки. Приблизно в цей же час, після близького знайомства з Рентгеном, який займав пост професора експериментальної фізики в Мюнхені, Зоммерфельд зацікавився природою рентгенівських променів, яка залишалася ще не цілком ясною. У декількох роботах він проаналізував дані з кутового розподілу променів, виходячи з уявлення про гальмівний механізм (Bremsstrahlung) їх генерації, і отримав свідоцтва скінченності довжини хвилі рентгенівського випромінювання. 1912 року Макс фон Лауе, який працював тоді приват-доцентом в Інституті теоретичної фізики в Мюнхені, звернувся до Зоммерфельда з пропозицією перевірити можливість спостереження дифракції рентгенівських променів при їх розсіянні на кристалах. Професор виділив необхідне обладнання і декількох кваліфікованих експериментаторів — свого асистента Вальтера Фрідріха і Пауля Кніппінга, співробітника Рентгена. Робота закінчилася повним успіхом: шуканий ефект був виявлений і став основою нових дисциплін — спектроскопії рентгенівських променів і рентгеноструктурного аналізу. Згодом Зоммерфельд вважав відкриття дифракції рентгенівських променів найважливішою науковою подією в історії свого інституту.
Зоммефельд продовжував займатися теорією рентгенівського випромінювання неперервного спектру (гальмівного випромінювання) протягом багатьох років; цей напрям розвивали багато його учнів. Хоча спочатку він розглядав це явище на основі класичної електродинаміки, розв'язуючи рівняння Максвелла для електрона, що швидко втрачає кінетичну енергію на деякому короткому (гальмівному) шляху, з початку 1910-х років в задачу стали вводитися елементи квантової теорії. Так, в 1911 році для обчислення гальмівного шляху Зоммерфельд використовував гіпотезу про те, що в процесі випускання випромінювання електроном втрачається один квант дії. Наприкінці 1920-х — початку 1930-х років Зоммерфельд розглянув проблему в рамках нового формалізму квантової (хвильової) механіки, обчисливши інтенсивність гальмівного випромінювання через матричні елементи оператора дипольного моменту для певним чином обраних початкових і кінцевих хвильових функцій електрона. Підхід Зоммерфельда дозволив отримати результати що добре узгоджуються з експериментом і згодом був узагальнений з урахуванням релятивістських ефектів і квантування електромагнітного поля, зігравши в 1930-і роки велику роль у розвитку квантової електродинаміки. Більш того, як з'ясувалося в наступні роки, метод виявився корисним для опису процесів розсіювання не тільки фотонів і електронів, а й інших елементарних частинок і навіть таких гіпотетичних об'єктів, як частинки темної матерії.
Електронна теорія і теорія відносності
У 1904 році Зоммерфельд звернувся до електронної теорії, розробленої на той час голландцем Гендріком Лоренцем. Особливо німецького вченого цікавила проблема руху електрона, що розглядався як жорстка заряджена сфера, під дією зовнішнього і власного електромагнітних полів. Узагальнюючи результати Дж. Дж. Томсона і Макса Абрагама, які припускали чисто електромагнітне походження маси і продемонстрували її залежність від швидкості, Зоммерфельд отримав рівняння для електромагнітного поля електрона, що рухається довільним (в тому числі прискореним) чином, вивів формули для імпульсу і сили, що діє на частку. Більш того, вчений розглянув випадок руху зі швидкістю, що перевищує швидкість світла. Однак уже в наступному році, після появи роботи Альберта Ейнштейна із спеціальної теорії відносності (СТО), така ситуація була визнана неможливою. Проте, особливості випромінювання надсвітлового електрона, передбачені Зоммерфельдом (конічна ударна хвиля), багато років по тому були виявлені в ефекті Вавилова-Черенкова.
Хоча СТО різко поривала з уявленнями про ефір, на які спиралася лоренцівська електронна теорія, Зоммерфельд згодом повністю прийняв теорію відносності. Велику роль в цьому зіграли знамениті лекції Германа Мінковського, прочитані восени 1908 року. Надалі Зоммерфельд активно брав участь у розробці окремих аспектів нової теорії. 1907 року він показав, що, хоча фазова швидкість хвиль в середовищі може бути більше швидкості світла у вакуумі, це не може бути використано для надсвітової передачі сигналів. 1909 року вчений одним з перших вказав на зв'язок між теорією відносності і геометрією Лобачевського. Цей зв'язок був використаний Зоммерфельдом для аналізу складання швидкостей в СТО, що можна звести до побудови трикутника на сфері з уявним радіусом (це наслідок представлення перетворень Лоренца поворотами на уявні кути). При цьому результат складання в загальному випадку залежить від послідовності, в якій відбувається підсумовування швидкостей. Ця некомутативність знаходить відбиття в явищі прецесії Томаса, передбаченому в 1926 році Люеліном Томасом і розрахованому в 1931 році Зоммерфельдом на основі його геометричного підходу. Крім того, робота Зоммерфельда, присвячена складанню швидкостей, була одним з перших прикладів використання методу геометричної фази (фази Беррі) у фізиці.
У 1910 році Зоммерфельд, вражений ідеєю Мінковського про об'єднання простору і часу в єдиний чотиривимірний простір, в двох великих статтях дав послідовне представлення релятивістської механіки та електродинаміки в термінах чотиривимірної векторної алгебри та векторного аналізу. Зокрема, він увів поняття «4-вектор» і «6-вектор», що нині широко використовуються, визначив чотиривимірні аналоги диференціальних операторів (градієнт, дивергенція, ротор) та інтегральних теорем (Остроградського-Гаусса, Стокса, Гріна).
Гідродинаміка і прикладні роботи
Під час роботи в Ахені Зоммерфельд опублікував низку статей інженерної спрямованості. Їх темами були гідродинамічна теорія змащення (ім'я вченого носить одна з важливих характеристичних величин цієї дисципліни — число Зоммерфельда), динамічні аспекти міцності матеріалів, коливання в динамо-машинах, дія вагонних гальм. Він співпрацював з Августом Фепплем і Отто Шліком у вивченні резонансних явищ при коливаннях мостів і кораблів. Крім того, Зоммерфельд консультував суднобудівників про використання дзиґ для стабілізації руху кораблів, а також планував написати разом із залізничним інженером Августом фон Боррісом підручник про локомотиви (ця задумка так і залишилася нереалізованою).
Інтерес Зоммерфельда до математичних аспектів гідродинаміки виник ще в 1890-ті роки під впливом Фелікса Клейна. Після переїзду в Ахен однією з тем його досліджень стала технічна гідравліка і, зокрема, задача про потік в'язкої рідини по трубах. У зв'язку з цим він звернув увагу на невирішену проблему гідродинамічної стійкості, тобто на проблему про перехід між ламінарною і турбулентною течію (цим питанням в минулі роки займалися такі відомі фізики, як лорд Кельвін, лорд Релей і Осборн Рейнольдс). Зоммерфельду вдалося істотно поліпшити важливу з інженерної точки зору теорію мастила, зокрема він отримав аналітичний розв'язок для випадку ламінарної течії мастильної речовини між двома твердими поверхнями. Однак теоретично розрахувати умови, при яких виникає турбулентність, здавалось тоді неможливим.
1906 року робота Зоммерфельда з теоретичного опису вигину пластин і рейок навела його на думку про аналогічний підхід до обчислення критичної швидкості течії, при якій відбувається перехід до турбулентності. Однак математичні труднощі надовго затримали прогрес в цьому напрямку. Не зумівши отримати остаточного розв'язку, науковець вирішив представити метод, за допомогою якого він сподівався домогтися успіху, в Римі на Міжнародному конгресі математиків в квітні 1908 року. Розглянувши випадок плоского потоку Куетта, Зоммерфельд звів проблему до задачі на власні значення, з якої в принципі можна отримати значення чисел Рейнольдса, що відповідають нестійкості течії. Слід зазначити, що в цій роботі вперше явно був використаний термін «число Рейнольдса». Фактично представлений підхід був першим узагальненням відомого методу малих коливань на випадок в'язкої рідини. Хоча відразу ніяких просувань у розв'язку отриманих рівнянь не було, Зоммерфельд продовжував цікавитися цією темою і пропонував її своїм учням. Наприклад, Людвіг Хопф у своїй докторській дисертації (1909) експериментально досліджував умови появи турбулентності при течії рідини через відкритий канал. Незалежно від Зоммерфельда аналогічний підхід був розвинений в 1907 році ірландським математиком Вільямом Орром, так що отриманий ними вираз відомий в теорії турбулентності як рівняння Орра — Зоммерфельда. У наступні роки цей метод зі змінним успіхом використовували низка науковців (Хопф, Ріхард фон Мізес, Фріц Нетер, Вернер Гейзенберг і інші), однак математичні складності багато в чому залишилися непереборними; також не вдалося досягти повної відповідності між теорією та екпериментом.
Квантова теорія
Перші роботи з квантової теорії
Перша робота Зоммерфельда, присвячена квантовій теорії, з'явилася лише в 1911 році. У попередні роки його ставлення до квантової гіпотези Макса Планка було багато в чому скептичним: передбачалося, що проблема випромінювання чорного тіла пояснюється суперечливістю механічних моделей фізичних процесів, тоді як сама електромагнітна теорія повинна залишатися незмінною і використовуватися в якості основи для опису явищ (відповідно до припущення про електромагнітну природу маси заряджених частинок). Однак поступово стала ясна незадовільність такого підходу, що визнав Лоренц у своїй доповіді, прочитаній в Римі в 1908 році: однієї електромагнітної теорії (і теорії електронів) виявилося недостатньо, щоб отримати формулу Планка. Незабаром з цим висновком погодився і Зоммерфельд, чому також сприяло прийняття ним теорії відносності.
1911 року Зоммерфельд звернувся безпосередньо до проблеми походження кванта дії — загадкової в той час сталої Планка . Цей інтерес, мабуть, стимулювала робота Артура Гааса, в якій була представлена одна з перших спроб пов'язати константу Планка з параметрами атомної структури речовини (зарядом і масою електрона). Спираючись на модель атома Дж. Дж. Томсона, Гаас отримав вираз для сталої Рідберґа, який лише чисельним множником відрізнявся від правильного (виведеного Нільсом Бором пізніше, в 1913 році). Ця робота привернула увагу Зоммерфельда, який, визнаючи можливість зв'язку між квантової гіпотезою і будовою атома, заперечував, однак, проти спроб зведення проблеми до пошуку чисто механічних моделей: «Електромагнітне або механічне „пояснення“ представляється мені настільки ж нікчемним і безплідним, як і механічне „пояснення“ рівнянь Максвелла». Восени 1911 року в своїй доповіді на першому Сольвеївському конгресі Зоммерфельд висловив гіпотезу, що стала Планка не просто має розмірність дії, а й справді пов'язана з цією величиною, а саме: в кожному елементарному процесі дія атома змінюється на величину, рівну . За допомогою цієї гіпотези Зоммерфельд зміг пояснити фотоефект, отримавши формулу Ейнштейна, тобто продемонстрував залежність енергії фотоелектронів тільки від частоти світла, але не від його інтенсивності. Хоча гіпотеза Зоммерфельда була незабаром відкинута, ця робота вказала новий підхід до трактування квантових явищ і відіграла значну роль у розвитку квантової теорії.
Узагальнення теорії Бора
1913 року Зоммерфельд зацікавився дослідженнями ефекту Зеемана, котрі проводилися відомими спектроскопістамі Фрідріхом Пашеном і Ернстом Баком, і зробив спробу теоретичного опису аномального розщеплення спектральних ліній на основі узагальнення класичної теорії Лоренца. Квантові ідеї використовувалися тільки для обчислення інтенсивностей компонент розщеплення. У липні 1913 року була опублікована знаменита робота Нільса Бора, що містила опис його атомної моделі, згідно з якою електрон в атомі може обертатися навколо ядра за так званими стаціонарними орбітами без випромінювання електромагнітних хвиль. Зоммерфельд був добре знайомий з цією статтею, відбиток якої він отримав від самого автора, проте спершу був далекий від використання її результатів, відчуваючи скептичне ставлення до атомних моделей як таких. Проте, вже в зимовому семестрі 1914—1915 років Зоммерфельд прочитав курс лекцій з теорії Бора, і приблизно в цей же період у нього зародилися думки про можливість її узагальнення (в тому числі релятивистского). Затримка публікації результатів з цієї теми до кінця 1915 — початку 1916 року була пов'язана з пильною цікавістю Зоммерфельда до розвитку загальної теорії відносності. Лише після того, як Ейнштейн, прочитавши рукописи свого мюнхенського колеги, запевнив його в тому, що в розглянутих задачах досить звичайною СТО, Зоммерфельд зважився направити свої статті в друк.
Необхідність узагальнення боровськой теорії була пов'язана з відсутністю опису складніших систем, ніж атом водню і водневоподібні системи. Крім того, існували малі відхилення теорії від експериментальних даних (лінії в спектрі водню були істинно одиночними), що також вимагало пояснення. Важливий крок у цьому напрямку був зроблений Зоммерфельдом, який в 1915 році узагальнив теорію атома водню на випадок електронних орбіт з декількома ступенями вільності. При цьому замість єдиної квантового умови (квантування моменту імпульсу) він постулював, що «фазовий інтеграл» для кожної узагальненої координати і відповідного імпульсу дорівнює цілому числу () квантів дії, тобто . Узагальнені квантові умови такого виду, часто називають умовами Бора — Зоммерфельда, були незалежно отримані Вільямом Вілсоном і Дзюном Ісіварою. Однак, на відміну від цих науковців, Зоммерфельд успішно застосував отримані умови до опису атомних спектрів. Першим питанням, що він розглянув, була задача про нерухому плоску еліптичну орбіту електрона в атомі водню (дві ступені вільності). Записавши свої квантові умови в полярних координатах і ввівши азимутальне і радіальне квантові числа (такими термінами були позначені відповідні числа ), Зоммерфельд отримав формулу для енергії електрона на стаціонарній орбіті. Цей вираз давав ті ж рівні енергії, що і формула Бора для кругових орбіт; енергія рівнів залежала лише від суми азимутального і радіального квантових чисел, названого головним квантовим числом. Далі Зоммерфельд розглянув атом водню як систему з трьома ступенями вільності і прийшов до висновку, що кут нахилу площини орбіти до обраної полярної осі може приймати дискретний набір значень. Це явище, яке отримало назву «просторового квантування», має проявляти себе при завданні осі зовнішнім чином (наприклад, напрямком магнітного поля) . Квантові умови Бора — Зоммерфельда отримали обґрунтування в рамках теорії адіабатичних інваріантів (Пауль Еренфест, 1916) і були строго виведені в 1926 році, вже після створення хвильової механіки (в рамках наближення ВКБ).
В одному з повідомлень Баварської академії наук і в другій частині своєї великої статті «Про квантову теорію спектральних ліній» (Zur Quantentheorie der Spektrallinien, 1916) Зоммерфельд представив релятивістське узагальнення задачі про електрон, що рухається навколо ядра по еліптичній орбіті, і показав, що перигелій орбіти в цьому випадку повільно прецесує. Науковцю вдалося отримати для повної енергії електрона формулу, в яку входить додатковий релятивістський член, що визначає залежність рівнів енергії від обох квантових чисел окремо. Як наслідок, спектральні лінії водородоподібного атома повинні розщеплюватися, формуючи так звану тонку структуру, а уведена Зоммерфельдом безрозмірна комбінація фундаментальних констант , що визначає величину цього розщеплення, отримала назву сталої тонкої структури. Прецизійні вимірювання спектра іонізованого гелію, проведені Фрідріхом Пашеном в тому ж 1916 році, підтвердили теоретичні передбачення Зоммерфельда . Втім, теорія виявилася не в змозі визначити значення інтенсивностей компонент тонкої структури.
Успіх в описі тонкої структури став свідченням на користь як теорії Бора, так і теорії відносності і був з ентузіазмом прийнятий низкою провідних науковців. Так, в листі Зоммерфельду від 3 серпня 1916 Ейнштейн писав: «Ваші спектральні дослідження відносяться до найпрекраснішого, що я пережив у фізиці. Завдяки їм ідея Бора стає абсолютно переконливою». Планк в своїй Нобелівської лекції (1920) порівняв роботу Зоммерфельда з теоретичним передбаченням планети Нептун. Втім, деякі фізики (особливо налаштовані антирелятівістські) вважали результати експериментальної перевірки теорії непереконливими. Строгий вивід формули тонкої структури було дано Полем Діраком в 1928 році на основі послідовного квантовомеханічного формалізму, тому вона часто іменується формулою Зоммерфельда - Дірака. Цей збіг результатів, отриманих в рамках напівкласичного методу Зоммерфельда і за допомогою строгого аналізу Дірака (з урахуванням спіна!), во-різному трактувався в літературі. Можливо, причина збігу полягає в помилці, допущеній Зоммерфельдом. Інше пояснення полягає в тому, що в теорії Зоммерфельда нехтування спіном компенсувало відсутність строгого квантовомеханічного опису.
Нагороди та членства
- Медаль Гельмгольца (1917)
- Медаль Маттеуччі (1924)
- Медаль Макса Планка (1931)
- Медаль Лоренца (1939)
- Медаль Ерстеда (1948)
- Член Баварської (1908), Берлінської, Геттінгенської академій наук
- Іноземний член Лондонського королівського товариства (1926), Національної академії наук США, Академії наук СРСР (член-кореспондент з 1925, почесний член з 1929), Академії деї Лінчеї, Індійської академії наук в Бангалорі, Королівського товариства наук в Упсалі, Австрійської, Угорської та Іспанської академій наук
- Почесні докторські ступені університетів Ростока, Ахена, Калькутти, Афін
Пам'ять
- У 1970 році Міжнародний астрономічний союз присвоїв ім'я Арнольда Зоммерфельда кратеру на зворотному боці Місяця.
- На честь А. Зоммерфельда названий астероїд 32809 Зоммерфельд, відкритий німецькими астрономами Фраймутом Бернґеном і Л. Шмаделем 10 жовтня 1990.
Цікаві факти
- Четверо його учнів-докторантів (Вольфганг Паулі, Петер Дебай, Вернер Гейзенберг і Ганс Бете), а також троє учнів-аспірантів (Лайнус Полінг,, Ісидор Рабі та Макс фон Лауе, стали Нобелівськими лауреатами, сам Зоммерфельд номінувався 84 рази на Нобелівську премію — більше ніж будь-хто в історії, але так і не отримав нагороду.
Наукові праці
- Бете Г., Зоммерфельд А. Электронная теория металлов = Elektronentheorie der Metalle. — М.-Л. : ОНТИ НКТП СССР, 1938. — 316 с.
- Зоммерфельд А. Волновая механика = Atombau und Spektrallinien: Wellenmechanischer Ergänzungsband. — Л.-М. : ГТТИ, 1934. — 316 с.
- Зоммерфельд А. Механика // Лекции по теоретической физике = Vorlesungen über theoretische Physik: Mechanik. — М. : ИЛ, 1947. — Т. 1. — 392 с.
- Зоммерфельд А. Механика деформируемых сред // Лекции по теоретической физике = Vorlesungen über theoretische Physik: Mechanik der deformierbaren Medien. — М. : ИЛ, 1954. — Т. 2. — 486 с.
- Зоммерфельд А. Электродинамика // Лекции по теоретической физике = Vorlesungen über theoretische Physik: Elektrodynamik. — М. : ИЛ, 1958. — Т. 3. — 504 с.
- Зоммерфельд А. Оптика // Лекции по теоретической физике = Vorlesungen über theoretische Physik: Optik. — М. : ИЛ, 1953. — Т. 4. — 488 с.
- Зоммерфельд А. Термодинамика и статистическая физика // Лекции по теоретической физике = Vorlesungen über theoretische Physik: Thermodynamik und Statistik. — М. : ИЛ, 1955. — Т. 5. — 480 с.
- Зоммерфельд А. Дифференциальные уравнения в частных производных физики // Лекции по теоретической физике = Vorlesungen über theoretische Physik: Partielle Differentialgleichungen der Physik. — М. : ИЛ, 1950. — Т. 6. — 456 с.
- Зоммерфельд А. Строение атомов и спектры = Atombau und Spektrallinien. — М. : ГИТТЛ, 1956. — 591+694 с.
- Klein F., Sommerfeld A. Über die Theorie des Kreisels. — Leipzig : B. G. Teubner, 1897.
Примітки
- Deutsche Nationalbibliothek Record #11861553X // Gemeinsame Normdatei — 2012—2016.
- Архів історії математики Мактьютор — 1994.
- SNAC — 2010.
- Зоммерфельд Арнольд // Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / под ред. А. М. Прохоров — 3-е изд. — Москва: Советская энциклопедия, 1969.
- Енциклопедія Брокгауз
- Find a Grave — 1996.
- https://es.wikipedia.org/wiki/Carl_Louis_Ferdinand_von_Lindemann
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Математичний генеалогічний проєкт — 1997.
- Seth (book), 2010, с. 2—3.
- Eckert (PP), 1999, с. 247—249.
- Bethe, 2000.
- Born, 1952, с. 275—276.
- Seth (book), 2010, с. 15—16.
- Born, 1952, с. 277.
- Born, 1952, с. 278.
- Seth (book), 2010, с. 25—27.
- Schot, 1992.
- Schot, 1992, с. 390—391.
- Eckert (PhSc), 2003, с. 170, 181—183.
- Born, 1952, с. 279.
- Born, 1952, с. 281.
- Born, 1952, с. 282.
- Eckert (PP), 1999, с. 245.
- Eckert (SHPMP), 2015.
- Born, 1952, с. 280.
- Seth (book), 2010, с. 42.
- Франкфурт, 1968, с. 181.
- Франкфурт, 1968, с. 81.
- Малыкин, 2010, с. 966—967.
- Беллони, Рейна, 1988.
- Малыкин, 2010, с. 968.
- Forman, Hermann, 1975, с. 527.
- Eckert (PhSc), 2003, с. 174.
- Eckert (EPJH), 2010, с. 29—32.
- Eckert (EPJH), 2010, с. 34—37.
- Eckert (EPJH), 2010, с. 38—47.
- Seth (book), 2010, с. 30—43.
- Джеммер, 1985, с. 50—53.
- Джеммер, 1985, с. 64—65.
- Mehra, 2001, с. 383—385.
- Джеммер, 1985, с. 96—100.
- Джеммер, 1985, с. 103, 107—108.
- Джеммер, 1985, с. 100—101.
- Kragh, 2000, с. 963.
- Из переписки Зоммерфельда с Эйнштейном // Пути познания в физике: сб. статей. — М. : Наука, 1973. — С. 197.
- Kragh, 2000, с. 964.
- Грановский, 2004.
- Франкфурт, 1968, с. 61.
- База даних MPC малих тіл Сонячної системи (32809) [ 7 листопада 2017 у Wayback Machine.](англ.)
- Arnold Sommerfeld's Students [ 17 жовтня 2006 у Wayback Machine.] — The Mathematics Genealogy Project and Arnold Sommerfeld — Kommunikation und Schulenbildung [ 15 червня 2007 у Wayback Machine.].
- http://nobelprize.org/nobel_prizes/peace/laureates/1962/pauling-bio.html [ 20 червня 2007 у Wayback Machine.] Nobel Prize Biography: Pauling
- http://rabi.nbwnr.com/Rabi.htm [ 3 березня 2016 у Wayback Machine.] NBWNR — Nobel Foundation: Rabi.
- Walker, 1995, p. 73. Von Laue completed his Habilitation in 1906.
- . Архів оригіналу за 3 червня 2015. Процитовано 1 травня 2015.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title ()
Література
- Книги
- Benz U. Arnold Sommerfeld. Eine wissenschaftliche Biographie. — Stuttgart, 1973.
- Франкфурт У. И. Специальная и общая теория относительности (исторические очерки). — М. : Наука, 1968.
- Mehra J., Rechenberg H. The historical development of quantum theory. — Berlin : Springer, 1982. — Vol. 1.
- Eckert M., Pricha W., Schubert H., Torkar G. Geheimrat Sommerfeld — Theoretischer Physiker: Eine Dokumentation aus seinem Nachlass. — München : Deutsches Museum, 1984.
- Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. — М. : Наука, 1985.
- Eckert M. Die Atomphysiker. Eine Geschichte der theoretischen Physik am Beispiel der Sommerfeldschule. — Braunschweig/Wiesbaden : Vieweg, 1993.
- Seth S. Crafting the quantum: Arnold Sommerfeld and the practice of theory, 1890—1926. — MIT Press, 2010.
- Eckert M. Arnold Sommerfeld: Science, Life and Turbulent Times 1868–1951. — Springer, 2013.
- J. J. O'Connor, E. F. Robertson. Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld. MacTutor History of Mathematics archive (англ.) . University of St Andrews. Архів оригіналу за 4 лютого 2012. Процитовано 27 листопада 2011.
- Horst Kant Arnold Sommerfeld — Kommunikation und Schulenbildung [ 15 червня 2007 у Wayback Machine.] (нім.)
- Статті
- Born M. Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld // Obituary Notices of the Fellows of the Royal Society. — 1952. — Т. 8. — С. 274—296.
- Франкфурт У. И., Френк А. М. Вопросы оптики и атомной физики в переписке между Эйнштейном и Зоммерфельдом // Эйнштейновский сборник 1969—1970. — М., 1970. — С. 301—330.
- Смородинский Я. А. Переписка А. Эйнштейна и А. Зоммерфельда // УФН. — 1971. — Т. 104. — С. 526—528.
- Forman P., Hermann A. Arnold Sommerfeld // Dictionary of Scientific Biography. — New York, 1975. — Т. 12. — С. 525—532.
- Hoddeson L. H., Baym G. The Development of the Quantum Mechanical Electron Theory of Metals: 1900—28 // Proceedings of the Royal Society of London A. — 1980. — Т. 371. — С. 8—23.
- Храмов Ю. А. Зоммерфельд Арнольд Иоганн Вильгельм (Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld) // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и дополн. — М.: Наука, 1983. — С. 116—117. — 400 с.
- Hoddeson L., Baym G., Eckert M. The development of the quantum-mechanical electron theory of metals: 1928—1933 // Reviews of Modern Physics. — 1987. — Т. 59. — С. 287—327.
- Eckert M. Propaganda in Science: Sommerfeld and the Spread of the Electron Theory of Metals // Historical Studies in the Physical and Biological Sciences. — 1987. — Т. 17. — С. 191—233.
- Беллони Л., Рейна Ч. Прецессия Томаса: Подход Зоммерфельда // Эйнштейновский сборник 1984—1985. — М., 1988. — С. 201—214.
- Schot S. H. Eighty years of Sommerfeld's radiation condition // Historia Mathematica. — 1992. — Т. 19. — С. 385—401.
- Eckert M. Theoretical Physicists at War: Sommerfeld Students in Germany and as Emigrants // National Military Establishments and the Advancement of Science and Technology. Studies in the 20th Century History. — 1996. — С. 69—86.
- Eckert M. Mathematics, Experiments, and Theoretical Physics: The Early Days of the Sommerfeld School // Physics in Perspective. — 1999. — Т. 1. — С. 238—252.
- Bethe H. Sommerfeld's Seminar // Physics in Perspective. — 2000. — Т. 2. — С. 3—5.
- Kant H. Arnold Sommerfeld – Kommunikation und Schulenbildung // Wissenschaft und Digitale Bibliothek: Wissenschaftsforschung Jahrbuch 1998.
- Kragh H. Relativity and quantum theory from Sommerfeld to Dirac // Annalen der Physik. — 2000. — Т. 9. — С. 961—974.
- Mehra J. Arnold Sommerfeld and atoms as conditionally periodic systems // The golden age of theoretical physics. — 2001. — С. 372—403.
- Singh R. Arnold Sommerfeld – The supporter of Indian physics in Germany // Current Science. — 2001. — Т. 81. — С. 1489—1494.
- Eckert M. The Practical Theorist: Sommerfeld at the Crossroads of Mathematics, Physics and Technology // Philosophia Scientia. — 2003. — Т. 7. — С. 165—188.
- Грановский Я. И. Формула Зоммерфельда и теория Дирака // УФН. — 2004. — Т. 174. — С. 577—578.
- Eckert M. Arnold Sommerfeld // New Dictionary of Scientific Biography. — Detroit, 2008. — Т. 6. — С. 489—492.
- Seth S. Crafting the quantum: Arnold Sommerfeld and the older quantum theory // Studies in History and Philosophy of Science. — 2008. — Т. 39. — С. 335—348.
- Schweber S. S. Weimar Physics: Sommerfeld’s Seminar and the Causality Principle // Physics in Perspective. — 2009. — Т. 11. — С. 261—301.
- Seth S. Zweideutigkeit about “Zweideutigkeit”: Sommerfeld, Pauli, and the methodological origins of quantum mechanics // Studies in History and Philosophy of Modern Physics. — 2009. — Т. 40. — С. 303—315.
- Eckert M. The troublesome birth of hydrodynamic stability theory: Sommerfeld and the turbulence problem // European Physical Journal H. — 2010. — Т. 35. — С. 29—51.
- Малыкин Г. Б. Некоммутативность сложения неколлинеарных скоростей в специальной теории относительности и метод геометрической фазы (к столетию со дня публикации работы А. Зоммерфельда) // УФН. — 2010. — Т. 180. — С. 965—969.
- Eckert M. How Sommerfeld extended Bohr's model of the atom (1913—1916) // European Physical Journal H. — 2014. — Т. 39. — С. 141—156.
- Eckert M. Fluid mechanics in Sommerfeld's school // Annual Review of Fluid Mechanics. — 2015. — Т. 47. — С. 1—20.
- Eckert M. From aether impulse to QED: Sommerfeld and the Bremsstrahlen theory // Studies in History and Philosophy of Modern Physics. — 2015. — Т. 51. — С. 9—22.
Посилання
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Арнольд Зоммерфельд |
- Arnold Sommerfeld (1868-1951): Wissenschaftlicher Briefwechsel (нім.) . Ludwig-Maximilians-Universität München. Архів оригіналу за 4 лютого 2012. Процитовано 27 листопада 2011. — біографія й наукове листування Зоммерфельда
- J. J. O'Connor, E. F. Robertson. Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld. MacTutor History of Mathematics archive (англ.). University of St Andrews. Архів оригіналу за 4 лютого 2012. Процитовано 27 листопада 2011.
{{}}
: Cite має пустий невідомий параметр:|description=
()
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Arnold Jogannes Vilgelm Zommerfeld nim Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld 5 grudnya 1868 Kenigsberg 26 kvitnya 1951 Myunhen nimeckij fizik teoretik i matematik Arnold Zommerfeldnim Arnold SommerfeldIm ya pri narodzhenninim Arnold Johannes Wilhelm SommerfeldNarodivsya5 grudnya 1868 1868 12 05 1 2 Kenigsberg Nimecka imperiyaPomer26 kvitnya 1951 1951 04 26 4 2 82 roki Myunhen FRN avtomobilna avariyaPohovannyad 6 Krayina NimechchinaDiyalnistfizik teoretik matematik vikladach universitetu fizikAlma materKenigsberzkij universitetGaluzfizikaZakladGettingenskij universitetPosadatayemnij radnikVchene zvannyaprofesorVchiteliFerdinand fon Lindeman 7 i Nils BorVidomi uchniVolfgang Pauli Verner Gejzenberg Gans Bete Albreht UnzeldAspiranti doktorantid 8 Volfgang Pauli 9 d 10 Vojceh Rubinovich 11 d 12 Peter Debaj 13 Gans Bete 14 Verner Gejzenberg 15 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 Valter Gajtler 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 Alfred Lande 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 Albreht Unzeld 16 d 16 d 16 d 16 d 16 Valter Gajtler 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 d 16 ChlenstvoLondonske korolivske tovaristvo Nacionalna akademiya nauk SShA Bavarska akademiya nauk Akademiya nauk SRSR Amerikanska akademiya mistectv i nauk Ugorska akademiya nauk Rosijska akademiya nauk Prusska akademiya nauk dU shlyubi zdNagorodimedal imeni Maksa Planka 1931 medal Lorenca 1939 Medal Ersteda 1949 medal Matteuchchi 1924 inozemnij chlen Londonskogo korolivskogo tovaristva d 29 kvitnya 1926 d Arnold Zommerfeld u Vikishovishi Zommerfeld otrimav ryad vazhlivih rezultativ u mezhah staroyi kvantovoyi teoriyi sho isnuvala pered poyavoyu suchasnoyi kvantovoyi mehaniki uzagalniv teoriyu Bora na vipadok eliptichnih orbit z urahuvannyam relyativistskih popravok i poyasniv tonku strukturu spektriv atoma Gidrogenu pobuduvav kvantovu teoriyu normalnogo efektu Zeemana vstanoviv ryad spektroskopichnih zakonomirnostej vviv golovne azimutalne magnitne i vnutrishnye kvantovi chisla i vidpovidni pravila vidboru Krim togo Zommerfeld rozvinuv napivklasichnu teoriyu metaliv zajmavsya problemami klasichnoyi elektrodinamiki difrakciya i poshirennya elektromagnitnih hvil elektronnoyi teoriyi specialnoyi teoriyi vidnosnosti gidrodinamiki ta inzhenernoyi fiziki matematichnoyi fiziki Vin zasnuvav veliku myunhensku shkolu teoretichnoyi fiziki napisav nizku pidruchnikiv z ciyeyi disciplini Zhittyevij shlyahArnold Zommerfeld narodivsya v sim yi likarya yakij cikavivsya prirodnichimi naukami Z 1886 roku vivchav matematiku v Kenigsberzkomu universiteti yakij buv na toj chas odnim iz najkrashih de teoretichna fizika utverdilasya v roli samostijnogo predmetu Sered jogo nastavnikiv buli David Gilbert Ferdinand fon Lindeman ta Adolf Gurvic 1891 roku Zommerfeld zahistiv disertaciyu na temu Divni funkciyi v matematichnij fizici 1893 roku Zommerfeld pislya prohodzhennya vijskovoyi sluzhbi perebravsya do Gettingenu na toj chas golovnogo matematichnogo centru Nimechchini Tam vin pochav pracyuvati asistentom u mineralogichnomu instituti Jogo osnovnim zanyattyam prote zalishalasya matematika ta matematichna fizika 1894 roku vin obijnyav posadu asistenta matematika Feliksa Klejna Pid kerivnictvom Klejna vin napisav 1895 roku doktorsku disertaciyu Matematichna teoriya difrakciyi pislya chogo stav privatdocentom matematiki Arnold Zommerfeld 1935 1897 roku Zommerfeld odruzhivsya j nezabarom otrimav posadu profesora matematiki v girnichij akademiyi Klaustalya Z 1900 roku zaviduvav kafedroyu tehnichnoyi mehaniki v tehnichnomu universiteti v Aaheni 1906 roku stav profesorom teoretichnoyi fiziki v Myunhenskomu universiteti de stvoriv odin iz najznachnishih centriv teoretichnoyi fiziki Popri propoziciyi zajnyati inshi providni kafedri vin zalishivsya v Myunheni do kincya svogo zhittya za vinyatkom perervi na timchasovu profesuru v SShA Viskonsinskij universitet 1922 1923 ta poyizdki yak akademichnogo vikladacha yaka privela jogo do Aziyi Indiya Kitaj Yaponiya ta v SShA 1928 1929 Pislya vihodu na pensiyu 1935 roku vin prodovzhuvav vikladacku diyalnist do 1940 roku Prichinoyu bula vidsutnist kandidaturi na jogo zamishennya Zommerfeld hotiv bachiti na svoyemu misci Gejzenberga prote nashtovhnuvsya na protidiyu predstavnikiv tak zvanoyi nimeckoyi fiziki kotri nareshti zmogli prosunuti svogo na dumku Zommerfelda najgirshogo kandidata Pislya Drugoyi svitovoyi Vijni Zommerfeld znovu shukav nastupnika yakij bi zmig prodovzhiti spravu jogo naukovoyi shkoli i zaproponuvav kandidaturi Gejzenberga Bete ta Vajczekkera Zommerfeld zaginuv u 1951 roci v rezultati avtokatastrofi Naukova shkolaHarakterizuyuchi Zommerfelda yak naukovcya vidomij fizik Maks Born pisav Yaksho vidminnist mizh matematichnoyu i teoretichnoyu fizikoyu maye yakes znachennya to Zommerfeld virazno vidnositsya do matematichnoyi Jogo talant polyagav ne stilki v prognozi novih fundamentalnih principiv za zovni neznachnimi oznakami abo v bezstrashnomu z yednanni dvoh riznih oblastej yavish do vishogo cilogo ale v logichnomu i matematichnomu proniknenni v uzhe vstanovleni abo problematichni teoriyi i vivedennya naslidkiv yaki mogli b privesti do yih pidtverdzhennya abo vidhilennya Bilsh togo v svij piznij spektroskopichnij period vin rozvinuv dar peredbachennya abo vgaduvannya matematichnih spivvidnoshen z eksperimentalnih danih Originalnij tekst angl If the distinction between mathematical and theoretical physics has any significance its application to Sommerfeld ranges him decidedly in the mathematical section His gift was not so much the divination of new fundamental principles from apparently insignificant indications or the daring combination of two different fields of phenomena into a higher unit but the logical and mathematical penetration of established or problematic theories and the derivation of consequences which might lead to their confirmation or rejection Yet it is true that in his later spectroscopic period he developed a gift for the divining or guessing of mathematical relations from experimental data M Born Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld Obituary Notices of the Fellows of the Royal Society 1952 T 8 S 282 Nagolos na rozv yazannya konkretnih problem sho mayut bezposerednij zv yazok z eksperimentom a ne na otrimannya novih teorij iz zagalnih principiv buv v cilomu harakternij i dlya naukovoyi shkoli Zommerfelda i bagato v chomu viznachiv yiyi rozvitok Problemnij pidhid viyavivsya nadzvichajno uspishnim z pedagogichnoyi tochki zoru dozvolivshi Zommerfeldu vihovati cilu pleyadu velikih fizikiv teoretikiv Takij pidhid dozvolyav ne obmezhuvatisya u vibori tem sho vin mig zaproponuvati svoyim uchnyam dlya analizu i yaki stosuvalisya samih riznih galuzyah fiziki v tomu chisli eksperimentalnoyi Krim togo stosunki Zommerfelda z uchnyami buli nezvichajni dlya nimeckogo profesora togo chasu vin zaproshuvav studentiv do sebe dodomu vlashtovuvav neformalni zibrannya i viyizdi na prirodu u vihidni Ce dozvolyalo vilnishe obgovoryuvati doslidnicki problemi i spriyalo zrostannyu privablivosti Myunhena dlya molodih fizikiv Bazhannya vchitisya u Zommerfelda vislovlyuvali navit Albert Ejnshtejn 1908 i Paul Erenfest 1911 vzhe sformovani na toj chas naukovci Chastinoyu procesu vihovannya novih teoretikiv buv shotizhnevij seminar yakij vidviduvali vsi studenti Zommerfelda i na yakih rozbiralisya rezultati zi svizhoyi naukovoyi literaturi Naukova diyalnistMatematichna fizika Garmonichnij analizator lorda Kelvina Pershoyu zadacheyu do yakoyi zvernuvsya molodij Zommerfeld 1889 stala problema teploprovidnosti Privodom stav konkurs na zdobuttya premiyi Kenigsbergzkogo fiziko ekonomichnogo tovaristva za krashij analiz temperaturnih vimiryuvan sho provodilisya na riznih glibinah pid poverhneyu zemli na meteorologichnij stanciyi v Botanichnomu sadu Dlya provedennya obchislen Zommerfeld i Emil Vihert stvorili v Instituti teoretichnoyi fiziki pri Kenigsberzkomu universiteti garmonichnij analizator nezalezhno prijshovshi do konstrukciyi priladu zaproponovanoyi svogo chasu lordom Kelvinom Cya robota bula lishe chastkovo uspishnoyu cherez nedoskonalist stvorenogo priladu a teoretichnij rozglyad zadachi rozpochatij Zommerfeldom mistiv suttyevu pomilku v postanovci granichnih umov rivnyannya teploprovidnosti tak sho vin buv zmushenij vidklikati svoye rishennya z konkursu Prote zastosovanij nim matematichnij pidhid rozv yazannya linijnogo diferencialnogo rivnyannya na deyakij rimanovoyi poverhni metodologiya ryadiv i integraliv Fur ye uspishno vikoristovuvavsya vchenim zgodom v zadachah difrakciyi elektromagnitnih hvil U disertaciyi na zdobuttya doktorskogo stupenya vona bula napisana za kilka tizhniv i zahishena v 1891 roci Zommerfeld vpershe zvernuvsya do matematichnoyi problemi predstavlennya dovilnih funkcij za dopomogoyu pevnogo naboru inshih funkcij napriklad vlasnih funkcij rivnyan v chastinnih pohidnih Do ciyeyi problemi sho maye velike znachennya v matematichnij fizici vin neodnorazovo povertavsya protyagom svogo zhittya i prisvyativ yij odin z tomiv svogo shestitomnogo kursu lekcij z teoretichnoyi fiziki Krim rivnyan v chastinnih pohidnih uvagoyu Zommerfelda protyagom usogo jogo zhittya koristuvavsya metod integruvannya v kompleksnij ploshini yakij v rukah vchenogo peretvorivsya na potuzhnij i universalnij metod rozv yazannya zavdan z riznih rozdiliv fiziki Yak zgaduvav pro roki svogo navchannya Verner Gejzenberg Mi studenti chasto zadavalisya pitannyam chomu Zommerfeld nadavav take znachennya same kompleksnomu integruvannyu Ce dohodilo do togo sho starshi tovarishi po universitetu davali taku poradu do doktorskoyi roboti Prointegrirujte v svoyij disertaciyi paru raz v kompleksnij ploshini i pozitivna ocinka vam zabezpechena lt gt vin Zommerfeld bachiv vazhlivu perevagu kompleksnogo integruvannya v pevnih granichnih vipadkah mozhna bulo legko ociniti povedinku rozv yazku prichomu shlyah integruvannya v kompleksnij ploshini zmishuvavsya tak sho same v comu granichnomu vipadku vihodiv dobre zbizhnij ryad Gnuchkist kompleksnogo integruvannya viyavlyalasya tut yak velmi dobrij dopomizhnij zasib dlya znahodzhennya nablizhenih formul V Gejzenberg Vliyanie rabot Zommerfelda na sovremennuyu fiziku Puti poznaniya v fizike sb statej M Nauka 1973 S 292 294 She odnim dosyagnennyam Zommerfelda v matematici stala chotiritomna pracya Teoriya dzigi Die Theorie des Kreisels napisana spilno z Feliksom Klejnom sho prochitav seriyu lekcij pro giroskopi v 1895 1896 rokah Pershi dva tomi prisvyacheni matematichnim aspektam problemi todi yak v tretomu i chetvertomu zavershenih u 1910 roci rozglyadayutsya tehnichni astronomichni ta geofizichni zastosuvannya Cej perehid vid chistoyi matematiki do prikladnih pitan zistavlyavsya iz zmishennyam naukovih interesiv Zommerfelda v ci roki U 1912 roci Zommerfeld uviv tak zvani umovi viprominyuvannya sho vidilyayut yedinij rozv yazok krajovoyi zadachi dlya rivnyannya Gelmgolca i polyagayut u zavdanni asimptotichnoyi povedinki shukanoyi funkciyi na neskinchennosti Ci umovi zastosovuyutsya v zadachah pro difrakciyu rozsiyannya i vidbivannya hvil riznoyi prirodi elektromagnitnih zvukovih pruzhnih i dozvolyayut pozbutisya rozv yazkiv sho ne mayut fizichnogo sensu Zgodom umovi viprominyuvannya Zommerfelda sho vvazhayutsya standartnimi v matematichnij fizici privernuli uvagu chistih matematikiv i neodnorazovo modifikuvalisya z metoyu rozshirennya yih oblasti zastosuvannya Tak v 1940 i roki Vilgelm Magnus i Franc Rello dali stroge dovedennya yedinosti rozv yazku krajovoyi zadachi pri mensh zhorstkih vimogah do harakteru rozv yazkiv nizh ce peredbachalosya samim Zommerfeldom umovi viprominyuvannya takozh znajshli zastosuvannya pri rozv yazanni inshih zagalnishih zadach Elektrodinamika ta poshirennya hvil Na 1892 rik pripadaye persha robota Zommerfelda prisvyachena elektromagnitnij teoriyi U nij vin sprobuvav dati mehanichne traktuvannya rivnyan Maksvella na osnovi modifikovanoyi giroskopichnoyi modeli efiru zaproponovanoyi svogo chasu lordom Kelvinom Hocha cya stattya privernula uvagu Lyudviga Bolcmana yavnogo uspihu dosyagnuto ne bulo i Zommerfeld nadali dotrimuvavsya aksiomatichnogo pidhodu do pobudovi fundamentalnih rivnyan elektrodinamiki U roboti Matematichna teoriya difrakciyi 1896 Zommerfeld skoristavshis metodom zobrazhen na dvulisnij rimanovij poverhni otrimav pershij matematichno strogij rozv yazok u formi integrala po kompleksnij oblasti problemi difrakciyi elektromagnitnih hvil na pryamolinijnomu krayu Cej pidhid buv zagalnishim nizh toj sho zastosovuvalisya ranishe napriklad metod Kirhgofa i mig vikoristovuvatisya dlya rozv yazku diferencialnih rivnyan z inshih rozdiliv fiziki Nezabarom vin buv pidhoplenij Voldemarom Fojgtom ta Anri Puankare i nini vvazhayetsya klasichnim 1899 roku Zommerfeld zvernuvsya do zadachi pro poshirennya elektromagnitnih hvil uzdovzh provodiv Cya problema bula vpershe postavlena she Genrihom Gercem yakij rozglyanuv vipadok neskinchenno tonkogo drotu i predstavlyala znachnij praktichnij interes Zommerfeld otrimav strogij rozv yazok dlya elektromagnitnogo polya yak funkciyi parametriv materialu drotu skinchennogo diametra Zgodom vin zvertavsya i do inshih prikladnih zadach elektrodinamiki zokrema doslidzhuvav opir kotushok pri prohodzhenni cherez nih zminnogo strumu 1909 roku vchenij opublikuvav robotu v yakij rozglyanuv poshirennya hvil sho viprominyuyutsya elektrichnim dipolem roztashovanim poblizu mezhi rozdilu dvoh seredovish Zastosuvavshi rozroblenij nim metod rozkladannya rozv yazku v ryad za funkciyami Besselya kompleksnogo argumentu Zommerfeld prijshov do visnovku pro isnuvannya v danij zadachi dvoh tipiv hvil hvili pershogo tipu poshiryuyutsya v prostori a drugogo uzdovzh poverhni rozdilu Oskilki pid mezheyu podilu mozhe matisya na uvazi poverhnya zemli abo morya cya robota znajshla zastosuvannya v aktualnij v toj chas oblasti bezdrotovoyi telegrafiyi U statti napisanij v 1911 roci spilno z Iris Runge dochkoyu Karla Runge Zommerfeld predstaviv metod perehodu vid hvilovoyi optiki do geometrichnoyi yakij analogichnij metodu VKB dlya zadach kvantovoyi mehaniki Priblizno v cej zhe chas pislya blizkogo znajomstva z Rentgenom yakij zajmav post profesora eksperimentalnoyi fiziki v Myunheni Zommerfeld zacikavivsya prirodoyu rentgenivskih promeniv yaka zalishalasya she ne cilkom yasnoyu U dekilkoh robotah vin proanalizuvav dani z kutovogo rozpodilu promeniv vihodyachi z uyavlennya pro galmivnij mehanizm Bremsstrahlung yih generaciyi i otrimav svidoctva skinchennosti dovzhini hvili rentgenivskogo viprominyuvannya 1912 roku Maks fon Laue yakij pracyuvav todi privat docentom v Instituti teoretichnoyi fiziki v Myunheni zvernuvsya do Zommerfelda z propoziciyeyu pereviriti mozhlivist sposterezhennya difrakciyi rentgenivskih promeniv pri yih rozsiyanni na kristalah Profesor vidiliv neobhidne obladnannya i dekilkoh kvalifikovanih eksperimentatoriv svogo asistenta Valtera Fridriha i Paulya Knippinga spivrobitnika Rentgena Robota zakinchilasya povnim uspihom shukanij efekt buv viyavlenij i stav osnovoyu novih disciplin spektroskopiyi rentgenivskih promeniv i rentgenostrukturnogo analizu Zgodom Zommerfeld vvazhav vidkrittya difrakciyi rentgenivskih promeniv najvazhlivishoyu naukovoyu podiyeyu v istoriyi svogo institutu Zommefeld prodovzhuvav zajmatisya teoriyeyu rentgenivskogo viprominyuvannya neperervnogo spektru galmivnogo viprominyuvannya protyagom bagatoh rokiv cej napryam rozvivali bagato jogo uchniv Hocha spochatku vin rozglyadav ce yavishe na osnovi klasichnoyi elektrodinamiki rozv yazuyuchi rivnyannya Maksvella dlya elektrona sho shvidko vtrachaye kinetichnu energiyu na deyakomu korotkomu galmivnomu shlyahu z pochatku 1910 h rokiv v zadachu stali vvoditisya elementi kvantovoyi teoriyi Tak v 1911 roci dlya obchislennya galmivnogo shlyahu Zommerfeld vikoristovuvav gipotezu pro te sho v procesi vipuskannya viprominyuvannya elektronom vtrachayetsya odin kvant diyi Naprikinci 1920 h pochatku 1930 h rokiv Zommerfeld rozglyanuv problemu v ramkah novogo formalizmu kvantovoyi hvilovoyi mehaniki obchislivshi intensivnist galmivnogo viprominyuvannya cherez matrichni elementi operatora dipolnogo momentu dlya pevnim chinom obranih pochatkovih i kincevih hvilovih funkcij elektrona Pidhid Zommerfelda dozvoliv otrimati rezultati sho dobre uzgodzhuyutsya z eksperimentom i zgodom buv uzagalnenij z urahuvannyam relyativistskih efektiv i kvantuvannya elektromagnitnogo polya zigravshi v 1930 i roki veliku rol u rozvitku kvantovoyi elektrodinamiki Bilsh togo yak z yasuvalosya v nastupni roki metod viyavivsya korisnim dlya opisu procesiv rozsiyuvannya ne tilki fotoniv i elektroniv a j inshih elementarnih chastinok i navit takih gipotetichnih ob yektiv yak chastinki temnoyi materiyi Elektronna teoriya i teoriya vidnosnosti Albert Ejnshtejn i Gendrik Anton Lorenc U 1904 roci Zommerfeld zvernuvsya do elektronnoyi teoriyi rozroblenoyi na toj chas gollandcem Gendrikom Lorencem Osoblivo nimeckogo vchenogo cikavila problema ruhu elektrona sho rozglyadavsya yak zhorstka zaryadzhena sfera pid diyeyu zovnishnogo i vlasnogo elektromagnitnih poliv Uzagalnyuyuchi rezultati Dzh Dzh Tomsona i Maksa Abragama yaki pripuskali chisto elektromagnitne pohodzhennya masi i prodemonstruvali yiyi zalezhnist vid shvidkosti Zommerfeld otrimav rivnyannya dlya elektromagnitnogo polya elektrona sho ruhayetsya dovilnim v tomu chisli priskorenim chinom viviv formuli dlya impulsu i sili sho diye na chastku Bilsh togo vchenij rozglyanuv vipadok ruhu zi shvidkistyu sho perevishuye shvidkist svitla Odnak uzhe v nastupnomu roci pislya poyavi roboti Alberta Ejnshtejna iz specialnoyi teoriyi vidnosnosti STO taka situaciya bula viznana nemozhlivoyu Prote osoblivosti viprominyuvannya nadsvitlovogo elektrona peredbacheni Zommerfeldom konichna udarna hvilya bagato rokiv po tomu buli viyavleni v efekti Vavilova Cherenkova Hocha STO rizko porivala z uyavlennyami pro efir na yaki spiralasya lorencivska elektronna teoriya Zommerfeld zgodom povnistyu prijnyav teoriyu vidnosnosti Veliku rol v comu zigrali znameniti lekciyi Germana Minkovskogo prochitani voseni 1908 roku Nadali Zommerfeld aktivno brav uchast u rozrobci okremih aspektiv novoyi teoriyi 1907 roku vin pokazav sho hocha fazova shvidkist hvil v seredovishi mozhe buti bilshe shvidkosti svitla u vakuumi ce ne mozhe buti vikoristano dlya nadsvitovoyi peredachi signaliv 1909 roku vchenij odnim z pershih vkazav na zv yazok mizh teoriyeyu vidnosnosti i geometriyeyu Lobachevskogo Cej zv yazok buv vikoristanij Zommerfeldom dlya analizu skladannya shvidkostej v STO sho mozhna zvesti do pobudovi trikutnika na sferi z uyavnim radiusom ce naslidok predstavlennya peretvoren Lorenca povorotami na uyavni kuti Pri comu rezultat skladannya v zagalnomu vipadku zalezhit vid poslidovnosti v yakij vidbuvayetsya pidsumovuvannya shvidkostej Cya nekomutativnist znahodit vidbittya v yavishi precesiyi Tomasa peredbachenomu v 1926 roci Lyuelinom Tomasom i rozrahovanomu v 1931 roci Zommerfeldom na osnovi jogo geometrichnogo pidhodu Krim togo robota Zommerfelda prisvyachena skladannyu shvidkostej bula odnim z pershih prikladiv vikoristannya metodu geometrichnoyi fazi fazi Berri u fizici U 1910 roci Zommerfeld vrazhenij ideyeyu Minkovskogo pro ob yednannya prostoru i chasu v yedinij chotirivimirnij prostir v dvoh velikih stattyah dav poslidovne predstavlennya relyativistskoyi mehaniki ta elektrodinamiki v terminah chotirivimirnoyi vektornoyi algebri ta vektornogo analizu Zokrema vin uviv ponyattya 4 vektor i 6 vektor sho nini shiroko vikoristovuyutsya viznachiv chotirivimirni analogi diferencialnih operatoriv gradiyent divergenciya rotor ta integralnih teorem Ostrogradskogo Gaussa Stoksa Grina Gidrodinamika i prikladni roboti Pid chas roboti v Aheni Zommerfeld opublikuvav nizku statej inzhenernoyi spryamovanosti Yih temami buli gidrodinamichna teoriya zmashennya im ya vchenogo nosit odna z vazhlivih harakteristichnih velichin ciyeyi disciplini chislo Zommerfelda dinamichni aspekti micnosti materialiv kolivannya v dinamo mashinah diya vagonnih galm Vin spivpracyuvav z Avgustom Fepplem i Otto Shlikom u vivchenni rezonansnih yavish pri kolivannyah mostiv i korabliv Krim togo Zommerfeld konsultuvav sudnobudivnikiv pro vikoristannya dzig dlya stabilizaciyi ruhu korabliv a takozh planuvav napisati razom iz zaliznichnim inzhenerom Avgustom fon Borrisom pidruchnik pro lokomotivi cya zadumka tak i zalishilasya nerealizovanoyu Interes Zommerfelda do matematichnih aspektiv gidrodinamiki vinik she v 1890 ti roki pid vplivom Feliksa Klejna Pislya pereyizdu v Ahen odniyeyu z tem jogo doslidzhen stala tehnichna gidravlika i zokrema zadacha pro potik v yazkoyi ridini po trubah U zv yazku z cim vin zvernuv uvagu na nevirishenu problemu gidrodinamichnoyi stijkosti tobto na problemu pro perehid mizh laminarnoyu i turbulentnoyu techiyu cim pitannyam v minuli roki zajmalisya taki vidomi fiziki yak lord Kelvin lord Relej i Osborn Rejnolds Zommerfeldu vdalosya istotno polipshiti vazhlivu z inzhenernoyi tochki zoru teoriyu mastila zokrema vin otrimav analitichnij rozv yazok dlya vipadku laminarnoyi techiyi mastilnoyi rechovini mizh dvoma tverdimi poverhnyami Odnak teoretichno rozrahuvati umovi pri yakih vinikaye turbulentnist zdavalos todi nemozhlivim 1906 roku robota Zommerfelda z teoretichnogo opisu viginu plastin i rejok navela jogo na dumku pro analogichnij pidhid do obchislennya kritichnoyi shvidkosti techiyi pri yakij vidbuvayetsya perehid do turbulentnosti Odnak matematichni trudnoshi nadovgo zatrimali progres v comu napryamku Ne zumivshi otrimati ostatochnogo rozv yazku naukovec virishiv predstaviti metod za dopomogoyu yakogo vin spodivavsya domogtisya uspihu v Rimi na Mizhnarodnomu kongresi matematikiv v kvitni 1908 roku Rozglyanuvshi vipadok ploskogo potoku Kuetta Zommerfeld zviv problemu do zadachi na vlasni znachennya z yakoyi v principi mozhna otrimati znachennya chisel Rejnoldsa sho vidpovidayut nestijkosti techiyi Slid zaznachiti sho v cij roboti vpershe yavno buv vikoristanij termin chislo Rejnoldsa Faktichno predstavlenij pidhid buv pershim uzagalnennyam vidomogo metodu malih kolivan na vipadok v yazkoyi ridini Hocha vidrazu niyakih prosuvan u rozv yazku otrimanih rivnyan ne bulo Zommerfeld prodovzhuvav cikavitisya ciyeyu temoyu i proponuvav yiyi svoyim uchnyam Napriklad Lyudvig Hopf u svoyij doktorskij disertaciyi 1909 eksperimentalno doslidzhuvav umovi poyavi turbulentnosti pri techiyi ridini cherez vidkritij kanal Nezalezhno vid Zommerfelda analogichnij pidhid buv rozvinenij v 1907 roci irlandskim matematikom Vilyamom Orrom tak sho otrimanij nimi viraz vidomij v teoriyi turbulentnosti yak rivnyannya Orra Zommerfelda U nastupni roki cej metod zi zminnim uspihom vikoristovuvali nizka naukovciv Hopf Rihard fon Mizes Fric Neter Verner Gejzenberg i inshi odnak matematichni skladnosti bagato v chomu zalishilisya neperebornimi takozh ne vdalosya dosyagti povnoyi vidpovidnosti mizh teoriyeyu ta ekperimentom Kvantova teoriya Pershi roboti z kvantovoyi teoriyi Persha robota Zommerfelda prisvyachena kvantovij teoriyi z yavilasya lishe v 1911 roci U poperedni roki jogo stavlennya do kvantovoyi gipotezi Maksa Planka bulo bagato v chomu skeptichnim peredbachalosya sho problema viprominyuvannya chornogo tila poyasnyuyetsya superechlivistyu mehanichnih modelej fizichnih procesiv todi yak sama elektromagnitna teoriya povinna zalishatisya nezminnoyu i vikoristovuvatisya v yakosti osnovi dlya opisu yavish vidpovidno do pripushennya pro elektromagnitnu prirodu masi zaryadzhenih chastinok Odnak postupovo stala yasna nezadovilnist takogo pidhodu sho viznav Lorenc u svoyij dopovidi prochitanij v Rimi v 1908 roci odniyeyi elektromagnitnoyi teoriyi i teoriyi elektroniv viyavilosya nedostatno shob otrimati formulu Planka Nezabarom z cim visnovkom pogodivsya i Zommerfeld chomu takozh spriyalo prijnyattya nim teoriyi vidnosnosti Uchasniki pershogo Solveyivskogo kongresu 1911 Zommerfeld stoyit chetvertij zliva 1911 roku Zommerfeld zvernuvsya bezposeredno do problemi pohodzhennya kvanta diyi zagadkovoyi v toj chas staloyi Planka h displaystyle h Cej interes mabut stimulyuvala robota Artura Gaasa v yakij bula predstavlena odna z pershih sprob pov yazati konstantu Planka z parametrami atomnoyi strukturi rechovini zaryadom i masoyu elektrona Spirayuchis na model atoma Dzh Dzh Tomsona Gaas otrimav viraz dlya staloyi Ridberga yakij lishe chiselnim mnozhnikom vidriznyavsya vid pravilnogo vivedenogo Nilsom Borom piznishe v 1913 roci Cya robota privernula uvagu Zommerfelda yakij viznayuchi mozhlivist zv yazku mizh kvantovoyi gipotezoyu i budovoyu atoma zaperechuvav odnak proti sprob zvedennya problemi do poshuku chisto mehanichnih modelej Elektromagnitne abo mehanichne poyasnennya h displaystyle h predstavlyayetsya meni nastilki zh nikchemnim i bezplidnim yak i mehanichne poyasnennya rivnyan Maksvella Voseni 1911 roku v svoyij dopovidi na pershomu Solveyivskomu kongresi Zommerfeld visloviv gipotezu sho stala Planka ne prosto maye rozmirnist diyi a j spravdi pov yazana z ciyeyu velichinoyu a same v kozhnomu elementarnomu procesi diya atoma zminyuyetsya na velichinu rivnu h 2p displaystyle h 2 pi Za dopomogoyu ciyeyi gipotezi Zommerfeld zmig poyasniti fotoefekt otrimavshi formulu Ejnshtejna tobto prodemonstruvav zalezhnist energiyi fotoelektroniv tilki vid chastoti svitla ale ne vid jogo intensivnosti Hocha gipoteza Zommerfelda bula nezabarom vidkinuta cya robota vkazala novij pidhid do traktuvannya kvantovih yavish i vidigrala znachnu rol u rozvitku kvantovoyi teoriyi Uzagalnennya teoriyi Bora 1913 roku Zommerfeld zacikavivsya doslidzhennyami efektu Zeemana kotri provodilisya vidomimi spektroskopistami Fridrihom Pashenom i Ernstom Bakom i zrobiv sprobu teoretichnogo opisu anomalnogo rozsheplennya spektralnih linij na osnovi uzagalnennya klasichnoyi teoriyi Lorenca Kvantovi ideyi vikoristovuvalisya tilki dlya obchislennya intensivnostej komponent rozsheplennya U lipni 1913 roku bula opublikovana znamenita robota Nilsa Bora sho mistila opis jogo atomnoyi modeli zgidno z yakoyu elektron v atomi mozhe obertatisya navkolo yadra za tak zvanimi stacionarnimi orbitami bez viprominyuvannya elektromagnitnih hvil Zommerfeld buv dobre znajomij z ciyeyu statteyu vidbitok yakoyi vin otrimav vid samogo avtora prote spershu buv dalekij vid vikoristannya yiyi rezultativ vidchuvayuchi skeptichne stavlennya do atomnih modelej yak takih Prote vzhe v zimovomu semestri 1914 1915 rokiv Zommerfeld prochitav kurs lekcij z teoriyi Bora i priblizno v cej zhe period u nogo zarodilisya dumki pro mozhlivist yiyi uzagalnennya v tomu chisli relyativistskogo Zatrimka publikaciyi rezultativ z ciyeyi temi do kincya 1915 pochatku 1916 roku bula pov yazana z pilnoyu cikavistyu Zommerfelda do rozvitku zagalnoyi teoriyi vidnosnosti Lishe pislya togo yak Ejnshtejn prochitavshi rukopisi svogo myunhenskogo kolegi zapevniv jogo v tomu sho v rozglyanutih zadachah dosit zvichajnoyu STO Zommerfeld zvazhivsya napraviti svoyi statti v druk Eliptichni orbiti elektrona v atomi vodnyu vidpovidno do modeli Bora Zommerfelda Neobhidnist uzagalnennya borovskoj teoriyi bula pov yazana z vidsutnistyu opisu skladnishih sistem nizh atom vodnyu i vodnevopodibni sistemi Krim togo isnuvali mali vidhilennya teoriyi vid eksperimentalnih danih liniyi v spektri vodnyu buli istinno odinochnimi sho takozh vimagalo poyasnennya Vazhlivij krok u comu napryamku buv zroblenij Zommerfeldom yakij v 1915 roci uzagalniv teoriyu atoma vodnyu na vipadok elektronnih orbit z dekilkoma stupenyami vilnosti Pri comu zamist yedinoyi kvantovogo umovi kvantuvannya momentu impulsu vin postulyuvav sho fazovij integral dlya kozhnoyi uzagalnenoyi koordinati qk displaystyle q k i vidpovidnogo impulsu pk displaystyle p k dorivnyuye cilomu chislu nk displaystyle n k kvantiv diyi tobto pkdqk nkh displaystyle oint p k dq k n k h Uzagalneni kvantovi umovi takogo vidu chasto nazivayut umovami Bora Zommerfelda buli nezalezhno otrimani Vilyamom Vilsonom i Dzyunom Isivaroyu Odnak na vidminu vid cih naukovciv Zommerfeld uspishno zastosuvav otrimani umovi do opisu atomnih spektriv Pershim pitannyam sho vin rozglyanuv bula zadacha pro neruhomu plosku eliptichnu orbitu elektrona v atomi vodnyu dvi stupeni vilnosti Zapisavshi svoyi kvantovi umovi v polyarnih koordinatah i vvivshi azimutalne i radialne kvantovi chisla takimi terminami buli poznacheni vidpovidni chisla nk displaystyle n k Zommerfeld otrimav formulu dlya energiyi elektrona na stacionarnij orbiti Cej viraz davav ti zh rivni energiyi sho i formula Bora dlya krugovih orbit energiya rivniv zalezhala lishe vid sumi azimutalnogo i radialnogo kvantovih chisel nazvanogo golovnim kvantovim chislom Dali Zommerfeld rozglyanuv atom vodnyu yak sistemu z troma stupenyami vilnosti i prijshov do visnovku sho kut nahilu ploshini orbiti do obranoyi polyarnoyi osi mozhe prijmati diskretnij nabir znachen Ce yavishe yake otrimalo nazvu prostorovogo kvantuvannya maye proyavlyati sebe pri zavdanni osi zovnishnim chinom napriklad napryamkom magnitnogo polya Kvantovi umovi Bora Zommerfelda otrimali obgruntuvannya v ramkah teoriyi adiabatichnih invariantiv Paul Erenfest 1916 i buli strogo vivedeni v 1926 roci vzhe pislya stvorennya hvilovoyi mehaniki v ramkah nablizhennya VKB V odnomu z povidomlen Bavarskoyi akademiyi nauk i v drugij chastini svoyeyi velikoyi statti Pro kvantovu teoriyu spektralnih linij Zur Quantentheorie der Spektrallinien 1916 Zommerfeld predstaviv relyativistske uzagalnennya zadachi pro elektron sho ruhayetsya navkolo yadra po eliptichnij orbiti i pokazav sho perigelij orbiti v comu vipadku povilno precesuye Naukovcyu vdalosya otrimati dlya povnoyi energiyi elektrona formulu v yaku vhodit dodatkovij relyativistskij chlen sho viznachaye zalezhnist rivniv energiyi vid oboh kvantovih chisel okremo Yak naslidok spektralni liniyi vodorodopodibnogo atoma povinni rozsheplyuvatisya formuyuchi tak zvanu tonku strukturu a uvedena Zommerfeldom bezrozmirna kombinaciya fundamentalnih konstant a 2pe2 hc displaystyle alpha 2 pi e 2 hc sho viznachaye velichinu cogo rozsheplennya otrimala nazvu staloyi tonkoyi strukturi Precizijni vimiryuvannya spektra ionizovanogo geliyu provedeni Fridrihom Pashenom v tomu zh 1916 roci pidtverdili teoretichni peredbachennya Zommerfelda Vtim teoriya viyavilasya ne v zmozi viznachiti znachennya intensivnostej komponent tonkoyi strukturi Uspih v opisi tonkoyi strukturi stav svidchennyam na korist yak teoriyi Bora tak i teoriyi vidnosnosti i buv z entuziazmom prijnyatij nizkoyu providnih naukovciv Tak v listi Zommerfeldu vid 3 serpnya 1916 Ejnshtejn pisav Vashi spektralni doslidzhennya vidnosyatsya do najprekrasnishogo sho ya perezhiv u fizici Zavdyaki yim ideya Bora staye absolyutno perekonlivoyu Plank v svoyij Nobelivskoyi lekciyi 1920 porivnyav robotu Zommerfelda z teoretichnim peredbachennyam planeti Neptun Vtim deyaki fiziki osoblivo nalashtovani antirelyativistski vvazhali rezultati eksperimentalnoyi perevirki teoriyi neperekonlivimi Strogij vivid formuli tonkoyi strukturi bulo dano Polem Dirakom v 1928 roci na osnovi poslidovnogo kvantovomehanichnogo formalizmu tomu vona chasto imenuyetsya formuloyu Zommerfelda Diraka Cej zbig rezultativ otrimanih v ramkah napivklasichnogo metodu Zommerfelda i za dopomogoyu strogogo analizu Diraka z urahuvannyam spina vo riznomu traktuvavsya v literaturi Mozhlivo prichina zbigu polyagaye v pomilci dopushenij Zommerfeldom Inshe poyasnennya polyagaye v tomu sho v teoriyi Zommerfelda nehtuvannya spinom kompensuvalo vidsutnist strogogo kvantovomehanichnogo opisu Nagorodi ta chlenstvaMedal Gelmgolca 1917 Medal Matteuchchi 1924 Medal Maksa Planka 1931 Medal Lorenca 1939 Medal Ersteda 1948 Chlen Bavarskoyi 1908 Berlinskoyi Gettingenskoyi akademij nauk Inozemnij chlen Londonskogo korolivskogo tovaristva 1926 Nacionalnoyi akademiyi nauk SShA Akademiyi nauk SRSR chlen korespondent z 1925 pochesnij chlen z 1929 Akademiyi deyi Lincheyi Indijskoyi akademiyi nauk v Bangalori Korolivskogo tovaristva nauk v Upsali Avstrijskoyi Ugorskoyi ta Ispanskoyi akademij nauk Pochesni doktorski stupeni universitetiv Rostoka Ahena Kalkutti AfinPam yatU 1970 roci Mizhnarodnij astronomichnij soyuz prisvoyiv im ya Arnolda Zommerfelda krateru na zvorotnomu boci Misyacya Na chest A Zommerfelda nazvanij asteroyid 32809 Zommerfeld vidkritij nimeckimi astronomami Frajmutom Berngenom i L Shmadelem 10 zhovtnya 1990 Cikavi faktiChetvero jogo uchniv doktorantiv Volfgang Pauli Peter Debaj Verner Gejzenberg i Gans Bete a takozh troye uchniv aspirantiv Lajnus Poling Isidor Rabi ta Maks fon Laue stali Nobelivskimi laureatami sam Zommerfeld nominuvavsya 84 razi na Nobelivsku premiyu bilshe nizh bud hto v istoriyi ale tak i ne otrimav nagorodu Naukovi praciBete G Zommerfeld A Elektronnaya teoriya metallov Elektronentheorie der Metalle M L ONTI NKTP SSSR 1938 316 s Zommerfeld A Volnovaya mehanika Atombau und Spektrallinien Wellenmechanischer Erganzungsband L M GTTI 1934 316 s Zommerfeld A Mehanika Lekcii po teoreticheskoj fizike Vorlesungen uber theoretische Physik Mechanik M IL 1947 T 1 392 s Zommerfeld A Mehanika deformiruemyh sred Lekcii po teoreticheskoj fizike Vorlesungen uber theoretische Physik Mechanik der deformierbaren Medien M IL 1954 T 2 486 s Zommerfeld A Elektrodinamika Lekcii po teoreticheskoj fizike Vorlesungen uber theoretische Physik Elektrodynamik M IL 1958 T 3 504 s Zommerfeld A Optika Lekcii po teoreticheskoj fizike Vorlesungen uber theoretische Physik Optik M IL 1953 T 4 488 s Zommerfeld A Termodinamika i statisticheskaya fizika Lekcii po teoreticheskoj fizike Vorlesungen uber theoretische Physik Thermodynamik und Statistik M IL 1955 T 5 480 s Zommerfeld A Differencialnye uravneniya v chastnyh proizvodnyh fiziki Lekcii po teoreticheskoj fizike Vorlesungen uber theoretische Physik Partielle Differentialgleichungen der Physik M IL 1950 T 6 456 s Zommerfeld A Stroenie atomov i spektry Atombau und Spektrallinien M GITTL 1956 591 694 s Klein F Sommerfeld A Uber die Theorie des Kreisels Leipzig B G Teubner 1897 PrimitkiDeutsche Nationalbibliothek Record 11861553X Gemeinsame Normdatei 2012 2016 d Track Q27302d Track Q36578 Arhiv istoriyi matematiki Maktyutor 1994 d Track Q547473 SNAC 2010 d Track Q29861311 Zommerfeld Arnold Bolshaya sovetskaya enciklopediya v 30 t pod red A M Prohorov 3 e izd Moskva Sovetskaya enciklopediya 1969 d Track Q649d Track Q17378135 Enciklopediya Brokgauz d Track Q237227 Find a Grave 1996 d Track Q63056 https es wikipedia org wiki Carl Louis Ferdinand von Lindemann Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Matematichnij genealogichnij proyekt 1997 d Track Q829984 Seth book 2010 s 2 3 Eckert PP 1999 s 247 249 Bethe 2000 Born 1952 s 275 276 Seth book 2010 s 15 16 Born 1952 s 277 Born 1952 s 278 Seth book 2010 s 25 27 Schot 1992 Schot 1992 s 390 391 Eckert PhSc 2003 s 170 181 183 Born 1952 s 279 Born 1952 s 281 Born 1952 s 282 Eckert PP 1999 s 245 Eckert SHPMP 2015 Born 1952 s 280 Seth book 2010 s 42 Frankfurt 1968 s 181 Frankfurt 1968 s 81 Malykin 2010 s 966 967 Belloni Rejna 1988 Malykin 2010 s 968 Forman Hermann 1975 s 527 Eckert PhSc 2003 s 174 Eckert EPJH 2010 s 29 32 Eckert EPJH 2010 s 34 37 Eckert EPJH 2010 s 38 47 Seth book 2010 s 30 43 Dzhemmer 1985 s 50 53 Dzhemmer 1985 s 64 65 Mehra 2001 s 383 385 Dzhemmer 1985 s 96 100 Dzhemmer 1985 s 103 107 108 Dzhemmer 1985 s 100 101 Kragh 2000 s 963 Iz perepiski Zommerfelda s Ejnshtejnom Puti poznaniya v fizike sb statej M Nauka 1973 S 197 Kragh 2000 s 964 Granovskij 2004 Frankfurt 1968 s 61 Baza danih MPC malih til Sonyachnoyi sistemi 32809 7 listopada 2017 u Wayback Machine angl Arnold Sommerfeld s Students 17 zhovtnya 2006 u Wayback Machine The Mathematics Genealogy Project and Arnold Sommerfeld Kommunikation und Schulenbildung 15 chervnya 2007 u Wayback Machine http nobelprize org nobel prizes peace laureates 1962 pauling bio html 20 chervnya 2007 u Wayback Machine Nobel Prize Biography Pauling http rabi nbwnr com Rabi htm 3 bereznya 2016 u Wayback Machine NBWNR Nobel Foundation Rabi Walker 1995 p 73 Von Laue completed his Habilitation in 1906 Arhiv originalu za 3 chervnya 2015 Procitovano 1 travnya 2015 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite web title Shablon Cite web cite web a Obslugovuvannya CS1 Storinki z tekstom archived copy yak znachennya parametru title posilannya LiteraturaKnigiBenz U Arnold Sommerfeld Eine wissenschaftliche Biographie Stuttgart 1973 Frankfurt U I Specialnaya i obshaya teoriya otnositelnosti istoricheskie ocherki M Nauka 1968 Mehra J Rechenberg H The historical development of quantum theory Berlin Springer 1982 Vol 1 Eckert M Pricha W Schubert H Torkar G Geheimrat Sommerfeld Theoretischer Physiker Eine Dokumentation aus seinem Nachlass Munchen Deutsches Museum 1984 Dzhemmer M Evolyuciya ponyatij kvantovoj mehaniki M Nauka 1985 Eckert M Die Atomphysiker Eine Geschichte der theoretischen Physik am Beispiel der Sommerfeldschule Braunschweig Wiesbaden Vieweg 1993 Seth S Crafting the quantum Arnold Sommerfeld and the practice of theory 1890 1926 MIT Press 2010 Eckert M Arnold Sommerfeld Science Life and Turbulent Times 1868 1951 Springer 2013 J J O Connor E F Robertson Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld MacTutor History of Mathematics archive angl University of St Andrews Arhiv originalu za 4 lyutogo 2012 Procitovano 27 listopada 2011 Horst Kant Arnold Sommerfeld Kommunikation und Schulenbildung 15 chervnya 2007 u Wayback Machine nim StattiBorn M Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld Obituary Notices of the Fellows of the Royal Society 1952 T 8 S 274 296 Frankfurt U I Frenk A M Voprosy optiki i atomnoj fiziki v perepiske mezhdu Ejnshtejnom i Zommerfeldom Ejnshtejnovskij sbornik 1969 1970 M 1970 S 301 330 Smorodinskij Ya A Perepiska A Ejnshtejna i A Zommerfelda UFN 1971 T 104 S 526 528 Forman P Hermann A Arnold Sommerfeld Dictionary of Scientific Biography New York 1975 T 12 S 525 532 Hoddeson L H Baym G The Development of the Quantum Mechanical Electron Theory of Metals 1900 28 Proceedings of the Royal Society of London A 1980 T 371 S 8 23 Hramov Yu A Zommerfeld Arnold Iogann Vilgelm Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld Fiziki Biograficheskij spravochnik Pod red A I Ahiezera Izd 2 e ispr i dopoln M Nauka 1983 S 116 117 400 s Hoddeson L Baym G Eckert M The development of the quantum mechanical electron theory of metals 1928 1933 Reviews of Modern Physics 1987 T 59 S 287 327 Eckert M Propaganda in Science Sommerfeld and the Spread of the Electron Theory of Metals Historical Studies in the Physical and Biological Sciences 1987 T 17 S 191 233 Belloni L Rejna Ch Precessiya Tomasa Podhod Zommerfelda Ejnshtejnovskij sbornik 1984 1985 M 1988 S 201 214 Schot S H Eighty years of Sommerfeld s radiation condition Historia Mathematica 1992 T 19 S 385 401 Eckert M Theoretical Physicists at War Sommerfeld Students in Germany and as Emigrants National Military Establishments and the Advancement of Science and Technology Studies in the 20th Century History 1996 S 69 86 Eckert M Mathematics Experiments and Theoretical Physics The Early Days of the Sommerfeld School Physics in Perspective 1999 T 1 S 238 252 Bethe H Sommerfeld s Seminar Physics in Perspective 2000 T 2 S 3 5 Kant H Arnold Sommerfeld Kommunikation und Schulenbildung Wissenschaft und Digitale Bibliothek Wissenschaftsforschung Jahrbuch 1998 Kragh H Relativity and quantum theory from Sommerfeld to Dirac Annalen der Physik 2000 T 9 S 961 974 Mehra J Arnold Sommerfeld and atoms as conditionally periodic systems The golden age of theoretical physics 2001 S 372 403 Singh R Arnold Sommerfeld The supporter of Indian physics in Germany Current Science 2001 T 81 S 1489 1494 Eckert M The Practical Theorist Sommerfeld at the Crossroads of Mathematics Physics and Technology Philosophia Scientia 2003 T 7 S 165 188 Granovskij Ya I Formula Zommerfelda i teoriya Diraka UFN 2004 T 174 S 577 578 Eckert M Arnold Sommerfeld New Dictionary of Scientific Biography Detroit 2008 T 6 S 489 492 Seth S Crafting the quantum Arnold Sommerfeld and the older quantum theory Studies in History and Philosophy of Science 2008 T 39 S 335 348 Schweber S S Weimar Physics Sommerfeld s Seminar and the Causality Principle Physics in Perspective 2009 T 11 S 261 301 Seth S Zweideutigkeit about Zweideutigkeit Sommerfeld Pauli and the methodological origins of quantum mechanics Studies in History and Philosophy of Modern Physics 2009 T 40 S 303 315 Eckert M The troublesome birth of hydrodynamic stability theory Sommerfeld and the turbulence problem European Physical Journal H 2010 T 35 S 29 51 Malykin G B Nekommutativnost slozheniya nekollinearnyh skorostej v specialnoj teorii otnositelnosti i metod geometricheskoj fazy k stoletiyu so dnya publikacii raboty A Zommerfelda UFN 2010 T 180 S 965 969 Eckert M How Sommerfeld extended Bohr s model of the atom 1913 1916 European Physical Journal H 2014 T 39 S 141 156 Eckert M Fluid mechanics in Sommerfeld s school Annual Review of Fluid Mechanics 2015 T 47 S 1 20 Eckert M From aether impulse to QED Sommerfeld and the Bremsstrahlen theory Studies in History and Philosophy of Modern Physics 2015 T 51 S 9 22 PosilannyaVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Arnold ZommerfeldArnold Sommerfeld 1868 1951 Wissenschaftlicher Briefwechsel nim Ludwig Maximilians Universitat Munchen Arhiv originalu za 4 lyutogo 2012 Procitovano 27 listopada 2011 biografiya j naukove listuvannya Zommerfelda J J O Connor E F Robertson Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld MacTutor History of Mathematics archive angl University of St Andrews Arhiv originalu za 4 lyutogo 2012 Procitovano 27 listopada 2011 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite web title Shablon Cite web cite web a Cite maye pustij nevidomij parametr description dovidka