Arnold Sommerfeld — saksa teoreetiline füüsik ja matemaatik (1868–1951)

Arnold Sommerfeld (1868–1951) — mõjukas Saksa teoreetiline füüsik ja matemaatik, Müncheni professor ja mentor, kes aitas kujundada kvantfüüsika põlvkondi.

Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld (5. detsember 1868 Königsberg, Ida-Preisimaa – 26. aprill 1951 München) oli silmapaistev saksa matemaatik ja teoreetiline füüsik, kelle töö mõjutas tugevalt 20. sajandi alguse kvant- ja atomifüüsikat ning matemaatilisi meetodeid fizikas.

Sommerfeldi isa oli praktiseeriv arst. Pärast keskkooli lõpetamist 1886. aastal asus ta õppima matemaatikat Königsbergi ülikoolis. 1891. aastal kaitses ta doktoritöö teemal, mis käsitles suvaliste funktsioonide kasutamist matemaatilises füüsikas. Pärast doktorikraadi pidi ta läbima riigikohustusliku sõjaväeteenistuse.

Seejärel sõitis ta õppima ja töötama Göttingeni, kus ta töötas mineraloogia instituudi assistendina, kuid keskendus jätkuvalt matemaatilisele füüsikale. 1894. aastal sai ta Felix Kleini assistendiks. 1895. aastal kaitses ta habilitatsiooni optilise difraktsiooni matemaatilisest teooriast ja muutus Göttingenis matemaatika dotsendiks.

1897. aastal abiellus Sommerfeld ja samal aastal sai temast matemaatika korraline professor Clausthali kaevanduskõrgkoolis. 1900. aastal siirdus ta Aacheni Tehnikaülikooli professuurile. 1906. aastal kutsuti ta Münchenisse teoreetilise füüsika professoriks – selles ametis töötas ta suures osas kogu ülejäänud elu. Müncheni professorina reisis ta sageli: 1922/23 oli ta külalisprofessor Wisconsinis ning seejärel rändas läbi India, Hiina ja Jaapani; 1928/29 tegi ta akadeemilise ringreisi Ameerika Ühendriikides.

Teadustöö ja tähtsamad panused

Sommerfeld oli mitmetahuline teadlane, kelle töö hõlmas nii matemaatilisi meetodeid kui ka konkreetseid füüsikalisi teooriaid. Tema olulisimad panused on lühidalt:

• Atomimudeli täiendamine: ta laiendas Niels Bohri atomimudelit, sisestades sealedesse elliptilised elektronorbiidid ja relatiivsuse mõju – see aitas seletada spektri peenstruktuuri (fine structure) ning andis olulise panuse varajase kvantteooria arengusse.
• Bohr–Sommerfeldi kvantiseerimine: Sommerfeldi ja Bohr’i koostöös kujunenud kvantiseerimisreeglid (trajektooride kvantiseerimine) olid tähtsad sammud enne laine- ja kvantmehaanika lõplikku kujunemist.
• Matemaatilised meetodid: ta arendas välja ja populariseeris erifunktsioonide, perturbatsiooniteooria ja muude analüütiliste meetodite kasutamist teoreetilises füüsikas.
• Elektronite teooria ja metallide füüsika: Sommerfeld rakendas Fermi–Diraci statistikast tulenevaid mõisteid elektronide käitumise kirjeldamiseks metallides – see on tuntud kui Sommerfeldi vaba-elektroni mudel ning sellega seotud Sommerfeldi laiendus, mis seletab elektroonse soojusmahtuvuse temperatuurile iseloomulikku käitumist.
• Õpikud ja õppetöö: tema õppetööd ja loengusarjad, eriti monumentaalsed "Vorlesungen über theoretische Physik", kujundasid põlvkondi teoreetilisi füüsikuid ja said õppevahenditeks mitmel pool Euroopas.

Õpilased ja teadusline koolkond

Sommerfeldi seminarid ja loengud tegid Münchenist varaste kvantmehaanika arengu ühe keskuse. Tema juures õppis ja töötas suur hulk noori füüsikuid, kellest paljudest said hiljem maailmakuulsad teadlased. Tema õpilaste hulka kuulusid näiteks Werner Heisenberg ja Wolfgang Pauli ning ka mitmed teised, kes hiljem pälvisid Nobeli preemiaid. Sommerfeldi pedagoogiline mõju oli kaugeleulatuv: ta rõhutas tugevat matemaatilist distsipliini ning sidet teoreetiliste mudelite ja eksperimentaalsete andmete vahel.

Poliitiline surve 1930. aastatel ja pensionile jäämine

1930. aastate Saksamaal mõjutasid akadeemilist elu tugevalt poliitilised jõud: natsionaalsotsialistliku ideoloogia all levis nn "saksa füüsika" (Deutsche Physik), mida proovisid ajada pooldajad nagu Philipp Lenard ja Johannes Stark. See liikumine ründas relativistlikku ja kvantteoreetilist uurimustööd ning proovis välistada juudi päritolu või "mitte-saksa" meelestatud teadlasi ametikohtadelt.

Sommerfeld püüdis poliitilist survet mõnevõrra tõrjuda ja seista oma pärandkooli ning õpilaste eest. Tema sooviks oli, et tema ametiposti võtaks üle hinnatud õpilane Werner Heisenberg, kuid poliitiline olukord tegi kandidaadi valiku keeruliseks ning avaldusid survet, mis ei lähtunud pelgalt teaduslikest kriteeriumidest. Sommerfeld lahkus ametlikult pensionile 1935. aastal, kuid jätkas aktiivset teadustööd ja juhendamist kuni ~1940. aastani.

Isiklik elu ja surm

Sommerfeld elas suure osa täiskasvanueast Münchenis, oli pühendunud õppetööle ja teadustööle ning pälvis eluaegse tunnustuse nii Saksamaal kui välismaal. 1951. aasta 26. aprillil sai ta traagiliselt surma liiklusõnnetuses Münchenis.

Arnold Sommerfeldi pärandina jäi väljaõppinud ja mõjukas õpilaste põlvkond ning mitmed teoreetilised tööriistad ja mudelid, mis aitasid rajada modernse kvantmehaanika ja tahkiste füüsika alustalasid.

Küsimused ja vastused

Küsimus: Kes oli Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld?

K: Millal ta sündis?

K: Kus ta elas?

K: Mis rahvusest ta oli?

K: Millised saavutused tal olid?

K: Millal ta suri?

Otsing