Гуннар Нордстрём (12 марта 1881 г. – 24 декабря 1923 г.) был финским физиком-теоретиком, наиболее известным своей теорией гравитации , которая была ранним конкурентом общей теории относительности . Современные авторы часто называют Нордстрёма Эйнштейном Финляндии из-за его новых работ в схожих областях с методами, схожими с методами Эйнштейна. [1] [2]
Нордстрём окончил среднюю школу Brobergska skolan в центре Хельсинки в 1899 году. Сначала он продолжил изучать машиностроение , окончив в 1903 году Политехнический институт в Хельсинки , позже переименованный в Хельсинкский технологический университет и сегодня являющийся частью Университета Аалто . Во время учебы он проявил интерес к более теоретическим предметам, продолжив после окончания учебы дальнейшее обучение для получения степени магистра естественных наук, математики и экономики в Университете Хельсинки (1903–1907). [3]
Затем Нордстрём переехал в Гёттинген , Германия, где ему рекомендовали изучать физическую химию. Однако вскоре он потерял интерес к выбранной области и перешёл на изучение электродинамики, области, которой в то время славился Гёттингенский университет . [1] Он вернулся в Финляндию, чтобы завершить свою докторскую диссертацию в Хельсинкском университете в 1910 году и стать доцентом в университете. Впоследствии он увлекся совершенно новой и вскоре бурно развивающейся областью гравитации и захотел переехать в Нидерланды , где работали учёные, внёсшие вклад в эту область, такие как Хендрик Лоренц , Пауль Эренфест и Виллем де Ситтер . Нордстрём смог переехать в Лейден в 1916 году, чтобы работать под руководством Эренфеста, в разгар Первой мировой войны, благодаря своему российскому паспорту. Нордстрём провёл значительное время в Лейдене, где познакомился с голландской студенткой-физиком Корнелией ван Леувен, от которой у него впоследствии родилось несколько детей. [3] После войны он отказался от должности профессора в Берлинском университете , которую вместо него получил Макс Борн , чтобы в 1918 году вернуться в Финляндию и занять сначала должность профессора физики, а затем должность профессора механики в Хельсинкском технологическом университете .
Одним из ключей к успеху Нордстрема как ученого была его способность научиться применять дифференциальную геометрию к физике, новый подход, который также в конечном итоге привел Альберта Эйнштейна к общей теории относительности. Немногие другие ученые того времени в мире смогли эффективно использовать этот новый аналитический инструмент, за исключением Эрнста Линделёфа . [4]
Во время своего пребывания в Лейдене Нордстрём решил уравнения поля Эйнштейна вне сферически симметричного заряженного тела. [5] Решение также нашли Ганс Рейсснер , [6] Герман Вейль [7] и Джордж Баркер Джеффри , [8], и в настоящее время оно известно как метрика Рейсснера–Нордстрёма . Нордстрём поддерживал частые контакты со многими другими великими физиками той эпохи, включая Нильса Бора и Альберта Эйнштейна. Например, именно вклад Бора помог Нордстрёму обойти российскую цензуру немецкой почты в Финляндию, [2] которая в то время была великим княжеством в личной унии с Российской империей.
Теория, благодаря которой Нордстрём, возможно, был наиболее известен при жизни, его теория гравитации , долгое время считалась конкурентом общей теории относительности Эйнштейна , которая была опубликована в 1915 году, после теории Нордстрёма. В 1914 году Нордстрём ввёл в свою теорию дополнительное пространственное измерение, которое обеспечило связь с электромагнетизмом . Это была первая из дополнительных размерных теорий , которая позже стала известна как теория Калуцы-Клейна . Калуца и Клейн, чьи имена сегодня обычно используются для обозначения этой теории, не публиковали свою работу до 1920-х годов. Некоторые предположения о том, почему вклад Нордстрёма оказался в безвестности, заключаются в том, что его теория была частично опубликована на шведском языке, и что Эйнштейн в более поздней публикации ссылался только на Калуцу. [1] Сегодня дополнительные измерения и их теории широко исследуются, обсуждаются и даже ищутся экспериментально.
Теория гравитации Нордстрема впоследствии была экспериментально признана уступающей теории Эйнштейна, поскольку она не предсказывала искривление света, которое наблюдалось во время солнечного затмения в 1919 году . [2] Однако Нордстрем и Эйнштейн были дружественными конкурентами или в какой-то мере даже сотрудничающими учеными, а не соперниками. Это можно увидеть из публичного восхищения Нордстремом работой Эйнштейна, как продемонстрировано двумя случаями, когда Нордстрем номинировал Эйнштейна на Нобелевскую премию по физике за его теорию относительности. [1] Эйнштейн так и не получил Нобелевскую премию за эту теорию, поскольку первые экспериментальные доказательства, представленные в 1919 году, в то время все еще могли быть оспорены, и в научном сообществе еще не было консенсуса или даже общего понимания сложных математических моделей, которые разработали Эйнштейн, Нордстрем и другие. Скалярная теория Нордстрёма сегодня в основном используется как педагогический инструмент при изучении общей теории относительности. [9]
Сегодня общественность мало знает о вкладе Нордстрема в науку, даже в Финляндии. [2] Однако после его смерти ряд финских физиков и математиков посвятили свое время теории относительности и дифференциальной геометрии, предположительно из-за наследия, которое он оставил. С другой стороны, наиболее заметным противником общей теории относительности в финском научном мире был Ялмар Меллин , предыдущий ректор Хельсинкского технологического университета, где Нордстрем занимал должность профессора. [4]
С началом Первой мировой войны Нордстрём переехал в Нидерланды, где встретил и женился на своей жене Корнелии ван Леувен. Они вернулись в Финляндию в 1918 году.
Нордстрём умер в декабре 1923 года в возрасте 42 лет от злокачественной анемии . Болезнь, возможно, была вызвана воздействием радиоактивных веществ. Нордстрём был известен экспериментами с радиоактивными веществами [1] и тем, что любил финскую традицию сауны, используя воду из источника, богатого радием . [4] Среди его публикаций есть одна от 1913 года, касающаяся измерения способности различных источников и грунтовых вод Финляндии к радиоактивному освобождению . [1] [2]
За время своей карьеры Нордстрём опубликовал 34 статьи и научных доклада на таких языках, как немецкий, голландский, финский и его родной шведский. Нордстрём, вероятно, первый человек, написавший о теории относительности на языках Финляндии.