Карл Фердинанд Герцфельд (24 февраля 1892 — 3 июня 1978) — австрийско - американский физик.
Герцфельд родился в Вене во время правления Габсбургов в Австро -Венгерской империи . «Он происходил из видной, недавно ассимилированной еврейской семьи». [1] Его отец был врачом и ординарным профессором акушерства и гинекологии в Венском университете . Его мать, Камилла, урожденная Герцог, была дочерью газетного издателя и сестрой химика-органика Р. О. Герцога. [1]
В 1902 году, когда Герцфельду было 10 лет, он был зачислен в частную гимназию Schottengymnasium , которая находилась в ведении бенедиктинского ордена Римско -католической церкви и получила свое название из-за того, что ее основатели были выходцами из Шотландии . Он посещал эту школу до 1910 года, когда начал посещать Венский университет, чтобы изучать физику и химию . В 1912 году он посещал курсы в Цюрихском университете и Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH). Именно в Цюрихе он познакомился с Отто Штерном , который работал в ETH; позже Герцфельд приписывал беседам со Штерном более глубокое понимание термодинамики. В 1913 году он отправился учиться в Гёттингенский университет , после чего Герцфельд вернулся в Вену и в 1914 году получил докторскую степень под руководством Фридриха Хазенёрля , который стал директором Института теоретической физики после самоубийства Людвига Больцмана в 1906 году. [1] [2]
Докторская диссертация Герцфельда применила статистическую механику к газу свободных электронов как к модели для теории металлов. К тому времени, как он получил докторскую степень, он уже опубликовал шесть научных работ. В одной из них он попытался вывести модель атома водорода. Эта работа была опубликована в 1912 году [3] , незадолго до того, как Нильс Бор представил свою первую работу по модели атома водорода Бора . [4]
Получив докторскую степень, Герцфельд добровольно пошел на службу в австро-венгерскую армию. Вскоре после этого началась Первая мировая война , и он служил до 1918 года, дослужившись до звания первого лейтенанта. Научный руководитель Герцфельда Хазенёрль был призван на службу во время Первой мировой войны и погиб на фронте. [5] За время своей службы в армии Герцфельд опубликовал шесть статей по статистической механике, применяемой к проблемам физики и химии, особенно к структуре материи — газов, жидкостей и твердых тел. [1]
После войны Герцфельд вернулся в Венский университет, однако университет находился в таком тяжелом финансовом положении, что в 1919 году он переехал в Мюнхен с намерением изучать аналитическую химию и получить работу в немецкой химической промышленности, которая имела весьма уважаемую репутацию. Сначала он был ассистентом в физико-химической лаборатории Казимира Фаянса в Мюнхенском университете Людвига-Максимилиана (LMU). Однако, оказавшись там, он нашел вызов теоретической физики более по душе. Он стал приват-доцентом теоретической физики и физической химии в LMU и, следовательно, был гораздо больше связан с Арнольдом Зоммерфельдом [6] , который был ординарным профессором теоретической физики и директором Института теоретической физики — известной организации по изучению атомной и молекулярной структуры. С 1925 года и до своего ухода из LMU в 1926 году он был экстраординарным профессором теоретической физики. В это время Лайнус Полинг проходил у него постдокторское обучение, и он был научным руководителем Вальтера Гайтлера , который получил докторскую степень в 1926 году. В 1925 году Герцфельд опубликовал свою книгу по кинетической теории и статистической механике, [7] которая стала учебником для аспирантов в немецкоязычных университетах. [1]
В 1926 году Герцфельд занял должность приглашенного профессора в Университете Джонса Хопкинса в Балтиморе , штат Мэриленд , которая впоследствии переросла в постоянную должность преподавателя. В 1930 и 1932 годах он был лектором в Университете Купер-Юнион и Фордхэма в Нью-Йорке . [1]
В Университете Джонса Хопкинса Герцфельд провел значительные исследования с химиком Фрэнсисом О. Райсом, который присоединился к университету в качестве доцента в том же году, что и Герцфельд. Их работа 1928 года [8] рассматривала роль молекулярных колебаний в передаче энергии между ультразвуковыми волнами и молекулами газа. В Университете Джонса Хопкинса Герцфельд работал с другими европейскими коллегами на физическом факультете университета, а именно с Джеймсом Франком и Марией Гёпперт-Майер , которые были удостоены Нобелевских премий по физике в 1925 и 1963 годах соответственно. Франк пришел в Университет Джонса Хопкинса после того, как покинул Германию в 1933 году, где он был ординарным профессором экспериментальной физики и директором Второго института экспериментальной физики в Геттингенском университете и близким коллегой Макса Борна , который был директором Института теоретической физики в Геттингене. Гепперт-Майер была студенткой Борна и присоединилась к факультету Университета Джонса Хопкинса в 1931 году. Гепперт-Майер и Герцфельд опубликовали статьи по состояниям агрегации [9] и реакциям ядерного синтеза. [10] Герцфельд был соавтором статей с Франком по фотосинтезу, одна из которых была написана после того, как они оба покинули Университет Джонса Хопкинса. [11] [12] Джон Арчибальд Уилер , ставший выдающимся физиком, защитил докторскую диссертацию под руководством Герцфельда в 1933 году. [1]
В 1936 году Герцфельд перешёл в Католический университет Америки в Вашингтоне, округ Колумбия , где он оставался до своей смерти в 1978 году. Он получил статус почётного профессора в 1969 году и оставался активным до конца своей жизни. [1]
Причины ухода Герцфельда из Университета Джонса Хопкинса были описаны в письме Арнольду Зоммерфельду. Главной причиной было тяжелое финансовое положение в Университете Джонса Хопкинса. Однако были и другие причины. Одна из них — ухудшение его отношений с Р. Вудом , профессором экспериментальной физики и заведующим кафедрой физики. Кроме того, Дж. А. Бирден, другой экспериментатор, считал, что слишком много внимания уделяется теоретической физике, а количество немецких физиков на небольшой кафедре было несбалансированным. Бирден также подозревал, что Герцфельд привел Франка в Университет Джонса Хопкинса, чтобы поддержать амбиции Герцфельда стать заведующим кафедрой. Наконец, Бирден также считал, что Герцфельд вызвал разногласия на кафедре своей решительной поддержкой продвижения Гепперт-Майер с должности научного сотрудника по физике на должность постоянного преподавателя. Хотя Герцфельд и получал предложения от Фордхэмского университета и Католического университета, ни одно из них не было привлекательным, поскольку у них не было сильных исследовательских отделов. Обсуждая ситуацию с Исайей Боуманом , президентом Университета Джонса Хопкинса, стало ясно, что финансовые трудности в Университете Джонса Хопкинса могут потребовать сокращения физического факультета. Имея это в виду, Герцфельд принял предложение Католического университета. Обязанности преподавателя и зарплата Герцфельда в Католическом университете были примерно такими же, как и в Университете Джонса Хопкинса, но имелись и дополнительные административные обязанности, поскольку он также был председателем физического факультета. [1]
В конце 1940-х годов Герцфельд привлек внимание Католического университета к квантово-механическим расчетам электронной структуры многоатомных молекул, тем самым обеспечив университету почетное положение в этой области. [13] [14] Одной из его докторанток в Католическом университете была Вирджиния Гриффин , первая женщина на факультете физического факультета университета. [15]
В 1959 году Герцфельд и Теодор А. Литовиц совместно работали над книгой, в которой частично суммировались размышления Герцфельда об ультразвуке за более чем 30 лет с момента его статьи с Ф. О. Райсом. [16] В 1966 году Герцфельд опубликовал обзорную статью, в которой суммировались 50 лет развития физического ультразвука. [17]
В 1938 году Герцфельд женился на Регине Флэннери , которая была преподавателем антропологии в Католическом университете; к моменту ее выхода на пенсию в 1970 году она стала профессором и первой женщиной, возглавившей этот факультет. [1]
Герцфельд был католиком, который глубоко интересовался католической теологией. Он получил медаль Джеймса Кардинала Гиббонса за свой вклад в Соединенные Штаты, Католическую церковь и Католический университет Америки. [18]