Пауль Эренфест (18 января 1880 — 25 сентября 1933) — австрийский физик-теоретик , внесший крупный вклад в область статистической механики и ее связей с квантовой механикой , включая теорию фазового перехода [1] и теорему Эренфеста . Он подружился с Альбертом Эйнштейном во время визита в Прагу в 1912 году и стал профессором в Лейдене, где он часто принимал Эйнштейна. [2] Он умер в результате убийства-самоубийства в 1933 году; он убил своего сына-инвалида Вассика, а затем и себя.
Пауль Эренфест родился 18 января 1880 года в Вене в семье евреев , [3] родом из Лоштице в Моравии (ныне часть Чехии ). Его родители, Зигмунд Эренфест и Йоханна Еллинек, владели продуктовым магазином. Хотя семья не была слишком религиозной, Павел изучал иврит и историю еврейского народа . Позже он всегда подчеркивал свои еврейские корни. Эренфест преуспел в начальной школе, но не преуспел в Академической гимназии , его лучшим предметом была математика . После перевода в гимназию Франца-Иосифа его оценки улучшились. В 1899 году он сдал выпускные экзамены .
Он специализировался в области химии в Венском технологическом институте , но посещал курсы в Венском университете , в частности у Людвига Больцмана по его кинетической теории термодинамики . Эти лекции оказали глубокое влияние: они сыграли важную роль в развитии интереса Эренфеста к теоретической физике , определили его основную область исследований на годы вперед и дали пример вдохновенного преподавания. В то время в немецкоязычном мире было принято учиться более чем в одном университете, и в 1901 году Эренфест перешел в Геттингенский университет, который до 1933 года был важным центром математики и теоретической физики. Там он встретил свою будущую жену, Татьяну Афанасьеву , молодого математика, родившегося в Киеве (тогдашняя столица Киевской губернии , Российская империя ) и получившего образование в Санкт-Петербурге . Весной 1903 года он встретил голландского физика Х.А. Лоренца во время короткой поездки в Лейден , Нидерланды. Он написал диссертацию на тему « Движение твердых тел в жидкостях и механика Герца » [ 4] и получил докторскую степень. 23 июня 1904 г. в Вене, где пробыл с 1904 по 1905 г.
21 декабря 1904 года он женился на Афанасьевой, которая сотрудничала с ним в его творчестве. У них было две дочери и два сына: Татьяна («Таня») (1905–1984), тоже стала математиком; Галинка («Галя») (1910–1979) стала автором и иллюстратором детских книг; Пол-младший («Павлик») (1915–1939), который также стал физиком; и Василий («Вассик») (1918–1933). [5]
Эренфесты вернулись в Геттинген в сентябре 1906 года. Больцмана они больше не увидели: 5 сентября Больцман покончил с собой в Дуино недалеко от Триеста . Эренфест опубликовал обширный некролог , описывающий достижения Больцмана. Феликс Кляйн , декан математиков Геттингена и главный редактор Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften («Энциклопедия математических наук»), рассчитывал на Больцмана в обзоре статистической механики. Теперь он поручил Эренфесту взять на себя эту задачу. Вместе с женой Эренфест работал над ней несколько лет; статья не была опубликована до 1911 года. Она представляет собой обзор работ Больцмана и его школы и демонстрирует свой собственный стиль: острый логический анализ основных гипотез, четкое очертание нерешенных вопросов и объяснение общих принципы на умело выбранных прозрачных примерах.
В 1907 году пара переехала в Петербург. Эренфест нашел там хороших друзей, в частности физика А. Ф. Иоффе , но чувствовал себя в научной изоляции. Более того, поскольку он не желал заявлять о своей вере в какую-либо религиозную конфессию, он не мог претендовать на должность профессора и, следовательно, не имел никаких перспектив получить постоянную должность. [6] В начале 1912 года Эренфест отправился в турне по немецкоязычным университетам в надежде получить должность. Он посетил Берлин, где увидел Макса Планка , Лейпциг , где увидел своего старого друга немецкого математика Густава Герглотца , Мюнхен, где встретился с физиком-теоретиком Арнольдом Зоммерфельдом , затем Цюрих и Вену. В Праге он впервые встретил Альберта Эйнштейна, и с тех пор они остались близкими друзьями. Эйнштейн рекомендовал Эренфесту сменить его на своем посту в Праге, но этот план провалился, поскольку Эренфест объявил себя атеистом . [7] [8] Зоммерфельд предложил ему должность в Мюнхене, но Эренфест получил лучшее предложение; одновременно произошел неожиданный поворот событий: Х. А. Лоренц подал в отставку со своей должности в Лейденском университете , и по его совету его преемником был назначен Эренфест.
В октябре 1912 года Эренфест прибыл в Лейден и 4 декабря прочитал свою вступительную лекцию « Zur Krise der Lichtaether-Hypothese» (О кризисе гипотезы светового эфира). Он оставался в Лейдене до конца своей карьеры. Чтобы стимулировать взаимодействие и обмен между студентами-физиками, он организовал дискуссионную группу и исследовательскую ассоциацию под названием De Leidsche Flesch (« Лейденская банка »). Он поддерживал тесные контакты с видными физиками в стране и за рубежом и пригласил их посетить Лейденский университет и выступить с докладом в своем цикле лекций. [9] Эренфест был выдающимся спорщиком, быстро указывал на слабые стороны и резюмировал самое важное.
В своих лекциях он сосредоточивал внимание на простых моделях и примерах, иллюстрирующих и поясняющих основные предположения. Его классы были небольшими, и он старался познакомиться со студентами, которые пользовались читальным залом. [10] Хотя немногие из них были приняты на специальности по теоретической физике, он почти ежедневно вел с ними длительные дискуссии. По словам Эйнштейна:
Он был не просто лучшим учителем нашей профессии, которого я когда-либо знал; он также был страстно озабочен развитием и судьбой людей, особенно своих учеников. Понимать других, завоевывать их дружбу и доверие, помогать тем, кто втянут во внешнюю или внутреннюю борьбу, поощрять юношеские таланты — все это было его настоящей стихией, едва ли не большей, чем погружение в научные проблемы. [11]
Если Эренфест чувствовал, что он мало чему может научить студента, он отправлял студента в другие центры Европы для дальнейшего обучения. Он также будет поощрять студентов соглашаться на работу за рубежом.
Среди его учеников были Иоганнес Бюргерс , Хендрик Крамерс , Дирк Костер , Джордж Уленбек и Сэмюэл Гаудсмит , прославившийся благодаря совместному предложению концепции электронного спина , Ян Тинберген , Аренд Рутгерс , Хендрик Казимир , Герхард Дик , Дирк Струик и Герард Койпер . Его помощниками были Юрий Крутков , Виктор Тркал , Адриан Фоккер , Пол Эпштейн и Грегори Брейт . Среди других молодых иностранных ученых, которые провели продолжительное время в его лаборатории, были Гуннар Нордстрем , Энрико Ферми , Игорь Тамм , Оскар Кляйн , Дж. Роберт Оппенгеймер , Вальтер Эльзассер , Ральф Крониг , Вернер Гейзенберг , Поль Дирак и Дэвид Деннисон .
Эренфест придерживался неоднозначных взглядов на науку, технический прогресс, а также культурные и социальные проблемы. [12]
В 1919 году он стал членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук . [13]
Из переписки с близкими друзьями от мая 1931 года следует, что Эренфест страдал от тяжелой депрессии . К августу 1932 года Эйнштейн был настолько обеспокоен, что написал правлению Лейденского университета, выразив глубокую обеспокоенность и предложив способы уменьшить рабочую нагрузку Эренфеста.
Договорившись об уходе за другими своими детьми, 25 сентября 1933 года в Амстердаме Эренфест смертельно застрелил своего младшего сына Вассика, страдавшего синдромом Дауна , а затем покончил с собой. [14] [15]
Большинство научных работ Эренфеста касаются в первую очередь фундаментальных вопросов и стремятся прояснить отдельные моменты. Его публикации известны своей ясностью и прямотой, а также разрешением парадоксов путем предоставления более четких описаний. Его подход к науке лучше всего иллюстрируется тем, что он написал Роберту Оппенгеймеру летом 1928 года, после того как Оппенгеймер пригласил себя на длительное пребывание в Лейдене:
Если вы намерены снова установить тяжелую математическую артиллерию в следующем году в Европе, я бы попросил вас не только не приезжать в Лейден, но, если возможно, даже в Голландию, и просто потому, что я действительно так люблю вас и хочу сохранить это так. Но если, наоборот, вы хотите провести хотя бы первые несколько месяцев терпеливо, комфортно и радостно в дискуссиях, которые постоянно возвращаются к одним и тем же пунктам, обсуждая несколько основных вопросов со мной и нашей молодежью - и без много думаю об издании (!!!) — почему же тогда приветствую вас с распростертыми объятиями!! [16]
Характерно, что ему не нравилась абстракция новой квантовой теории Гейзенберга и Дирака.
Самый важный вклад Эренфеста с 1912 по 1933 год — теория адиабатических инвариантов . [17] [18] Это концепция, заимствованная из классической механики , которая, с одной стороны, может служить уточнению некоторых методов модели атома Нильса Бора (хотя первоначально Эренфест не принимал идеи Бора), а с другой стороны с другой стороны, устанавливает связь между атомной механикой и статистической механикой. Он внес большой вклад в квантовую физику , включая теорию фазовых переходов [19] и теорему Эренфеста , которая утверждает, что средние значения квантовой системы следуют классической механике. Его именем также назван парадокс Эренфеста , очевидный парадокс в теории относительности , который до сих пор обсуждается, модель Эренфеста и время Эренфеста, время, характеризующее отклонение квантовой динамики наблюдаемых от классической динамики.
Эренфест также интересовался разработкой математических теорий в экономике. Этот интерес был стимулирован его идеей о необходимости аналогии между термодинамикой и экономическими процессами. Хотя это не привело к публикациям, он призвал своего аспиранта Яна Тинбергена продолжить это дело. Диссертация Тинбергена была посвящена проблемам как физики, так и экономики, он впоследствии стал экономистом и был удостоен первой Нобелевской премии по экономическим наукам в 1969 году.
Эренфест был особенно близок как с Эйнштейном, так и с Бором. После первого визита Нильса Бора в Лейден в 1919 году для защиты диссертации Крамерса он написал Эренфесту:
Я сижу и думаю обо всем, что вы мне рассказали, о столь многом разных вещах, и о чем бы я ни думал, я чувствую, что я узнал от вас так много, что будет иметь для меня большое значение; но в то же время мне так хочется выразить свое чувство счастья по поводу вашей дружбы и благодарности за доверие и сочувствие, которое вы мне оказали, что я совершенно неспособен найти для этого слова. [11]
По его приглашению Эйнштейн принял в 1920 году должность экстраординарного профессора Лейденского университета. Такая договоренность позволяла Эйнштейну ежегодно посещать Лейден на несколько недель. В таких случаях Эйнштейн останавливался в доме Эренфеста. В 1923 году Эйнштейн пробыл там шесть недель после того, как немецкие ультранационалисты в Берлине угрожали его жизнью. По случаю 50-летия получения докторской степени Лоренца (декабрь 1925 г.) Эренфест пригласил Бора и Эйнштейна в Лейден, чтобы попытаться примирить их научные разногласия по поводу возникающей квантовой теории. Эти дискуссии были продолжены на Сольвеевской конференции 1927 года , где Эренфесту, к его большому разочарованию, пришлось в этой великой дискуссии принять сторону позиции Бора.
Эренфест использовал красочный немецкий язык в своих лекциях по физике: [20]
Das ist der Springende Punkt (перевод: Это решающий момент)
Das ist wo der Frosch ins Wasser Springt (Там лягушка прыгает в воду)
Das ist der Patentanspruch (В этом патентная заявка, суть)
Da Hat Herr... schliesslich die Ratte aus der Suppe gezogen (Там г-н. Икс наконец вытащил крысу из супа) [когда учёный решил грязную задачу]Je besser man's versteht um so besser steht es dort (Чем лучше человек понимает, тем лучше там написано, [комментарий Эренфеста, когда Дирака попросили письменно объяснить его работу, и Дирак, как правило, просто воспроизвел в точности свое предыдущее объяснение.]
Ежемесячный вечерний коллоквиум по физике в Лейденском университете, инициированный Паулем Эренфестом в 1912 году в его доме, до сих пор продолжается под названием Colloquium Ehrenfestii . [21]
Австрийский институт квантовой оптики и квантовой информации спонсирует ежегодную премию Пауля Эренфеста за лучшую работу для квантовых фондов . [22]
Голландский физический совет спонсирует ежегодную премию Эренфеста-Афанасьева за диссертацию . [23]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )То, что позиция Эйнштейна была результатом скорее путаницы, чем агностической щепетильности, ясно видно из письма, которое он написал менее двух лет спустя, когда Пауль Эренфест отказался от возможности стать преемником Эйнштейна, открыто объявив себя атеистом.
Человек, который, как он надеялся, станет его преемником в Праге, Пауль Эренфест, отказался пойти на компромисс со своими истинными атеистическими принципами. Эйнштейн отругал его. «Ваш отказ признать свою религиозную принадлежность» был всего лишь одной из сторон «сознательной глупости», заверил он его, опираясь на недавний опыт. Став профессором, Эренфест мог вернуться к неверию.
