إذا كنت تريد أن تكون فيزيائياً، يجب عليك أن تفعل ثلاثة أشياء - أولاً، ادرس الرياضيات، وثانياً، ادرس المزيد من الرياضيات، وثالثاً، افعل الشيء نفسه.
Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld كان فيزيائياً نظرياً ألمانياً روّج للتطورات في الفيزياء الذرية والكمية، وعلّم وأرشد العديد من الطلاب لعصر جديد من الفيزياء النظرية. عمل كمشرف دكتوراه للعديد من الفائزين بجائزة نوبل في الفيزياء والكيمياء وحسب J. J. Thomson فقط سجله في الإرشاد يضاهي سجله.
قدّم العدد الكمي الثاني وهو العدد الكمي السمتي والعدد الكمي الثالث وهو العدد الكمي المغناطيسي. قدّم أيضاً ثابت البنية الدقيقة وروّج لنظرية موجات الأشعة السينية.
الحياة المبكرة والتعليم
درس Sommerfeld الرياضيات والعلوم الفيزيائية في جامعة Albertina في مدينته الأصلية، Königsberg، بروسيا الشرقية. كان مستشاره في الأطروحة هو عالم الرياضيات Ferdinand von Lindemann، واستفاد أيضاً من فصول مع عالمي الرياضيات Adolf Hurwitz و David Hilbert والفيزيائي Emil Wiechert. أسفر انخراطه في جماعة الطلاب Deutsche Burschenschaft عن ندبة من مبارزة على وجهه. حصل على درجة الدكتوراه في 24 أكتوبر 1891 وكان عمره 22 سنة.
بعد حصوله على الدكتوراه، بقي Sommerfeld في Königsberg للعمل على شهادة التعليم الخاصة به. اجتاز الامتحان الوطني في 1892 ثم بدأ سنة من الخدمة العسكرية، تمت مع فوج الاحتياطي في Königsberg. أكمل خدمته العسكرية الإجبارية في سبتمبر 1893، وواصل للثماني سنوات التالية الخدمة العسكرية الطوعية لمدة ثماني أسابيع. مع شاربيه المتجهة للأعلى، وبنيته الجسدية، وموقفه البروسي، وندبة المبارزة على وجهه، أعطى انطباعاً بأنه عقيد في الفرسان.
المسيرة الوظيفية
Göttingen
في أكتوبر 1893، ذهب Sommerfeld إلى جامعة Göttingen، التي كانت مركز الرياضيات في ألمانيا. هناك، أصبح مساعداً لـ Theodor Liebisch، في معهد المعادن، من خلال اتصال شخصي محظوظ – كان Liebisch قد كان أستاذاً في جامعة Königsberg وصديقاً لعائلة Sommerfeld.
في سبتمبر 1894، أصبح Sommerfeld مساعداً لـ Felix Klein، وشمل ذلك أخذ ملاحظات شاملة أثناء محاضرات Klein وكتابتها لغرفة القراءة بقسم الرياضيات، بالإضافة إلى إدارة غرفة القراءة. تمت Habilitationsschrift الخاصة به تحت إشراف Klein، في 1895، مما سمح لـ Sommerfeld بأن يصبح Privatdozent في Göttingen. كـ Privatdozent، ألقى Sommerfeld محاضرات حول مجموعة واسعة من الرياضيات وموضوعات الفيزياء الرياضية. تم تقديم محاضراته حول المعادلات التفاضلية الجزئية لأول مرة في Göttingen، وتطورت على مدار مسيرته التعليمية لتصبح المجلد السادس من سلسلة كتبه الدراسية Lectures on Theoretical Physics، تحت عنوان Partial Differential Equations in Physics.
أسفرت محاضرات Klein في 1895 و 1896 حول الأجسام الدوارة عن كتابة Klein و Sommerfeld لنص مكون من أربعة مجلدات Die Theorie des Kreisels – تعاون لمدة 13 سنة، 1897–1910. كان المجلدان الأولان عن النظرية، والمجلدان الأخيران كانا عن التطبيقات في الجيوفيزياء والفلك والتكنولوجيا. تأثرت العلاقة التي كان لدى Sommerfeld مع Klein برؤيته بأن تتجه نحو الرياضيات التطبيقية وفي فن المحاضرة.
بينما كان في Göttingen، التقى Sommerfeld بـ Johanna Höpfner، ابنة Ernst Höpfner، محافظ Göttingen. في أكتوبر 1897 بدأ Sommerfeld التعيين على كرسي الرياضيات في Bergakademie في Clausthal-Zellerfeld؛ كان خليفة Wilhelm Wien. وفّر هذا التعيين دخلاً كافياً ليتمكن من الزواج من Johanna.
بناءً على طلب Klein، تولى Sommerfeld منصب محرر المجلد الخامس من Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften؛ كان مشروعاً كبيراً استمر من 1898 إلى 1926.
Aachen
في 1900، بدأ Sommerfeld تعيينه على كرسي الميكانيكا التطبيقية في Königliche Technische Hochschule Aachen لاحقاً RWTH Aachen University كأستاذ extraordinarius، وتم ترتيبها من خلال جهود Klein. في Aachen، طوّر نظرية الديناميكا المائية، التي ستحتفظ باهتمامه لفترة طويلة. في وقت لاحق، في جامعة Munich، سيكتب طلاب Sommerfeld Ludwig Hopf و Werner Heisenberg أطروحات الدكتوراه الخاصة بهم حول هذا الموضوع.
Munich
من 1906 أسس Sommerfeld نفسه كأستاذ ordinarius في الفيزياء ومدير معهد الفيزياء النظرية الجديد في جامعة Munich. تم اختياره لهذه المناصب من قبل Wilhelm Röntgen، مدير معهد الفيزياء في Munich، وهو ما نظر إليه Sommerfeld على أنه دعوة إلى "مجال عمل متميز".
حتى أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، كانت الفيزياء التجريبية في ألمانيا تعتبر ذات مكانة أعلى في المجتمع. ومع ذلك، في أوائل القرن العشرين، حوّل النظريون، مثل Sommerfeld في Munich و Max Born في جامعة Göttingen، مع تدريبهم المبكر في الرياضيات، هذا الوضع بحيث أصبحت الفيزياء الرياضية، أي الفيزياء النظرية، هي المحرك الأول، واستخدمت الفيزياء التجريبية للتحقق من النظرية أو تقدمها. بعد الحصول على درجات الدكتوراه من Sommerfeld، أصبح Wolfgang Pauli و Werner Heisenberg و Walter Heitler مساعدي Born وقدموا مساهمات كبيرة في تطوير ميكانيكا الكم، التي كانت في تطور سريع جداً في ذلك الوقت.
على مدار 32 سنة من التدريس في Munich، درّس Sommerfeld دورات عامة ومتخصصة، بالإضافة إلى عقد حلقات نقاش وندوات. كانت الدورات العامة حول الميكانيكا والميكانيكا الأجسام المشوهة والديناميكا الكهربائية والبصريات والديناميكا الحرارية والميكانيكا الإحصائية والمعادلات التفاضلية الجزئية في الفيزياء. تمت حول أربع ساعات في الأسبوع، 13 أسبوع في الشتاء و 11 أسبوع في الصيف، وكانت موجهة للطلاب الذين أخذوا دورات الفيزياء التجريبية من Röntgen ولاحقاً من Wilhelm Wien. كان هناك أيضاً عرض تقديمي أسبوعي مدته ساعتان لمناقشة المسائل. كانت الدورات المتخصصة ذات اهتمام حالي وتستند إلى مصالح Sommerfeld البحثية؛ ظهرت المواد من هذه الدورات لاحقاً في منشورات الأدب العلمي من Sommerfeld. كان الهدف من هذه المحاضرات الخاصة هو التعامل مع القضايا الحالية في الفيزياء النظرية وللـ Sommerfeld والطلاب لاكتساب فهم منهجي للمسألة، بغض النظر عما إذا كانوا ناجحين أم لا في حل المشكلة التي تطرحها القضية الحالية. بالنسبة لفترات الحلقة الدراسية والندوة، تم تعيين الطلاب أوراق من الأدب الحالي ثم أعدوا عرضاً شفهياً. من 1942 إلى 1951، عمل Sommerfeld على تنظيم ملاحظاته المحاضرات للنشر. تم نشرها كمجموعة من ستة مجلدات Lectures on Theoretical Physics.
للحصول على قائمة بالطلاب، يرجى الاطلاع على القائمة المنظمة حسب النوع. أربعة من طلاب Sommerfeld بدرجة الدكتوراه، Werner Heisenberg و Wolfgang Pauli و Peter Debye و Hans Bethe ذهبوا للفوز بجوائز نوبل، بينما ذهب آخرون، الأبرز منهم، Walter Heitler و Rudolf Peierls و Karl Bechert و Hermann Brück و Paul Peter Ewald و Eugene Feenberg و Herbert Fröhlich و Erwin Fues و Ernst Guillemin و Helmut Hönl و Ludwig Hopf و Adolf Kratzer و Otto Laporte و Wilhelm Lenz و Karl Meissner و Rudolf Seeliger و Ernst C. Stückelberg و Heinrich Welker و Gregor Wentzel و Alfred Landé و Léon Brillouin إلى الشهرة بحق خاص بهم. ثلاثة من طلاب Sommerfeld بعد الدكتوراه، Linus Pauling و Isidor I. Rabi و Max von Laue، فازوا بجوائز نوبل، وذهب عشرة آخرون، William Allis و Edward Condon و Carl Eckart و Edwin C. Kemble و William V. Houston و Karl Herzfeld و Walther Kossel و Philip M. Morse و Howard Robertson و Wojciech Rubinowicz إلى الشهرة بحق خاص بهم. Walter Rogowski، طالب جامعي من Sommerfeld في RWTH Aachen، ذهب أيضاً إلى الشهرة بحق خاص به. اعتقد Max Born أن قدرات Sommerfeld تضمنت "اكتشاف وتطوير المواهب". قال Albert Einstein لـ Sommerfeld: "ما أعجبني به بشكل خاص هو أنك استخرجت، كما يقول، من التراب عدداً كبيراً من المواهب الشابة." لم تضع أسلوب Sommerfeld كأستاذ ومدير معهد مسافة بينه وبين زملائه وطلابه. دعا التعاون منهم، وغالباً ما تؤثر أفكارهم على وجهات نظره في الفيزياء. استضافهم في منزله والتقى بهم في المقاهي قبل وبعد الحلقات الدراسية والندوات. امتلك Sommerfeld كوخ تزلج جبلي كان يُدعى الطلاب غالباً إليه لمناقشة فيزياء مرهقة مثل الرياضة.
بينما كان في Munich، جاء Sommerfeld على اتصال بنظرية النسبية الخاصة من قبل Albert Einstein، والتي لم تكن مقبولة على نطاق واسع في ذلك الوقت. ساعمت مساهماته الرياضية للنظرية قبوله من قبل الشكاكين. في 1914 عمل مع Léon Brillouin على انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الوسائط التشتتية. أصبح أحد مؤسسي ميكانيكا الكم؛ تضمنت بعض مساهماته الاكتشاف المشترك لقوانين الكم Sommerfeld–Wilson 1915، وهو تعميم لنموذج Bohr الذري، وإدخال ثابت البنية الدقيقة Sommerfeld 1916، والاكتشاف المشترك مع Walther Kossel لقانون الإزاحة Sommerfeld–Kossel 1919، ونشر Atombau und Spektrallinien 1919، والذي أصبح "الكتاب المقدس" لنظرية الذرة للجيل الجديد من الفيزيائيين الذين طوروا فيزياء الذرة والكم.
في 1918، خلف Sommerfeld Einstein كرئيس Deutsche Physikalische Gesellschaft DPG. كان أحد إنجازاته تأسيس مجلة جديدة. أصبحت الأوراق العلمية المنشورة في مجلات DPG ضخمة جداً، وصية لجنة من DPG، في 1919، بتأسيس Zeitschrift für Physik لنشر مقالات البحث الأصلية، التي بدأت في 1920. نظراً لأن أي عالم ذو سمعة طيبة يمكن أن تُنشر مقالته دون تحكيم، كان الوقت بين الإرسال والنشر سريعاً جداً – بسرعة أسبوعين. حفّز هذا بشكل كبير التطورات النظرية العلمية، خاصة فيما يتعلق بميكانيكا الكم في ألمانيا في ذلك الوقت، حيث كانت هذه المجلة وسيلة النشر المفضلة للجيل الجديد من نظري الكم ذوي الآراء طليعية.
في فصل الشتاء 1922/1923، ألقى Sommerfeld محاضرات Carl Schurz Memorial Professor of Physics في جامعة Wisconsin–Madison.
في 1927 طبّق Sommerfeld إحصائيات Fermi–Dirac على نموذج Drude للإلكترونات في المعادن – نموذج وضعه Paul Drude. حلت النظرية الجديدة العديد من المشاكل التنبؤ بالخصائص الحرارية التي كان النموذج الأصلي يواجهها وأصبح معروفاً باسم نموذج Drude–Sommerfeld.
في 1928/1929، سافر Sommerfeld حول العالم مع محطات رئيسية في الهند والصين واليابان والولايات المتحدة.
كان Sommerfeld نظرياً عظيماً، وبجانب مساهماته التي لا تُقدّر بثمن في نظرية الكم، عمل في مجالات أخرى من الفيزياء، مثل النظرية الكلاسيكية للكهرومغناطيسية. على سبيل المثال، اقترح حلاً لمشكلة ثنائي القطب Hertzian المشع فوق أرض موصلة، والذي أدى على مر السنين إلى العديد من التطبيقات. هويته Sommerfeld وتكاملات Sommerfeld لا تزال حتى يومنا هذا الطريقة الأكثر شيوعاً لحل هذا النوع من المشاكل. أيضاً، كدلالة على براعة مدرسة Sommerfeld من الفيزياء النظرية وصعود الفيزياء النظرية في أوائل 1900s، اعتباراً من 1928، كان ما يقرب من ثلث أساتذة ordinarius من الفيزياء النظرية في العالم الناطق باللغة الألمانية طلاب Sommerfeld.
في 1 أبريل 1935 حقق Sommerfeld حالة الاستحالة، ومع ذلك، بقي كبديل مؤقت خاص به أثناء عملية الاختيار لخليفه، استغرقت حتى 1 ديسمبر 1939. كانت العملية طويلة بسبب الاختلافات الأكاديمية والسياسية بين اختيار كلية Munich وكلا من Reichserziehungsministerium REM؛ وزارة التعليم في الرايخ ومؤيدي Deutsche Physik، الذين كانوا معادين للسامية ولهم انحياز ضد الفيزياء النظرية، خاصة ميكانيكا الكم. كان تعيين Wilhelm Müller – الذي لم يكن فيزيائياً نظرياً، لم ينشر في مجلة فيزياء، ولم يكن عضواً في Deutsche Physikalische Gesellschaft – كبديل لـ Sommerfeld، يعتبر كارثة وضاراً بتعليم جيل جديد من الفيزيائيين بحيث أن كلا من Ludwig Prandtl، مدير Kaiser Wilhelm Institut für Strömungsforschung Kaiser Wilhelm Institute for Flow Research، و Carl Ramsauer، مدير قسم البح
