物理学者になりたいのであれば、3つのことをしなければならない。第1に数学を勉強すること、第2にさらに多くの数学を勉強すること、そして第3に同じことをすることである。
Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeldはドイツの理論物理学者であり、原子物理学と量子物理学の発展を先駆け、新しい時代の理論物理学のために多くの学生を教育し、指導しました。彼は物理学と化学で多くのノーベル賞受賞者の博士課程の指導教官を務め、J. J. Thomsonの指導記録のみが彼に匹敵するものです。
彼は第2量子数である方位量子数と第3量子数である磁気量子数を導入しました。彼はまた微細構造定数を導入し、X線波動理論を先駆けました。
初期の人生と教育
Sommerfeldは、生まれ故郷であるEast Prussiaの Königsberg のAlbertina Universityで数学と物理科学を勉強しました。彼の論文指導教官は数学者Ferdinand von Lindemannであり、数学者Adolf HurwitzとDavid Hilbertおよび物理学者Emil Wiechertの講義からも恩恵を受けました。学生同盟Deutsche Burschenschaftへの参加は、彼の顔に決闘傷を残しました。彼は1891年10月24日、22歳の時に博士号を取得しました。
博士号を取得した後、Sommerfeldは教授資格論文に取り組むためにKönigsbergに残りました。彼は1892年に国家試験に合格し、その後1年間の兵役を開始しました。これはKönigsbergの予備連隊で行われました。彼は1893年9月に義務兵役を完了し、その後8年間にわたって週8週間の志願兵役を継続しました。彼の立った髭、体格、プロイセン的な態度、そして顔の決闘傷により、彼はハッサー連隊の大佐の印象を与えました。
職業
Göttingen
1893年10月、Sommerfeldはドイツの数学の中心であった University of Göttingenに行きました。そこで、彼は幸運な個人的接触を通じて、Mineralogical InstituteのTheodor Liebischのアシスタントになりました。Liebischはünsterburg大学の教授であり、Sommerfeld家の友人でした。
1894年9月、SommerfeldはFelix Kleinのアシスタントになりました。これには、Kleinの講演中に包括的なメモを取ることと、それを数学読書室のために書き上げることが含まれました。また、読書室の管理も行いました。Sommerfeldの Habilitationsschriftは1895年にKleinの指導下で完成し、SommerfeldはGöttingenのPrivatdozentになることができました。Privatdozentとして、Sommerfeldは様々な数学および数学物理学のトピックについて講演しました。偏微分方程式に関する彼の講演はGöttingenで最初に提供され、彼の教育キャリアを通じて進化し、彼の教科書シリーズ「Lectures on Theoretical Physics」のVolume VIになりました。タイトルは「Partial Differential Equations in Physics」です。
1895年と1896年のKleinによる回転体に関する講演により、KleinとSommerfeldは4巻の教科書 Die Theorie des Kreisels を執筆することになりました。これは13年間の共同作業（1897～1910年）でした。最初の2巻は理論に関するもので、後の2巻は地球物理学、天文学、および技術への応用に関するものでした。Sommerfeldがkleinと関わった協会は、Sommerfeldの心の向きが応用数学とレクチャーの芸術に影響を与えました。
Göttingenにいる間、SommerfeldはJohanna Höpfner（Göttingenの館長Ernst Höpfnerの娘）と出会いました。1897年10月、Sommerfeldは Clausthal-Zellerfeld のBergakademieの数学の椅子の任命を開始しました。彼はWilhelm Wienの後任でした。この任命により、最終的にJohannaと結婚するのに十分な収入が得られました。
Kleinの要請により、Summerfeldは Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften のVolume Vの編集者の立場を引き受けました。これは1898年から1926年まで続く重要な事業でした。
Aachen
1900年、Sommerfeldは Königliche Technische Hochschule Aachen（後のRWTH Aachen University）の応用力学の椅子への任命を開始しました。これは準教授としてで、Kleinの努力を通じて手配されました。Aachenでは、彼は流体力学の理論を開発しました。これは長い間彼の関心を保つでしょう。後に、ミュンヘン大学で、Sommerfeldの学生Ludwig HopfとWerner Heisenbergはこのトピックで博士論文を執筆しました。
Munich
1906年からSommerfeldはミュンヘン大学の物理学の常任教授および新しい理論物理学研究所の所長として確立されました。彼はこれらの職位のためにミュンヘンの物理学研究所所長Wilhelm Röntgenによって選ばれました。これはSommerfeldによって「特権的な行動の球」への招待と見なされていました。
19世紀後期から20世紀初頭まで、ドイツの実験物理学はコミュニティ内でより高い地位を持つと見なされていました。しかし20世紀初頭、Sommerfeldのミュンヘンとmax BornのUniversity of Göttingenなどの理論家は、数学の初期の訓練により、数学物理学、つまり理論物理学が主な推進力となり、実験物理学は理論を検証または進める機能に使用されるようにこの状況を逆転させました。Sommerfeldで博士号を取得した後、Wolfgang Pauli、Werner Heisenberg、Walter Heitlerはbornのアシスタントになり、当時非常に急速に発展していた量子力学の発展に重大な貢献をしました。
Sommerfeldがミュンヘンで32年間教えている間、彼は一般と専門的なコース、ならびにセミナーとコロキアを開催しました。一般的なコースは力学、変形可能な物体の力学、電磁気学、光学、熱力学と統計力学、および物理学の偏微分方程式に関するものでした。これらは週4時間、冬に13週間、夏に11週間開催され、Röntgenからの実験物理学コースおよび後にWilhelm Wienの実験物理学コースを受講した学生向けでした。また、問題の議論のための週2時間のプレゼンテーションもありました。専門コースはトピックに関心があり、Summerfeldの研究関心に基づいていました。これらのコースの資料は後にSommerfeldの科学文献の出版物に現れました。これらの特別な講演の目的は、理論物理学の現在の問題に取り組むことであり、Sommerfeldと学生が問題が提起する現在の問題を解決できるかどうかに関わらず、問題の体系的な理解を獲得することでした。セミナーとコロキアムの期間、学生には現在の文献から論文が割り当てられ、その後彼らは口頭プレゼンテーションを準備しました。1942年から1951年まで、Sommerfeldは出版用に彼の講義ノートを順序付けることに取り組みました。これらは6巻の「Lectures on Theoretical Physics」として出版されました。
学生のリストについては、タイプごとに整理されたリストを参照してください。Sommerfeldの4人の博士学生、Werner Heisenberg、Wolfgang Pauli、Peter Debye、Hans Betheはノーベル賞を受賞することになりました。一方、特にWalter Heitler、Rudolf Peierls、Karl Bechert、Hermann Brück、Paul Peter Ewald、Eugene Feenberg、Herbert Fröhlich、Erwin Fues、Ernst Guillemin、Helmut Hönl、Ludwig Hopf、Adolf Kratzer、Otto Laporte、Wilhelm Lenz、Karl Meissner、Rudolf Seeliger、Ernst C. Stückelberg、Heinrich Welker、Gregor Wentzel、Alfred Landé、Léon Brillouinなどの他の者は独自の権利で有名になりました。Sommerfeldの3人のポスドク学生、Linus Pauling、Isidor I. RabiとMax von Laueはノーベル賞を受賞し、10人の他者、William Allis、Edward Condon、Carl Eckart、Edwin C. Kemble、William V. Houston、Karl Herzfeld、Walther Kossel、Philip M. Morse、Howard Robertson、Wojciech Rubinowiczは独自の権利で有名になりました。RWTH AachenのSommerfeldの学部学生Walt Walter Rogowskiもまた独自の権利で有名になりました。Max Bornはsommerfeldの能力が「才能の発見と発展」を含むと信じていました。Albert EinsteinはSommerfeldに言いました：「あなたについて特に賞賛することは、あなたが、いわば、土から多数の若い才能を打ち倒したということです。」Summerfeldの教授およびインスティテュート所長としてのスタイルは、彼と彼の同僚と学生の間に距離を置きませんでした。彼は彼らからの協力を招き、彼らのアイデアはしばしば物理学での彼自身の見方に影響を与えました。彼は彼の家でそれらをもてなし、セミナーとコロキアの前後のカフェで彼らに会いました。Sommerfeldは、学生がしばしば物理学の議論のために招待されるアルパインスキー小屋を所有していました。
ミュンヘンにいる間、Sommerfeldはalbert Einsteinの特殊相対性理論と接触しました。これはその時点ではまだ広く受け入れられていませんでした。理論への彼の数学的貢献は懐疑論者による受け入れを支援しました。1914年、彼はLéon Brillouinと共に、分散媒体における電磁波の伝播に取り組みました。彼は量子力学の創設者の一人になりました。彼の貢献のいくつかは、Sommerfeld–Wilson quantization rules（1915年）の共同発見、Bohrの原子モデルの一般化、Sommerfeld fine-structure constant（1916年）の導入、Walther Kosselとの Sommerfeld–Kossel displacement law（1919年）の共同発見、および Atombau und Spektrallinien（1919年）の出版を含みました。これは原子物理学と量子物理学を開発した新世代の物理学者にとって原子理論の「聖書」になりました。
1918年、SommerfeldはEinsteinとして Deutsche Physikalische Gesellschaft（DPG）の議長を継承しました。彼の成就の1つは新しいジャーナルの設立でした。DPGジャーナルに発表された科学論文は非常に膨大になったため、1919年にDPGの委員会は、査読なしで評判のある科学者が記事を公開できるようにするために Zeitschrift für Physik の設立を推奨しました。提出から出版までの時間は非常に短速でした。2週間の時間ほど速く。これはドイツの科学的理論的発展、特に量子力学の急速な発展を大いに刺激しました。このジャーナルはこの時点で前衛的な見解を持つ新世代の量子理論家のための好ましい出版物です。
1922年/1923年の冬学期に、Sommerfeldはウィスコンシン大学マディソン校で Carl Schurz Memorial Professorの物理学講演を行いました。
1927年、SommerfeldはFermi–Dirac統計を Drude model を金属の電子に適用しました。Drude model はPaul Drudeによって提示されました。新しい理論は元のモデルが持っていた熱特性の予測に関する多くの問題を解決し、Drude–Sommerfeld modelとして知られるようになりました。
1928年/1929年、Sommerfeldはインド、中国、日本、アメリカでの主要な立ち止まりを伴う世界中を旅しました。
Sommerfeldは素晴らしい理論家であり、量子理論への彼の計り知れない貢献の他に、彼は電磁気学の古典理論などの物理学の他の分野で働きました。たとえば、彼は導電性の地球上の放射ヘルツ双極子の問題に対する解決策を提案しました。これは長年にわたって多くのアプリケーションをもたらしました。彼の Sommerfeld identitys と Sommerfeld integral は現在でもこの種の問題を解決するための最も一般的な方法です。また、Sommerfeldの理論物理学の学校の力量とそして20世紀初頭の理論物理学の上昇のしるしとして、1928年現在、ドイツ語圏のほぼ3分の1の理論物理学の常任教授はSommerfeldの学生でした。
1935年4月1日、Sommerfeldは名誉教授の地位を達成しました。ただし、彼は1939年12月1日までかかったプロセスで彼の後任の選択中に彼自身の一時的な交換として留まりました。このプロセスは、ミュンヘン学部の選択とドイツ教育省（Reichserziehungsministerium、REM）およびナチス・フィジックスの支援者の間の学術的および政治的相違により、長期間でした。ナチス・フィジックスは反ユダヤ主義であり、理論物理学、特に量子力学に対して偏見を持っていました。理論物理学者ではなく、物理学ジャーナルに出版しておらず、Deutsche Physikalische Gesellschaftのメンバーではなかった Wilhelm Müller をSommerfeldの交換としてを任命することは、次世代の物理学者の教育に対して非常に不幸で有害と見なされました。Kaiser Wilhelm Institut für Strömungsforschung（Kaiser Wilhelm Institute for Flow Research）の所長Ludwig Prandtlと Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft（General Electric Company）の研究部門の所長および Deutsche Physikalische Gesellschaft の会長、Carl Ramsauerの両方が彼らの手紙でこれに言及しました。Prandtlの1941年4月28日付けのReich Marshal Hermann Göringへの手紙の添付ファイルでは、Prandtlは任命を必要な理論物理学指導の「破壊行為」と呼んでいました。Ramsauerの1942年1月20日付けのReich Minister Bernhard Rustへの手紙の添付ファイルで、Ramsauerはこの任命がミュンヘン理論物理学の伝統の「破壊」に等しいと結論付けました。
Summerfeldの一度愛国的な見方に関しては、彼はHitlerが権力を握った直後にEinsteinに書きました：「私は、私たちの支配者による『国立』という言葉の誤用は、私の場合非常に顕著だった国家的感情の習慣を完全に破っていることを保証できます。私は今、ドイツが権力として消えて、平和を保つヨーロッパに統合されるのを見てもいいでしょう。」
Sommerfeldは彼の人生で多くの栄誉を授与されました
