물리학자가 되고 싶다면 세 가지를 해야 한다. 첫째, 수학을 공부하고, 둘째, 더 많은 수학을 공부하고, 셋째, 같은 것을 하라.
Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld는 원자 및 양자 물리학의 발전을 선구적으로 이끌었고 새로운 이론 물리학 시대를 위해 많은 학생들을 교육하고 멘토링한 독일 이론 물리학자였다. 그는 물리학 및 화학 노벨상 수상자들의 박사 학위 지도교수로 활동했으며, 오직 J. J. Thomson의 멘토링 기록만이 그와 비교할 수 있다.
그는 두 번째 양자수인 방위 양자수와 세 번째 양자수인 자기 양자수를 도입했다. 또한 미세구조상수를 도입했으며 X선 파동 이론을 개척했다.
초기 생활 및 교육
Sommerfeld는 동프로이센의 자신의 고향 Königsberg에 있는 Albertina University에서 수학과 물리 과학을 공부했다. 그의 논문 지도교수는 수학자 Ferdinand von Lindemann이었으며, 수학자 Adolf Hurwitz와 David Hilbert 및 물리학자 Emil Wiechert의 강의로부터도 이득을 받았다. 학생 조직 Deutsche Burschenschaft에 대한 그의 참여는 그의 얼굴에 결투 흉터를 남겼다. 그는 1891년 10월 24일에 박사 학위를 받았으며 당시 22세였다.
박사 학위를 받은 후, Sommerfeld는 Königsberg에 남아 교육 자격증을 취득하기 위해 일했다. 그는 1892년 국가 시험에 합격했고 이후 의무 군 복무를 시작했으며, 이는 Königsberg의 예비 연대에서 수행되었다. 그는 1893년 9월에 의무 군 복무를 완료했고, 그 이후 8년 동안 자발적인 8주 군 복무를 계속했다. 들어올린 수염, 체격, 프로이센식 태도, 그리고 얼굴의 검술 흉터를 가진 그는 기병대 중령의 인상을 주었다.
경력
Göttingen
1893년 10월, Sommerfeld는 독일 수학의 중심인 Göttingen 대학교로 갔다. 거기서 그는 행운의 개인적 접촉을 통해 광물학 연구소의 Theodor Liebisch의 조수가 되었다 – Liebisch는 Königsberg 대학교의 교수였고 Sommerfeld 가족의 친구였다.
1894년 9월, Sommerfeld는 Felix Klein의 조수가 되었으며, 여기에는 Klein의 강의 중에 포괄적인 노트를 작성하고 수학 열람실을 위해 그것을 작성하는 것, 그리고 열람실을 관리하는 것이 포함되었다. Sommerfeld의 Habilitationsschrift는 1895년 Klein 아래에서 완성되었으며, 이는 Sommerfeld가 Göttingen의 Privatdozent가 될 수 있게 했다. Privatdozent로서, Sommerfeld는 다양한 수학 및 수학 물리학 주제에 대해 강의했다. 편미분 방정식에 대한 그의 강의는 Göttingen에서 처음 제공되었으며, 그의 교수 경력에 걸쳐 발전하여 그의 교과서 시리즈 '이론 물리학 강의'의 6권이 되었으며, '물리학의 편미분 방정식'이라는 제목으로 발행되었다.
1895년과 1896년의 Klein의 회전 물체에 대한 강의는 Klein과 Sommerfeld가 4권짜리 텍스트 Die Theorie des Kreisels를 작성하도록 이끌었다 – 1897-1910년의 13년 협력. 처음 두 권은 이론에 관한 것이었고, 후자의 두 권은 지구 물리학, 천문학 및 기술의 응용에 관한 것이었다. Sommerfeld가 Klein과 가진 협력은 Sommerfeld의 생각 방식을 응용 수학과 강의 예술로 돌리는 데 영향을 미쳤다.
Göttingen에 있는 동안, Sommerfeld는 Ernst Höpfner의 딸 Johanna Höpfner를 만났으며, Ernst Höpfner는 Göttingen의 큐레이터였다. 1897년 10월, Sommerfeld는 Clausthal-Zellerfeld의 Bergakademie에서 수학 교수직 임명을 시작했으며, 그는 Wilhelm Wien의 후임자였다. 이 임명은 결국 Johanna와 결혼할 수 있는 충분한 수입을 제공했다.
Klein의 요청으로, Sommerfeld는 Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften의 5권 편집자 직책을 맡았다. 그것은 1898년부터 1926년까지 지속된 주요 작업이었다.
Aachen
1900년, Sommerfeld는 나중의 RWTH Aachen University인 Königliche Technische Hochschule Aachen에서 응용 역학 교수직 임명을 시작했으며, 특별 교수였고 이는 Klein의 노력을 통해 준비되었다. Aachen에서, 그는 유체 역학 이론을 개발했으며, 이는 오랫동안 그의 관심을 유지할 것이다. 나중에, Munich 대학교에서 Sommerfeld의 학생들 Ludwig Hopf와 Werner Heisenberg는 이 주제에 대해 박사 학위 논문을 작성할 것이다.
Munich
1906년부터 Sommerfeld는 Munich 대학교의 물리학 상임 교수이자 새로운 이론 물리학 연구소의 소장으로 자신을 확립했다. 그는 Munich의 물리학 연구소의 소장인 Wilhelm Röntgen에 의해 이 직책에 선발되었으며, 이는 Sommerfeld에 의해 "특권적 행동 영역"으로의 소명으로 간주되었다.
19세기 후반과 20세기 초까지, 독일의 실험 물리학은 지역 사회 내에서 더 높은 지위를 가진 것으로 간주되었다. 그러나 20세기 초, Munich의 Sommerfeld와 Göttingen 대학교의 Max Born과 같은 이론가들은 초기 수학 훈련으로 이를 뒤집어 수학 물리학, 즉 이론 물리학을 주요 원동력으로 만들었고, 실험 물리학은 이론을 검증하거나 진전시키는 데 사용되었다. Sommerfeld와 함께 박사 학위를 받은 후, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, 그리고 Walter Heitler는 Born의 조수가 되었고 그 당시 매우 빠르게 발전 중이던 양자 역학의 발전에 중요한 기여를 했다.
Munich에서의 32년의 교수 활동에 걸쳐, Sommerfeld는 일반 및 전문 과정을 가르쳤으며, 세미나 및 콜로키움을 개최했다. 일반 과정은 역학, 변형 가능한 물체의 역학, 전기 역학, 광학, 열역학 및 통계 역학, 그리고 물리학의 편미분 방정식에 관한 것이었다. 그들은 주당 4시간, 겨울에 13주, 여름에 11주로 개최되었으며, Röntgen의 그리고 나중에 Wilhelm Wien의 실험 물리학 과정을 수강한 학생들을 위한 것이었다. 문제의 토론을 위한 주당 2시간 발표도 있었다. 전문 과정은 주제적 관심사이며 Sommerfeld의 연구 관심에 기반했다. 이 과정의 자료는 나중에 Sommerfeld의 과학 문헌 출판물에 나타났다. 이 특별 강의의 목표는 이론 물리학의 현재 쟁점과 씨름하고 Sommerfeld와 학생들이 문제 해결 여부와 관계없이 이 문제에 대한 체계적인 이해를 얻는 것이었다. 세미나 및 콜로키움 기간 동안, 학생들은 현재 문헌의 논문을 할당받았고 그들은 구두 발표를 준비했다. 1942년부터 1951년까지, Sommerfeld는 출판을 위해 그의 강의 노트를 정리하기 위해 일했다. 그들은 6권짜리 '이론 물리학 강의'로 출판되었다.
학생 목록을 보려면 유형별로 구성된 목록을 참조하세요. Sommerfeld의 4명의 박사 학위 학생, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Peter Debye, 그리고 Hans Bethe는 노벨상을 수상했으며, 다른 학생들, 특히 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, 그리고 Léon Brillouin은 자신의 권리로 유명해졌다. Sommerfeld의 3명의 박사 후 학생, Linus Pauling, Isidor I. Rabi 그리고 Max von Laue는 노벨상을 수상했으며, 10명의 다른 학생들, William Allis, Edward Condon, Carl Eckart, Edwin C. Kemble, William V. Houston, Karl Herzfeld, Walther Kossel, Philip M. Morse, Howard Robertson, 그리고 Wojciech Rubinowicz는 자신의 권리로 유명해졌다. RWTH Aachen에서 Sommerfeld의 학부 학생인 Walter Rogowski도 자신의 권리로 유명해졌다. Max Born은 Sommerfeld의 능력이 "재능의 발견과 개발"을 포함한다고 믿었다. Albert Einstein은 Sommerfeld에게 말했다: "당신에 대해 특히 감탄하는 것은 당신이 토양에서 그렇게 많은 수의 젊은 재능들을 쳐낸 것 같다는 것입니다." Sommerfeld의 교수 및 연구소 소장으로서의 스타일은 그와 동료들 및 학생들 사이에 거리를 두지 않았다. 그는 그들로부터의 협력을 초대했으며, 그들의 아이디어는 종종 물리학에 대한 그의 자신의 견해에 영향을 미쳤다. 그는 그들을 자신의 집에서 대접했고 세미나와 콜로키움 전후의 카페에서 그들을 만났다. Sommerfeld는 학생들이 물리학의 토론을 위해 자주 초대받는 알파인 스키 오두막을 소유했으며, 스포츠만큼 요구적이었다.
Munich에 있는 동안, Sommerfeld는 당시 아직 널리 받아들여지지 않은 Albert Einstein의 특수 상대성 이론과 접촉했다. 이론에 대한 그의 수학적 기여는 회의론자들의 받아들임에 도움이 되었다. 1914년 그는 Léon Brillouin과 함께 분산 매체에서 전자기파의 전파에 대해 일했다. 그는 양자 역학의 창시자 중 한 명이 되었다. 그의 일부 기여에는 Sommerfeld-Wilson 양자화 규칙의 공동 발견(1915), Bohr의 원자 모형의 일반화, Sommerfeld 미세구조상수의 도입(1916), Walther Kossel과의 Sommerfeld-Kossel 변위 법칙의 공동 발견(1919), 그리고 Atombau und Spektrallinien 출판(1919)이 포함되었으며, 이는 원자 및 양자 물리학을 개발한 새로운 세대의 물리학자들의 "바이블"이 되었다.
1918년, Sommerfeld는 Deutsche Physikalische Gesellschaft DPG의 의장으로 Einstein의 후임자가 되었다. 그의 한 가지 성과는 새로운 저널의 설립이었다. DPG 저널에 출판된 과학 논문이 매우 방대해졌고, DPG의 위원회는 1919년에 원본 연구 기사의 출판을 위한 Zeitschrift für Physik의 설립을 권장했으며, 1920년에 시작되었다. 평판 있는 모든 과학자가 심사 없이 자신의 기사를 출판할 수 있었기 때문에, 제출과 출판 사이의 시간은 매우 빨랐다 – 2주 정도의 빠른 속도로. 이것은 특히 양자 역학의 과학적 이론적 발전을 크게 자극했으며, 이 저널이 전위적 견해를 가진 새로운 세대의 양자 이론가들의 선호되는 출판 수단이었기 때문이다.
1922/1923년 겨울 학기에, Sommerfeld는 Wisconsin-Madison 대학교에서 Carl Schurz 기념 물리학 교수 강의를 했다.
1927년 Sommerfeld는 Paul Drude가 제시한 금속의 전자에 대한 Drude 모형에 Fermi-Dirac 통계를 적용했다. 새로운 이론은 원본 모형이 예측하던 열 특성의 많은 문제들을 해결했으며 Drude-Sommerfeld 모형으로 알려지게 되었다.
1928/1929년에, Sommerfeld는 인도, 중국, 일본 및 미국의 주요 정거장을 포함하여 세계를 여행했다.
Sommerfeld는 위대한 이론가였으며, 양자 이론에 대한 그의 귀중한 기여 외에도, 그는 고전 전자기 이론과 같은 물리학의 다른 분야에서 일했다. 예를 들어, 그는 전도성 지구 위의 방사 헤르츠 쌍극자의 문제에 대한 해결책을 제안했으며, 수년에 걸쳐 많은 응용으로 이어졌다. 그의 Sommerfeld 항등식과 Sommerfeld 적분은 오늘날까지도 이러한 종류의 문제를 해결하는 가장 일반적인 방법이다. 또한 Sommerfeld의 이론 물리학 학파의 능력의 표시로서 그리고 1900년대 초의 이론 물리학의 증가로서, 1928년까지, 독일어 지역의 이론 물리학 상임 교수의 거의 3분의 1은 Sommerfeld의 학생이었다.
1935년 4월 1일, Sommerfeld는 명예 교수 지위를 얻었으나, 그는 그의 후임자 선택 과정 동안 자신의 임시 대리자로 남아 있었으며, 이는 1939년 12월 1일까지 걸렸다. 이 과정은 Munich 교수진의 선택과 Reichserziehungsministerium REM; 제국 교육부 및 Deutsche Physik의 지지자들 사이의 학문적, 정치적 차이로 인해 길었으며, 이는 반유대주의였고 이론 물리학, 특히 양자 역학에 대한 편견을 가지고 있었다. 이론 물리학자가 아니었고, 물리학 저널에 출판하지 않았으며, Deutsche Physikalische Gesellschaft의 회원이 아니었던 Wilhelm Müller의 Sommerfeld의 후임자로서의 임명은 그렇게 비극적이고 새로운 세대의 물리학자들의 교육에 해로운 것으로 간주되었으며, Kaiser Wilhelm Institut für Strömungsforschung의 소장인 Ludwig Prandtl 및 Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft의 연구 부문의 소장이자 Deutsche Physikalische Gesellschaft의 회장인 Carl Ramsauer는 제국의 관계자들로의 통신에서 이를 언급했다. Prandtl의 1941년 4월 28일 제국 원수 Hermann Göring에게 보낸 편지의 부록에서, Prandtl은 이 임명을 필요한 이론 물리학 교육의 "사보타주"로 언급했다. Ramsauer의 1942년 1월 20일 제국 장관 Bernhard Rust에게 보낸 편지의 부록에서, Ramsauer는 이 임명이 "Munich 이론 물리학 전통의 파괴"에 해당한다고 결론지었다.
Sommerfeld의 한때 애국적 견해에 대해, 그는 Hitler가 권력을 잡은 직후 Einstein에게 썼다: "나는 우리의 통치자들에 의한 '국가적'이라는 단어의 남용이 나의 경우에 그렇게 두드러진 국가적 감정의 습관을 완전히 부숴 버렸다고 확신할 수 있다. 나는 이제 독일이 힘으로 사라지고 평화로운 유럽으로 합병되는 것을 보는 것이 기꺼
