Джун Ишивара - Jun Ishiwara

Джун Ишивара
Родившийся(1881-01-15)15 января 1881 г.
Токио, Япония
Умер19 января 1947 г.(1947-01-19) (66 лет)
Префектура Тиба, Япония
Гражданство Япония
Альма-матерТокийский университет
Научная карьера
Полятеоретическая физика
УчрежденияУниверситет Тохоку
ДокторантХантаро Нагаока

Джун Ишивара или же Ацуши Исихара (石 原 純; 15 января 1881 - 19 января 1947) был японским физиком-теоретиком, известным своими работами по электронной теории металлов, теория относительности и квантовая теория. Будучи единственным японским ученым, внесшим оригинальный вклад в старая квантовая теория,[1] в 1915 г., независимо от других ученых, он сформулировал правила квантования для систем с несколькими степенями свободы.

биография

Дзюн Исивара родился в семье христианских священников Ре Ишивара и Чисе Ишивара. В 1906 г. он закончил учебу на кафедре теоретической физики Ленинградского государственного университета. Токийский университет, где он учился Хантаро Нагаока. С 1908 года Ишивара преподавал в Армейской артиллерийской и инженерной школе, а в 1911 году получил должность доцента Научного колледжа им. Университет Тохоку. С апреля 1912 г. по май 1914 г. тренировался в Европе - в Мюнхенский университет, ETH Цюрих и Лейденский университет, где он работал с Арнольд Зоммерфельд и Альберт Эйнштейн. Вернувшись на родину, Ишивара получил должность профессора Университета Тохоку, а в 1919 году за свою научную работу был удостоен награды Императорская премия Японской академии.[2][3]

С 1918 года научная деятельность Ишивары пошла на спад. В 1921 году из-за любовной связи он был вынужден уйти в университет, а через два года окончательно ушел на пенсию. С тех пор он посвятил себя в основном письму и научная журналистика (в этой области он был одним из пионеров в Японии), он является автором многих популярных книг и статей о последних достижениях науки.[2][4] В конце 1922 года Ишивара принимал Эйнштейна во время его визита в Японию; японский ученый записал и опубликовал ряд выступлений своего великого коллеги, в том числе его Киотское выступление, в котором Эйнштейн впервые подробно рассказал о своем пути к созданию теории относительности.[5] Двухтомная монография Ишивары «Фундаментальные проблемы физики» пользовалась большой популярностью среди молодых ученых и специалистов; он также отредактировал первое полное собрание работ Эйнштейна, опубликованное в японском переводе в 1922-1924 годах. Кроме того, Ишивара был известен как поэт, писавший стихи в жанре танка. Незадолго до начала Второй мировой войны он критиковал государственный контроль над наукой.[2][4]

Научные достижения

Теория относительности

Ишивара был одним из первых японских ученых, обратившихся к теории относительности; он написал первую научную статью в Японии на эту тему.[3] В 1909-1911 гг. Он изучал в рамках этой теории ряд конкретных задач, связанных с динамикой электронов, распространением света в движущихся объектах и ​​расчетом тензор энергии-импульса электромагнитного поля. В 1913 г. на основе принцип наименьшего действия, он вывел выражение для этого тензора, ранее полученное Герман Минковски.[2] Ишивара принимал участие в дискуссиях первой половины 1910-х годов, предшествовавших созданию общая теория относительности. Исходя из скалярной теории гравитации, предложенной Макс Абрахам и, используя популярную тогда идею электромагнитного происхождения материи, японский физик разработал свою собственную теорию, в которой он попытался объединить электромагнитное и гравитационное поля, или, точнее, вывести последнее из первого. Предполагая, что скорость света переменная и переписывающая Уравнения Максвелла соответственно, он показал, что такое представление приводит к появлению дополнительных слагаемых в законе сохранения энергии-импульса, которые можно рассматривать как гравитационный вклад. Результат согласуется с теорией Абрахама, но впоследствии Ишивара развил свою теорию в другом направлении, пытаясь согласовать ее с теорией относительности.[6] Ученый также предпринял попытки построить пятимерную теорию объединения гравитационного и электромагнитного полей.[2]

Квантовая физика

В первой статье, посвященной проблемам квантовой физики (1911 г.), Ишивара вывел Закон планка и попытался обосновать волновые свойства излучения, исходя из предположения, что оно состоит из световые кванты. Таким образом, он предвосхитил определенные идеи Луи де Бройль и Сатьендра Нат Бос. В том же 1911 году японский ученый поддержал гипотезу световых квантов как возможное объяснение природы Рентгеновские лучи и гамма излучение.[4][7]

В 1915 году Ишивара стал первым незападным ученым, который упомянул Теория атома Бора в опубликованной работе.[4] 4 апреля 1915 года он представил Токийскому математико-физическому обществу статью «Универсальное значение кванта действия» («Universelle Bedeutung des Wirkungsquantums»), в которой он попытался объединить идеи Макс Планк на элементарных ячейках в фазовое пространство, идея квантования угловой момент в модели атома Бора и гипотезе Арнольда Зоммерфельда об изменении действие интеграл в квантовых процессах. Японский ученый предположил, что движение квантовой системы, имеющей степени свободы должны удовлетворять следующему среднему соотношению между значениями координат () и соответствующие импульсы (): , куда это Постоянная Планка. Ишивара показал, что эту новую гипотезу можно использовать для воспроизведения некоторых известных в то время квантовых эффектов. Таким образом, ему удалось получить выражение для квантования углового момента в атоме Бора, учитывающее также эллиптичность электронных орбит, хотя из его теории следовало необходимость принять заряд ядра атома водорода равным до двух элементарных зарядов. В качестве второго применения предложенной гипотезы Ишивара рассмотрел проблему фотоэлектрический эффект, получая линейную зависимость между энергией электрона и частотой излучения в соответствии с формулой Эйнштейна.[8][9] Позже в том же году Ишивара выдвинул другую гипотезу, согласно которой произведение энергии атома на период движения электрона в стационарном состоянии должно быть равно целому числу постоянных Планка.[10] В 1918 году он связал постулат, предложенный тремя годами ранее, с теорией адиабатические инварианты.[11]

Примерно в то же время аналогичные правила квантования систем со многими степенями свободы были независимо получены Уильям Уилсон и Зоммерфельда и обычно называются квантовыми условиями Зоммерфельда. Причиной ошибки Ишивары, проявившейся при вычислении атома водорода, по-видимому, было излишнее усреднение по числу степеней свободы (деление на перед суммой). В то же время его квантовое состояние, отличавшееся от условия Зоммерфельда наличием суммирования, позволяло получать правильные результаты независимо от выбора координат. На это указал в 1917 году Эйнштейн, который, не зная о работе японского коллеги, вывел такое же соотношение и показал, что в случае разделимых координат оно дает условия Вильсона и Зоммерфельда.[12]

Выберите публикации

  • Ишивара, Джун (1909). "Zur Optik der bewegten ponderablen Medien". Токио Сугаку Бутури-гаккакиви Кизи [Труды Токийского математико-физического общества]. 5: 150–180. Дои:10.11429 / ptmps1907.5.10_150.
  • Ишивара, июн (1912). "Beiträge zur Theorie der Lichtquanten". Научные отчеты Университета Тохоку. 1: 67–104.
  • Ишивара, июн (1912). "Bericht über die Relativitätstheorie". Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik. 9: 560–648.
  • Ишивара, июн (1912). "Zur Theorie der Gravitation". Physikalische Zeitschrift. 13: 1189–1193.
  • Ишивара, июн (1913). "Über das Prinzip der kleinsten Wirkung in der Elektrodynamik bewegter ponderabler Körper" (PDF). Annalen der Physik. 42: 986–1000. Bibcode:1913AnP ... 347..986I. Дои:10.1002 / andp.19133471505.
  • Ишивара, июн (1914). "Die elektronentheoretische Begründung der Elektrodynamik bewegter Körper". Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik. 11: 167–186.
  • Ишивара, июн (1914). "Die Grundlagen einer relativistischen und elektromagnetischen Gravitationstheorie". Physikalische Zeitschrift. 15: 294–298, 506–510.
  • Ишивара, июн (1915). "Zur relativistischen Theorie der Gravitation". Научные отчеты Университета Тохоку. 4: 111–160.
  • Ишивара, июн (1915). "Universelle Bedeutung des Wirkungsquantums". Токио Сугаку Бутури-гаккакиви Кизи. 8: 106–116. Дои:10.11429 / ptmps1907.8.4_106.
  • Ишивара, июн (1915). "Über den Fundamentalsatz der Quantentheorie". Токио Сугаку Бутури-гаккакиви Кизи. 8: 318–326. Дои:10.11429 / ptmps1907.8.10_318.
  • Ишивара, июн (1918). «Риоши-рон I, II, III [Квантовая теория I, II, III]». Токио Буцури-гакко Засши. 27: 147–158, 183–195, 221–230.
  • Ишивара, июн (1921). Сотаисей Генри [Принцип относительности]. Токио.
  • Ишивара, июн (1926). Буцури-гаку но кисотэки сё-мондай [Основные проблемы физики]. Токио: Иванами-шотен.

Рекомендации

  1. ^ Абико 2015, п. 3.
  2. ^ а б c d е Хиросигэ 1981.
  3. ^ а б Пелогия и Бразилия 2017, п. 509.
  4. ^ а б c d Пелогия и Бразилия 2017, п. 510.
  5. ^ Абико, Сейя (2000). «Киотское обращение Эйнштейна:« Как я создал теорию относительности »"". Исторические исследования в физических и биологических науках. 31: 2–6. Дои:10.2307/27757844.
  6. ^ Визгин, Владимир П. (2011). Единые теории поля в первой трети ХХ века. Birkhäuser. п. 38–41.
  7. ^ Абико 2015, с. 1, 4.
  8. ^ Мехра и Рехенберг, 1982 г. С. 210—211.
  9. ^ Пелогия и Бразилия 2017, стр. 514–517.
  10. ^ Мехра и Рехенберг, 1982 г., п. 211.
  11. ^ Абико 2015, п. 2.
  12. ^ Абико 2015, стр. 2–3.

Источники

  • Абико, Сейя (2015). «Вклад Ишивары в раннюю квантовую теорию и восприятие квантовой теории в Японии»: 1–8. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Хиросигэ, Тету (1981). «Ишивара, Джун». Словарь научной биографии. 7. Нью-Йорк: Сыновья Чарльза Скрибнера. п. 26–27.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Мехра, Джагдиш; Рехенберг, Гельмут (1982). Историческое развитие квантовой теории. Vol. 1, часть 1: Квантовая теория Планка, Эйнштейна, Бора и Зоммерфельда: ее основание и возрастание трудностей, 1900–1925 гг.. Springer.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Нишио, С. (2011). 科学 ジ ャ ー ナ リ ズ ム の 先 駆 者 ―― 評 伝 石 純 [Пионер научной журналистики: Биография Джун Исивара]. Иванами.
  • Пелогия, Карла; Бразилия, Карлос Александр (2017). "Анализ Джун Ишивара" Универсальное значение кванта действия"". Европейский физический журнал H. 42: 507–521. arXiv:1708.04676. Bibcode:2017EPJH ... 42..507P. Дои:10.1140 / epjh / e2017-80034-x.CS1 maint: ref = harv (связь)