Schwarzschild, Carl

Karl Schwarzschild
Karl Schwarzschild
Születési dátum 1873. október 9( 1873-10-09 )
Születési hely Frankfurt am Main
Halál dátuma 1916. május 11. (42 évesen)( 1916-05-11 )
A halál helye Potsdam
Ország Németország
Tudományos szféra csillagászat , fizika
Munkavégzés helye
alma Mater
tudományos tanácsadója Hugo von Seeliger
Ismert, mint megkapta az általános relativitáselmélet téregyenleteinek első pontos megoldásait gömbszimmetriával
Autogram
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

Karl Schwarzschild ( németül  Karl Schwarzschild ; 1873 . október 9. Frankfurt am Main  - 1916 . május 11 . Potsdam ) - német csillagász és fizikus , a potsdami Asztrofizikai Obszervatórium igazgatója ( 1909-1914 ), a Pr akadémia akadémiája 1912). Martin Schwarzschild német-amerikai asztrofizikus apja .

Schwarzschildot, az elméleti asztrofizika fejlődésének kezdeti szakaszának egyik kulcsfiguráját a széles körű tudományos érdeklődés jellemezte - észrevehető nyomot hagyott a fényképészeti fotometriában , a csillagok légkörének elméletében , az általános relativitáselméletben és a régi kvantummechanikában . Az ő neve többek között az általa felfedezett, fekete lyukak létezését előrevetítő Einstein-egyenletek első és máig legfontosabb pontos megoldásának  – a Schwarzschild-megoldásnak – a neve .

Életrajz

Karl Schwarzschild, aki Frankfurt am Mainban született zsidó családban (apja: Moses Martin Schwarzschild, anyja: Henriette Sabel), hat gyermek közül volt a legidősebb [2] . Nővére, Clara (1887-1946) 1907-ben hozzáment Robert Emden asztrofizikushoz [3] . Abban a környezetben, ahol Schwarzschild felnőtt, a sokoldalú oktatást ösztönözték, a zenére és a művészetekre helyezve a hangsúlyt ; Karl volt az első a családban, aki érdeklődést mutatott a természettudományok iránt [2] . 11 éves koráig zsidó általános iskolába járt, majd az állami gimnáziumba. Lessing Frankfurtban ettől kezdve érdeklődést mutatott a csillagászat iránt , zsebpénzt gyűjtött lencsék vásárlására és teleszkóp építésére [2] . Ezt az érdeklődést apja barátja, Epstein professzor ösztönözte, akinek saját amatőr obszervatóriuma volt [2] . Carl barátságot kötött fiával, Paul Epsteinnel , aki a jövőben híres matematikus volt [2] . Schwarzschild már 16 évesen, középiskolásként két rövid cikket [4] publikált a bolygók és kettőscsillagok pályájának meghatározásáról [2] . Miután kitüntetéssel érettségi bizonyítványt kapott, 1891-1893-ban csillagászatot tanult a Strasbourgi Egyetemen [2] .

Aztán 1893 -ban Karl a müncheni egyetemre költözött, és 1896 -ban nagy kitüntetéssel ( summa cum laude ) diplomázott , és doktori címet kapott (a szakdolgozat témája: „A forgó homogén folyékony tömegek egyensúlyi alakjainak Poincaré -elméletéről” [5] , felügyelő – Hugo von Seeliger ) [2] .

1896 októberétől Schwarzschild 2 évig asszisztensként dolgozott a bécsi Kuffner Obszervatóriumban [2] . Ott tanulmányozta a csillagok fotometriáját, kidolgozott egy képletet a csillagászati ​​fotometria expozíciós idejének meghatározására, és felfedezte a fotózásban a nem kölcsönösség jelenségét , amelyet később róla neveztek el ( Schwarzschild-effektus ) [2] . 1899 -ben visszatért a müncheni egyetemre, ahol megkapta a Privatdozent posztot, miután habilitációs dolgozatot védett a csillagok fényességének méréséről [2] . 1900- ban , jóval az általános relativitáselmélet megjelenése előtt , Schwarzschild feltárta annak lehetőségét, hogy a tér nem euklideszi , és a tér görbületi sugarának alsó korlátja 4 millió AU. elliptikus geometria esetén és 100 millió a.u. — hiperbolikus geometriához [6] [2] [7 ] . Ez idő alatt az üstökösök farkában lévő porrészecskék mozgását is tanulmányozta sugárzási nyomás hatására , és megfigyelésekből következtetett e részecskék méretére [2] .

1901 -ben Schwarzschild rendkívüli (egy évvel később, 28 évesen - rendes, azaz rendes) professzor lett a göttingeni egyetemen, és egyben az obszervatórium igazgatója [2] . Ott olyan személyiségekkel dolgozott együtt, mint David Hilbert és Herman Minkowski [2] . 1909. június 11-én a Royal Astronomical Society (London) tagjává választották [2] . Göttingenben végzett munkája során Schwarzschild elektrodinamikával és geometriai optikával foglalkozott, kiterjedt felmérést végzett a fényképes csillagok nagyságairól, és különbséget tett a fotográfiai és vizuális csillagnagyságok között, tanulmányozta a sugárzás átvitelét a csillagokban és a Nap fotoszférájában [2] , 1906-ban vezették be a sugárzási egyensúly fogalmát , amely alapvető a csillagok légkörének modellezésében [8] [9] . Részt vett egy algériai expedíción a teljes napfogyatkozás megfigyelésére 1905. augusztus 30-án [2] [10] .

1909. október 22-én Schwarzschild feleségül vette Else Rosenbachot, a göttingeni egyetem sebészprofesszorának lányát [2] . Karlnak és Elsának három gyermeke született: Agatha, Martin (később a Princeton csillagászprofesszora ) és Alfred [2] .

1909 végén Karl Schwarzschild a potsdami Asztrofizikai Obszervatórium igazgatója lett (ez a poszt volt a legrangosabb németországi csillagász számára), 1912-ben pedig a Porosz Tudományos Akadémia tagjává választották [2] . Kiadta az "Aktinometrie" monográfiát ( 1 óra - 1910, 2 óra - 1912) [2] . Ebben az időszakban érdeklődött a spektrometria iránt , tanulmányozta a Halley-üstökösről készült fényképeket, amelyeket az 1910 -es visszatéréskor kapott [2] . 1910 nyarán az Egyesült Államokba utazott, ahol több amerikai obszervatóriumot is meglátogatott. 1914-ben Schwarzschild megpróbálta (sikertelenül) kimutatni a relativitáselmélet által megjósolt gravitációs vöröseltolódást a Nap spektrumában.

Az első világháború elején ( 1914 ) önként jelentkezett a német hadseregbe, annak ellenére, hogy életkora 40 év feletti volt; először Namurban (Belgium) szolgált egy katonai meteorológiai állomáson, majd hadnagyi rangot kapva áthelyezték az előbb Franciaországban, majd Oroszországban állomásozó távolsági tüzérségi hadosztály főhadiszállására [2] [9] . Schwarzschild kagylók röppályáinak számításaival foglalkozott [2] ; 1915-ben üzenetet küldött az Akadémiának [11] a pályák szél- és levegősűrűségének korrekcióiról [9] , amelyet csak 1920 -ban tettek közzé , a titkosítás feloldása után. Vaskereszttel tüntették ki [9] .

1915. november 18-án, nyaralása közben Schwarzschild részt vett Einstein előadásán a berlini Porosz Tudományos Akadémia előtt, ahol Einstein bemutatta a Merkúr perihéliumának eltolódását az általános relativitáselmélet segítségével [12] magyarázó tanulmányát .

A keleti fronton megbetegedett a pemphigus (angolul pemphigus) nevű autoimmun betegségben , amely akkor még gyógyíthatatlan [2] . Egy oroszországi frontvonalbeli kórházban Schwarzschild két tanulmányt írt [13] [14] az általános relativitáselméletről és egy alapvető tanulmányt a Bohr-Sommerfeld kvantumelméletről, amely tartalmazza a hidrogénatom Stark-effektusának elméletét [2] [15]. . 1916 márciusában Schwarzschildot betegsége miatt elbocsátották, visszatért Németországba, és két hónappal később meghalt [2] . A göttingeni városi temetőben temették el .

Tudományos munkák és eredmények

A fizika, a matematika és a csillagászat témáinak széles körű lefedettsége munkáiban arra késztette Eddingtont , hogy Schwarzschildot Poincare - rel hasonlítsa össze , csak gyakorlatiasabb irányultságú [9] . Maga Schwarzschild a Berlini Tudományos Akadémia megnyitó beszédében (1913) így magyarázta:

A matematika, a fizika, a kémia, a csillagászat egységes fronton mozog. Aki mögötte van, azt felhúzzák. Aki előrébb van - segít a többieknek. A legszorosabb szolidaritás a csillagászat és az egzakt tudományok teljes köre között van. … Ebből a szempontból szerencsésnek mondhatom, hogy érdeklődésem soha nem korlátozódott a Holdon túlira, hanem az onnan húzódó szálakat követte a holdalatti ismereteinkig; Gyakran voltam hűtlen az éghez. Ez az egyetemességre való törekvés, amelyet Seeliger tanárom akaratlanul is megerősített, majd Felix Klein és az egész göttingeni tudományos közösség virágoztatta. Van egy népszerű mottó, amely szerint a matematika, a fizika és a csillagászat egyetlen tudást alkotnak, amelyet a görög kultúrához hasonlóan ideális egészként kell felfogni.

Eredeti szöveg  (angol)[ showelrejt] Matematika, fizika, kémia, csillagászat, menet egy fronton. Amelyik lemarad, utána sorsolják. Amelyik siet előre, az segít a többieken. A legszorosabb szolidaritás a csillagászat és az egzakt tudomány egész köre között van. . . . Ebből a szempontból jól számíthatom, hogy érdeklődésem soha nem korlátozódott a Holdon túli dolgokra, hanem azokat a szálakat követtem, amelyek onnan fonódnak a holdalatti ismereteinkig; Gyakran voltam hűtlen az éghez. Ez egy impulzus az univerzálishoz, amelyet Seeliger tanárom akaratlanul is megerősített, majd Felix Klein és az egész göttingeni tudományos kör táplálta tovább. Ott fut a mottó, hogy a matematika, a fizika és a csillagászat egyetlen tudást alkotnak, amely a görög kultúrához hasonlóan csak tökéletes egészként értendő. - [9]

Schwarzschild fő eredményei a gyakorlati csillagászatban a precíz fotográfiai fotometria alapjainak kidolgozása, amelyet Göttingenben kezdtek, majd Potsdamban folytattak. Már eleve is kidolgozott egy technikát a csillagok fényességének fényképek alapján történő pontos felmérésére, és a gyakorlatban meghatározta a fényképészeti lemezen történő elfeketedés és az expozíciós idő és a csillag fényessége közötti kapcsolat törvényét ( Schwarzschild törvénye ). Mivel a fényképészeti lemezek és a szem érzékenysége különbözik az elektromágneses spektrum különböző hullámhosszaira, a vizuális és a fényképes csillagfényesség-skálát egy bizonyos közös kezdet - nullapont létrehozásával kell összekapcsolni. Ezt szintén Schwarzschild tette meg először [16] . A vizuális és fényképes magnitúdó közötti különbség a csillag hőmérsékletének becsléseként szolgálhat – ennek köszönhetően Schwarzschild még 1899-ben felfedezte a cefeidák effektív hőmérsékletének ingadozásait [17] . 1910-1912-ben Potsdamban pontos katalógust állított össze 3500, 7,5 m - nél fényesebb csillag fényképezési magnitúdóiról, 0° és + 20° közötti deklinációval (az úgynevezett "göttingeni aktinometria"), amely vizuális katalógusokkal együtt fontos statisztikai vizsgálatok alapjául szolgált a csillagok hőmérsékletének és távolságának becslésére [16] [10] [9] .

A csillagok sajátos mozgásainak statisztikáinak tanulmányozása , amelynek ösztönzését J. Kaptein két áramlat elmélete adta 1907-ben, Schwarzschild egy alternatív törvényt fogalmazott meg a csillagok sebességének ellipszoid eloszlására a galaxisban, majd a keretrendszerben megerősítette. a galaxis forgáselméletéről. 1910-1912-ben Schwarzschild kidolgozta és általános formában megoldotta a csillagstatisztika integrálegyenleteit, amelyek a csillagok abszolút és látszólagos jellemzőit a térbeli sűrűségükhöz kapcsolják [16] .

1906-ban Schwarzschild bevezette a csillaglégkör elméletébe a sugárzási egyensúly fogalmát , amely szerint a légkörben az energiaátvitelt sugárzás végzi, a konvektív átvitel és a hővezetőképesség pedig elhanyagolható. A Wien-törvény alapján megalkotta a sugárzási egyensúly matematikai elméletét, és kidolgozta a csillaglégkör szerkezetének megfelelő modelljét, amely még mindig a csillaghéjak nem konvektív modelljei mögött áll [17] [9] .

Schwarzschild számos munkája foglalkozik a csillagok sugárzási mezőjében lévő kis részecskék egyensúlyának elméletével és ennek az elméletnek az üstökösfarkokra való alkalmazásával [16] [10] , az optikai műszerek aberrációinak elméletével [10] [18 ]. ] , az elektronelektrodinamika variációs elve [18] , a közvetlen részecskék közötti elektromágneses kölcsönhatás elmélete [ 19] , legújabb munkája pedig a hidrogénatom Stark-effektusának elméletével foglalkozik Bohr régi kvantummechanikájának keretében [20] ] [10]  - ebben vezette be először Schwarzschild a cselekvésszög változókat [18] , amelyek fontosak a konzervatív Hamilton-rendszerek elméletében [21] .

Relativitáselméleti munkái tartalmazták az általános relativitáselmélet gömbszimmetriájú téregyenleteinek első pontos megoldásait - az úgynevezett belső Schwarzschild-megoldást egy homogén folyadékból származó nem forgó gömbtestre [14] és a külső Schwarzschild-megoldást a homogén folyadékból. egy gömbszimmetrikus test körül álló statikus üres tér [13] (a másodikat ma már egyszerűen Schwarzschild-megoldásnak nevezik ). Schwarzschild megoldása volt az Einstein-egyenletek első pontos megoldása egy klasszikus fekete lyukkal , ezért a fekete lyuk fizikából több kifejezést is róla neveztek el, mint például a Schwarzschild-sugár , a Schwarzschild-koordináták és így tovább [17] .

Ismeretes, hogy Einstein első reakciója Schwarzschild munkásságára a hitetlenség volt: Einstein úgy vélte, hogy lehetetlen egzakt külső megoldást találni egy ilyen összetett egyenletrendszerre, mint amilyen az általános relativitáselméletben merül fel. Csak miután saját maga ellenőrizte az összes számítást, Einstein meggyőződött arról, hogy a probléma valóban megoldódott, és megfertőzte a lelkesedés. Ezenkívül Schwarzschild pontos külső megoldása alapján levezette a Merkúr-pálya perihéliumának eltolódása és a fény eltérülése hatásának nagyságát az általános relativitáselmélet által előrejelzett , megerősítve az Einstein által talált értékeket. korábban a [22] [17] egyenletek közelítő megoldása alapján .

A Berlini Tudományos Akadémia Schwarzschild emlékének szentelt ülésén Einstein a következőképpen értékelte műveit:

Schwarzschild elméleti munkáiban különösen feltűnő a matematikai kutatási módszerek magabiztos elsajátítása és az a könnyedség, amellyel egy csillagászati ​​vagy fizikai probléma lényegét megérti. Ritkán talál az ember olyan mély matematikai tudást, amely józan ésszel és olyan rugalmas gondolkodásmóddal párosul, mint az övé. Ezek a tehetségek tették lehetővé számára, hogy fontos elméleti munkát végezzen azokon a területeken, amelyek elriasztották a matematikai nehézségekkel küzdő kutatókat. Kimeríthetetlen kreativitásának indítékának láthatóan sokkal inkább tekinthető a művész öröme, aki felfedezi a matematikai fogalmak finom összefüggéseit, mint a természetben rejlő függőségek megismerésének vágya.

- [23]

Felismerés és memória

Karl Schwarzschild tiszteletére csillagvizsgálót neveztek el 1960 -ban Tautenburg városában, Jénától 10 km -re ; az obszervatóriumban található Németország legnagyobb teleszkópja [24] [2] , valamint az 1916-ban felfedezett Schwarzschild aszteroida (837) , egy kráter a Holdon , Göttingen és más városok utcái. A Német Csillagászati ​​Társaság ( Astronomische Gesellschaft ) 1959 óta minden évben kiosztja a Karl Schwarzschild-érmet , melynek első kitüntetettje fia, Martin [2] volt .

A tudományban Schwarzschild neve [18] :

Bibliográfia

Karl Schwarzschild munkásságának teljes bibliográfiáját 1917-ben adta ki Otto Blumenthal [25] . A Göttingeni Könyvtárban található leveleinek és feljegyzéseinek gyűjteménye is, amelyeket 1975-ben mikrofilmeztek az Amerikai Fizikai Intézet Fizikatörténeti Központja számára [26] . Karl Schwarzschild első összegyűjtött műveit három kötetben a Springer adta ki 1992-ben [27] .

Karl Schwarzschild művei Egy forgó folyadék egyensúlyi alakjai

Schwarzschild K. Die Poincaresche Theorie Des Gleichgewichts Einer Homogenen Rotierenden  Flussigkeitsmasse . - BiblioLife, 2013. - 87 p. — ISBN 9781295437337 .

Optikai rendszerek Fényességmérés A csillagok légköreinek elmélete A kis részecskék általi fényszórás elmélete Variációs elv az elektrodinamikában Általános relativitáselmélet
  • Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einstein'schen Theorie. Reimer, Berlin 1916, S. 189ff. (Sitzungsberichte der Königlich-Preussischen Akademie der Wissenschaften; 1916)
  • Über das Gravitationsfeld einer Kugel aus inkompressibler Flüssigkeit . Reimer, Berlin 1916, S. 424-434
A Stark-effektus elmélete
  • Zur Quantenhipotézis . 1916, Sitzungberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, S. 548-568
Egyéb munkák Összegyűjtött művek

Schwarzschild Karl. Gesammelte Werke (Összegyűjtött művek)  (angol) / Szerk. írta: Voigt Hans-Heinrich . - Springer Berlin Heidelberg, 1992. - 1. évf. 1-3. - ISBN 978-3-642-63467-3 . - doi : 10.1007/978-3-642-58086-4 .

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 4 MacTutor Matematikatörténeti archívum
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 J. J. O'Connor és E. Karl  Schwarzschild . MacTutor Matematikatörténeti archívum . Hozzáférés dátuma: 2015. november 22. Az eredetiből archiválva : 2015. november 17.
  3. ↑ Deutsche Biography
  4. ↑ K. Schwarzschild "Zur Bahnbestimmung nach Bruns". Astronomische Nachrichten 124 (1890) cols. 211-216; K. Schwarzschild "Methode zur Bahnbestimung der Doppelsterne". Astronomische Nachrichten 124 (1890) cols. 215-218.
  5. ↑ K. Schwarzschild "Die Poincaré'sche Theorie des Gleichgewichts einter homogenen rotierenden Flüssigkeitsmasse" Neue Annalen der K. Sternwarte in München , 3 (1898), 231-299.
  6. ↑ K. Schwarzschild "Über das zulässige Krummungsmass des Raumes" Vierteljahrsschrift der Astronomischen Gesellschaft 35 (1900) 337-347.
  7. ↑ Vizgin, 1981 , p. 36.
  8. ↑ SCHWARZSCHILD, CARL . Enciklopédia a világ körül . Letöltve: 2015. november 23. Az eredetiből archiválva : 2015. július 22.
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Eddington AS Obituary notes, munkatárs: Schwarzschild, Karl  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . - Oxford University Press , 1917. - Vol. 77 . - P. 314-319 . - doi : 10.1093/mnras/77.4.314 . - Iránykód .
  10. ↑ 1 2 3 4 5 Hertzsprung E. Karl Schwarzschild  //  The Astrophysical Journal . - IOP Publishing , 1917. - Vol. 45 . - 285. o . - doi : 10.1086/142329 . - .
  11. ↑ K. Schwarzschild "Über den Einfluss von Wind und Luftdichte auf die Goschossbahn". Sitzungberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin 1920 (1920) 37-63.
  12. ↑ Matthias Schemel. Schwarzschild klasszikus és relativisztikus munkája a kozmológiáról // Az általános relativitáselmélet keletkezése: források és értelmezések / szerkesztette: Jürgen Renn. — Springer Science & Business Media, 2007-02-16. — 2072 p. - P. 167. - ISBN 9781402039997 .
  13. ↑ 1 2 K. Schwarzschild. "Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einstein'schen Theorie". Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften 1 (1916) 189-196.
  14. ↑ 1 2 K. Schwarzschild "Über das Gravitationsfeld einer Kugel aus inkompressibler Flüssigkeit". Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften 1 (1916) 424.
  15. ↑ K. Schwarzschild "Zur Quantenhypothese". Sitzungberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin 1916 (1916) 548-568.
  16. ↑ 1 2 3 4 Astronomers, 1977 , p. 290.
  17. ↑ 1 2 3 4 Astronomers, 1977 , p. 291.
  18. ↑ 1 2 3 4 Chandrasekhar S. Karl Schwarzschild Előadás: Az általános relativitáselmélet esztétikai alapja  //  Mitteilungen der Astronomischen Gesellschaft Hamburg. - 1986. - 1. évf. 67 . — 19. o . - Iránykód .
  19. ↑ Schwarzschild, K., Elektrodynamik, Z.: Zur Elektrodynamik. II. Die elementare elektrodinamische Kraft. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen 128, 132 (1903)
  20. ↑ Khramov Yu. A. Schwarzschild Karl (Schwarzschild Karl) // Fizikusok: Életrajzi útmutató / Szerk. A. I. Akhiezer . - Szerk. 2., rev. és további — M  .: Nauka , 1983. — S. 298. — 400 p. - 200 000 példányban.
  21. ↑ Nekhoroshev N. N. A cselekvési szögváltozók és általánosításaik  // A Moszkvai Matematikai Társaság közleménye. - Moszkvai Egyetem Kiadója, 1972. - T. 26 . - S. 181-198 .
  22. ↑ Gutfreund H. , Renn J. , Stachel J. A relativitáselmélet útja: Einstein „Az általános relativitáselmélet alapja” című művének története és jelentése, amely Einstein remekművének eredeti kéziratát tartalmazza  (angol) . - Princeton University Press, 2015. - ISBN 9781400865765 .
  23. ↑ Einstein A. Tudományos közlemények gyűjteménye. - M. : Nauka, 1967. - T. 4. - S. 33. - 599 p. - 31 700 példány.
  24. ↑ Az Obszervatórium  (eng.)  (elérhetetlen link) . Thüringer Landessternwarte „Karl Schwarzschild” Tautenburg. Hozzáférés dátuma: 2010. szeptember 6. Az eredetiből archiválva : 2012. február 20.
  25. ↑ Blumenthal, Ottó. Karl Schwarzschild  (német)  // Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung. - 1917. - Bd. 26 , sz. 1/4 . - S. 56-75 . Archiválva az eredetiből 2017. október 5-én.
  26. ↑ Nachlass. Karl Schwarzschild. Csillagászat. 1873.10.9 - 1916.5.11 . Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen. Az eredetiből archiválva: 2016. április 3.
  27. ↑ Schwarzschild Karl. Gesammelte Werke (Összegyűjtött művek)  (angol) / Szerk. írta: Voigt Hans-Heinrich . - Springer Berlin Heidelberg, 1992. - 1. évf. 1-3. - ISBN 978-3-642-63467-3 . - doi : 10.1007/978-3-642-58086-4 .

Irodalom

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Tematikus oldalak
Szótárak és enciklopédiák
Genealógia és nekropolisz