Schwarzschild, Carl

Karl Schwarzschild
Karl Schwarzschild
Data nașterii 9 octombrie 1873( 09.10.1873 )
Locul nașterii Frankfurt pe Main
Data mortii 11 mai 1916 (42 de ani)( 11.05.1916 )
Un loc al morții Potsdam
Țară Germania
Sfera științifică astronomie , fizică
Loc de munca
Alma Mater
consilier științific Hugo von Seeliger
Cunoscut ca a obţinut primele soluţii exacte ale ecuaţiilor de câmp ale relativităţii generale cu simetrie sferică
Autograf
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Karl Schwarzschild ( german  Karl Schwarzschild ; 9 octombrie 1873 , Frankfurt pe Main  - 11 mai 1916 , Potsdam ) - astronom și fizician german , director al Observatorului de Astrofizică din Potsdam (1909-1914), academician al Academiei de Științe din Prusia 1912). Tatăl astrofizicianului germano-american Martin Schwarzschild .

Schwarzschild, una dintre figurile cheie în stadiul inițial al dezvoltării astrofizicii teoretice, s-a distins prin amploarea intereselor științifice - a lăsat o amprentă notabilă în fotometria fotografică , teoria atmosferelor stelare , relativitatea generală și vechea mecanică cuantică . Numele său, printre altele, este numele primei și încă cea mai importantă soluție exactă a ecuațiilor lui Einstein descoperite de el , care prezice existența găurilor negre  - soluția Schwarzschild .

Biografie

Karl Schwarzschild, născut la Frankfurt pe Main într-o familie de evrei (tatăl: Moses Martin Schwarzschild, mama: Henriette Sabel), a fost cel mai mare dintre șase copii [2] . Sora sa Clara (1887-1946) s-a căsătorit cu astrofizicianul Robert Emden în 1907 [3] . În mediul în care a crescut Schwarzschild, a fost încurajată o educație completă, cu accent pe muzică și arte ; Karl a fost primul din familie care a manifestat interes pentru științele naturii [2] . A urmat o școală elementară evreiască până la vârsta de 11 ani, apoi Gimnaziul de Stat. Lessing la Frankfurt, de atunci a manifestat interes pentru astronomie , a strâns bani de buzunar pentru a cumpăra lentile și a construi un telescop [2] . Acest interes a fost încurajat de prietenul tatălui său, profesorul Epstein, care deținea propriul observator de amatori [2] . Carl s-a împrietenit cu fiul său, Paul Epstein , un matematician celebru în viitor [2] . Deja la vârsta de 16 ani, fiind elev de liceu, Schwarzschild a publicat două scurte articole [4] despre determinarea orbitelor planetelor și stelelor binare [2] . După ce a primit un certificat de bacalaureat cu onoare, în 1891-1893 a studiat astronomia la Universitatea din Strasbourg [2] .

Apoi, în 1893, Karl s-a mutat la Universitatea din München și a absolvit în 1896 cu mari onoruri ( summa cum laude ), obținând o diplomă de doctor (teza teză: „Despre teoria Poincaré a figurilor de echilibru în mase lichide omogene rotative” [5] , supraveghetor — Hugo von Seeliger ) [2] .

Din octombrie 1896, Schwarzschild a lucrat timp de 2 ani ca asistent la Observatorul Kuffner din Viena [2] . Acolo a studiat fotometria stelelor, a dezvoltat o formulă pentru determinarea timpului de expunere pentru fotometria astronomică și a descoperit fenomenul de nereciprocitate în fotografie, numit ulterior după el ( efectul Schwarzschild ) [2] . În 1899 s-a întors la Universitatea din München, unde a primit funcția de Privatdozent , după ce a susținut o teză de abilitare privind măsurarea luminozității stelelor [2] . În 1900 , cu mult înainte de apariția relativității generale , Schwarzschild a explorat posibilitatea ca spațiul să fie non-euclidian , obținând o limită inferioară a razei de curbură a spațiului de 4 milioane UA. pentru cazul geometriei eliptice și 100 milioane a.u. — pentru geometrie hiperbolică [6] [2] [7] . În acest timp, el a studiat și mișcarea particulelor de praf din cozile cometelor sub acțiunea presiunii radiațiilor și a dedus dimensiunile acestor particule din observații [2] .

În 1901, Schwarzschild a devenit profesor extraordinar (un an mai târziu, la 28 de ani - un ordinar, adică titular) la Universitatea din Göttingen și în același timp director al observatorului [2] . Acolo a lucrat cu personalități precum David Hilbert și Hermann Minkowski [2] . 11 iunie 1909 a fost ales în Royal Astronomical Society (Londra) [2] . În timp ce lucra la Göttingen, Schwarzschild s-a angajat în electrodinamică și optică geometrică, a efectuat un studiu amplu al mărimilor stelare fotografice și a făcut distincția între magnitudini stelare fotografice și vizuale, a studiat transferul radiațiilor în stele și fotosfera Soarelui [2] și în 1906 a introdus conceptul de echilibru radiativ , fundamental pentru modelarea atmosferelor stelare [8] [9] . A participat la o expediție în Algeria pentru a observa eclipsa totală de soare din 30 august 1905 [2] [10] .

La 22 octombrie 1909, Schwarzschild s-a căsătorit cu Else Rosenbach, fiica unui profesor de chirurgie la Universitatea din Göttingen [2] . Karl și Elsa au avut trei copii - Agatha, Martin (mai târziu profesor de astronomie la Princeton ) și Alfred [2] .

La sfârșitul anului 1909, Karl Schwarzschild a devenit director al Observatorului de Astrofizică din Potsdam (acest post era considerat cel mai prestigios pentru un astronom din Germania), iar în 1912 a fost ales membru al Academiei Prusace de Științe [2] . A publicat monografia „Aktinometrie” ( 1 oră - 1910, 2 ore - 1912) [2] . În această perioadă, a fost interesat de spectrometrie , a studiat fotografiile cometei Halley , obținute la întoarcerea acesteia în 1910 [2] . În vara anului 1910 a călătorit în Statele Unite, vizitând mai multe observatoare americane. În 1914, Schwarzschild a încercat (fără succes) să detecteze deplasarea gravitațională spre roșu prezisă de teoria relativității în spectrele solare.

La începutul Primului Război Mondial ( 1914 ) s-a oferit voluntar pentru armata germană, în ciuda faptului că vârsta avea peste 40 de ani; a servit mai întâi la Namur (Belgia) la o stație meteorologică militară, apoi, după ce a primit gradul de locotenent, a fost transferat la sediul unei divizii de artilerie cu rază lungă staționată mai întâi în Franța, iar mai târziu în Rusia [2] [9] . Schwarzschild a fost angajat în calcule ale traiectoriilor obuzelor [2] ; în 1915 a trimis Academiei [11] un mesaj despre corecții pentru vânt și densitatea aerului la traiectorii [9] , publicat abia în 1920 , după declasificare. A fost distins cu Crucea de Fier [9] .

Pe 18 noiembrie 1915, în timp ce se afla în vacanță, Schwarzschild a participat la prelegerea lui Einstein în fața Academiei Prusace de Științe din Berlin, unde Einstein și-a prezentat lucrarea în care explică schimbarea periheliului lui Mercur folosind relativitatea generală [12] .

Pe frontul de est, s-a îmbolnăvit de o boală autoimună numită pemfigus (pemfigus englezesc), pe atunci incurabilă [2] . Într-un spital de primă linie din Rusia, Schwarzschild a scris două lucrări [13] [14] despre relativitatea generală și o lucrare fundamentală despre teoria cuantică Bohr-Sommerfeld care conține teoria efectului Stark pentru atomul de hidrogen [2] [15] . În martie 1916, Schwarzschild a fost externat din cauza unei boli, s-a întors în Germania și a murit două luni mai târziu [2] . A fost înmormântat în cimitirul orașului Göttingen .

Lucrări și realizări științifice

Amploarea acoperirii temelor de fizică, matematică și astronomie în lucrările sale l-a determinat pe Eddington să compare Schwarzschild cu Poincare , doar de o orientare mai practică [9] . Schwarzschild însuși, în discursul său de deschidere la Academia de Științe din Berlin (1913), a explicat astfel:

Matematica, fizica, chimia, astronomia se misca pe un front unit. Cine este în spate este tras în sus. Cine este înainte - ajută restul. Cea mai strânsă solidaritate există între astronomie și întreaga gamă a științelor exacte. … Din acest punct de vedere, pot considera că este fericit că interesele mele nu s-au limitat niciodată la ceea ce este dincolo de Lună, ci au urmat firele care se întind de acolo până la cunoașterea noastră sublunară; De multe ori am fost infidel cerului. Este un impuls pentru universalitate care a fost întărit din neatenție de profesorul meu Seeliger și apoi înflorit de Felix Klein și întreaga comunitate științifică din Göttingen. Există un motto popular, conform căruia matematica, fizica și astronomia constituie o singură cunoaștere, care, ca și cultura greacă, ar trebui percepută ca un întreg ideal.

Text original  (engleză)[ arataascunde] Matematica, fizica, chimia, astronomia, marșează pe un singur front. Oricare rămâne în urmă, este extras după. Oricine se grăbește înainte îi ajută pe ceilalți. Cea mai strânsă solidaritate există între astronomie și întregul cerc al științei exacte. . . . Din acest aspect, pot considera bine că interesul meu nu s-a limitat niciodată la lucrurile de dincolo de Lună, ci a urmat firele care se învârt de acolo până la cunoașterea noastră sublunară; De multe ori am fost necredincios cu cerurile. Acesta este un impuls către universal, care a fost întărit fără să vrea de profesorul meu Seeliger și apoi a fost alimentat în continuare de Felix Klein și de întregul cerc științific de la Göttingen. Acolo se spune că matematica, fizica și astronomia constituie o singură cunoaștere, care, ca și cultura greacă, trebuie să fie înțeleasă doar ca un întreg perfect. - [9]

Principalele realizări ale lui Schwarzschild în astronomia practică includ lucrările privind fundamentele fotometriei fotografice precise, începute la Göttingen și apoi continuate la Potsdam. Chiar și în primul rând, el a dezvoltat o tehnică pentru evaluarea cu precizie a luminozității stelelor din fotografii și, în practică, a determinat legea relației dintre înnegrirea pe o placă fotografică cu timpul de expunere și luminozitatea stelelor ( legea lui Schwarzschild ). Deoarece plăcile fotografice și ochiul diferă ca sensibilitate la diferite lungimi de undă ale spectrului electromagnetic, scările de luminozitate stelar vizuale și fotografice trebuie legate între ele prin stabilirea unui anumit început comun - punctul zero. Acest lucru a fost făcut și pentru prima dată de Schwarzschild [16] . Diferența dintre magnitudinea vizuală și cea fotografică poate servi ca o estimare a temperaturii stelei - și datorită acesteia, încă din 1899, Schwarzschild a descoperit fluctuații ale temperaturii efective a Cefeidelor [17] . În Potsdam, în 1910-1912, a alcătuit un catalog precis de magnitudini fotografice de 3500 de stele mai strălucitoare de 7,5 m cu declinații cuprinse între 0 ° și + 20 ° (așa-numita „actinometrie Göttingen”), care, împreună cu cataloagele vizuale, a servit drept bază pentru studii statistice importante privind estimarea temperaturilor stelelor și a distanțelor până la acestea [16] [10] [9] .

Studiul statisticii mișcărilor proprii stelare , al cărui impuls a fost teoria a două fluxuri de către J. Kaptein , în 1907 l-a determinat pe Schwarzschild să formuleze o lege alternativă pentru distribuția elipsoidală a vitezelor stelare în Galaxie, apoi confirmată în cadru. a teoriei rotației galaxiei. În 1910-1912, Schwarzschild a dezvoltat și rezolvat într-o formă generală ecuațiile integrale ale statisticii stelare care raportau caracteristicile absolute și aparente ale stelelor de densitatea lor spațială [16] .

În 1906, Schwarzschild a introdus conceptul de echilibru radiativ în teoria atmosferelor stelare , conform căruia transferul de energie în atmosferă se realizează prin radiație, iar transferul convectiv și conductibilitatea termică sunt neglijabile. Pe baza legii lui Wien, el a creat o teorie matematică a echilibrului radiativ și a dezvoltat un model corespunzător al structurii atmosferei stelare, care stă la baza modelelor neconvective ale învelișurilor stelare [17] [9] .

O serie de lucrări ale lui Schwarzschild sunt dedicate teoriei echilibrului particulelor mici în câmpul de radiație al stelelor și aplicării acestei teorii la cozile cometelor [16] [10] , teoria aberațiilor instrumentelor optice [10] [18 ] ] , principiul variațional în electrodinamica electronilor [18] , teoria interacțiunii electromagnetice directe interparticule [19] , iar cea mai recentă lucrare a sa este dedicată teoriei efectului Stark pentru atomul de hidrogen în cadrul vechii mecanici cuantice a lui Bohr [20] ] [10]  - în ea Schwarzschild a introdus pentru prima dată variabilele unghiului de acțiune [18] , care sunt importante în teoria sistemelor hamiltoniene conservatoare [21] .

Lucrările sale despre teoria relativității conțineau primele soluții exacte ale ecuațiilor de câmp ale relativității generale cu simetrie sferică - așa-numita soluție Schwarzschild internă pentru un corp sferic nerotitor dintr-un fluid omogen [14] și soluția Schwarzschild externă pentru un spațiu gol static în jurul unui corp simetric sferic [13] (al doilea denumit acum simplu soluția Schwarzschild ). Soluția lui Schwarzschild a fost prima soluție exactă a ecuațiilor lui Einstein cu o gaură neagră clasică , așa că mai mulți termeni din fizica găurii negre poartă numele lui, cum ar fi raza Schwarzschild , coordonatele Schwarzschild și așa mai departe [17] .

Se știe că prima reacție a lui Einstein la lucrările lui Schwarzschild a fost neîncrederea: Einstein credea că este imposibil să găsească o soluție externă exactă pentru un sistem de ecuații atât de complex precum cel care apare în relativitatea generală. Abia după ce a verificat singur toate calculele, Einstein s-a convins că problema a fost într-adevăr rezolvată și s-a infectat de entuziasm. În plus, pe baza soluției sale externe exacte, Schwarzschild a derivat magnitudinea efectului deplasării periheliului orbitei lui Mercur și a devierii luminii prezisă de teoria generală a relativității , confirmând valorile găsite de Einstein. mai devreme pe baza soluției aproximative a ecuațiilor [22] [17] .

La o reuniune a Academiei de Științe din Berlin, dedicată memoriei lui Schwarzschild, Einstein a evaluat aceste lucrări ale sale după cum urmează:

În lucrările teoretice ale lui Schwarzschild, ceea ce este deosebit de izbitor este stăpânirea încrezătoare a metodelor matematice de cercetare și ușurința cu care el înțelege esența unei probleme astronomice sau fizice. Rareori găsiți cunoștințe matematice atât de profunde combinate cu bunul simț și o asemenea flexibilitate de gândire ca a lui. Aceste talente i-au permis să desfășoare lucrări teoretice importante în acele domenii care i-au speriat pe alți cercetători cu dificultăți matematice. Motivul creativității sale inepuizabile, aparent, poate fi considerat într-o măsură mult mai mare bucuria artistului, care descoperă legătura subtilă a conceptelor matematice, decât dorința de a cunoaște dependențele ascunse din natură.

- [23]

Recunoaștere și memorie

În cinstea lui Karl Schwarzschild, un observator a fost numit în 1960 în orașul Tautenburg , la 10 km de Jena ; observatorul găzduiește cel mai mare telescop din Germania [24] [2] , precum și asteroidul Schwarzschild (837) descoperit în 1916 , un crater pe Lună , străzi din Göttingen și alte orașe. Societatea Astronomică Germană ( Astronomische Gesellschaft ) a acordat în fiecare an medalia Karl Schwarzschild din 1959 , primul beneficiar al cărei prim a fost fiul său Martin [2] .

În știință, numele lui Schwarzschild este [18] :

Bibliografie

O bibliografie completă a operei lui Karl Schwarzschild a fost publicată în 1917 de Otto Blumenthal [25] . Biblioteca Göttingen deține și o colecție a scrisorilor și notițelor sale, microfilmate în 1975 pentru Institutul American de Fizică Centrul pentru Istoria Fizicăi [26] . Primele lucrări colectate ale lui Karl Schwarzschild în trei volume au fost publicate de Springer în 1992 [27] .

Lucrări de Karl Schwarzschild Figuri de echilibru ale unui fluid rotativ

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

Sisteme optice Măsurători de luciu Teoria atmosferelor stelare Teoria împrăștierii luminii prin particule mici Principiul variațional în electrodinamică Teoria generală a relativității
  • Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einstein'schen Theorie. Reimer, Berlin 1916, S. 189 și urm. (Sitzungsberichte der Königlich-Preussischen Akademie der Wissenschaften; 1916)
  • Über das Gravitationsfeld einer Kugel aus inkompressibler Flüssigkeit . Reimer, Berlin 1916, S. 424-434
Teoria efectului Stark
  • Zur Quantenhypothese . 1916, Sitzungberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, S. 548-568
Alte lucrări Lucrări adunate

Schwarzschild Karl. Gesammelte Werke (Opere colectate)  (engleză) / Ed. de Voigt Hans-Heinrich . - Springer Berlin Heidelberg, 1992. - Vol. 1-3. - ISBN 978-3-642-63467-3 . - doi : 10.1007/978-3-642-58086-4 .

Note

  1. ↑ 1 2 3 4 Arhiva Istoria Matematicii MacTutor
  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 și E. F. Robertson. Karl  Schwarzschild . Arhiva MacTutor Istoria matematicii . Data accesului: 22 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 17 noiembrie 2015.
  3. ↑ Biografia Deutsche
  4. ↑ K. Schwarzschild „Zur Bahnbestimmung nach Bruns”. Astronomische Nachrichten 124 (1890) col. 211-216; K. Schwarzschild „Methode zur Bahnbestimung der Doppelsterne”. Astronomische Nachrichten 124 (1890) col. 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 . Enciclopedie în jurul lumii . Consultat la 23 noiembrie 2015. Arhivat din original la 22 iulie 2015.
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Eddington AS Notă de necrolog, Asociat: Schwarzschild, Karl  // Anunțuri lunare ale Societății Regale de Astronomie  . - Oxford University Press , 1917. - Vol. 77 . - P. 314-319 . - doi : 10.1093/mnras/77.4.314 . - Cod biblic .
  10. ↑ 1 2 3 4 5 Hertzsprung E. Karl Schwarzschild  //  The Astrophysical Journal . - Editura IOP , 1917. - Vol. 45 . — P. 285 . - doi : 10.1086/142329 . - Cod biblic .
  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. Lucrarea clasică și relativistă a lui Schwarzschild despre cosmologie // Geneza relativității generale: surse și interpretări / editată de 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 Astronomii, 1977 , p. 290.
  17. ↑ 1 2 3 4 Astronomii, 1977 , p. 291.
  18. ↑ 1 2 3 4 Chandrasekhar S. Karl Schwarzschild Prelegere: Baza estetică a teoriei generale a relativității  //  Mitteilungen der Astronomischen Gesellschaft Hamburg. - 1986. - Vol. 67 . — P. 19 . - .
  19. ↑ Schwarzschild, K., Elektrodynamik, Z.: Zur Elektrodynamik. II. Die elementare electrodynamische Kraft. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen 128, 132 (1903)
  20. ↑ Khramov Yu. A. Schwarzschild Karl (Schwarzschild Karl) // Fizicieni: Ghid biografic / Ed. A. I. Akhiezer . - Ed. al 2-lea, rev. si suplimentare — M  .: Nauka , 1983. — S. 298. — 400 p. - 200.000 de exemplare.
  21. ↑ Nekhoroshev N. N. Variabilele unghiului de acțiune și generalizările lor  // Proceedings of the Moscow Mathematical Society. - Editura Universității din Moscova, 1972. - T. 26 . - S. 181-198 .
  22. ^ Gutfreund H. , Renn J. , Stachel J. The Road to Relativity: The History and Meaning of Einstein's "The Foundation of General Relativity" Featuring Manuscrisul original al capodopera lui Einstein  (engleză) . - Princeton University Press, 2015. - ISBN 9781400865765 .
  23. ↑ Einstein A. Colecție de lucrări științifice. - M. : Nauka, 1967. - T. 4. - S. 33. - 599 p. - 31.700 de exemplare.
  24. ↑ Observatorul  (ing.)  (link inaccesibil) . Thüringer Landessternwarte „Karl Schwarzschild” Tautenburg. Data accesului: 6 septembrie 2010. Arhivat din original la 20 februarie 2012.
  25. ↑ Blumenthal, Otto. Karl Schwarzschild  (german)  // Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung. - 1917. - Bd. 26 , nr. 1/4 . - S. 56-75 . Arhivat din original pe 5 octombrie 2017.
  26. ↑ Nachlass. Karl Schwarzschild. Astronomie. 9.10.1873 - 11.5.1916 . Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen. Arhivat din original pe 3 aprilie 2016.
  27. ↑ Schwarzschild Karl. Gesammelte Werke (Opere colectate)  (engleză) / Ed. de Voigt Hans-Heinrich . - Springer Berlin Heidelberg, 1992. - Vol. 1-3. - ISBN 978-3-642-63467-3 . - doi : 10.1007/978-3-642-58086-4 .

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Site-uri tematice
Dicționare și enciclopedii
Genealogie și necropole