Paul Ehrenfest

Paul Ehrenfest (Wenen, 18 januari 1880 – Amsterdam, 25 september 1933[1]) was een in Oostenrijk geboren Nederlands natuurkundige (genaturaliseerd in 1922). Zijn wetenschappelijk oeuvre bestaat vooral uit bijdragen aan de statistische mechanica en de kwantummechanica.

Paul Ehrenfest
Paul Ehrenfest
Persoonlijke gegevens
Geboortedatum18 januari 1880
GeboorteplaatsWenen
Datum van overlijden25 september 1933
Plaats van overlijdenAmsterdam
Wetenschappelijk werk
VakgebiedStatistische mechanica, kwantummechanica
Bekend vanEhrenfest-paradox
Portaal    Natuurkunde

Biografie

Ehrenfest werd geboren in de Oostenrijkse hoofdstad als jongste van de vijf zonen van Sigmund Ehrenfest (1828-1896), winkelier, en Johanna Jellinek (1844-1892). Zijn joodse ouders hadden een goed lopende kruidenierszaak. Hoewel zijn ouders niet al te religieus waren werd hij onderwezen in het Hebreeuws en in de geschiedenis van het Joodse volk.

Hij studeerde in Wenen bij Ludwig Boltzmann en vanaf 1901 in Göttingen, toen een belangrijk centrum voor wiskunde en theoretische natuurkunde. Daar ontmoette hij de Russische wiskundige Tatjana Afanasjeva. In het voorjaar van 1903 bracht hij een kort bezoek aan Leiden waar hij enkele colleges van Hendrik Lorentz bezocht. Geschoold in de klassieke mechanica promoveerde hij in 1904 bij Boltzmann in Wenen op het proefschrift "Die Bewegung starrer Körper in Flüssigkeiten und die Mechanik von Hertz". Enige maanden na de promotie trouwde hij in Wenen met Tatjana. In 1906 keerde het echtpaar terug naar Göttingen. Een jaar later, in 1907, verhuisde het echtpaar naar Sint-Petersburg, waar hij bevriend raakte met Abram Joffe maar raakte er wetenschappelijk geïsoleerd. Vanwege zijn Oostenrijkse nationaliteit en zijn joodse afkomst had hij geen vooruitzichten op een vaste aanstelling. Samen schreven ze wel het artikel "Begriffliche Grundlagen der statischen Auffassung in der Mechanik" met een overzicht van de Boltzmann-theorie waarmee Ehrenfests carrière begon.[2]

Begin 1912 reisde Ehrenfest langs Duitstalige universiteiten op zoek naar een baan. In Berlijn bezocht hij Max Planck, in Leipzig ontmoette hij zijn oude vriend Gustav Herglotz, in München waar hij Arnold Sommerfeld zag en vervolgens naar Zürich en Wenen. Ondanks zijn gevestigde naam en zijn gerespecteerde werk slaagde hij er niet in een baan als privaatdocent te verkrijgen.

In 1912 kwam Ehrenfest als opvolger van Hendrik Lorentz te werken aan de Rijksuniversiteit Leiden. Daar heeft hij mede door zijn enthousiasme een grote school gevormd, waartoe onder meer de natuurkundigen Johannes Burgers, Hendrik Casimir, Dirk Coster, Samuel Goudsmit, Hendrik Kramers maar ook de natuurkundige en econoom Jan Tinbergen behoorden. Zijn leerlingen spraken bewonderend over hem als "Onkelsocrates".[3]

Einstein (rechts) op bezoek bij Ehrenfest (en diens zoontje)
Einstein (midden) en Ehrenfest op bezoek bij Pieter Zeeman (links)
Het 'gastenboek' in het Ehrenfesthuis

Ehrenfest was bevriend met de beroemde natuurkundigen Albert Einstein en Niels Bohr. In 1919 werd hij benoemd tot lid van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW). De jonge Robert Oppenheimer verbleef in Leiden om te discussiëren, waartoe hij Nederlands leerde.

Een groot deel van zijn leven leed Paul Ehrenfest aan depressiviteit. Nadat Ehrenfest de toekomstige zorg voor zijn andere kinderen geregeld had, schoot hij op 25 september 1933 in de wachtkamer van het aan het Vondelpark gelegen Prof. Waterinkinstituut eerst zijn vijftienjarige zoon Wassik dood, die aan het syndroom van Down leed, en daarna zichzelf. Uit een eerdere wanhoopsbrief bleek dat Ehrenfest de grip was kwijtgeraakt op de stormachtige ontwikkelingen binnen de theoretische natuurkunde, en dan met name door de opkomst van de kwantumfysica.[4] Zijn oudste zoon, Paul jr (1915-1939), kwam later tijdens het skiën in de Franse Alpen door een lawine om het leven.[5][6] Zijn dochter Tatjana Pavlovna Ehrenfest (1905-1984) werd bekend als wiskundige; zijn andere dochter Galinka Ehrenfest ('Galja') (1910-1979) werd een succesvol auteur en illustrator van lees- en knutselboeken voor kinderen

Paul Ehrenfest en zijn zoon Wassily zijn op 29 september 1933 samen begraven op de Nieuwe Oosterbegraafplaats, graf 65-3-F51 . Omdat het graf tegenwoordig niet meer in de zoeksystemen van de begraafplaats is terug te vinden, mag worden aangenomen dat het graf inmiddels geruimd is.

Zijn studenten

Promovendi met hun proefschrift
Ehrenfest met studenten in Leiden (1924). Van links naar rechts: Gerhard Heinrich Dieke, Samuel Abraham Goudsmit, Jan Tinbergen, Paul Ehrenfest, Ralph Kronig en Enrico Fermi

In de twintig jaar van zijn hoogleraarschap aan Leiden trad hij tenminste tien keer op als promotor en een keer als copromotor.

Promoties

Alle elf onderstaande promoties met Ehrenfest als promotor waren aan de Rijksuniversiteit Leiden.[7]

Promovendus Proefschrift Jaar
#afstammelingen[7]
Burgers, Johannes MartinusHet atoommodel van Rutherford-Bohr[8]1918 245
Casimir, Hendrik Brugt GerhardRotation of a Rigid Body in Quantum Mechanics1931 38
Coster, DirkRöntgenspectra en de atoomtheorie van Bohr1922 26
Florin, Henri Bernard JosephDie Methoden der Heavisideschen Operatorenrechnung1934
Adriaan Fokker promotor, Ehrenfest copromotor
Goudsmit, Samuel AbrahamAtoommodel en structuur der spectra1927 9
Kramers, Hendrik AnthonyIntensities of Spectral Lines1919 883
Krans, Roelf Luppo[9]Enige vraagstukken uit de golfmechanika der elektronen1931
Rutgers, Arend JoanBijdrage tot de theorie der thermo-elektriciteit in kristallen1930
Tinbergen, JanMinimumproblemen in de natuurkunde en de economie1929 729
Tresling, Jan Hendrik August Theunes[10]Deformaties en trillingen in het vaste lichaam bij afwijkingen
van de wet van Hooke, ook in verband met de toestandsvergelijking		1919
Uhlenbeck, George EugeneOver statistische methoden in de theorie der quanta1927 159

Overige studenten

Colloquium Ehrenfestii

Na zijn komst in Leiden stelde hij meteen het ‘woensdagavondcolloquium’ in, het later befaamd geworden Colloquium Ehrenfestii,[14] wat hij eerder met succes had gedaan tijdens zijn periode in Sint-Petersburg. Tijdens deze informele bijeenkomsten werden door professoren en studenten voordrachten gehouden en werd er levendig gediscussieerd over de recente ontwikkelingen in de natuurwetenschappen. Ook de buitenlandse bezoekers van Ehrenfest (onder wie Bohr, Dirac, Einstein, Fermi en Pauli) hielden er hun voordrachten waarna ze hun naam bijschreven op een muur, waar ze bewaard zijn gebleven in het Ehrenfesthuis. Sprekers kregen te horen: "Houd er rekening mee dat we weinig weten, maar snel begrijpen." Hij was niet bang om "domme vragen" te stellen en moedigde anderen aan ze ook te stellen. "Als ik het begrepen heb, dan alle anderen ook". Toen Werner Heisenberg een lezing gaf, onderbrak Ehrenfest hem: "Nee, nee. Je moet het mij duidelijk maken, niet Pauli".[14]

Onderzoek

Ehrenfest-paradox

In 1909 verscheen een kort artikel van de toen nog onbekende Ehrenfest waarin hij zich richtte op het gedrag van starre lichamen binnen de relativiteitstheorie.[15] In een cilinder van starre materie die met hoge snelheid roteert, zal wel een lorentzcontractie optreden in de circumferentiële richting maar niet in radiële richting.[16] Hiermee legde hij een probleem in de relativiteitstheorie bloot – de Ehrenfest-paradox. De paradox vormde een aangrijpingspunt voor Einsteins nadenken over de algemene relativiteitstheorie. De conclusie van Einstein in 1912 was dat de euclidische meetkunde op een roterend voorwerp niet geldig is.

Adiabatische principe

Ehrenfests belangrijkste bijdrage van 1912 tot 1933 was de formulering van het adiabatische principe.[17] Zelf beschouwde hij het als zijn 'beste' bijdrage.[5] Het is een concept afgeleid van het theorema van Boltzmann uit de klassieke mechanica die aan de ene wijze diende om bepaalde methoden te verklaren van het atoommodel van Bohr (hoewel Ehrenfest aanvankelijk Bohrs ideeën niet accepteerde) en op de andere wijze een link legde tussen de atomaire mechanica en de statistische mechanica. Zijn adiabatische principe is dat de kwantumvoorwaarden steeds van dien aard moeten zijn dat daarbij de adiabatische invariante van de klassieke mechanica een veelvoud is van h (de constante van Planck).

Zie ook

Publicaties van Paul Ehrenfest
  • Die Bewegung starrer Körper in Flüssigkeiten und die Mechanik von Hertz, 1904. Wien, Univ. Diss.
  • Zur Stabilitätsfrage bei den Bucherer-Langevin-Elektronen, 1906. In: Physikalische Zeitschrift 7, S. 302-303
  • Mißt der Aberrationswinkel im Fall einer Disperison des Äthers die Wellengeschwindigkeit, 1910. In: Annalen der Physik 338 (16), S. 1571-1576. (Gallica)
  • Zu Herr v. Ignatowskys Behandlung der Bornschen Starrheitsdefinition, 1911. In: Physikalische Zeitschrift 11, S. 1127-1129
  • Zu Herr v. Ignatowskys Behandlung der Bornschen Starrheitsdefinition II, 1912. In: Physikalische Zeitschrift 12, S. 412-413
  • Das Prinzip von Le Chatelier-Braun und die Reziprozitätssätze der Thermodynamik, 1911. In: Zeitschrift für physikalische Chemie 76, S. 227-244.
  • Welche Züge der Lichtquantenhypothese spielen in der Theorie der Wärmestrahlung eine wesentliche Rolle?, 1911. In: Annalen der Physik 341 (1), S. 91-118. (Gallica)
  • Zur Krise der Lichtäther-Hypothese. Rede geh. zu Leiden, 1912. Berlin, Springer Verlag, 1913.
  • Golfmechanika. Den Haag, Van Stockum, 1932.
  • Collected scientific papers (ed. by Martin J. Klein, with an introd. by H.B.G. Casimir). Amsterdam, North-Holland Publishers, 1959

Publicaties over Paul Ehrenfest
  • M.J. Klein: Paul Ehrenfest: The Making of a Theoretical Physicist (Amsterdam, 1970). 3rd ed.: ISBN 0444869484
  • Marijn Hollestelle: Paul Ehrenfest, worstelingen met de moderne wetenschap, 1912-1933 (Leiden University Press, 2011) ISBN 9789087281229
  • Winkler Prins Paul Ehrenfest,in Joden in Nederland in de Twintigste eeuw, een biografisch woordenboek Fuks-Mansveld, Rena e.a red. Winkler-Prins 2007
  • Ph.A Kohnstamm Paul Ehrenfest als tolk van dezen tijd. Openingswoord voor de colleges van het Nutsseminarium op 4 Oct.1933; Paed. Stud. XIV, p.271. Ook verschenen in: Prof.M.J. Langeveld, Keur uit het didactische werk van prof. Philip Kohnstamm. Wolters Noordhoff (Groningen, 1962)
Mediabestanden die bij dit onderwerp horen, zijn te vinden op de pagina Paul Ehrenfest op Wikimedia Commons.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.