Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld (5 de dezembro de 1868 – 26 de abril de 1951) foi um físico teórico alemão que foi pioneiro em desenvolvimentos tanto na física atômica quanto na física quântica, e também educou e orientou muitos estudantes para a nova era da física teórica.
Sommerfeld atuou como orientador de doutorado e pós-doutorado para sete ganhadores do Prêmio Nobel e supervisionou pelo menos outros 30 físicos e químicos famosos.
Sommerfeld introduziu o segundo número quântico, número quântico azimutal, e o terceiro número quântico, número quântico magnético. Ele também introduziu a constante de estrutura fina e foi pioneiro na teoria das ondas de raios-X.
Início da vida e educação Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld nasceu em 5 de dezembro de 1868 em Königsberg (atualmente Kaliningrado, Rússia) em uma família com profundas raízes ancestrais na Prússia. Sua mãe, Cäcilie Matthias (1839–1902), era filha de um construtor de Potsdam. Seu pai, Franz Sommerfeld (1820–1906), era um médico de uma família importante em Königsberg, onde o avô de Arnold havia se reinstalado do hinterland em 1822 para uma carreira como Secretário Postal da Corte a serviço do Reino da Prússia. Sommerfeld foi batizado como cristão na Igreja Protestante Evangélica Prussiana de sua família e, embora não fosse religioso, nunca renunciaria à sua fé cristã.
Sommerfeld estudou matemática e ciências físicas na Universidade de Königsberg. Seu orientador de tese foi o matemático Ferdinand von Lindemann,The Mathematics Genealogy Project (Arnold Sommerfeld ) cites Ferdinand von Lindemann as Sommerfeld's Ph.D. dissertation advisor. Cassidy (Cassidy, 1992, pp. 100 – 101) cites Paul Volkmann as Sommerfeld's advisor and cites a reference. Other authors provide information which can be used to decide between the two, in view of Sommerfeld's abilities. The English translation of Sommerfeld's Habilitationsschrift (Arnold Sommerfeld, translated by Raymond J. Nagem, Mario Zampolli, and Guido Sandri Mathematical Theory of Diffraction, Birkhäuser Boston, 2003, pp. 1–2) reveals that Sommerfeld's Ph.D. thesis cited 14 of his teachers at the University of Königsberg and thanked all of them, but particularly named Lindemann in the line of gratitude. Jungnickel (Jungnickel, 1990b, pp. 144–148 and 157–160) is revealing on a number of issues relating to Volkmann. He did little research himself, did not attract physicists, had few publications to his name, and as a physics teacher was a "popularizer". While Sommerfeld attended classes in Volkmann's Theoretical Physics Institute at Königsberg, he looked to Volkmann's assistant Emil Wiechert, rather than Volkmann himself. Sommerfeld was closely associated with Emil Wiechert, who gave him many impressions. Wilfried Schroeder has published the earlier letters between Sommerfeld and Wiechert (Arch. hist. ex. sci., 1984). At the end of the 19th and the early 20th century, there were only four ordinarius professorships for theoretical physics: Königsberg (Volkmann), Göttingen (Woldemar Voigt), Berlin (Max Planck), and Munich, which had been vacant since Ludwig Boltzmann left in 1894, and would not be filled until Sommerfeld was appointed there in 1906. In comments made on the status of theoretical physics in 1899, Voigt only mentioned Planck, Wilhelm Wien, Paul Drude, and Sommerfeld. In a letter to Sommerfeld in 1898, Wien's assessment was similar to Voigt's; Wien only mentioned the chairs at Berlin and Göttingen. Keeping in mind that Munich was unfilled, not mentioning Volkmann's chair at Königsberg to Sommerfeld was a glaring omission, with implications. e ele também se beneficiou das aulas com os matemáticos Adolf Hurwitz e David Hilbert e com o físico Emil Wiechert.Mehra, Volume 1, Part 1, 1982, p. 106. Sua participação na fraternidade estudantil Burschenschaft resultou em uma cicatriz de duelo em seu rosto.Sommerfeld Biography – MacTutor History of Mathematics Ele recebeu seu Ph.D. em 24 de outubro de 1891.Arnold Sommerfeld – Mathematics Genealogy Project. Sommerfeld's Ph.D. thesis title: Die willkürlichen Functionen in der mathematischen Physik.
Após receber seu doutorado, Sommerfeld permaneceu em Königsberg para trabalhar em seu diploma de ensino. Ele passou no exame nacional em 1892 e então começou um ano de serviço militar, que foi feito com o regimento de reserva em Königsberg. Ele completou seu serviço militar obrigatório em setembro de 1893 e, nos oito anos seguintes, continuou o serviço militar voluntário de oito semanas. Com seu bigode arrebitado, sua constituição física, sua postura prussiana e a cicatriz de esgrima em seu rosto, ele dava a impressão de ser um coronel dos hussardos.
Carreira Göttingen Em outubro de 1893, Sommerfeld foi para a Universidade de Göttingen, que era o centro da matemática na Alemanha.Arnold Sommerfeld Biography – American Philosophical Society Lá, ele se tornou assistente de Theodor Liebisch no Instituto Mineralógico, através de um feliz contato pessoal — Liebisch tinha sido professor na Universidade de Königsberg e amigo da família Sommerfeld.Arnold Sommerfeld, translated by Raymond J. Nagem, Mario Zampolli, and Guido Sandri Mathematical Theory of Diffraction (Birkhäuser Boston, 2003),
Em setembro de 1894, Sommerfeld tornou-se assistente de Felix Klein, o que incluía fazer anotações abrangentes durante as palestras de Klein e escrevê-las para a Sala de Leitura de Matemática, bem como gerenciar a sala de leitura. A habilitação de SommerfeldThe title of Sommerfeld's Habilitation dissertation: Die mathematische Theorie der Beugung foi concluída sob Klein em 1895, o que permitiu que Sommerfeld se tornasse um Privatdozent em Göttingen.Sommerfeld-Project – Leibniz-Rechenzentrum der Wissenschaften Como Privatdozent, ele palestrou sobre uma ampla gama de tópicos de matemática e física matemática. Suas palestras sobre equações diferenciais parciais foram oferecidas pela primeira vez em Göttingen, e evoluíram ao longo de sua carreira docente para se tornarem o Volume VI de sua série de livros didáticos Aulas de Física Teórica, sob o título Equações Diferenciais Parciais na Física.Arnold Sommerfeld, translated from the fourth German edition by Martin O. Stern Mechanics – Lectures on Theoretical Physics Volume I (Academic Press, 1964), pp. v – x. (Foreword by Paul Peter Ewald and Preface by Sommerfeld.)
As palestras de Klein em 1895 e 1896 sobre corpos em rotação levaram Klein e Sommerfeld a escrever um texto de quatro volumes Die Theorie des Kreisels — uma colaboração de 13 anos, 1897–1910. Os dois primeiros volumes eram sobre teoria, e os dois últimos sobre aplicações em geofísica, astronomia e tecnologia. A associação que Sommerfeld teve com Klein influenciou a mente de Sommerfeld para a matemática aplicada e para a arte de palestrar.
Enquanto estava em Göttingen, Sommerfeld conheceu Johanna Höpfner, filha de Ernst Höpfner, curadorA curator was the resident government representative at the university. em Göttingen.
Em outubro de 1897, Sommerfeld foi nomeado Professor de Matemática na Bergakademie Clausthal (atualmente a Universidade de Tecnologia de Clausthal) na Saxônia; ele foi o sucessor de Wilhelm Wien. Esta nomeação forneceu renda suficiente para eventualmente se casar com Johanna.
A pedido de Klein, Sommerfeld assumiu o cargo de editor do Volume V da Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften; foi um grande empreendimento que durou de 1898 a 1926.
Aachen Em 1900, Sommerfeld foi nomeado para a Cadeira de Mecânica Aplicada na Technische Hochschule Aachen (atualmente Universidade RWTH de Aachen) como professor extraordinarius, o que foi arranjado através dos esforços de Klein. Em Aachen, ele desenvolveu a teoria da hidrodinâmica, que manteria seu interesse por muito tempo. Mais tarde, na Universidade de Munique, os alunos de Sommerfeld, Ludwig Hopf e Werner Heisenberg, escreveriam suas teses de doutorado sobre este tópico. Por suas contribuições para a compreensão da lubrificação de mancais de deslizamento durante seu tempo em Aachen, ele foi nomeado como um dos 23 "Homens da Tribologia" por Duncan Dowson.
Munique A partir de 1906, Sommerfeld estabeleceu-se como Professor Ordinarius de Física e diretor do novo Instituto de Física Teórica na Universidade Ludwig Maximilian de Munique (LMU Munique). Ele foi selecionado para estes cargos por Wilhelm Röntgen, Diretor do Instituto de Física de Munique,Jungnickel, 1990b, pp. 274, 277–278, and 281–285. o que foi visto por Sommerfeld como ser chamado para uma "esfera de ação privilegiada".
Até o final do século XIX e início do século XX, a física experimental na Alemanha era considerada como tendo um status mais elevado dentro da comunidade. No início do século XX, os teóricos, como Sommerfeld em Munique e Max Born em Göttingen, com sua formação inicial em matemática, mudaram isso de modo que a física matemática, isto é, a física teórica, tornou-se o motor principal, e a física experimental era usada para verificar ou avançar a teoria. Depois de obterem seus doutorados com Sommerfeld, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg e Walter Heitler tornaram-se assistentes de Born e fizeram contribuições significativas para o desenvolvimento da mecânica quântica, que estava então em desenvolvimento muito rápido.Jungnickel, 1990b, pp. 157 – 160, 254 ff., 304 ff., and 384 ff.
Durante seus 32 anos de ensino em Munique, Sommerfeld ministrou cursos gerais e especializados, além de realizar seminários e colóquios. Os cursos gerais eram sobre mecânica, mecânica dos corpos deformáveis, eletrodinâmica, óptica, termodinâmica e mecânica estatística, e equações diferenciais parciais na física. Eles eram realizados quatro horas por semana, 13 semanas no inverno e 11 semanas no verão, e eram para estudantes que haviam feito cursos de física experimental com Röntgen e mais tarde com Wilhelm Wien. Havia também uma apresentação semanal de duas horas para discussão de problemas. Os cursos especializados eram de interesse atual e baseados nos interesses de pesquisa de Sommerfeld; o material desses cursos apareceu mais tarde nas publicações da literatura científica de Sommerfeld. O objetivo dessas palestras especiais era lidar com questões atuais da física teórica e para Sommerfeld e os alunos obterem uma compreensão sistemática da questão, independentemente de terem ou não sucesso em resolver o problema colocado pela questão atual.Cassidy, 1992, p. 104. Para os períodos de seminário e colóquio, os alunos recebiam artigos da literatura atual e depois preparavam uma apresentação oral. De 1942 a 1951, Sommerfeld trabalhou na organização de suas anotações de aula para publicação. Elas foram publicadas como a série de seis volumes Aulas de Física Teórica.
Para uma lista de alunos, consulte a lista organizada por tipo.Sommerfeld's students can be categorized by type, i.e., the course of study under Sommerfeld. (Please see the main text for pertinent footnotes on some students and postdocs.)
Doctoral: Karl Apfelbacher, Hermann Brück, Paul Sophus Epstein, Johannes Fischer, Walter Franz, Herbert Fröhlich, Erwin Fues, Karl Glitscher, Frederick Grover, Ernst Guillemin, Werner Heisenberg, Demetrius Hondros, Helmut Hönl, Ludwig Hopf, Alfred Landé, Herbert Lang, Otto Laporte, Karl Meissner, Josef Meixner, Heinrich Ott, Wolfgang Pauli, Edward Ramberg, Valentin Scheidel, Otto Scherzer, Rudolf Seeliger, Ernst C. Stückelberg and Albrecht Unsöld. Doctoral completing requirements elsewhere: Léon Brillouin, Eugene Feenberg, Rudolf Peierls and Francis G. Slack. Doctoral with Sommerfeld as secondary advisor and the primary advisor annotated in parentheses: Friedrich Burmeister – (Hugo von Seeliger), Walter Heitler – (Karl Herzfeld), Karl Herzfeld – (Friedrich Hasenöhrl), Herman March – (Wilhelm Röntgen), Kurt Urban – (Wilhelm Rabe), Karl Seebach – (Heinrich Tietze) and Bruno Thüring – (Alexander Wilkens).