Ге́рта Дороте́я Елі́забет Шпо́нер () (1 вересня 1895, Ниса, Сілезія — 27 лютого 1968, Ільтен, Нижня Саксонія) — видатна німецька вчена-фізик, яка зробила вагомий внесок у застосування квантово-теоретичних методів в атомній і молекулярній фізиці. Відома в молекулярній спектроскопії за методом Бірджа–Шпонер, який використовується для розрахунку енергії дисоціації молекули. Вона була другою жінкою після Еммі Нетер, яка завершила навчання в Геттінгенському університеті, однією з перших жінок в Німеччині, які отримали ступінь доктора філософії з фізики й здобули габілітацію, першою професоркою на фізичному факультеті Дюкського університету. 1936 року вона емігрувала до США й до виходу на пенсію викладала в університеті Дюка. Її молодша сестра Марго Шпонер — доктор філософії з іспанського мовознавства, учасниця руху опору націонал-соціалізму, убита нацистами 27 квітня 1945 року.
Родина й освіта Герта Шпонер народилася 1 вересня 1895 року в Нисі (Пруська Сілезія) в протестантській родині торгівця канцтоварами. Її батько Роберт Франц Шпонер одружився пізно, у 38 років, з її мамою Елізабет Гелен Геерде, яка мала на той час 16 років. Герта була найстаршою серед братів Гюнтера й Вальтера та сестер Марго й Шарлоти. Спочатку Герта відвідувала початкову школу в Нисі, а пізніше після переїзду родини із Сілезії — у саксонському місті Циттау. З 1907 до 1910 року вона навчалася в приватній школі-інтернаті в Циттау, а з 1910 до 1912 року відвідувала приватні гімназіальні жіночі курси () в Берліні, щоб підготуватися до вступу в одинадцятий клас Циттауської реальної школи (). Цю школу вона залишила після трьох місяців навчання, оскільки зрозуміла, що саксонська школа не забезпечить достатнього рівня знань для продовження навчання в університеті. І попри бажання вивчати фізику в університеті, вона погодилася з батьками, що стане вчителькою середньої школи для дівчат. Герта розпочала навчання в школі виховательок (гувернанток) в Ганновері й 1913 року склала іспит в Гайдельберзі. Наступні два роки працювала вихователькою. Для жінок це була поширена в Прусії на той час освіта виховательки чи вчительки початкових класів. Пропрацювавши два роки вихователькою й майже рік вчителькою початкової школи Герта Шпонер 1917 року склала екстерном матуральний іспит за середню школу (Abiturіспит, після складання якого дозволялося вступати до університету) в реальній гімназії Ниси з найвищою оцінкою з фізики. Окрилені успіхом доньки батьки погодилися на її навчання в університеті.
1917 року Герта Шпонер поступила на факультет природничих наук Тюбінгенського університету, який першим з німецьких університетів допустив жінок до навчання, що на практиці було реалізовано з 1907 року. Найбільший вплив на Шпонер мали заняття з експериментальної фізики, які проводив професор Фрідріх Пашен, вмілий експериментатор, який займався вивченням атомних спектрів і створив в університеті лабораторію, яка стала один з головних європейських дослідницьких центрів спектроскопії. Проте, в Тюбінгенському університеті не було занять з теоретичної фізики, і це стало однією з причин того, що Шпонер після року занять перейшла в Геттінгенський університет.
Тут навчальні дисципліни з теоретичної фізики Герті Шпонер викладали: Вольдемар Фогт, який читав лекції з механіки; , директор Інституту експериментальної фізики (як військовозобов'язаний міг приступити до своїх обов'язків лише після завершення війни); нідерландський фізик і хімік Петер Дебай, який читав лекції з експериментальної фізики й на час відсутності Поля лекції з квантової механіки. Вона закінчила навчання в рекордні терміни, за шість семестрів: два в Тюбінгені й чотири в Геттінгені.
Дисертаційну роботу Шпонер виконувала під керівництвом Петера Дебая. 1920 року захистивши дисертацію на тему «Über ultrarote Absorption zweiatomiger Gase», вона здобула ступінь доктора філософії з фізики. Усний докторський іспит 17 березня 1920 року в неї приймали Дебай (фізика — «дуже добре» ()), Давид Гільберт (математика — «дуже добре»), Адольф Віндаус (хімія — «добре» ()). Її дисертація про ультрачервоне поглинання двоатомних газів є однією з перших робіт, у якій спектральні смуги, спричинені обертанням молекул, трактувалися з позицій квантової теорії. На жаль, дисертаційна робота ніколи не була опублікована через наслідки війни, ріст інфляції, яка спричинила такі витрати на папір та друк, що університетські кафедри час від часу припиняли публікацію рукописів дисертацій. На той час така ситуація не була незвичною.
Науково-викладацька діяльність
Початок наукової кар'єри Після захисту дисертації Шпонер у 1920—1921 роках за порадою Дебая працювала як постдоктор в Інституті фізичної хімії та електрохімії товариства ім. Кайзера Вільгельма, директором якого був відомий німецький хімік, лавреат Нобелівської премії з хімії 1918 року Фріц Габер. Там під керівництвом Габера вона вивчала методики проведення наукових експериментів, які не встигла опанувати за короткий термін навчання в університеті. З жовтня 1920 року, як неоплачувана асистентка професора , допомагала проводити лабораторний курс з практичної фізики. В інституті вона познайомилася з професором Джеймсом Франком, який очолював секцію фізичної хімії інституту, і почала досліджувати під його керівництвом проблему непружних зіткнень електронів з атомами ртуті. Результати цих досліджень були представлені в її першій, підтриманій Франком, науковій публікації.
Утвердження в Геттінгенському університеті Коли Франк за наполяганням свого колеги Макса Борна погодився посісти посаду професора експериментальної фізики в Геттінгенському університеті, він запропонував Шпонер посаду його асистентки в цьому університеті. Ця пропозиція була наслідком їхньої плідної співпраці в інституті й визнання її наукових компетенцій.
З квітня 1921 року Герта Шпонер посіла посаду асистента в другому інституті експериментальної фізики університету, який очолював Джеймс Франк (перший інститут теоретичної фізики очолював Макс Борн, перший інститут експериментальної фізики очолював Роберт Поль, якому підпорядковувалися усі три інститути фізики). Франк доручив їй відповідати за навчальну лабораторію з курсу експериментальної фізики, оскільки вона мала організаторські здібності й навички роботи зі студентами. Під керівництвом Франка вона продовжувала займатися експериментальною перевіркою квантової гіпотези, опублікувавши ще три статті за темою зіткнень електронів у газах з атомами. З 1924 року Шпонер розпочала спектральні дослідження в широкому діапазоні: молекулярні спектри та дисоціація молекул. Цим вона розпочала сферу досліджень, якій присвятила своє подальше наукове життя й у якій згодом здобула визнання.
1925 року після здобуття габілітації з правом викладання () за роботу про спектр азоту () Шпонер була призначена на посаду приват-доцента з фізики в Геттінгенському університеті. Для європейських навчальних закладів це було рідкістю, хоча габілітація стала доступною для жінок у Веймарській республіці з 1918 року. Між 1908 і 1933 роками лише близько 0,1 % жінок, які захистили свої дисертації, стали доцентками, і лише половина з них стали професорками. На той час у Німеччині було лише дві університетські лекторки з фізики: Ліза Майтнер у Берліні обіймала посаду екстраординарного професора та Герта Шпонер Геттінгені — доцента. Становище жінки в університетському світі все ще залишалося нерівноправним. Наприклад, жінка-науковець повинна була залишити свою професію, коли виходила заміж. Посада Шпонер була прикріплена до посади Франка: якщо він залишав університет, то Шпонер втрачала свою посаду. Таку умову допуску її до габілітації поставив Роберт Поль.
Відразу, через тиждень після призначення на посаду приват-доцента, Герта Шпонер виїхала в США на грант від Фонду Рокфеллера, де провела один рік в університеті Берклі, який на той час був центром вакуумної ультрафіолетової спектроскопії. У Берклі вона мала можливість проводити свої дослідження на новому ультрафіолетовому спектрографі Джона Гопфілда, зокрема отримати додаткові дані про спектр азоту. За результатами цих досліджень вона опублікувала кілька статей. Серед них стаття в співавторстві з Раймондом Бірджем стала однією з найвідоміших її публікацій.
Після повернення з Берклі Шпонер взялася до виконання обов'язків асистента з правом читання лекцій в інституті експериментальної фізики Джеймса Франка Геттінгенського університету. Її перший лекційний курс у зимовому семестрі 1926/1927 рр. мав назву «Пограниччя між хімією та фізикою» (). У наукових дослідженнях вона зосередилася на вивченні дисоціації молекул у газовій фазі, зокрема молекул галогену. 1930 року Герту Шпонер підвищили до посади старшого асистента, а 1932 року — екстраординарного професора. Призначення жінки повним професором було немислимим у Прусії того часу. До 1934 року Шпонер продовжувала працювати в Геттінгені. В університеті на той час зберігався дух взаєморозуміння й взаємної поваги між викладачами й студентами, часто семінари відбувалися в приватних домівках професорів, були поширені спільні екскурсії, святкування, спортивні змагання. Шпонер була повністю інтегрована в навчальний процес і наукове життя університету, тісно співпрацювала з Джеймсом Франком, який цінував її не тільки за організаторські здібності, але й професійну компетентність. Крім приготування лабораторних курсів, досліджень дисоціації молекул, багато часу поглинала робота над книгою про молекулярні спектри. Накопичений матеріал для книги виявився набагато більшим, ніж очікувалося, тому декілька разів вона зривала реченець і була вимушена просити у видавця відтермінування подачі матеріалів (книгу було завершено й опубліковано у двох томах лише в 1935 і 1936 рр.). Одночасно з роботою над книгою Шпонер продовжувала публікувати статті, у яких розвивала нові ідеї в галузі молекулярної фізики на основі своїх досліджень молекулярних спектрів, з'ясовуючи в рамках квантової механіки взаємозв'язок між експериментальними спектрами та фізичними властивостями. Важлива стаття на цю тему була опублікована в 1931 році . Молекулярні спектри набагато складніші для інтерпретації за атомні, разом з тим дають більший обсяг інформації. Аналіз молекулярних спектрів з метою визначення енергії дисоціації молекул став провідною темою подальших досліджень Шпонер.
Після приходу до влади націонал-соціалістів 1933 року університетський дух взаємоповаги був знищений. Німецький уряд, очолюваний Адольфом Гітлером, став виганяти євреїв з академічних посад. Джеймс Франк, єврей за походженням, 1933 року був заарештований та згодом звільнений, оскільки він мав привілей, як учасник бойових дій у період Першої світової війни (служив офіцером на російсько-німецькому фронті й після важкого захворювання був відправлений у тил), який у рамках чинного закону захищав його від арешту й усунення з посади. Утім він сам подав у відставку, оскільки не хотів виконувати вказівку про звільнення співробітників і студентів єврейської національності. Він заявив про свою незгоду публічно, що було актом особистої мужності, і врешті емігрував у США. Перед тим як покинути Німеччину Франк, попри економічну депресію, зумів знайти роботу закордоном для кожного звільненого члена свого інституту. Після від'їзду Франка позиція Шпонер в університеті захиталася, у неї не було подальших перспектив викладати в німецькому університеті, працевлаштування було неможливим через принципову відмову директора фізичного інституту Поля від лекторок-жінок. Та й рівень фізичної науки в університеті після відходу багатьох математиків та фізиків на чолі з Франком, різко знизився.
В еміграції Хоча відповідно до законів націонал-соціалістів Герті Шпонер нічого не загрожувало та втрата улюбленої праці й перспектив ефективної наукової роботи