Arnold Sommerfeld (1868–1951) — Duitse wiskundige en theoretisch natuurkundige

Arnold Sommerfeld (1868–1951) — invloedrijke Duitse wiskundige en theoretisch natuurkundige, pionier van de kwantummechanica en mentor van generaties baanbrekende wetenschappers.

Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld (5 december 1868 in Königsberg, Oost-Pruisen - 26 april 1951 in München) was een invloedrijke Duitse wiskundige en theoretisch natuurkundige. Hij speelde een sleutelrol bij de ontwikkeling van de atoomtheorie en de vroegste kwantummechanica en was een geroemd leermeester van een hele generatie Europese natuurkundigen.

Leven en loopbaan

Sommerfeld was de zoon van een praktijkgeneesheer. Na zijn gymnasiumopleiding begon hij in 1886 wiskunde te studeren aan de universiteit van Königsberg. In 1891 promoveerde hij op een proefschrift over willekeurige functies in de wiskundige fysica; daarna diende hij zijn militaire dienst. Hij ging vervolgens naar Göttingen, waar hij aanvankelijk als assistent aan het instituut voor mineralogie werkte, maar zich bleef bezighouden met wiskundige natuurkunde.

In 1894 werd hij assistent van Felix Klein en in 1895 behaalde hij zijn habilitatie met een studie over de wiskundige theorie van optische diffractie; vervolgens doceerde hij als Privatdozent in Göttingen. In 1897 trad hij in het huwelijk en kreeg hij een leerstoel wiskunde aan de mijnbouwhogeschool van Clausthal. Drie jaar later accepteerde hij een hoogleraarschap aan de Technische Universiteit van Aken.

In 1906 werd Sommerfeld benoemd tot hoogleraar theoretische natuurkunde in München, een positie die hem voor lange tijd zou vormen. Hij bouwde daar een internationaal bekend onderzoekscentrum op en trok veel studenten aan. Als gastdocent en reiziger bezocht hij in 1922/23 de universiteit van Wisconsin en reisde verder naar India, China en Japan; in 1928/29 gaf hij colleges in de Verenigde Staten.

Sommerfeld ging formeel met pensioen in 1935, maar bleef tot ongeveer 1940 actief werkzaam. In de jaren dertig raakte de opvolging van zijn leerstoel politiek gevoelig: Sommerfeld wilde Werner Heisenberg als zijn opvolger, maar de invloed van het nazi-regime en de beweging rond de zogenaamde «Deutsche Physik» (een ideologische stroming die moderne theorieën negatief beoordeelde) bemoeilijkten deze keuze. Sommerfeld verzette zich tegen de ideologische inmenging in de wetenschap.

Hij overleed op 26 april 1951 in München bij een verkeersongeval.

Wetenschappelijke bijdragen

Sommerfeld combineerde strenge wiskunde met fysische intuïtie. Belangrijke bijdragen zijn onder meer:

• Uitbreiding van het Bohr-model: hij introduceerde elliptische baanoplossingen en relativistische correcties voor elektronenbanen, waardoor de fijne structuur van sommige atomaire spectra verklaard kon worden. Dit werk leidde tot wat vaak de Sommerfeld-modellen en de Sommerfeld-formule voor de fijne structuur genoemd wordt.
• Kwantisering en quantumtheorie: hij ontwikkelde kwantumvoorwaarden die een brug vormden tussen klassieke en nieuw opkomende kwantumideeën en droeg zo bij aan de ontwikkeling van de moderne kwantummechanica.
• Mathematische methoden en gebieden in de theoretische fysica: hij deed belangrijk werk op het gebied van diffractie, elektromagnetische theorie, röntgenstraling en de elektronentheorie van metalen. Zijn inzicht in wiskundige technieken maakte hem tot een veelzijdig theoreticus.
• Onderwijs en handboeken: Sommerfeld schreef invloedrijke colleges en overzichtswerken die meerdere generaties studenten hebben gevormd. Zijn colleges staan bekend om helderheid en mathematische precisie.

Invloed en nalatenschap

Sommerfeld was een begaafd docent en begeleidde vele studenten die zelf later wereldfaam verworven als natuurkundigen. Enkele van de bekendere namen uit zijn kring zijn onder andere Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Peter Debye en Hans Bethe. Onder zijn leiding ontwikkelde de Münchense school zich tot een belangrijk centrum voor theoretische fysica in de eerste helft van de 20e eeuw.

Naast zijn wetenschappelijke bijdragen is Sommerfeld bekend om zijn inzet voor academische onafhankelijkheid en zijn verzet tegen de ideologische beperking van de wetenschap in de jaren dertig. Zijn werk legde een belangrijke basis voor de verdere ontwikkeling van de kwantummechanica en moderne theoretische technieken.

Zijn naam leeft voort in verschillende termen en formules binnen de natuurkunde en zijn boeken en colleges worden nog steeds genoemd als klassieke bijdragen aan de theoretische fysica.

Vragen en antwoorden

V: Wie was Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld?

V: Wanneer werd hij geboren?

V: Waar woonde hij?

V: Welke nationaliteit had hij?

V: Welke prestaties leverde hij?

V: Wanneer is hij gestorven?

Zoek op letter