Smoluchowski, Marian

Marian Smoluchowski (von Smolan-Smoluchowski, puola. Marian Smoluchowski ; 28. toukokuuta 1872 , Vorder Bruhl , lähellä Wieniä  - 5. syyskuuta 1917 , Krakova ) - puolalainen teoreettinen fyysikko .

Smoluchowskin yhtälöt, hänen kehittämänsä teoreettiset perusteet ja laskennalliset menetelmät muodostivat sekä fyysikkojen että matemaatikoiden kehittämän tilastollisen fysiikan ja sen nykyään erityisen tärkeän haaran, jota kutsutaan stokastisten prosessien teoriaksi . Smoluchowski-yhtälöiden sovellukset vaihtelevat fysiikasta (sekä makroskooppiset että subatomiset järjestelmät) ja kemiasta biologiaan ja tekniikkaan. Smoluchowski-mallilla on lukuisia käytännön sovelluksia, esimerkiksi teollinen vedenpuhdistus, maidon koagulaatio , geelisulkujen esiintyminen, granulosyyttien aggregaatio , leukosyyttien adheesio , nanoputkien kasvu ja paljon muuta.

Elämäkerta

Marian Smoluchowski syntyi 28. toukokuuta 1872 Vorder Brühlin kaupungissa lähellä Wieniä Wilhelm Smoluchowskin, lakimiehen, Itävallan keisari Franz Josephin toimiston korkean virkamiehen ja hänen vaimonsa Theophila Szczepanowskan puolalaiseen perheeseen . Marian ja hänen vanhempi veljensä Tadeusz valmistuivat kuuluisasta Wienin Theresian Men's Gymnasiumista, johon osallistuivat aristokraattien lapset ja Itävalta-Unkarin monarkian korkeimmat virkamiehet. Normaalien aineiden ja vieraiden kielten opiskelun (latina, kreikka, englanti) lisäksi Theresianumissa oli paljon liikuntatunteja: uinti, harjoitus, ratsastus, miekkailu.

Ensimmäisenä kouluvuosina Marian piti humanitaarisista aineista ja sitten tähtitiedestä. Erinomaisen fysiikan opettajan A. Hoeflerin tapaamisen ansiosta hän kiinnostui fysiikasta ja yleensäkin luonnontieteistä.

Koulun lisäksi hänen perheellä oli erittäin tärkeä rooli Marianin kehityksessä. Ensinnäkin äiti, joka oli sivistynyt ja musiikillisesti lahjakas nainen, sekä hänen sisarensa Benigna Volska. Näiden kahden naisen ansiosta Marian alkoi kiinnostua musiikista ja kuvataiteista. Benigna Volska asui Firenzen lähellä. Lähes joka vuosi lomien aikana Marian vieraili tätinsä ja tämän miehensä luona Italiassa. Firenzen upean taiteen läheisyys, yhteiset musiikilliset opinnot (Marian soitti pianoa) kehittivät pojan ja nuorten taiteellista lahjakkuutta ja esteettistä vaikuttavuutta. Wienissä Marianin lähimmät musiikilliset toverit olivat hänen kauniisti laulava äitinsä ja hänen ystävänsä, nuori muusikko ja säveltäjä Guido Peters. Smoluchowski osallistui musiikkitapahtumiin mielellään ja taitavasti ja hänestä tuli taitava ja innostunut pianisti. Hän arvosti erityisesti Beethovenin ja Wagnerin musiikkia sekä Mahlerin ja Franckin sävellyksiä .

Marian Smoluchowski sai Abiturinsa kunnianosoituksella vuonna 1890 yhdeksän vuoden opiskelun jälkeen. Kouluvuosinaan hän otti yksityistunteja differentiaali- ja integraalilaskennasta, analyyttisestä geometriasta ja teoreettisesta mekaniikasta. Tämän ansiosta hän pääsi heti Wienin yliopiston filosofian tiedekuntaan kolmanneksi opiskeluvuodeksi. Pääaineiksi hän valitsi fysiikan ja matematiikan. Smoluchowskin opettajina Wienin yliopistossa olivat tuon ajan tunnetut fyysikot J. Stefan ja F. Exner . L. Boltzmann ei ollut heidän joukossaan , koska hän oli tuolloin vielä Münchenissä ja aloitti työskentelyn Wienin yliopiston laitoksella vasta vuonna 1895. Boltzmannilla oli kuitenkin ratkaiseva rooli Smoluchowskin tieteellisen fysiikan kehityksessä tieteellisten kirjoitusten, kirjeenvaihdon ja tulevien suorien tapaamisten kautta. M. Smoluchovskin ensimmäinen tieteellinen työ julkaistiin vuonna 1893 Wienin yliopiston teoskokoelmassa. Tämä oli kokeellinen paperi nesteiden sisäisestä kitkasta. Samassa kokoelmassa julkaistiin vuonna 1894 väitöskirja aiheesta "Akustiset tutkimukset pehmeiden materiaalien elastisuudessa". Tutkinto myönnettiin vuonna 1895, väitöskirja sai keisarin korkeimman henkilökohtaisen palkinnon ja timanttisormuksen.

Vanhempiensa korvauksen ja Wienin yliopiston pienen stipendin ansiosta Smoluchowski vietti paljon aikaa tieteellisissä tehtävissä. Hänellä oli vähän rahaa, mutta varovaisuus antoi Marianille mahdollisuuden tehdä sekä kokeellista että teoreettista tutkimusta Euroopan johtavissa laboratorioissa lähes kahden vuoden ajan. Ensin hän työskenteli Pariisissa fysiikan Nobel-palkinnon saaneen G. Lippmannin laboratoriossa Clausius -lain tarkistamisessa , jonka mukaan lämpösäteilyn intensiteetti riippuu väliaineesta, johon säteilevä kappale on sijoitettu. Sitten kahdeksan kuukauden ajan Smoluchowski yhdessä J. Beattyn ja Lord Kelvinin kanssa tutki röntgensäteiden vaikutusta kaasujen sähkönjohtavuuteen Glasgow'n laboratoriossa. Toukokuusta elokuuhun 1897 Marian työskenteli E. Warburgin Berliinin laboratoriossa , jossa hän tutki lämmönjohtavuutta harvinaisissa kaasuissa. Smoluchovsky jätti kaikkiin näihin tieteellisiin keskuksiin muiston itsestään poikkeuksellisen kyvykkäänä kokeilijana ja teoreetikona. Näin ollen Warburgin laboratoriossa saadut tutkimustulokset olivat tuolloin yksi äärimmäisen harvoista vahvistuksista kaasujen kineettisen teorian oikeellisuudesta. Tässä työssä ei kuitenkaan ole atomistisia perusteita. Kirjoittaja esittää ongelman puhtaasti fenomenologisesti, kineettisestä teoriasta riippumatta, mainitsee vain varovaisesti mahdollisuuden muotoilla tulokset atomistisella kielellä. Aineen kineettisestä teoriasta tuli myöhemmin Smoluchowskin tieteellisen työn pääsuunta.

Vuonna 1898 Smoluchowski sai tieteiden tohtorin tutkinnon ja hänestä tuli Wienin yliopiston Privatdozent. Iloa nuoresta apulaisprofessorista jakoi sekä perhe että yliopistoympäristö. Tieteellisiä toiveita Smoluchowskille asettivat paitsi hänen yliopiston opettajat, myös Ludwig Boltzmann itse, kaasujen kineettisen teorian suuri edelläkävijä.

Minun on sanottava, että Marian Smoluchowski piti musiikin lisäksi myös vuorikiipeilystä. Hän sai intohimonsa vuoristoretkiin isältään ja vanhemmalta veljeltään Tadeuszilta. Kun hän oli 13-vuotias, hän ylitti yhdessä Tadeuszin kanssa Zavratin ja Puolan vuoriston Tatrassa. Vuosina 1890-1893 Tadeusz ja Marian ystävineen hallitsivat 24 uutta kallioreittiä, joista 16 oli ensimmäisiä huippunousuja. Vuonna 1894 Marian meni Länsi-Alpeille, missä hän valloitti useita kuuluisia vuorenhuippuja. Uudet tehtävät Lvivin yliopistossa ja avioliitto Sophia Baranetskayan, Jagellonilaisen yliopiston matematiikan professorin viehättävän tyttären kanssa, keskeyttivät vuorikiipeilymatkat. Työskennellessään Lvivissä ja sitten Krakovassa Smoluchowski harjoitti korkean hiihtoa Tatrailla ja Itä-Karpaateilla.

Tieteellisissä toimissaan Smoluchovsky valitti Lvovin provinssisuudesta ja oikean tason työtovereiden puutteesta, joiden kanssa hän voisi keskustella uusista tuloksistaan. Hän piti yksin eläviä tieteellisiä yhteyksiä ja yhteistyötä merkittävien eurooppalaisten tutkijoiden kanssa. Näitä kontakteja helpotti Smoluchowskin monien vieraiden kielten taito. Esimerkiksi eräs tanskalaisista tiedemiehistä oli iloisesti yllättynyt, kun hän sai tietää, että Marian luki kirjoituksiaan tanskaksi. Smoluchowski matkusti usein Wieniin (jossa hänen lähin ystävänsä ja erinomainen fyysikko F. Hasenöhrl työskenteli ), Göttingeniin , Varsovaan (jota hän kutsui Pikku Pariisiksi korkean kulttuurielämän vuoksi) ja Brittiläiseen Cambridgeen (jossa hän teki yhteistyötä J. J. Thomsonin ja E. Rutherford - Nobel-palkitut). Hän myös kommunikoi A. Einsteinin kanssa Brownin liiketeorian yhteydessä, jonka he molemmat loivat. Viisas Leidenin fyysikko P. Ehrenfest tuli erityisesti Lvoviin keskustelemaan ajankohtaisista tieteellisistä ongelmista Smoluchovskin kanssa. Marian Smoluchowski oli myös kiinnostunut fysiikasta Venäjän valtakunnassa . Tämän todistaa esimerkiksi kirje vuodelta 1912, jonka hän lähetti Moskovan fyysiselle seuralle Moskovan yliopiston professorin Pjotr ​​Lebedevin, ensimmäisen venäläisen fyysisen koulun perustajan kuoleman jälkeen (on huomattava, että Lebedevin tieteellinen toiminta oli ei liity Smolukhovskyn työhön).

Toukokuussa 1898 Smoluchovsky otti Privatdozentin aseman Lvovin yliopistossa, seuraavana vuonna hänestä tuli teoreettisen fysiikan ylimääräinen professori ja vuonna 1903 täysi professori. Hän oli tuolloin Habsburgien monarkian nuorin professori . Smolukhovsky osoitti olevansa upea opettaja ja kasvattaja. Hän ehdotti muutoksia yliopistokoulutusjärjestelmään, joka oli tuolloin useimmille yliopistoille tuntematon, luentoharjoitusten muodossa. Smoluchowskin luentojen tärkein etu oli niiden läpinäkyvyys sekä kattava lähestymistapa tähän aiheeseen. Hänen luentojaan kuuntelivat myös opiskelijat yliopiston muilta alueilta.

Smoluchowski työskenteli intensiivisesti ja julkaisi vuosittain keskimäärin viisi artikkelia tieteellisissä julkaisuissa saksaksi, ranskaksi ja englanniksi. Juuri tähän aikaan syntyivät edellä mainitut teoriat tiheyden vaihteluista, Brownin liikkeestä ja kriittisestä opalesenssista, ja termodynamiikkaa koskevat artikkelit loppuivat. Lisäksi on huomattava, että Smoluchovsky julkaisi tieteellisiä artikkeleita muilla tieteenaloilla, esimerkiksi maapallon ja planeettojen ilmakehästä, taittuneiden vuorten alkuperästä, useista aerodynamiikan kysymyksistä ja ilmiöstä. sähköosmoosista. Nämä teokset saivat aikalaisten suurta kiinnostusta ja tunnustusta.

Vuonna 1913 Smoluchowskille tarjottiin kokeellisen fysiikan professori Jagiellonian yliopistossa . Smoluchowski oli teoreetikko, mutta hänellä oli pätevyys johtaa kokeellisen fysiikan tuolia. Aiemmin hän oli useiden loistavien kokeiden kirjoittaja tai toinen kirjoittaja tunnetuissa eurooppalaisissa laboratorioissa. Krakova ja Jagellon-yliopisto olivat myös maakunnallisia Wieniin verrattuna, mutta Smoluchowski hyväksyi tarjouksen, koska se oli Krakovasta lähempänä Euroopan tieteellisiä keskuksia. Krakovassa oleskelu johti poikkeuksellisen tärkeiden julkaisujen ilmestymiseen, jotka esittelevät kineettisen teorian ja termodynamiikan välistä suhdetta, teoriaa hiukkasten laskeutumisesta painovoimakentässä, joka perustui yhtälön johtamiseen, jota nykyään kutsutaan Smoluchowskin yhtälöksi, ja teoria kolloidien koagulaatiosta.

Vuonna 1916 Smoluchowski piti kolme luentoa Göttingenissä, jotka ovat edelleen perustavanlaatuinen johdatus Brownin liikkeen ja molekyylivaihteluiden ongelmiin. Samana vuonna hän sai tarjouksen siirtyä Wienin yliopistoon. Hän suostui epäröinnin jälkeen, mutta tapaus hajosi kansallisista syistä. Samanlainen ehdotus tuli Varsovasta. Tällaisessa tilanteessa Jagiellonian yliopisto tarjosi Smoluchowskille (joka halusi "pysäyttää" hänet) rehtoriksi. Valitettavasti elokuussa 1917 Smoluchowski sairastui punatautiin ja kuoli 5. syyskuuta 1917 hieman yli 45-vuotiaana. Smoluchowskin kuolemanjälkeisiä muistelmia ovat kirjoittaneet Albert Einsteinin ja Arnold Sommerfeldin kaliiperi fyysikot . Seuraavina vuosina kaksi Smoluchowskin pitkäaikaista tutkijaa sai Nobelin kemian palkinnon, Richard Zsigmondy vuonna 1925 ja Theodor Svedberg vuonna 1926.

Smoluchowskin Brownin liikkeen ongelman ratkaisuun omistetuilla artikkeleilla ei ollut perustavanlaatuinen rooli fysiikan kehityksessä. Arvokkaita ovat myös hänen elämänsä lopussa kirjoitetut teokset. Erityisen merkityksellinen on Smoluchowskin vuonna 1912 ehdottama niin kutsuttu ajatuskoe. Tämä termodynamiikan toiseen pääsääntöön liittyvä koe viittaa mahdollisuuteen saada "hyödyllistä" työtä Brownin liikkeestä. Myöhemmin Richard Feynman teki sen suosituksi ja laajensi sitä kuuluisissa fysiikan luennoissaan, ja siitä tuli sysäys Brownin moottorimallin kehitykselle.

Vuoden 1914 julkaisu termodynamiikan toisen lain rajoituksista, joka perustui Smoluchowskin Göttingenissä antamaan raporttiin, vaikutti kvanttimekaniikan kehitykseen, erityisesti von Neumannin mittausteoriaan . Tunnettu israelilainen tieteen historioitsija Max Jammer kirjoitti tästä kauniisti kirjassaan "Kvanttimekaniikan käsitteiden kehitys" :

Smoluchowskin ajatus mielestä, joka on jatkuvasti tietoinen dynaamisen järjestelmän hetkellisestä tilasta ja joka siksi kykenee rikkomaan termodynamiikan toista lakia tekemättä mitään, oli luultavasti ensimmäinen loogisesti kiistämätön spekulaatio mielen vaikutuksesta aineeseen. Kuten olemme nähneet, se tasoitti tietä von Neumannin kauaskantoiselle johtopäätökselle, jonka mukaan kvanttimekaniikan lakeja on mahdotonta muotoilla täydellisesti ja johdonmukaisesti ilman viittausta ihmistietoisuuteen.

Fysiikan historiassa Marian Smoluchowski muistetaan pääasiassa hänen töistään Brownin liiketeorian parissa. Smoluchowski loi Brownin liikkeen teorian pohjalta kineettisen teorian kolloidien koagulaatiosta, elektrokineettisten ilmiöiden teoriasta, mikä loi pohjan kolloidisten järjestelmien kineettiselle teorialle. Fluktuaatioteoriaan perustuen hän kehitti kriittisen opalesenssin teorian ( 1908 ). Smoluchowskin teokset antoivat vakavan iskun " universumin lämpökuoleman " hypoteesille, osoittivat molekyylikineettisen teorian pätevyyden ja vaikuttivat atomististen ideoiden lopulliseen vahvistumiseen .

Muisti

• Puolan fyysinen yhdistys perusti Smoluchowski-mitalin , jota on myönnetty vuodesta 1965 saavutuksista fysiikan alalla.
• Vuonna 1970 Kansainvälinen tähtitieteellinen liitto nimesi Kuun toisella puolella sijaitsevan kraatterin Marian Smoluchowskin mukaan .
• Aerosolitutkimusyhdistys perusti Smoluchowski-palkinnon [6] , jota on jaettu vuodesta 1986 lähtien .
• Saksan fyysinen seura ja Puolan fyysinen yhdistys perustivat Marian Smoluchowskin ja Emil Warburgin fysiikan palkinnon , jota on jaettu vuodesta 1997 lähtien .

Julkaisut

• Smolukhovsky M. Satunnaisuuden käsitteestä ja fysiikan todennäköisyyslakien alkuperästä  // UFN . - 1927. - Numero. 5 .
• Smolukhovsky M. Termodynamiikan toisen lain pätevyysrajat  // UFN . - 1967. - T. 93 , no. 12 .

Katso myös

• Smoluchowskin yhtälö

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 MacTutor History of Mathematics -arkisto
2. ↑ 1 2 Marian Smoluchowski // Brockhaus Encyclopedia  (saksa) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
3. ↑ Marian Wilhelm Teofil Smoluchowski // Puolan biografinen online-sanakirja  (puola)
4. ↑ 1 2 Henri V. A. M. f. Smolukhovsky // UFN / toim. V. A. Rubakov - M. : FIAN , 1918. - T. 1. - S. 67-70. — ISSN 1063-7869 ; 1468-4780 ; 0038-5670 ; 0042-1294 ; 1996-6652 - doi:10.3367/UFNR.0001.191801F.0067
5. ↑ Smolukhovsky Marian // Suuri Neuvostoliiton Encyclopedia : [30 osassa] / toim. A. M. Prokhorov - 3. painos. - M .: Neuvostoliiton tietosanakirja , 1969.
6. ↑ Gaef: Smoluchowski-palkinto . Haettu 25. toukokuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 29. huhtikuuta 2017. (määrätön)

Kirjallisuus

• Henri V. A. M. F. Smolukhovsky (Marian V.-Smoluchowski)  // Phys . - 1918. - Numero. 1 .
• Suvorov S. G. Marian Smoluchovskyn kuoleman 50-vuotispäivänä  // Phys . - 1967. - T. 93 , no. 12 .
• Khramov Yu. A. Smoluchowski Marian von // Fyysikot: Elämäkertaopas / Toim. A. I. Akhiezer . - Toim. 2nd, rev. ja ylimääräistä - M  .: Science , 1983. - S. 249-250. – 400 s. - 200 000 kappaletta.
• Saksalainen M. Marian Smoluchowski on kattava persoonallisuus // Kvant. — M .: MIAN , 2012. — Nro 3 . - S. 12-15 .
• A. Fulinsky. Marian Smoluchowskin elämästä ja panoksesta fysiikkaan // Acta Physica Polonica B. - 1998. - T. 29 , nro 6 .

Linkit

• Smoluchovskin mitalin palkitut

Temaattiset sivustot	Matemaattinen sukututkimus zbMATH Avoinna Matematiikan historian arkisto MacTutor
Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Iso venäläinen Liettuan universaali kroatialainen Brockhaus
Sukututkimus ja nekropolis	Etsi hauta
Bibliografisissa luetteloissa GND : 118615084 ISNI : 0000 0000 8194 3756 J9U : 987007279459105171 LCCN : n85824365 NKC : xx0273460 NTA : 129487589 NUKAT : n94201794 SUDOC : 120144719 VIAF : 3263635 WorldCat VIAF : 3263635