フリードリヒ・ハーゼンオール(ドイツ語: [ ˈhaːzn̩øːɐ̯l ]、1874年11月30日 - 1915年10月7日)は、オーストリアの物理学者でウィーン大学の教授であった。彼は電磁気的な質量とエネルギーの関係を提唱し、それは現代の質量エネルギー等価性に近いものであった。
フリードリヒ・ハーゼノールは、 1874 年にオーストリア=ハンガリー帝国のウィーンに生まれました。彼の父親は弁護士で、母親は著名な貴族の出身でした。初等教育を終えた後、ウィーン大学でヨーゼフ・シュテファン(1835-1893)とルートヴィヒ・ボルツマン(1844-1906)のもとで自然科学と数学を学びました。 1896年、彼はフランツ=セラフィン・エクスナーの下で「健康経営とモソッティ=クラウジウスの形式における最高の温度制御」というタイトルの論文で博士号を取得した。
彼はライデンの低温研究所でハイケ・カメルリング・オネスの下で働き、そこでH.A.ローレンツとも親交を深めた。
1907年、彼はウィーン大学でボルツマンの後任として理論物理学科長に就任した。彼はそこで多くの著名な弟子を育て、特にエルヴィン・シュレーディンガーに大きな影響を与えた。シュレーディンガーは後に量子力学への貢献によりノーベル物理学賞を受賞している。
シュレーディンガーは自伝の中で、「父ルドルフを除けば、フリッツ・ハーゼンオールほど私に大きな影響を与えた人間はいない」と述べている。[ 1 ]
1914年に第一次世界大戦が勃発すると、彼は直ちにオーストリア=ハンガリー軍に志願した。彼は中尉としてチロル地方でイタリア軍と戦った。負傷したが回復し、前線に復帰した。そして1915年10月7日、プラウト山(フォルガリア)への攻撃で手榴弾により40歳で戦死した。
1881年のJJトムソン以来、ヴィルヘルム・ウィーン(1900年)、マックス・アブラハム(1902年)、ヘンドリック・ローレンツ(1904年)などの多くの物理学者が、
いわゆる「電磁質量」とは、物体の質量にどれだけの電磁エネルギーが寄与しているかを表すものです。
この考えの流れに沿って、ハーゼノール(1904、1905)は、放射線を含む空洞の慣性に関するいくつかの論文を発表しました。[ H 1 ] [ H 2 ]これは完全に古典的(非相対論的)な導出であり、ジェームズ・クラーク・マクスウェルの光圧の式を使用しました。ハーゼノールは特に、慣性による「見かけの」質量を、次の式を通してエネルギーの概念と関連付けました。[ H 1 ]
ここで、μは見かけの質量、E 0は放射エネルギーであり、光の速度。その後、彼は次の表記法を使用しました: [ H 2 ]
ここでhε 0は放射エネルギーです。彼はまた、この結果がすべての放射体、つまり温度が > 0K のすべての物体に対して有効であると結論付けました。この結果により、ハーゼンエールはオーストリア科学アカデミーのハイティンガー賞を受賞しました。彼は 1904 年に次のように書いています。[ H 2 ]
あらゆる物体の熱量は、部分的に放射熱から構成されているため、空洞で実証した事柄は、温度が0°Aと異なるあらゆる物体に対して、必要な修正を加えればそのまま当てはまります。特に、あらゆる物体は内部放射によって決定される見かけの質量を持つ必要があり、したがってそれは何よりも温度に依存します。
しかし、アブラハムはハゼノールの見かけの質量の計算が間違っていることを示したため、1905年に別の論文を発表し、アブラハムの批判を提示し、彼の式を次のように修正した。[ H 3 ]
これは、(ハーゼンオール自身が指摘したように)上記の電磁質量公式と同じ関係であった。ハーゼンオールの(見かけの質量と熱力学に関する)結果は、空洞放射を用いてさらに詳細化され、批判された。クルト・フォン・モーゼンガイル(1906/7)は、すでにアルベルト・アインシュタインの相対性理論を自身の研究に取り入れていた。マックス・プランクは1907年に、空洞放射を用いた相対論的熱力学と質量エネルギー等価性の概要を示した。 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
追加の論文(1907年、1908年)[ H4 ]で、ハーゼノールは1904年の研究をさらに詳しく展開し、彼の新しい結果がモーゼンゲイルとプランクの理論と一致すると結論付けた。しかし、彼はプランク(1907年)が彼の1904年の結果(見かけの質量の温度依存性など)に言及していないことを不満に思った。1908年、プランクは、1907年のハーゼノールの新しいアプローチの結果は、確かに相対性理論の結果と同等であると書いた。[ 5 ]
その後、複数の著者が、1904年の空洞放射線に関するハゼノールの業績を高く評価した。
—マックス・プランク、1909年。
移動する空洞内の放射。このケースは、相対性理論を用いなくても電気力学だけで扱うことができるため、歴史的に興味深い。そうすると、必然的に運動量、ひいては慣性質量が移動する放射エネルギーに帰属することになる。興味深いことに、この結果は相対性理論の導入以前にF. Hasenöhrlによって既に発見されていた。しかし、彼の結論にはいくつかの点で修正が必要であった。この問題の完全な解決策は、K. v. Mosengeilによって初めて与えられた。[ 7 ]
—ヴォルフガング・パウリ、1921年
この結果と相対論的公式からの逸脱については、さまざまな説明がある。エンリコ・フェルミらは[ 8 ] [ 9 ]この問題は電磁質量のいわゆる4/3問題に類似していると主張した。つまり、ハーゼノールが相対性理論と整合する形で計算にシェルを含めていれば、4/3の係数は1となり、彼は相対論的力学を知らなかったため、殻をモデル化することができなかった。
一方、2011年にスティーブン・ボーンとトニー・ロスマン[ 10 ](および2012年のボーン[ 11 ])は、この問題に対するさまざまな解決策の歴史的説明を行い、上記の解説では不十分だと主張した。彼らは、空洞問題の完全な相対論的記述と解(「一定速度の場合」と「低速加速の場合」)を示した後、次のように書いている。
…より一般的に言えば、彼[ハーゼノール]が両方の場合において誤った結果を得た理由は、仕事とエネルギーの定理が要求するように、彼が行われた仕事と運動エネルギーを厳密に等しくしようとしたからである。残念ながら、彼はエネルギーを正しく計算する方法を知らなかった。特に、ハーゼノールは、放射体がエネルギーを失っているならば、質量も失っているはずだという事実を理解していなかった。これは皮肉なことに、まさに彼が確立しようとしているのは質量とエネルギーの関係だからである。[…]最後に、フリッツ・ハーゼノールは正当な思考実験を試み、当時利用可能だったツールでそれに取り組んだと述べておこう。彼は過渡期に研究を行っており、問題を正しく完全に解決するために必要な新しい理論を構築したわけではなかった。それでも、彼の基本的な結論は有効であり、その点において彼は評価されるべきである。
ハゼノールの式(例えば、オリバー・ヘヴィサイド(1889)、アンリ・ポアンカレ(1900)、アブラハム(1902))のような電磁質量の式は、質量とエネルギーの等価性に関する有名なアインシュタイン(1905)の式[ 12 ]と形式的に類似しており、 静止した質量体の特殊なケースは広く知られている。こうした状況は、アインシュタインの発見の優先権について、彼の発表直後から今日に至るまで、しばしば根拠のない疑問を投げかけてきた。
マックス・フォン・ラウエは1921年の時点で、電磁エネルギーの慣性はハゼノールトよりずっと前から知られていたものの、アインシュタインが実質量と全エネルギー・運動量の等価性を確立し、この原理が相対性理論において持つ深い意味を理解した最初の人物であると明確にした。[ 13 ]
ハゼノールによる空洞放射と熱力学に関する論文
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