ポール・エーレンフェスト

ポール・エーレンフェスト
1910年頃のエーレンフェスト
生まれる	( 1880-01-18 )1880年1月18日 ウィーン、オーストリア＝ハンガリー
死亡	1933年9月25日（1933-09-25）（53歳） アムステルダム、オランダ
市民権	オーストリア（1922年以前） オランダ（1922年以降）
母校	ウィーン工科大学 ウィーン 大学 ゲッティンゲン大学
知られている	エーレンフェストの定理 エーレンフェストのパラドックス エーレンフェストの方程式 エーレンフェストのモデル 「スピノール」という用語の 造語 「紫外線大惨事」という用語の造語 エーレンフェストの分類 エーレンフェスト・トールマン効果 無放射線条件 3+1 時空の特権的性質 ティモシェンコ・エーレンフェストのビーム理論 エーレンフェスト時間
配偶者	タチアナ・アレクセーエヴナ・アファナシエワ
子供たち	タチアナ・エーレンフェスト ガリンカ・エーレンフェスト ポール・ジュニア・エーレンフェスト ヴァシリー・エーレンフェスト
科学者としてのキャリア
フィールド	物理学者
機関	ライデン大学
博士課程の指導教員	ルートヴィヒ・ボルツマン
博士課程の学生	ヨハネス・マルティヌス・ バーガーズ ヘンドリック・カシミール ダーク・コスター サミュエル ・グウズミット ヘンドリック・クレイマーズ アーレンド ジョアン・ラトガース ヤン ・ティンバーゲン ジョージ ・ウーレンベック
その他の著名な学生	グレゴリー・ブライト ポール・ソファス・エプスタイン ヴィクトール ・トルカル ゲルハルト ・ハインリヒ・ディーケ・ グンナー・ノルドストローム

パウル・エーレンフェスト（1880年1月18日 - 1933年9月25日）はオーストリアの理論物理学者で、統計力学と量子力学との関係、相転移理論^[1]やエーレンフェストの定理などの研究に大きく貢献した。1912年にプラハを訪れた際にアルベルト・アインシュタインと親しくなり、ライデン大学の教授となり、アインシュタインを頻繁にもてなした^{[2] 。1933年に}無理心中で亡くなった。障害のある息子のヴァシクを殺害した後、自らも殺害した。

パウル・エーレンフェストは1880年1月18日、ユダヤ人の両親のもとウィーンで生まれた。 ^[3]両親はもともとモラビア地方のロシュティツェ（現在はチェコ共和国の一部）出身であった。両親のジークムント・エーレンフェストとヨハンナ・イェリネックは食料品店を経営していた。家族はあまり信心深かったわけではないが、パウルはヘブライ語とユダヤ人の歴史を学んだ。後に彼は常にユダヤ人の祖先であることを強調した。エーレンフェストは小学校では優秀だったが、アカデミー・ギムナジウムでは成績がよくなく、得意科目は数学だった。フランツ・ヨーゼフ・ギムナジウムに転校した後、成績は向上した。1899年、彼は最終試験に合格した。

彼はウィーン工科大学で化学を専攻したが、ウィーン大学で、特にルートヴィヒ・ボルツマンの熱力学の運動理論に関する講義を受講した。これらの講義は大きな影響を与えた。理論物理学への関心を育む上で役立ち、その後何年にもわたって彼の主な研究分野を定義し、そして刺激的な教育の例を示した。当時、ドイツ語圏では複数の大学で学ぶのが慣例であり、1901年にエーレンフェストはゲッティンゲン大学に編入した。ゲッティンゲン大学は1933年まで数学と理論物理学の重要な拠点であった。そこで彼は将来の妻となるタチアナ・アファナシエワと出会った。彼女はキエフ（当時のロシア帝国キエフ県の首都）生まれでサンクトペテルブルクで教育を受けた若い数学者であった。 1903年の春、彼はオランダのライデンへの短い訪問中にオランダの物理学者ヘンドリック・ローレンツと出会った。彼は「流体中の剛体の運動とヘルツの力学」[ 4 ]^{という博士}論文を書き、1904年6月23日にウィーンで博士号を取得し、1904年から1905年までウィーンに滞在した。

1904年12月21日、彼は共同研究していたアファナシエワと結婚した。2人の間には2人の娘と2人の息子が生まれた。タチアナ（「ターニャ」）（1905年 - 1984年）は数学者になった。ガリンカ（「ガリャ」）（1910年 - 1979年）は児童書の著者兼イラストレーターになった。ポール・ジュニア（「パヴリク」）（1915年 - 1939年）は物理学者になった。ワシリー（「ワシク」）（1918年 - 1933年）である。^[5]

エーレンフェスト夫妻は1906年9月にゲッティンゲンに戻った。彼らはボルツマンに二度と会うことはなかった。9月5日、ボルツマンはトリエステ近郊のドゥイーノで自ら命を絶ったのである。エーレンフェストはボルツマンの業績を記した長文の死亡記事を出版した。ゲッティンゲンの数学者の学部長であり、Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften (「数学百科事典」) の編集長であったフェリックス・クラインは、統計力学についてのレビューをボルツマンに期待していた。今、彼はエーレンフェストにこの仕事を引き受けるよう依頼した。エーレンフェストは妻とともに数年にわたってこの作業に取り組んだが、記事が出版されたのは1911年になってからであった。これはボルツマンとその学派の研究をレビューしたもので、基本仮説の鋭い論理的分析、未解決の問題の明確な描写、そして巧みに選ばれたわかりやすい例による一般原理の説明という、独自のスタイルを示している。

1907年、夫妻はサンクトペテルブルクに転居した。エーレンフェストはそこで物理学者のA.F.ヨッフェをはじめとする良き友人を見つけたが、科学的に孤立していると感じていた。さらに、いかなる宗教宗派も信仰していると宣言したくなかったため、教授職に応募することができず、したがって常勤の職を得られる見込みがなかった。^[6] 1912年初頭、エーレンフェストは職を求めてドイツ語圏の大学を巡る旅に出た。ベルリンではマックス・プランクを、ライプツィヒでは旧友のドイツ人数学者グスタフ・ヘルグロッツを、ミュンヘンでは理論物理学者アルノルド・ゾンマーフェルトを、続いてチューリッヒとウィーンを訪れた。プラハにいる間に、初めてアルベルト・アインシュタインに会い、その後も親しい友人となった。アインシュタインはプラハでの自分の後任としてエーレンフェストを推薦したが、エーレンフェストが無神論者だと宣言したため、その計画は失敗に終わった。^{[7] [8]}ゾンマーフェルトはミュンヘンでの職を彼に提供したが、エーレンフェストはより良い条件を受けた。同時に予想外の出来事が起こった。HAロレンツがライデン大学の職を辞任し、彼の助言によりエーレンフェストが後任に任命された。

1912年10月、エーレンフェストはライデンに到着し、12月4日に就任講演「光エーテル仮説の危機について」を行った。彼はその後ずっとライデンに留まった。物理学の学生間の交流と情報交換を促進するため、彼は「ライデンの瓶」と呼ばれる討論グループと研究会を組織した。彼は国内外の著名な物理学者と密接な関係を保ち、彼らをライデン大学に招き、自身の講演シリーズで発表するよう促した。^[9]エーレンフェストは優れた討論者であり、弱点を指摘し、要点をまとめるのが得意だった。

講義では、基本的な仮定を説明し明確にするために、単純なモデルや例を強調した。彼のクラスは少人数で、読書室を利用する学生と知り合うよう努めた。^[10]理論物理学の専攻として受け入れられた学生は少数だったが、彼はほぼ毎日彼らと長い議論をした。アインシュタインは次のように述べている。

彼は、私が知る限り、この職業において最高の教師であっただけでなく、人々、特に生徒の発達と運命に情熱を傾けていました。他者を理解し、友情と信頼を獲得し、外部または内部の闘争に巻き込まれた人を助け、若い才能を奨励すること、これらすべてが彼の本質であり、科学的な問題に没頭することよりも重要でした。^[11]

エーレンフェストは、生徒に教えることがもうほとんどないと感じた場合、その生徒をヨーロッパの他のセンターに派遣してさらに訓練を受けさせたり、海外での職務を受け入れるよう生徒に勧めたりした。

彼の教え子には、ヨハネス・ブルガース、ヘンドリック・クラマース、ディルク・コスター、ジョージ・ウーレンベック、電子スピンの概念を共同で提唱したことで有名になったサミュエル・ハウズミット、ヤン・ティンベルゲン、アーレント・ラトガース、ヘンドリック・カジミール、ゲルハルト・ディーケ、ディルク・ストルイク、ジェラルド・カイパーがいた。彼の助手には、ユーリ・クルトコフ、ヴィクトル・トルカル、アドリアン・フォッカー、ポール・エプシュタイン、グレゴリー・ブライトがいた。彼の研究室で長期間過ごした他の若い外国人科学者には、グンナー・ノルドストローム、エンリコ・フェルミ、イゴール・タム、オスカー・クライン、J・ロバート・オッペンハイマー、ヴァルター・エルザッサー、ラルフ・クローニヒ、ヴェルナー・ハイゼンベルク、ポール・ディラック、デイヴィッド・デニソンがいた。

エーレンフェストは科学、技術の進歩、文化や社会の問題に関して相反する意見を持っていた。^[12]

1919年、彼はオランダ王立芸術科学アカデミーの会員となった。^[13]

1931年5月からの友人との書簡から、エーレンフェストは重度のうつ病に苦しんでいたようだ。1932年8月までに、アインシュタインは心配のあまり、ライデン大学の理事会に手紙を書き、懸念を表明し、エーレンフェストの仕事量を軽減する方法を提案した。

1933年9月25日、アムステルダムで他の子供たちの世話の手配をしていたエーレンフェストは、ダウン症の息子ワシクを射殺し、その後自殺した。^{[14] [15]}

エーレンフェストの科学論文のほとんどは、主に基礎的な事柄を扱っており、個々のサブトピックを明確にしようとしています。彼の出版物は、その明快さと直接性、そしてより明確な説明を提供することで矛盾を解決することで有名です。彼の手法は、ロバート・オッペンハイマーがライデンに長期滞在することを自ら申し出た後、1928 年の夏に彼がオッペンハイマーに書いた手紙に最もよく表れています。

もしあなたがヨーロッパでこれから1年間、再び数学の重砲を装備するつもりなら、私はあなたにライデンに来るのはお控えいただくだけでなく、できればオランダにも来ないようお願いしたい。それは、私があなたのことを本当に愛しているからであり、これからもそうあり続けたいからだ。しかし、もしあなたが少なくとも最初の数か月を、私や私たちの若者たちと、いくつかの基本的な問題についておしゃべりしながら、同じ点に何度も戻ってくる議論に辛抱強く、心地よく、そして楽しく費やしたいのであれば、出版のことなどあまり考えずに（!!!）、私は両手を広げてあなたを歓迎します!! ^[16]

特徴的なのは、彼がハイゼンベルクとディラックの 新しい量子理論の抽象化を好まなかったことです。

1912年から1933年までのエーレンフェストの最も重要な貢献は、断熱不変量の理論である。^{[17] [18]これは}古典力学から派生した概念であり、ニールス・ボーアの原子モデルの特定の方法を改良するのに役立ち（当初エーレンフェストはボーアの考えを受け入れなかったが）、原子力学と統計力学の関連も生み出した。彼は、相転移の理論^[19]や、量子系の期待値は古典力学に従うとするエーレンフェストの定理など、量子物理学に多大な貢献をした。彼の名前は、現在でも議論されている相対性理論の明らかなパラドックスであるエーレンフェストのパラドックス、エーレンフェストモデル、そして観測可能な量子力学と古典力学の相違を特徴付ける時間であるエーレンフェスト時間にも付けられている。

エーレンフェストは、経済学の数学的理論の開発にも関心を持っていました。この関心は、熱力学と経済プロセスの間に類似点があるはずだという彼の考えによって刺激されました。この研究は出版には至りませんでしたが、彼は大学院生のヤン・ティンバーゲンにこの研究を勧めました。ティンバーゲンの論文は物理学と経済学の両方の問題に焦点が当てられており、彼は後に経済学者となり、1969 年に第 1 回ノーベル経済学賞を受賞しました。

エーレンフェストは、アインシュタインとボーアの両者と特に親しかった。1919年にハンス・クラマースの論文審査のためニールス・ボーアが初めてライデンを訪れた後、ボーアはエーレンフェストに次のように書いた。

私は座って、あなたが私に話してくれた非常に多くの様々なことについてのことを考えています。そして、私が考えることのすべてにおいて、私はあなたから多くのことを学んだと感じています。それは私にとって非常に重要なことでしょう。しかし同時に、私はあなたとの友情に対する私の幸福感と、あなたが私に示してくれた信頼と共感に対する感謝の気持ちを表現したいのですが、それを言葉で表現することがまったくできないのです。^[11]

彼の招待により、アインシュタインは1920年にライデン大学の臨時教授に任命された。この取り決めにより、アインシュタインは毎年数週間ライデンを訪問することができた。これらの機会に、アインシュタインはエーレンフェストの自宅に滞在した。1923年、ベルリンのドイツの超国家主義者が彼の命を脅かした後、アインシュタインはそこに6週間滞在した。ローレンツの博士号取得50周年（1925年12月）を記念して、エーレンフェストはボーアとアインシュタインの両者をライデンに招待し、台頭しつつあった量子論に関する両者の科学的意見の相違を調整しようとした。これらの議論は1927年のソルベー会議でも続けられたが、この大論争においてエーレンフェストは残念ながらボーアの主張を好んだ。

エーレンフェストは物理学の講義で多彩なドイツ語を使った。^[20]

Das ist der springende Punkt (翻訳: それが重要な点です)
Das ist wo der Frosch ins Wasser springt (そこがカエルが水に飛び込むところです)
Das ist der Patentanspruch (それが特許請求、本質です)
Da hat Herr ... schliesslich die Ratte aus der Suppe gezogen (そこでミスター X はついにスープからネズミを引き上げた) [科学者が厄介な問題を解決したとき]
Je besser man's versteht um so besser steht es dort (理解できる人ほど、そこに書かれている内容が優れているほど、[ディラックが自分の研究の説明を書面で求められたときのエーレンフェストのコメント、そしてディラックは特徴的に、彼の以前の説明を正確に再現しただけである]。

ライデン大学で毎月開催される物理学の夜間コロキウムは、1912年にポール・エーレンフェストが自宅で始めたもので、現在もコロキウム・エーレンフェストという名前で継続されている。^[21]

オーストリア量子光学・量子情報研究所は、毎年、量子基礎研究におけるポール・エーレンフェスト最優秀論文賞を主催している。^[22]

オランダ物理学会は毎年エーレンフェスト・アファナシェワ論文賞を主催している。^[23]

• HBG カシミール：偶然の現実 - 半世紀の科学。 ニューヨーク、ハーパー＆ロウ、1983 年。
• マーティン J. クライン：ポール・エーレンフェスト：理論物理学者の誕生。 ポール・エーレンフェストの伝記。アムステルダム：エルゼビア。ISBN 0-7204-0163-1。1985 年版：ISBN  0-444-86948-4 

• 物理学者ポール・エーレンフェストの悲劇的な運命

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