juni Ishiwara

juni Ishiwara
Född	( 1881-01-15 ) 15 januari 1881 Tokyo , Japan
dog	19 januari 1947 (1947-01-19) (66 år) Chiba Prefecture , Japan
Medborgarskap	Japan
Alma mater	Tokyos universitet
Vetenskaplig karriär
Fält	teoretisk fysik
institutioner	Tohoku universitet
Doktorand rådgivare	Hantaro Nagaoka

Jun Ishiwara eller Atsushi Ishihara (石原 純; 15 januari 1881 – 19 januari 1947) var en japansk teoretisk fysiker, känd för sina arbeten om den elektroniska teorin om metaller, relativitetsteorin och kvantteorin. Eftersom han var den enda japanska vetenskapsmannen som gjorde ett originellt bidrag till den gamla kvantteorin , 1915, oberoende av andra vetenskapsmän, formulerade han kvantiseringsregler för system med flera frihetsgrader.

Biografi

Jun Ishiwara föddes i familjen till den kristna prästen Ryo Ishiwara och Chise Ishiwara. År 1906 avslutade han sina studier vid Institutionen för teoretisk fysik vid University of Tokyo , där han var student vid Hantaro Nagaoka . Sedan 1908 undervisade Ishiwara vid Army School of Artillery and Engineers, och 1911 fick han positionen som assisterande professor vid College of Science vid Tohoku University . Från april 1912 till maj 1914 utbildade han sig i Europa – vid universitetet i München , ETH Zürich och Leiden universitet , där han arbetade med Arnold Sommerfeld och Albert Einstein . Efter att ha återvänt till sitt hemland fick Ishiwara en tjänst som professor vid Tohoku University, och 1919 tilldelades han Japan Academys kejserliga pris för sitt vetenskapliga arbete .

Sedan 1918 började Ishiwaras vetenskapliga verksamhet att minska. 1921, på grund av en kärleksrelation, tvingades han ta ledigt vid universitetet, och två år senare gick han äntligen i pension. Efter pensioneringen ägnade han sig huvudsakligen åt skrivande och vetenskaplig journalistik (på detta område var han en av pionjärerna i Japan), han skrev många populära böcker och artiklar om vetenskapens senaste landvinningar. I slutet av 1922 var Ishiwara värd för Einstein under hans besök i Japan; han spelade in och publicerade ett antal tal av Einstein, inklusive hans Kyoto-tal, där Einstein för första gången beskrev sin väg till skapandet av relativitetsteorin. Monografin i två volymer av Ishiwara, med titeln "Fundamental Problems of Physics", var mycket populär bland unga vetenskapsmän och specialister; han redigerade också den första kompletta samlingen av Einsteins verk, publicerad i en japansk översättning 1922-1924. Dessutom var Ishiwara känd som en poet som skrev dikter i genren tanka . Strax före andra världskrigets utbrott kritiserade han regeringens kontroll över vetenskapen.

Vetenskapliga landvinningar

Relativitetsteorin

Ishiwara var en av de första japanska forskarna som vände sig till relativitetsteorin; han skrev den första vetenskapliga artikeln i Japan om detta ämne. 1909-1911 studerade han inom ramen för denna teori ett antal specifika problem relaterade till elektronernas dynamik, ljusets utbredning i rörliga föremål och beräkningen av det elektromagnetiska fältets energi- momentumtensor . År 1913, på grundval av principen om minsta handling , härledde han ett uttryck för denna tensor, som tidigare erhållits av Hermann Minkowski . Ishiwara deltog i diskussionerna under första hälften av 1910-talet (årtiondet från 1910 till 1919) som föregick skapandet av den allmänna relativitetsteorin . Med utgångspunkt från den skalära teorin om gravitation som föreslagits av Max Abraham och med den då populära idén om materiens elektromagnetiska ursprung, utvecklade den japanska fysikern sin egen teori, där han försökte förena de elektromagnetiska och gravitationsfälten, eller, mer exakt, att härleda det senare från det förra. Om man antar att ljusets hastighet är variabel och skrev om Maxwells ekvationer i enlighet därmed, visade han att en sådan representation leder till uppkomsten av ytterligare termer i lagen om bevarande av energimomentum som kan behandlas som ett gravitationsbidrag. Resultatet överensstämde med Abrahams teori, men därefter utvecklade Ishiwara sin teori i en annan riktning och försökte harmonisera den med relativitetsteorin. Forskaren gjorde också försök att bygga en femdimensionell teori för förening av gravitations- och elektromagnetiska fält.

Kvantfysik

I den första uppsatsen som ägnas åt kvantfysikens problem (1911), härledde Ishiwara Plancks lag och försökte underbygga strålnings vågegenskaper på grundval av antagandet att den består av ljuskvanta . Således förutsåg han vissa idéer från Louis de Broglie och Satyendra Nath Bose . Samma år stödde han hypotesen om ljuskvanta som en möjlig förklaring av naturen hos röntgenstrålar och gammastrålar .

1915 blev Ishiwara den första icke-västerländska vetenskapsmannen som hänvisade till Bohrs atomteorin i ett publicerat arbete. Den 4 april 1915 presenterade han för Tokyo Mathematico-Physical Society artikeln "The universal meaning of the quantum of action" ("Universelle Bedeutung des Wirkungsquantums"), där han försökte förena Max Plancks idéer om elementära celler i fasrum , idén om att kvantisera rörelsemängden i Bohr-modellatomen och Arnold Sommerfelds hypotes om förändringen av handlingsintegralen i kvantprocesser. Ishiwara föreslog att rörelsen hos ett kvantsystem med $\displaystyle j}$$p_{i}$ frihetsgrader skulle uppfylla följande medelförhållande mellan värdena på koordinaterna ( ${\displaystyle q_{i}})$ och motsvarande momenta ( ): ${\frac {1}{j}}\sum _{i=1}^{j} \int {p_{i}dq_{i}}=h$ , där $h$ är Planck-konstanten . Ishiwara visade att denna nya hypotes kan användas för att reproducera några kvanteffekter som var kända vid den tiden. Således lyckades han få ett uttryck för kvantiseringen av rörelsemängden i Bohr-atomen, med hänsyn också till elektronbanornas ellipticitet, även om det följde av hans teori behovet av att ta laddningen av väteatomens kärna lika till två elementära laddningar. Som en andra tillämpning av den föreslagna hypotesen, övervägde Ishiwara problemet med den fotoelektriska effekten och erhöll ett linjärt förhållande mellan elektronenergin och strålningsfrekvensen i enlighet med Einsteins formel. Senare samma år lade Ishiwara fram en annan hypotes, enligt vilken produkten av atomens energi och elektronrörelseperioden i det stationära tillståndet skulle vara lika med hela antalet Planck-konstanter. 1918 kopplade han det tre år tidigare föreslagna postulatet till teorin om adiabatiska invarianter .

Ungefär samtidigt erhölls analoga regler för att kvantisera system med många frihetsgrader oberoende av William Wilson och Sommerfeld och brukar kallas Sommerfelds kvantförhållanden. Anledningen till Ishiwaras fel, som manifesterades i beräkningen av väteatomen, var tydligen ett överflödigt medelvärde över antalet frihetsgrader (dividera med j {\ $j}$ före summan). Samtidigt tillät hans kvanttillstånd, som skilde sig från Sommerfelds i närvaro av summation, att erhålla korrekta resultat oavsett val av koordinater. Detta påpekades 1917 av Einstein, som, utan att veta om Ishiwaras arbete, härledde samma förhållande och visade att i fallet med separerbara koordinater ger det Wilsons och Sommerfelds villkor.

Välj publikationer

• Ishiwara, juni (1909). "Zur Optik der bewegten ponderablen Medien". Tokyo Sugaku Buturi-gakkakiwi Kizi [Proceedings of Tokyo Mathematico-Physical Society] . 5 : 150–180. doi : 10.11429/ptmps1907.5.10_150 .
• Ishiwara, juni (1912). "Beiträge zur Theorie der Lichtquanten". Vetenskapliga rapporter från Tohoku University . 1 :67-104.
• Ishiwara, juni (1912). "Bericht über die Relativitätstheorie". Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik . 9 : 560-648.
• Ishiwara, juni (1912). "Zur Theorie der Gravitation". Physikalische Zeitschrift . 13 : 1189–1193.
• Ishiwara, juni (1913). "Über das Prinzip der kleinsten Wirkung in der Elektrodynamik bewegter ponderabler Körper" . Annalen der Physik . 42 (15): 986–1000. Bibcode : 1913AnP...347..986I . doi : 10.1002/andp.19133471505 .
• Ishiwara, juni (1914). "Die elektronentheoretische Begründung der Elektrodynamik bewegter Körper". Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik . 11 : 167–186.
• Ishiwara, juni (1914). "Die Grundlagen einer relativistischen und elektromagnetischen Gravitationstheorie". Fysikaliska Zeitschrift . 15 : 294–298, 506–510.
• Ishiwara, juni (1915). "Zur relativistischen Theorie der Gravitation". Vetenskapliga rapporter från Tohoku University . 4 : 111–160.
• Ishiwara, juni (1915). "Universelle Bedeutung des Wirkungsquantums". Tokyo Sugaku Buturi-gakkakiwi Kizi . 8 : 106–116. doi : 10.11429/ptmps1907.8.4_106 .
  • Kommenterad engelsk översättning:   Ishiwara, Jun (2017). "Den universella innebörden av handlingens kvantum". European Physical Journal H . 42 (4–5): 523–536. arXiv : 1708.03706 . Bibcode : 2017arXiv170803706P . doi : 10.1140/epjh/e2017-80041-1 . S2CID 59937705 .
• Ishiwara, juni (1915). "Über den Fundamentalsatz der Quantentheorie". Tokyo Sugaku Buturi-gakkakiwi Kizi . 8 : 318-326. doi : 10.11429/ptmps1907.8.10_318 .
• Ishiwara, juni (1918). "Ryoshi-ron I, II, III [kvantteori I, II, III]". Tokyo Butsuri-gakko Zasshi . 27 : 147–158, 183–195, 221–230.
• Ishiwara, juni (1921). Sōtaisei Genri [relativitetsprincipen] . Tokyo.
• Ishiwara, juni (1926). Butsuri-gaku no Kisoteki Sho-mondai [Fysikens grundläggande problem] . Tokyo: Iwanami-shoten.

Källor

• Abiko, Seiya (2015). "Ishiwaras bidrag till tidig kvantteori och mottagandet av kvantteorin i Japan" : 1–8. {{ citera journal }} : Citera journal kräver |journal= ( hjälp )
• Hirosige, Tetu (1981). "Ishiwara, Jun". I Charles Coulston, Gillispie (red.). Dictionary of Scientific Biography . Vol. 7. New York: Charles Scribners söner . sid. 26–27.
• Mehra, Jagdish ; Rechenberg, Helmut (1982). Den historiska utvecklingen av kvantteorin. Vol. 1, del 1: Kvantteorin om Planck, Einstein, Bohr och Sommerfeld: dess grund och uppkomsten av dess svårigheter, 1900—1925 . Springer .
• Nishio, S. (2011). 科学ジャーナリズムの先駆者―評伝 石原純[ Pioneer of Science Journalism: Biography of Jun Ishiwara] ] (på japanska). Iwanami .
•   Pelogia, Karla; Brasilien, Carlos Alexandre (2017). "Analys av Jun Ishiwaras "The universal meaning of the quantum of action" " . European Physical Journal H . 42 (4–5): 507–521. arXiv : 1708.04676 . Bibcode : 2017EPJH...42..507P . doi : 10.1140/epjh/e2017-80034-x . S2CID 119208278 .