Карл Шварцшильд

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Карл Шварцшильд

Karl Schwarzschild
Karl schwarzschild.portrait.jpg
Дата рождения 9 октября 1873 года
Место рождения Франкфурт-на-Майне, Германия
Дата смерти 11 мая 1916 года
Место смерти Потсдам, Германия









Награды и премии Железный крест 2-го класса



Карл Шварцшильд (нем. Karl Schwarzschild) — германский астроном и физик, один из основоположников теоретической астрофизики[1].

Содержание

[править] Карьера

Родился 9 октября 1873 года во Франкфурте-на-Майне старшим из 6 детей в еврейской семье Мозеса Мартина Шварцшильда и Генриетты Сабел; род Шварцшильда (Шварцшильд по-немецки буквально «чёрный щит»; ср. Ротшильд — «красный шит») обосновался во Франкфурте-на-Майне в середине XV века. Отец — видный представитель торгового сословия города. Сестра Клара была женой астрофизика Роберта Эмдена.

До 11 лет учился в еврейской школе, затем в Государственной гимназии имени Лессинга во Франкфурте, с этого времени стал увлекаться астрономией, собирал карманные деньги для покупки линз и сооружения телескопа. Этот интерес поощрялся другом его отца, профессором Эпштейном, владевшим собственной любительской обсерваторией; Карл Шварцшильд подружился с его сыном, Паулем Эпштейном, ставшим известным математиком.

В 15 или 16 лет в солидном астрономическом журнале опубликовал две небольшие статьи об определении орбит планет и двойных звёзд (по теории звёздных орбит), что немало способствовало его академической карьере, несмотря на отказ принять христианство.

В 18911893 годах окончил университет Страсбурга, где изучал астрономию.

В 18931896 годах с большим отличием (summa cum laude) окончил Мюнхенский университет, получив учёную степень доктора; темой его диссертации было: «К теории Пуанкаре фигур равновесия во вращающихся однородных жидких массах».

С октября 1896 года — ассистент в обсерватории Куффнера близ Вены, где занимался фотометрией звёзд, разработал формулу определения времени выдержки для астрономической фотометрии и обнаружил явление невзаимозаместимости в фотографии («эффект Шварцшильда»).

В 1899 году получил должность приват-доцента в Мюнхенском университете, защитив хабилитационную диссертацию об измерениях блеска звёзд.

В 1900 году, до появления ОТО, изучал возможность того, что пространство является неевклидовым, получив нижнее ограничение на радиус кривизны пространства 4 миллионов астрономических единиц для случая эллиптической геометрии и 100 миллионов астрономических единиц — для гиперболической геометрии. Кроме того, Шварцшильд исследовал движение пылевых частиц в хвостах комет под действием лучевого давления и вывел из наблюдений размеры данных частиц.

11 июня 1909 года избран членом Королевского астрономического общества в Лондоне.

В 19011909 годах — экстраординарный (а с 1902 года — ординарный, то есть полный) профессор в Гёттингенском университете и одновременно директор обсерватории Геттингенского университета, где работал с такими учёными, как Давид Гильберт и Герман Минковский, занимался электродинамикой и геометрической оптикой, выполнил большой обзор фотографических звёздных величин и установил различие между фотографическими и визуальными звёздными величинами, изучал перенос излучения в звёздах и фотосфере Солнца.

Принимал участие в экспедиции в Алжир для наблюдения полного солнечного затмения 30 августа 1905 года.

В 1905 году был избран членом Геттингенского научного общества.

В 1906 году ввёл понятие лучистого равновесия, фундаментальное для моделирования звёздных атмосфер.

22 октября 1909 года женился на нееврейке (родители обоих противились этому браку).

В том же 1909 году был избран иностранным членом Лондонского королевского общества.

С конца 1909 года — директор Астрофизической обсерватории в Потсдаме (директор Потсдамской астрофизической обсерватории). Опубликовал монографию «Aktinometrie» (1 ч. — 1910, 2 ч. — 1912). Интересовался спектрометрией, исследовал фотографии кометы Галлея, полученные в период её возвращения в 1910 году. Летом 1910 года совершил поездку в Соединённые Штаты, посетив несколько американских обсерваторий. В 1910−1912 годах разработал и решил в общем виде интегральные уравнения звездной статистики, связывающие абсолютные и видимые характеристики звезд с их пространственной плотностью. В 1914 году безуспешно пытался обнаружить предсказанное теорией относительности гравитационное красное смещение в солнечных спектрах.

В 1912 году избран членом Прусской академии наук.

В 1914 году, с началом Первой мировой войны, негодуя на вероломное нападение Антанты на Германию, Карл Шварцшильд, несмотря на возраст, вступил добровольцем в германскую армию; сначала служил в Намюре, в вынужденно занятой германской армией Бельгии, на военной метеорологической станции, затем, получив звание лейтенанта, был переведён в штаб дивизии дальнобойной артиллерии, дислоцированной сперва во Франции, а позже переведённой на русский фронт, где служил в штабе артиллерийской части и занимался расчётами траекторий снарядов. В 1915 году направил в Берлинскую Академию наук сообщение о поправках на ветер и плотность воздуха к траекториям полёта тяжёлых снарядов с точными расчётами, опубликованное лишь в 1920 году, после снятия секретности. Был награждён Железным крестом 2 класса.

18 ноября 1915 года, находясь в отпуске, присутствовал на лекции Альберта Эйнштейна перед Прусской академией наук в Берлине, на которой Эйнштейн представлял свою статью, объясняющую смещение перигелия Меркурия при помощи общей теории относительности.

На восточном фронте заболел редкой и в то время неизлечимой аутоиммунной болезнью пузырчаткой. В военном фронтовом госпитале в России написал две статьи по общей теории относительности и фундаментальную работу по квантовой теории Бора — Зоммерфельда, содержащую теорию эффекта Штарка для атома водорода.

В марте 1916 года был комиссован по болезни и вернулся в Германию.

Как учёный внёс существенный вклад практически во все разделы астрономии. Экспериментальная астрономия обязана Шварцшильду созданием ряда новых приборов, которые впервые позволили наблюдение и идентификацию многих небесных объектов (например, двойных звезд, благодаря дифракционной решетке, расположенной перед объективом телескопа). Стал автором «Геттингенской актинометрии», каталога, содержащего фотографическое определение блеска 3 500 звезд, закона почернения фотографической пластины (установил зависимость между интенсивностью света и временем его действия, с одной стороны, и степенью почернения фотопластины — с другой) и т. д. Ему принадлежит открытие эллипсоидного распределения скоростей звёзд; общее решение интегральных уравнений звёздной статистики; теория лучистого равновесия звездных атмосфер; установление зависимости между спектральным типом звезды и ее цветом; создание современной звездной кинематики (раздела астрономии, изучающего статистическими методами движение различных объектов в галактике); математическая теория распределения скоростей звезд; основное уравнение пространственного распределения звезд, обладающих сходными физическими характеристиками («радиус Шварцшильда»); бесспорный приоритет в применении в астрономии понятий и методов релятивистской и квантовой физики, позволивших Шварцшильду создать количественные теории звездных спектров, источников энергии и внутреннего строения звезд. Важное значение имеет сфера Шварцшильда — теоретическое предсказание Шварцшильдом чёрных дыр. Работы Шварцшильда по теории относительности содержали первые точные решения полевых уравнений общей теории относительности со сферической симметрией — внутреннее решение Шварцшильда для невращающегося шарообразного тела из однородной жидкости и внешнее решение Шварцшильда для статического пустого пространства вокруг сферически симметричного тела (второе сейчас именуют обычно просто решением Шварцшильда). Решение Шварцшильда было первым точным решением уравнений Эйнштейна с классической чёрной дырой. Независимо от А. Зоммерфельда сформулировал общие законы квантования энергии, теоретически обосновал эффект Штарка (расщепление спектральных линий в электрических полях), первым дал точное и полное решение уравнений гравитации общей теории относительности, внёс вклад в геометрическую оптику и пр.

Был женат на Эльзе Розенбах, дочери профессора хирургии Гёттингенского университета и внучке химика Фридриха Вёлера, имел троих детей — Агата, Мартин Шварцшильд и Альфред.

Скончался 11 мая 1916 года в Потсдаме.

[править] Труды

Равновесные фигуры вращающейся жидкости

Schwarzschild K. Die Poincaresche Theorie Des Gleichgewichts Einer Homogenen Rotierenden Flussigkeitsmasse. — BiblioLife, 2013. — 87 с. — ISBN 9781295437337.

Оптические системы
  • Untersuchungen zur geometrischen Optik I. Einleitung in die Fehlertheorie optischer Instrumente auf Grund des Eikonalbegriffs, 1906, Abhandlungen der Gesellschaft der Wissenschaften in Göttingen, Band 4, Nummero 1, S. 1-31
  • Untersuchungen zur geometrischen Optik II. Theorie der Spiegelteleskope, 1906, Abhandlungen der Gesellschaft der Wissenschaften in Göttingen, Band 4, Nummero 2, S. 1-28
  • Untersuchungen zur geometrischen Optik III. Über die astrophotographischen Objektive, 1906, Abhandlungen der Gesellschaft der Wissenschaften in Göttingen, Band 4, Nummero 3, S. 1-54
  • Über Differenzformeln zur Durchrechnung optischer Systeme, 1907, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, S. 551—570
Измерения блеска
  • Aktinometrie der Sterne der B. D. bis zur Größe 7.5 in der Zone 0° bis +20° Deklination. Teil A. Unter Mitwirkung von Br. Meyermann, A. Kohlschütter und O. Birck, 1910, Abhandlungen der Gesellschaft der Wissenschaften in Göttingen, Band 6, Numero 6, S. 1-117
Теория звёздных атмосфер
  • Über das Gleichgewicht der Sonnenatmosphäre], 1906, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, S. 41-53. (im Web verfügbar in der European Digital Mathematics Library, auf Deutsch).
  • Über Diffusion und Absorption in der Sonnenatmosphäre, 1914, Sitzungsberichte der Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, S. 1183—1200
Теория рассеяния света малыми частицами
  • Die Beugung und Polarisation des Lichts durch einen Spalt. I., 1902, Mathematische Annalen, Band 55, S. 177—247
  • K. Schwarzschild, E. Kron: Ueber die Helligkeitsverteilung im Schweif des Halley´schen Kometen, 1911, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, S. 197—208
Вариационный принцип в электродинамике
  • Zur Elektrodynamik. I. Zwei Formen des Princips der Action in der Elektronentheorie, 1903, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, S. 126—131
  • Zur Elektrodynamik. II. Die elementare elektrodynamische Kraft, 1903, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, S. 132—141
  • Zur Elektrodynamik. III. Ueber die Bewegung des Elektrons, 1903, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, S. 245—278
Общая теория относительности
  • Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einstein’schen Theorie. Reimer, Berlin 1916, S. 189 ff. (Sitzungsberichte der Königlich-Preussischen Akademie der Wissenschaften; 1916)
  • Über das Gravitationsfeld einer Kugel aus inkompressibler Flüssigkeit. Reimer, Berlin 1916, S. 424—434 (Sitzungsberichte der Königlich-Preussischen Akademie der Wissenschaften; 1916)
Теория эффекта Штарка
  • Zur Quantenhypothese. 1916, Sitzungberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, S. 548—568
Прочие работы
  • Ueber die Eigenbewegungen der Fixsterne, 1907, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen], S. 614—632
  • Ueber die Bestimmung von Vertex und Apex nach der Ellipsoidhypothese aus einer geringeren Anzahl beobachteter Eigenbewegungen, 1908, Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen], S. 191—200
  • Die naturwissenschaftlichen Ergebnisse und Ziele der neueren Mechanik., 1904, Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung, Band 13, S. 145—156
  • Über die astronomische Ausbildung der Lehramtskandidaten., 1907, Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung, Band 16, S. 519—522
Собрания сочинений

Schwarzschild Karl Gesammelte Werke (Collected Works) / Ed. by Voigt Hans-Heinrich. — Springer Berlin Heidelberg, 1992. — Vol. 1—3. — ISBN 978-3-642-63467-3.

[править] См. также

[править] Источники

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты