Arnold Sommerfeld

Arnold Sommerfeld 1897 in Göttingen

Arnold Johannes Wilhelm Sommerfeld (* 5. Dezember 1868 in Königsberg, Ostpreußen; † 26. April 1951 in München) war ein deutscher Mathematiker und theoretischer Physiker.

Leben

als Student in Königsberg 1889 (im Couleur der Burschenschaft Germania Königsberg)

Sommerfeld, Sohn eines naturwissenschaftlich interessierten praktischen Arztes, begann nach dem Abitur am Altstädtischen Gymnasium 1886 ein Studium der Mathematik an der Albertina in Königsberg, einer der ersten Hochschulen, an der die Theoretische Physik als eigenständiges Fach eingerichtet worden war. Zu seinen akademischen Lehrern zählten so bedeutende Gelehrte wie David Hilbert, Ferdinand von Lindemann und Adolf Hurwitz. Während seines Studiums bestritt er als Mitglied der Burschenschaft Germania Königsberg zahlreiche Mensuren. Von einem dieser Fechtkämpfe trug er einen markanten Schmiss auf der Stirn davon. Er promovierte in Königsberg 1891 über Die willkürlichen Functionen in der mathematischen Physik. In seiner Frühzeit wurde Sommerfeld entscheidend von Emil Wiechert beeinflusst. Auch später bestand zwischen Sommerfeld und Wiechert eine gute Freundschaft. Der frühe Briefwechsel zwischen Sommerfeld und Wiechert wurde von Wilfried Schröder (Arch. Hist. ex. Sci, 1984) herausgegeben.

1893 ging Sommerfeld nach dem Militärdienst an die Universität Göttingen, dem damaligen Zentrum der mathematischen Wissenschaft in Deutschland. Er wurde dort zunächst Assistent am mineralogischen Institut, sein Hauptinteresse blieben aber weiterhin die Mathematik und die mathematische Physik. 1894 wurde er Assistent des Mathematikers Felix Klein, der sein wissenschaftliches Vorbild wurde. Er verfasste unter ihm 1895 seine Habilitationsschrift Mathematische Theorie der Diffraction und wurde danach zunächst Privatdozent für Mathematik. Mit Klein verfasste er auch ein Buch über die Theorie des Kreisels und wurde von diesem beauftragt, verschiedene Abschnitte über Physik in der Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften zu verfassen.

Arnold Sommerfeld, Stuttgart 1935

Sommerfeld heiratete 1897 Johanna Höpfner (1874–1955), die Tochter des Literaturhistorikers und Kurators Ernst Höpfner (1836–1915). Er erhielt einen Ruf auf eine ordentliche Professur der Mathematik an die Bergakademie Clausthal, 1900 folgte der Lehrstuhl für Technische Mechanik an der RWTH Aachen. 1906 erhielt er dann eine Professur für Theoretische Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München, wo er ein bedeutendes Zentrum für theoretische Physik aufbaute. Hier verbrachte er, obwohl er Angebote auf andere renommierte Lehrstühle erhielt, den Rest seiner Laufbahn, unterbrochen durch eine Gastprofessur in den USA (University of Wisconsin, 1922/23) und durch eine Reise als akademischer Lehrer, die ihn nach Asien (Indien, China, Japan) und in die USA führte (1928/29). 1935 wurde er emeritiert, unterrichtete aber noch bis 1940. Ursache dieses langen Übergangs war die Nachfolgefrage: Sommerfeld favorisierte Werner Heisenberg als seinen Nachfolger, stieß aber auf Widerstand von Vertretern der "Deutschen Physik", die letztlich ihren – nach Sommerfelds Ansicht schlechtesten^[1] aller zur Auswahl stehenden – Kandidaten durchsetzten: Wilhelm Müller. Nach dem Ende der nationalsozialistischen Diktatur bemühte sich Sommerfeld nach 1945 erneut um einen Nachfolger, der die Tradition seiner Schule würde fortsetzen können, und schlug unter anderem Werner Heisenberg, Karl Bechert, Hans Bethe und Carl Friedrich von Weizsäcker vor, die aber ablehnten.

Sommerfeld starb 1951 an den Folgen eines Verkehrsunfalls.

Leistungen

Sommerfeld-Büste, München, LMU, Theresienstr. 37

Sommerfeld zählt neben Max Planck, Albert Einstein und Niels Bohr zu den Forschern, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts die moderne Theoretische Physik mit ihren Grundpfeilern Quantenphysik und Relativitätstheorie schufen und zum Fundament der Physik machten. Er war sowohl als Forscher wie auch als akademischer Lehrer bedeutend. Sein Beitrag zur Wissenschaft bestand weniger in der Formulierung neuer, umwälzender physikalischer Theorien als vielmehr in der Anwendung fortschrittlicher mathematischer Methoden auf physikalische und technische Probleme. Ein wichtiger Beitrag zur frühen Quantentheorie war die Erweiterung des bohrschen Atommodells, so dass mit diesem auch die Feinstruktur der Spektrallinien des Wasserstoffs erklärt werden konnte (bohr-sommerfeldsches Atommodell). Er führte die Feinstrukturkonstante α ein. Weiterhin entwickelte er eine Theorie der Röntgenstrahlung, verbesserte die Drude-Theorie der Metallelektronen durch Anwendung der Quantenmechanik (Drude-Sommerfeld-Theorie) und arbeitete eine umfassende Theorie des Kreisels aus. Sommerfeld war auch einer der ersten Physiker, die Albert Einsteins Spezielle Relativitätstheorie akzeptierten, anwendeten und damit durchzusetzen halfen. Weiterhin befasste Sommerfeld sich mit hydrodynamischen Gleitlagern und entwickelte die nach ihm benannte Sommerfeld-Zahl als Maß für die Belastung eines Lagers.

Viele berühmte, zum Teil mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Physiker des 20. Jahrhunderts stammen aus der so genannten Sommerfeldschule der Theoretischen Physik, waren also in ihrer Laufbahn einmal bei ihm Assistent, Doktorand oder nahmen zeitweilig an seinen Lehrveranstaltungen teil. Diese Schule hat die Entwicklung ihrer Wissenschaft (insbesondere der Quantentheorie und deren Verbreitung) stark beeinflusst, sowohl wegen der Qualität ihrer Arbeiten wie auch durch viele Lehrstühle, die in Deutschland und den USA durch ihre Vertreter in der Folgezeit besetzt wurden. Mit Werner Heisenberg und Wolfgang Pauli haben zwei der bei der Formulierung der Quantenmechanik maßgeblichen Forscher bei Sommerfeld promoviert. Weitere Schüler waren u. a. Peter Debye, Hans Bethe, Isidor Isaac Rabi und Linus Carl Pauling.

Auch als Verfasser von Fachbüchern nahm Sommerfeld Einfluss auf die Wissenschaft. Sein 1919 erstmals publiziertes Buch Atombau und Spektrallinien erschien in den folgenden Jahren in ständig erweiterten Auflagen, welche die rasche Entwicklung der Atomphysik in dieser Zeit widerspiegeln. Es war lange Zeit eine der wichtigsten Publikationen, die theoretische Erkenntnisse der jungen Quantenmechanik den Experimentatoren zugänglich machten und auch bei der Ausbildung der Studenten eine herausragende Rolle spielten.

Sommerfeld war seit 1908 Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften und seit 1926 Fellow der Royal Society London. Ihm wurde 1917 von der Preußischen Akademie der Wissenschaften die Helmholtz-Medaille und 1931 von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft die Max-Planck-Medaille verliehen. 1949 erhielt er die Oersted Medal der AAPT.

Nach ihm benannt wurden das Arnold Sommerfeld Center, Forschungszentrum für theoretische Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München sowie der Arnold-Sommerfeld-Preis der Mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse der Bayerischen Akademie der Wissenschaften.

Zitate

Albert Einstein über Arnold Sommerfeld:

• "Was ich an Ihnen besonders bewundere ist, dass Sie eine grosse Zahl junger Talente wie aus dem Boden gestampft haben. Das ist etwas ganz Eigenartiges. Sie müssen eine Gabe haben, die Geister Ihrer Hörer zu veredeln und zu aktivieren." - Albert Einstein im Brief vom 14. Januar 1922 an Arnold Sommerfeld; zitiert in David C. Cassidy: "Werner Heisenberg : Leben und Werk" - Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2001 - ISBN 3-8274-1116-5 - Seite 132.

Werke

• Theorie des Kreisels. 4 Bände (zusammen mit Felix Klein), Leipzig 1897–1910
• Atombau und Spektrallinien. Braunschweig 1919, Harri Deutsch 1978, ISBN 978-3-87144-484-5.
• Vorlesungen über theoretische Physik, neu herausgegeben im Verlag Harri Deutsch, Frankfurt:
  • Band 1: Mechanik. Leipzig 1943, Harri Deutsch 1994, ISBN 978-3-87144-374-9.
  • Band 2: Mechanik der deformierbaren Medien. Leipzig 1945, Harri Deutsch 1992, ISBN 978-3-87144-375-6.
  • Band 3: Elektrodynamik. Wiesbaden 1948, Harri Deutsch 2005, ISBN 978-3-87144-376-3.
  • Band 4: Optik. Wiesbaden 1950, Harri Deutsch 1988, ISBN 978-3-87144-377-0.
  • Band 5: Thermodynamik und Statistik. Wiesbaden 1952, Harri Deutsch 1988, ISBN 978-3-87144-378-7.
  • Band 6: Partielle Differentialgleichungen der Physik. Leipzig 1945, Harri Deutsch 1992, ISBN 978-3-87144-379-4.

Literatur

• Michael Eckert: Die Atomphysiker. Eine Geschichte der theoretischen Physik am Beispiel der Sommerfeldschule. Vieweg, Braunschweig 1993 ISBN 3-528-06500-1.

Einzelnachweise

1. ↑ Zitat: "Mit 70 Jahren trat ich von meinem Lehramt zurück und erhielt den denkbar schlechtesten Nachfolger." - Arnold Sommerfeld: Gesammelte Schriften; Band 4 - Vieweg Verlag 1968 - "Autobiographische Skizze", Seite 679

Weblinks

 Commons: Arnold Sommerfeld – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wikiquote: Arnold Sommerfeld – Zitate

• Literatur von und über Arnold Sommerfeld im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• Arnold Sommerfeld. In: MacTutor History of Mathematics archive (englisch)
• Biographie und wissenschaftlicher Briefwechsel
• Ausführliche englische Biographie, American Philosophical Society

Bücher und Aufsätze von Sommerfeld online:

• Mathematische Theorie der Diffraction, Mathematische Annalen 1896
• Sommerfeld-Artikel in der Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften:
  • Bd.2-1-1 Die Randwertaufgaben in der Theorie der partiellen Differentialgleichungen, 1900
  • Bd.5-2, Elektrizität und Optik: mit Richard Reiff Standpunkt der Fernwirkung, Elementargesetze, 1902
• Zur analytischen Theorie der Wärmeleitung, Mathematische Annalen, Band 45, 1894.

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