Jun Ishiwara - Jun Ishiwara

Jun Ishiwara
Nascer ( 1881-01-15 )15 de janeiro de 1881
Faleceu 19 de janeiro de 1947 (1947-01-19)(com 66 anos)
Cidadania  Japão
Alma mater Universidade de Tóquio
Carreira científica
Campos física Teórica
Instituições Tohoku University
Orientador de doutorado Hantaro Nagaoka

Jun Ishiwara ou Atsushi Ishihara (石 原 純; 15 de janeiro de 1881 - 19 de janeiro de 1947) foi um físico teórico japonês, conhecido por seus trabalhos sobre a teoria eletrônica dos metais, a teoria da relatividade e a teoria quântica. Sendo o único cientista japonês que deu uma contribuição original à velha teoria quântica , em 1915, independentemente de outros cientistas, ele formulou regras de quantização para sistemas com vários graus de liberdade.

Biografia

Jun Ishiwara nasceu na família do sacerdote cristão Ryo Ishiwara e Chise Ishiwara. Em 1906, ele completou seus estudos no Departamento de Física Teórica da Universidade de Tóquio , onde foi aluno de Hantaro Nagaoka . Desde 1908, Ishiwara ensinou na Escola de Artilharia e Engenheiros do Exército e, em 1911, recebeu o cargo de Professor Assistente na Faculdade de Ciências da Universidade de Tohoku . De abril de 1912 a maio de 1914, ele treinou na Europa - na Universidade de Munique , ETH Zurique e Universidade de Leiden , onde trabalhou com Arnold Sommerfeld e Albert Einstein . Após retornar à sua terra natal, Ishiwara recebeu o cargo de professor na Universidade de Tohoku, e em 1919 por seu trabalho científico recebeu o Prêmio Imperial da Academia Japonesa .

Desde 1918, a atividade científica de Ishiwara começou a declinar. Em 1921, por causa de um caso de amor, ele foi forçado a tirar uma licença da universidade e, dois anos depois, finalmente se aposentou. Após a aposentadoria, dedicou-se principalmente à redação e ao jornalismo científico (nessa área foi um dos pioneiros no Japão), escreveu muitos livros e artigos populares sobre as últimas conquistas da ciência. No final de 1922, Ishiwara hospedou Einstein durante sua visita ao Japão; ele gravou e publicou uma série de discursos de Einstein, incluindo seu discurso em Kyoto, no qual Einstein, pela primeira vez, detalhou seu caminho para a criação da teoria da relatividade. A monografia de dois volumes de Ishiwara, intitulada "Problemas Fundamentais da Física", era muito popular entre jovens cientistas e especialistas; ele também editou a primeira coleção completa das obras de Einstein, publicada em uma tradução japonesa em 1922-1924. Além disso, Ishiwara era conhecido como um poeta que escreveu poemas no gênero tanka . Pouco antes da eclosão da Segunda Guerra Mundial, ele criticou o controle do governo sobre a ciência.

Realizações científicas

Teoria da relatividade

Ishiwara foi um dos primeiros estudiosos japoneses a se voltar para a teoria da relatividade; ele escreveu o primeiro artigo científico no Japão sobre este assunto. Em 1909-1911, ele estudou no âmbito desta teoria uma série de problemas específicos relacionados com a dinâmica dos elétrons, a propagação da luz em objetos em movimento e o cálculo do tensor de energia-momento do campo eletromagnético. Em 1913, com base no princípio da menor ação , ele derivou uma expressão para este tensor, previamente obtida por Hermann Minkowski . Ishiwara participou das discussões da primeira metade da década de 1910 (a década de 1910 a 1919) que antecedeu a criação da teoria geral da relatividade . Partindo da teoria escalar da gravitação proposta por Max Abraham e utilizando a então popular ideia da origem eletromagnética da matéria, o físico japonês desenvolveu sua própria teoria, na qual tentou unificar os campos eletromagnético e gravitacional, ou, mais precisamente, para deduzir o último do primeiro. Assumindo que a velocidade da luz é variável e reescrevendo as equações de Maxwell de acordo, ele mostrou que tal representação leva ao aparecimento de termos adicionais na lei de conservação de energia-momento que podem ser tratados como uma contribuição gravitacional. O resultado estava de acordo com a teoria de Abraham, mas posteriormente Ishiwara desenvolveu sua teoria em outra direção tentando harmonizá-la com a teoria da relatividade. O cientista também fez tentativas de construir uma teoria pentadimensional para unificação dos campos gravitacional e eletromagnético.

Física quântica

No primeiro artigo dedicado aos problemas da física quântica (1911), Ishiwara derivou a lei de Planck e tentou substanciar as propriedades ondulatórias da radiação com base na suposição de que consistia em quanta de luz . Assim, ele antecipou certas idéias de Louis de Broglie e Satyendra Nath Bose . No mesmo ano, ele apoiou a hipótese dos quanta de luz como uma possível explicação da natureza dos raios X e dos raios gama .

Em 1915, Ishiwara se tornou o primeiro cientista não ocidental a se referir à teoria do átomo de Bohr em um trabalho publicado. Em 4 de abril de 1915, apresentou à Tokyo Mathematico-Physical Society o artigo "O significado universal do quantum da ação" ("Universelle Bedeutung des Wirkungsquantums"), no qual tentava unir as idéias de Max Planck nas células elementares no espaço de fase , a ideia de quantizar o momento angular no modelo de átomo de Bohr e a hipótese de Arnold Sommerfeld sobre a mudança da integral de ação em processos quânticos. Ishiwara sugeriu que o movimento de um sistema quântico com graus de liberdade deve satisfazer a seguinte relação média entre os valores das coordenadas ( ) e os momentos correspondentes ( ) :, onde é a constante de Planck . Ishiwara mostrou que essa nova hipótese pode ser usada para reproduzir alguns efeitos quânticos conhecidos na época. Assim, ele conseguiu obter uma expressão para a quantização do momento angular no átomo de Bohr, levando em conta também a elipticidade das órbitas de elétrons, embora decorresse de sua teoria a necessidade de assumir a carga do núcleo do átomo de hidrogênio igual a duas cargas elementares. Como uma segunda aplicação da hipótese proposta, Ishiwara considerou o problema do efeito fotoelétrico , obtendo uma relação linear entre a energia do elétron e a frequência de radiação de acordo com a fórmula de Einstein. Mais tarde, no mesmo ano, Ishiwara apresentou outra hipótese, segundo a qual o produto da energia do átomo e o período de movimento do elétron no estado estacionário deveria ser igual ao número inteiro das constantes de Planck. Em 1918, ele vinculou o postulado proposto três anos antes à teoria dos invariantes adiabáticos .

Na mesma época, regras análogas para sistemas de quantização de muitos graus de liberdade foram obtidas independentemente por William Wilson e Sommerfeld e são normalmente chamadas de condições quânticas de Sommerfeld. A razão para o erro de Ishiwara, que se manifestou no cálculo do átomo de hidrogênio, aparentemente foi uma média supérflua sobre o número de graus de liberdade (dividindo por antes da soma). Ao mesmo tempo, sua condição quântica, que diferia da de Sommerfeld na presença de soma, permitia obter resultados corretos independentemente da escolha das coordenadas. Isso foi apontado em 1917 por Einstein, que, não sabendo da obra de Ishiwara, derivou a mesma relação e mostrou que no caso de coordenadas separáveis ​​dá as condições de Wilson e Sommerfeld.

Selecione as publicações

  • Ishiwara, junho (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, junho (1912). "Beiträge zur Theorie der Lichtquanten". Relatórios científicos da Tohoku University . 1 : 67–104.
  • Ishiwara, junho (1912). "Bericht über die Relativitätstheorie". Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik . 9 : 560–648.
  • Ishiwara, junho (1912). "Zur Theorie der Gravitation". Physikalische Zeitschrift . 13 : 1189–1193.
  • Ishiwara, junho (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, junho (1914). "Die elektronentheoretische Begründung der Elektrodynamik bewegter Körper". Jahrbuch der Radioaktivität und Elektronik . 11 : 167–186.
  • Ishiwara, junho (1914). "Die Grundlagen einer relativistischen und elektromagnetischen Gravitationstheorie". Physikalische Zeitschrift . 15 : 294–298, 506–510.
  • Ishiwara, junho (1915). "Zur relativistischen Theorie der Gravitation". Relatórios científicos da Tohoku University . 4 : 111–160.
  • Ishiwara, junho (1915). "Universelle Bedeutung des Wirkungsquantums". Tóquio Sugaku Buturi-gakkakiwi Kizi . 8 : 106-116. doi : 10.11429 / ptmps1907.8.4_106 .
  • Ishiwara, junho (1915). "Über den Fundamentalsatz der Quantentheorie". Tóquio Sugaku Buturi-gakkakiwi Kizi . 8 : 318–326. doi : 10.11429 / ptmps1907.8.10_318 .
  • Ishiwara, junho (1918). "Ryoshi-ron I, II, III [teoria quântica I, II, III]". Tokyo Butsuri-gakko Zasshi . 27 : 147–158, 183–195, 221–230.
  • Ishiwara, junho (1921). Sōtaisei Genri [Princípio da Relatividade] . Tóquio.
  • Ishiwara, junho (1926). Butsuri-gaku no Kisoteki Sho-mondai [Os problemas fundamentais da física] . Tóquio: Iwanami-shoten.

Referências

Fontes

  • Abiko, Seiya (2015). "Contribuições de Ishiwara para a teoria quântica inicial e a recepção da teoria quântica no Japão" : 1-8. Citar diário requer |journal=( ajuda )
  • Hirosige, Tetu (1981). "Ishiwara, Jun". Dicionário de Biografia Científica . 7 . Nova York: Charles Scribner's Sons. p. 26–27.
  • Mehra, Jagdish; Rechenberg, Helmut (1982). O desenvolvimento histórico da teoria quântica. Vol. 1, Parte 1: The Quantum Theory of Planck, Einstein, Bohr and Sommerfeld: Your Foundation and the Rise of Its Difficulties, 1900-1925 . Springer.
  • Nishio, S. (2011).科学 ジ ャ ー ナ リ ズ ム の 先 駆 者 者 ―― 評 伝 石 原 純 [Pioneer of Science Journalism: Biography of Jun Ishiwara] . Iwanami.
  • Pelogia, Karla; Brasil, Carlos Alexandre (2017). "Análise do" O significado universal do quantum de ação " de Jun Ishiwara . 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 .