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Arnold Sommerfeld

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

Inhaltsverzeichnis

Leben

Sommerfeld, Sohn eines naturwissenschaftlich interessierten praktischen Arztes, begann nach dem Abitur 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. Er promovierte dort 1891 über Die willkürlichen Functionen in der mathematischen Physik.

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.

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 Universität in 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 aller zur Auswahl stehenden – Kandidaten durchsetzten. 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 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 Sommerfeldzahl 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.

Werke

Literatur

Einige Bücher, Aufsätze von Sommerfeld online:

Personendaten
Sommerfeld, Arnold
deutscher Physiker
5. Dezember 1868
Königsberg (Preußen)
26. April 1951
München