بول إهرنفست

بول إهرنفست ( بالألمانية النمساوية: [ ˈpaʊl ˈeːrənfɛst ] ؛ 18 يناير 1880 - 25 سبتمبر 1933) كان فيزيائيًا نظريًا نمساويًا قدم إسهاماتٍ جليلة في الميكانيكا الإحصائية وعلاقتها بميكانيكا الكم ، بما في ذلك نظرية الانتقال الطوري ^{[ 1 ]} ونظرية إهرنفست . صادق ألبرت أينشتاين خلال زيارةٍ له إلى براغ عام 1912، وأصبح أستاذًا في جامعة ليدن، حيث كان يستضيف أينشتاين باستمرار. ^{[ 2 ]} وفي عام 1933، أقدم إهرنفست، الذي كان يعاني من الاكتئاب، على قتل ابنه المعاق، واسيك، ثم انتحر.

وُلد بول إهرنفست في 18 يناير 1880 في فيينا لأبوين يهوديين ، ^{[ 3 ]} كانا في الأصل من لوشتيتسه في مورافيا (التي تُعد الآن جزءًا من جمهورية التشيك ). كان والداه، سيغموند إهرنفست ويوهانا يلينك، يديران متجرًا للبقالة. تفوق إهرنفست في المدرسة الابتدائية، لكنه لم يحقق نتائج جيدة في المدرسة الثانوية الأكاديمية ، حيث كانت الرياضيات مادته المفضلة . بعد انتقاله إلى مدرسة فرانز جوزيف الثانوية ، تحسنت علاماته. وفي عام 1899، اجتاز الامتحانات النهائية .

تخصص في الكيمياء في معهد فيينا للتكنولوجيا ، لكنه التحق بدورات في جامعة فيينا ، ولا سيما مع لودفيج بولتزمان حول نظريته الحركية للديناميكا الحرارية . كان لهذه المحاضرات أثر بالغ عليه، إذ ساهمت بشكل كبير في تنمية اهتمامه بالفيزياء النظرية ، وحددت مجال بحثه الرئيسي لسنوات لاحقة، وقدمت مثالاً يحتذى به في التدريس المُلهم. في ذلك الوقت، كان من المعتاد في العالم الناطق بالألمانية الدراسة في أكثر من جامعة، وفي عام ١٩٠١، انتقل إهرنفست إلى جامعة غوتنغن، التي كانت حتى عام ١٩٣٣ مركزًا هامًا للرياضيات والفيزياء النظرية. هناك التقى بزوجته المستقبلية، تاتيانا أفاناسيفا ، وهي عالمة رياضيات شابة وُلدت في كييف (عاصمة محافظة كييف آنذاك ، الإمبراطورية الروسية ) وتلقت تعليمها في سانت بطرسبرغ . وفي عام ١٩٠٣، التقى بالفيزيائي الهولندي هندريك لورنتز خلال زيارة قصيرة إلى ليدن ، هولندا. كتب أطروحته عن Die Bewegung starrer Körper in Flüssigkeiten und die Mechanik von Hertz ( حركة الأجسام الصلبة في الموائع وميكانيكا هيرتز ) ^{[ 4 ]} وحصل على درجة الدكتوراه. في 23 يونيو 1904 في فيينا، حيث مكث من 1904 إلى 1905.

في 21 ديسمبر 1904، تزوج من أفاناسيفا، التي تعاونت معه في عمله. أنجبا ابنتين وولدين: تاتيانا (تانيا) (1905-1984) التي أصبحت عالمة رياضيات أيضًا؛ غالينكا (غاليا) (1910-1979) التي أصبحت كاتبة ورسامة كتب أطفال؛ بول الابن (بافليك) (1915-1939) الذي أصبح فيزيائيًا؛ وفاسيلي (فاسيك) (1918-1933). ^{[ 5 ]}

عاد آل إهرنفست إلى غوتينغن في سبتمبر 1906. ولم يروا بولتزمان مجددًا، إذ انتحر في الخامس من سبتمبر في دوينو بالقرب من ترييستي . ونشر إهرنفست نعيًا مطولًا يصف إنجازات بولتزمان. وكان فيليكس كلاين ، عميد رياضيات غوتينغن ورئيس تحرير موسوعة العلوم الرياضية ، قد كلف بولتزمان بكتابة مراجعة حول الميكانيكا الإحصائية. والآن، طلب من إهرنفست تولي هذه المهمة. عمل إهرنفست مع زوجته على هذه المراجعة لعدة سنوات، ولم تُنشر المقالة إلا في عام 1911. وهي مراجعة لأعمال بولتزمان ومدرسته، وتتميز بأسلوبها الخاص: تحليل منطقي دقيق للفرضيات الأساسية، وتحديد واضح للمسائل التي لم تُحل، وشرح للمبادئ العامة من خلال أمثلة واضحة مختارة بعناية.

في عام ١٩٠٧، انتقل الزوجان إلى سانت بطرسبرغ. وجد إهرنفست هناك أصدقاء مقربين، ولا سيما الفيزيائي أ. ف. جوفي ، لكنه شعر بالعزلة العلمية. علاوة على ذلك، ولأنه لم يكن يرغب في الإفصاح عن انتمائه لأي طائفة دينية، لم يتمكن من التقدم لوظيفة أستاذ، وبالتالي لم تكن لديه أي فرصة للحصول على منصب دائم. ^{[ ٦ ]} في عام ١٩١٢، قام إهرنفست بجولة في الجامعات الناطقة بالألمانية على أمل الحصول على وظيفة. زار برلين، حيث التقى ماكس بلانك ؛ ولايبزيغ ، حيث التقى بصديقه القديم عالم الرياضيات الألماني غوستاف هيرغلوتز ؛ وميونيخ ، حيث التقى بالفيزيائي النظري أرنولد سومرفيلد ؛ وزيورخ ؛ وفيينا. في براغ، التقى ألبرت أينشتاين لأول مرة، وظلّا صديقين مقربين بعد ذلك. أوصى أينشتاين بأن يخلفه إهرنفست في منصبه في براغ، لكن الخطة فشلت لأن إهرنفست أعلن نفسه ملحدًا. ^{[ 7 ] [ 8 ]} عرض عليه سومرفيلد منصبًا في ميونيخ، لكن إهرنفست تلقى عرضًا أفضل؛ وفي الوقت نفسه حدث تحول غير متوقع في الأحداث: استقال إتش إيه لورنتز من منصبه في جامعة ليدن ، وبناءً على نصيحته، تم تعيين إهرنفست خلفًا له.

المسيرة الأكاديمية

في أكتوبر 1912، وصل إهرنفست إلى لايدن، وفي 4 ديسمبر، ألقى محاضرته الافتتاحية بعنوان "حول أزمة فرضية الأثير الضوئي". وبقي في لايدن طوال حياته المهنية. ولتحفيز التفاعل وتبادل الخبرات بين طلاب الفيزياء، أسس إهرنفست حلقة نقاش وجمعية دراسية أطلق عليها اسم " جرة لايدن ". وحافظ على تواصل وثيق مع علماء فيزياء بارزين في البلاد وخارجها، ودعاهم لزيارة لايدن وإلقاء محاضرات ضمن سلسلة محاضراته. ^{[ 9 ]} كان إهرنفست مناظراً بارعاً، سريعاً في تحديد نقاط الضعف وتلخيص النقاط الأساسية.

في محاضراته، ركّز إهرنفست على النماذج والأمثلة البسيطة لتوضيح الافتراضات الأساسية. كانت فصوله صغيرة، وكان يحرص على التعرّف على الطلاب الذين يرتادون قاعة القراءة. ^{[ 10 ]} ورغم أن قلةً منهم قُبلوا كتخصص رئيسي في الفيزياء النظرية، إلا أنه كان يُجري معهم نقاشات مطوّلة بشكل شبه يومي. وفقًا لأينشتاين:

لم يكن مجرد أفضل معلم عرفته في مهنتنا، بل كان أيضًا شغوفًا بتنمية الإنسان ومصيره، وخاصة طلابه. كان فهم الآخرين، وكسب صداقتهم وثقتهم، ومساعدة كل من يواجه صراعات خارجية أو داخلية، وتشجيع المواهب الشابة - كل هذا كان جوهره الحقيقي، بل ربما أكثر من انغماسه في المشكلات العلمية. ^{[ 11 ]}

إذا شعر إهرنفست أنه لم يعد بإمكانه تعليم الطالب أكثر من ذلك، كان يرسله إلى مراكز أخرى في أوروبا لمزيد من التدريب. كما كان يشجع الطلاب على قبول وظائف في الخارج. من بين طلابه يوهانس بورغرز ، وهندريك كرامرز ، وديرك كوستر ، وجورج أولينبيك ، وصموئيل غودسميت ، الذين اشتهروا باقتراحهم المشترك لمفهوم دوران الإلكترون ، ويان تينبرغن ، وأرند روتجرز ، وهندريك كازيمير ، وجيرهارد ديك ، وديرك ستريك ، وجيرارد كويبر . وشمل مساعدوه يوري كروتكوف ، وفيكتور تركال ، وأدريان فوكر ، وبول إبشتاين ، وغريغوري برايت . ومن بين العلماء الأجانب الشباب الآخرين الذين قضوا فترات طويلة في مختبره: غونار نوردستروم ، وإنريكو فيرمي ، وإيغور تام ، وأوسكار كلاين ، وج. روبرت أوبنهايمر ، ووالتر إلساسر ، ورالف كرونيغ ، وفيرنر هايزنبرغ ، وبول ديراك ، وديفيد دينيسون .

كان لدى إهرنفست آراء متضاربة حول العلوم والتقدم التكنولوجي والقضايا الثقافية والاجتماعية. ^{[ 12 ]}

في عام 1919، أصبح عضواً في الأكاديمية الملكية الهولندية للفنون والعلوم . ^{[ 13 ]}

تتناول معظم أبحاث إهرنفست العلمية في المقام الأول المبادئ الأساسية، وتسعى إلى توضيح مواضيع فرعية محددة. وتشتهر منشوراته بوضوحها ومباشرتها، وبقدرتها على حل المفارقات من خلال تقديم شروحات أكثر دقة. ويتجلى منهجه بوضوح في رسالته إلى روبرت أوبنهايمر في صيف عام 1928، بعد أن دعا أوبنهايمر نفسه للإقامة لفترة طويلة في لايدن.

إذا كنت تنوي العودة إلى استخدام أساليب رياضية معقدة خلال العام القادم في أوروبا، فأرجو منك ليس فقط عدم القدوم إلى لايدن، بل إن أمكن، عدم القدوم إلى هولندا أيضاً، وذلك ببساطة لأنني أكنّ لك محبة كبيرة وأرغب في الحفاظ عليها. أما إذا كنت، على العكس، ترغب في قضاء الأشهر القليلة الأولى على الأقل بصبر وراحة وسعادة في مناقشات تدور حول نفس النقاط الأساسية، وتتبادل أطراف الحديث حول بعض الأسئلة الجوهرية معي ومع شبابنا – ودون التفكير كثيراً في النشر (!!!) – فأنا أرحب بك ترحيباً حاراً! ^{[ 16 ]}

ومن سماته المميزة أنه لم يكن يحب التجريد الذي تمثله نظرية الكم الجديدة لهايزنبرغ وديراك.

يُعدّ إسهام إهرنفست الأهم بين عامي 1912 و1933 نظرية الثوابت الأديباتية . ^{[ 17 ] [ 18 ]} وهو مفهوم مُستمد من الميكانيكا الكلاسيكية ، يُمكن استخدامه لتحسين بعض أساليب نموذج نيلز بور للذرة (مع أن إهرنفست لم يتقبّل أفكار بور في البداية )، كما أنه يُنشئ رابطًا بين الميكانيكا الذرية والميكانيكا الإحصائية. وقدّم إهرنفست إسهاماتٍ كبيرة في فيزياء الكم ، بما في ذلك نظرية التحولات الطورية ^{[ 19 ]} ونظرية إهرنفست ، التي تنص على أن القيم المتوقعة لنظام كمي تتوافق مع الميكانيكا الكلاسيكية. كما يُنسب إليه أيضًا مفارقة إهرنفست ، وهي مفارقة ظاهرة في النسبية لا تزال محل نقاش، ونموذج إهرنفست ، وزمن إهرنفست ، وهو الزمن الذي يُميّز الفرق بين الديناميكا الكمية للكميات القابلة للرصد والديناميكا الكلاسيكية.

كان إهرنفست مهتمًا أيضًا بتطوير نظريات رياضية للاقتصاد. وقد حفز هذا الاهتمام اعتقاده بضرورة وجود تشابه بين الديناميكا الحرارية والعمليات الاقتصادية. ورغم أن هذا لم يُثمر عن منشورات، إلا أنه شجع طالبه يان تينبرجن على البحث في هذا المجال. وقد خصص تينبرجن أطروحته لمسائل من الفيزياء والاقتصاد، وأصبح فيما بعد خبيرًا اقتصاديًا وحصل على أول جائزة نوبل التذكارية في العلوم الاقتصادية عام 1969.

كان إهرنفست مقربًا بشكل خاص من كل من أينشتاين وبور. بعد زيارة نيلز بور الأولى إلى ليدن عام 1919، لحضور مناقشة أطروحة هانز كرامرز ، كتب إلى إهرنفست:

أجلس الآن وأفكر في كل ما أخبرتني به عن أمور كثيرة ومتنوعة، ومهما فكرت، أشعر أنني تعلمت منك الكثير مما سيكون ذا أهمية بالغة بالنسبة لي؛ ولكن في الوقت نفسه، أتمنى بشدة أن أعبر عن سعادتي بصداقتك وامتناني للثقة والتعاطف اللذين أظهرتهما لي، فأجد نفسي عاجزاً تماماً عن إيجاد الكلمات المناسبة. ^{[ 11 ]}

بناءً على دعوته، قبل آينشتاين عام ١٩٢٠ منصب أستاذ استثنائي في جامعة لايدن. أتاح له هذا الترتيب زيارة لايدن لبضعة أسابيع كل عام، حيث كان يقيم في منزل إهرنفست. وفي عام ١٩٢٣، مكث آينشتاين هناك ستة أسابيع بعد أن هدده قوميون ألمان متطرفون في برلين بالقتل. وبمناسبة الذكرى الخمسين لحصول لورنتز على الدكتوراه (ديسمبر ١٩٢٥)، دعا إهرنفست كلاً من بور وآينشتاين إلى لايدن في محاولة لتسوية خلافاتهما العلمية حول نظرية الكم الناشئة. واستمرت هذه المناقشات في مؤتمر سولفاي عام ١٩٢٧ ، حيث فضّل إهرنفست، على الرغم من استيائه الشديد، حجة بور في هذا النقاش الكبير.

استخدم إهرنفست لغة ألمانية زاهية في محاضراته في الفيزياء: ^{[ 20 ]}

Das ist der Springende Punkt (الترجمة: هذه هي النقطة الحاسمة) Das ist wo der Frosch ins Wasser Springt (هذا هو المكان الذي يقفز فيه الضفدع في الماء) Das ist der Patentanspruch (هذا هو جوهر المطالبة ببراءة الاختراع) Da hat Herr ... schliesslich die Ratte aus der Suppe gezogen (هناك قام السيد X أخيرًا بسحب الفأر من الحساء) [عندما قام أحد العلماء حل مشكلة فوضوية] Je besser man's versteht um so besser steht es dort (كلما فهم الشخص بشكل أفضل، كلما تمت كتابته هناك بشكل أفضل) [تعليق إيرنفست عندما سئل ديراك كتابيًا عن تفسير لعمله، وقام ديراك ببساطة بإعادة إنتاج تفسيره السابق تمامًا]

تستمر الندوة المسائية الشهرية في الفيزياء في جامعة ليدن، والتي بدأها إهرنفست في عام 1912 في منزله، تحت اسم Colloquium Ehrenfestii . ^{[ 21 ]}

يرعى المعهد النمساوي للبصريات الكمومية والمعلومات الكمومية جائزة بول إهرنفست السنوية لأفضل ورقة بحثية في مجال أسس الكم . ^{[ 22 ]}

يرعى المجلس الهولندي للفيزياء جائزة أطروحة إهرنفست-أفاناسجيوا السنوية . ^{[ 23 ]}

إن سردًا خياليًا لحياة إهرنفست هو موضوع القسم الأول من رواية بنيامين لابوتوت لعام 2023 بعنوان "المجنون" .

• HBG Casimir : الواقع العشوائي - نصف قرن من العلم. نيويورك ، هاربر آند رو ، 1983.
• مارتن ج. كلاين : بول إهرنفست: نشأة عالم فيزياء نظرية. سيرة بول إهرنفست. أمستردام : إلسيفير . ISBN 0-7204-0163-1طبعة 1985: رقم ISBN 0-444-86948-4

• المصير المأساوي للفيزيائي بول إهرنفست