Paul Ehrenfest (18 de enero de 1880 - 25 de septiembre de 1933) fue un físico teórico austríaco que realizó importantes contribuciones al tema de la mecánica estadística y sus relaciones con la mecánica cuántica , incluida la teoría de transición de fase [1] y el teorema de Ehrenfest . Se hizo amigo de Albert Einstein en una visita a Praga en 1912 y se convirtió en profesor en Leiden, donde recibió con frecuencia a Einstein. [2] Murió por asesinato-suicidio en 1933; mató a su hijo discapacitado Wassik, y luego a sí mismo.
Paul Ehrenfest nació el 18 de enero de 1880 en Viena , de padres judíos , [3] originarios de Loštice en Moravia (hoy parte de la República Checa ). Sus padres, Sigmund Ehrenfest y Johanna Jellinek, regentaban una tienda de comestibles. Aunque la familia no era demasiado religiosa, Paul estudió hebreo e historia del pueblo judío . Más tarde, siempre hizo hincapié en su ascendencia judía. Ehrenfest destacó en la escuela primaria, pero no le fue bien en el Akademisches Gymnasium , siendo su mejor materia las matemáticas . Tras trasladarse al Franz Josef Gymnasium, sus notas mejoraron. En 1899, aprobó los exámenes finales .
Se especializó en química en el Instituto Tecnológico de Viena , pero tomó cursos en la Universidad de Viena , en particular con Ludwig Boltzmann sobre su teoría cinética de la termodinámica . Estas conferencias tuvieron una profunda influencia: fueron fundamentales para desarrollar el interés de Ehrenfest en la física teórica , definieron su principal área de investigación para los años venideros y proporcionaron un ejemplo de enseñanza inspirada. En ese momento, era costumbre en el mundo de habla alemana estudiar en más de una universidad, y en 1901, Ehrenfest se trasladó a la Universidad de Gotinga, que hasta 1933 fue un sitio importante para las matemáticas y la física teórica. Allí conoció a su futura esposa, Tatyana Afanasyeva , una joven matemática nacida en Kiev (entonces capital de la Gobernación de Kiev , Imperio ruso ) y educada en San Petersburgo . Durante la primavera de 1903, conoció al físico holandés Hendrik Lorentz durante una breve visita a Leiden , Países Bajos. Escribió su tesis sobre el protagonista de Die Bewegung, Körper, en Flüssigkeiten und die Mechanik von Hertz ( El movimiento de los cuerpos rígidos en fluidos y la mecánica de Hertz ) [4] y obtuvo su doctorado. el 23 de junio de 1904 en Viena, donde permaneció de 1904 a 1905.
El 21 de diciembre de 1904 se casó con Afanasyeva, que colaboró con él en su obra. Tuvieron dos hijas y dos hijos: Tatiana ('Tanja') (1905-1984), que también se convirtió en matemática; Galinka ('Galja') (1910-1979), que se convirtió en autora e ilustradora de libros infantiles; Paul, Jr. ('Pavlik') (1915-1939), que también se convirtió en físico; y Vassily ('Wassik') (1918-1933). [5]
En septiembre de 1906, los Ehrenfest regresaron a Gotinga. No volverían a ver a Boltzmann: el 5 de septiembre, Boltzmann se suicidó en Duino, cerca de Trieste . Ehrenfest publicó un extenso obituario en el que describía los logros de Boltzmann. Felix Klein , decano de los matemáticos de Gotinga y editor jefe de la Enciclopedia de las Ciencias Matemáticas, había contado con Boltzmann para una revisión sobre mecánica estadística. Ahora le pidió a Ehrenfest que se hiciera cargo de esta tarea. Junto con su esposa, Ehrenfest trabajó en ella durante varios años; el artículo no se publicó hasta 1911. Es una revisión de la obra de Boltzmann y su escuela, y muestra un estilo propio: un agudo análisis lógico de las hipótesis fundamentales, una delineación clara de las cuestiones no resueltas y una explicación de los principios generales mediante ejemplos transparentes elegidos inteligentemente.
En 1907, la pareja se trasladó a San Petersburgo. Ehrenfest encontró buenos amigos allí, en particular el físico AF Joffe , pero se sintió científicamente aislado. Además, debido a que no estaba dispuesto a declarar su creencia en ninguna denominación religiosa, no podía solicitar una cátedra y, por lo tanto, no tenía perspectivas de conseguir un puesto permanente. [6] A principios de 1912, Ehrenfest emprendió una gira por las universidades de habla alemana con la esperanza de un puesto. Visitó Berlín donde vio a Max Planck , Leipzig donde conoció a su viejo amigo el matemático alemán Gustav Herglotz , Múnich donde conoció al físico teórico Arnold Sommerfeld , luego Zúrich y Viena. Mientras estaba en Praga conoció a Albert Einstein por primera vez, y siguieron siendo amigos cercanos a partir de entonces. Einstein recomendó a Ehrenfest para sucederlo en su puesto en Praga, pero el plan fracasó ya que Ehrenfest se declaró ateo . [7] [8] Sommerfeld le ofreció un puesto en Múnich, pero Ehrenfest recibió una mejor oferta; Al mismo tiempo se produjo un giro inesperado de los acontecimientos: HA Lorentz renunció a su puesto en la Universidad de Leiden y, por consejo suyo, Ehrenfest fue nombrado su sucesor.
En octubre de 1912, Ehrenfest llegó a Leiden y el 4 de diciembre dio su conferencia inaugural, Zur Krise der Lichtaether-Hypothese (Sobre la crisis de la hipótesis del éter ligero). Permaneció en Leiden durante el resto de su carrera. Con el fin de estimular la interacción y el intercambio entre los estudiantes de física, organizó un grupo de discusión y una asociación de estudio llamada De Leidsche Flesch (La botella de Leyden ). Mantuvo un estrecho contacto con físicos destacados dentro del país y en el extranjero, y los invitó a visitar la Universidad de Leiden y dar una presentación en su serie de conferencias. [9] Ehrenfest era un polemista excepcional, rápido para señalar las debilidades y resumir los puntos esenciales.
En sus clases, hacía hincapié en el uso de modelos y ejemplos sencillos para ilustrar y aclarar los supuestos básicos. Sus clases eran reducidas y se esforzaba por conocer a los estudiantes que utilizaban la sala de lectura. [10] Aunque pocos de ellos eran aceptados como estudiantes de física teórica, tenía largas discusiones con ellos casi a diario. Según Einstein:
No sólo fue el mejor profesor de nuestra profesión que he conocido; también se preocupó apasionadamente por el desarrollo y el destino de los hombres, especialmente de sus estudiantes. Comprender a los demás, ganarse su amistad y confianza, ayudar a cualquiera que estuviera envuelto en luchas externas o internas, alentar el talento juvenil: todo esto era su verdadero elemento, casi más que su inmersión en los problemas científicos. [11]
Si Ehrenfest consideraba que no había mucho más que pudiera enseñarle a un estudiante, lo enviaba a otros centros de Europa para que continuara su formación y también lo alentaba a aceptar puestos en el extranjero.
Entre sus estudiantes se encontraban Johannes Burgers , Hendrik Kramers , Dirk Coster , George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit , que se hicieron famosos por proponer conjuntamente el concepto de espín electrónico , Jan Tinbergen , Arend Rutgers , Hendrik Casimir , Gerhard Dieke , Dirk Struik y Gerard Kuiper . Entre sus asistentes se encontraban Yuri Krutkov , Viktor Trkal , Adriaan Fokker , Paul Epstein y Gregory Breit . Otros científicos jóvenes extranjeros que pasaron un largo periodo en su laboratorio fueron Gunnar Nordström , Enrico Fermi , Igor Tamm , Oskar Klein , J. Robert Oppenheimer , Walter Elsasser , Ralph Kronig , Werner Heisenberg , Paul Dirac y David Dennison .
Ehrenfest tenía opiniones ambivalentes sobre la ciencia, el progreso tecnológico y las cuestiones culturales y sociales. [12]
En 1919 se convirtió en miembro de la Real Academia Holandesa de Artes y Ciencias . [13]
De la correspondencia con sus amigos, de mayo de 1931, parece que Ehrenfest sufría una depresión severa . En agosto de 1932, Einstein estaba tan preocupado que escribió al Consejo de la Universidad de Leiden, expresando su preocupación y sugiriendo formas en las que se podría reducir la carga de trabajo de Ehrenfest.
Después de haber tomado medidas para el cuidado de sus otros hijos, el 25 de septiembre de 1933, en Ámsterdam , Ehrenfest disparó fatalmente a su hijo menor Wassik, que tenía síndrome de Down , y luego se suicidó. [14] [15]
La mayoría de los artículos científicos de Ehrenfest tratan principalmente de cuestiones fundamentales y tratan de aclarar subtemas concretos. Sus publicaciones son famosas por su lucidez y franqueza, y por resolver paradojas proporcionando descripciones más claras. Su método se ilustra mejor con lo que le escribió a Robert Oppenheimer en el verano de 1928, después de que Oppenheimer se invitara a pasar una estancia prolongada en Leiden:
Si durante el próximo año en Europa tenéis intención de volver a montar artillería matemática pesada, os pediría que no sólo no vinierais a Leiden, sino que, si es posible, ni siquiera vinierais a Holanda, y precisamente porque os tengo un gran cariño y quiero que siga siendo así. Pero si, por el contrario, queréis pasar al menos los primeros meses con paciencia, comodidad y alegría en discusiones que siempre vuelven a los mismos puntos, charlando sobre algunas cuestiones básicas conmigo y con nuestros jóvenes –y sin pensar mucho en publicar (!!!)–, entonces os recibiré con los brazos abiertos. [16]
Como era de esperar, no le gustaba la abstracción de la nueva teoría cuántica de Heisenberg y Dirac.
La contribución más importante de Ehrenfest de 1912 a 1933 es la teoría de los invariantes adiabáticos . [17] [18] Es un concepto derivado de la mecánica clásica que puede servir para refinar ciertos métodos del modelo del átomo de Niels Bohr (aunque inicialmente Ehrenfest no aceptó las ideas de Bohr ), y también crea una asociación entre la mecánica atómica y la mecánica estadística. Hizo importantes contribuciones a la física cuántica , incluyendo la teoría de las transiciones de fase [19] y el teorema de Ehrenfest , que establece que los valores esperados de un sistema cuántico se ajustan a la mecánica clásica. Su nombre también se da a la paradoja de Ehrenfest , una aparente paradoja de la relatividad aún discutida, al modelo de Ehrenfest , y al tiempo de Ehrenfest, el tiempo que caracteriza la diferencia de la dinámica cuántica para los observables de la dinámica clásica.
Ehrenfest también estaba interesado en desarrollar teorías matemáticas para la economía. Este interés fue estimulado por su idea de que debería existir una analogía entre la termodinámica y los procesos económicos. Si bien esto no se tradujo en publicaciones, sí animó a su estudiante de posgrado Jan Tinbergen a investigar sobre este tema. La tesis de Tinbergen se dedicó a problemas tanto de la física como de la economía, y más tarde se convirtió en economista y recibió el primer Premio Nobel en Ciencias Económicas en 1969.
Ehrenfest era especialmente cercano a Einstein y a Bohr. Después de la primera visita de Niels Bohr a Leiden en 1919, para la defensa de la tesis de Hans Kramers , le escribió a Ehrenfest:
Estoy sentado y pensando en todo lo que me has contado sobre tantas cosas diferentes, y sea lo que sea lo que pienso siento que he aprendido mucho de ti que será de gran importancia para mí; pero, al mismo tiempo, deseo tanto expresar mi sentimiento de felicidad por tu amistad y de agradecimiento por la confianza y simpatía que me has demostrado, que me encuentro tan absolutamente incapaz de encontrar palabras para ello. [11]
En 1920, Einstein aceptó una invitación suya para ser profesor extraordinario en la Universidad de Leiden, lo que le permitió visitar Leiden durante unas semanas al año. En esas ocasiones, Einstein se alojaba en casa de Ehrenfest. En 1923, Einstein se quedó allí durante seis semanas, después de que los ultranacionalistas alemanes de Berlín amenazaran su vida. Con motivo del 50º aniversario del doctorado de Lorentz (diciembre de 1925), Ehrenfest invitó a Bohr y a Einstein a Leiden, en un intento de reconciliar sus diferencias científicas sobre la naciente teoría cuántica. Estas discusiones continuaron en la Conferencia Solvay de 1927 , donde Ehrenfest, muy a su pesar, prefirió el argumento de Bohr en este gran debate.
Ehrenfest utilizó un colorido lenguaje alemán en sus conferencias de física: [20]
Das ist der springende Punkt (traducción: Ese es el punto crucial)
Das ist wo der Frosch ins Wasser springt (Ahí es donde la rana salta al agua)
Das ist der Patentanspruch (Ese es el reclamo de la patente, la esencia)
Da hat Herr ... schliesslich die Ratte aus der Suppe gezogen (Allí el Sr. X finalmente sacó la rata de la sopa) [ cuando un científico había resuelto un problema complicado]
Je besser man's versteht um so besser steht es dort (Cuanto mejor se entienda, mejor estará escrito allí [el comentario de Ehrenfest cuando se le pidió a Dirac por escrito una explicación de su trabajo, y Dirac, característicamente, simplemente reprodujo exactamente su explicación anterior.]
El coloquio vespertino mensual sobre física en la Universidad de Leiden, iniciado por Paul Ehrenfest en 1912 en su casa, todavía continúa con el nombre de Colloquium Ehrenfestii . [21]
El Instituto Austriaco de Óptica Cuántica e Información Cuántica patrocina el Premio anual Paul Ehrenfest al mejor artículo sobre fundamentos cuánticos . [22]
El Consejo Holandés de Física patrocina el premio anual de tesis Ehrenfest-Afanassjewa . [23]
{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )la actitud de Einstein era el resultado más de una confusión que de un escrúpulo agnóstico parece claro a partir de una carta que escribió menos de dos años después, cuando Paul Ehrenfest se descartó a sí mismo como sucesor de Einstein al declararse rotundamente ateo.
que esperaba que le sucediera en Praga, Paul Ehrenfest, se negó a comprometer sus principios de auténtico ateísmo. Einstein lo reprendió. "Su negativa a reconocer una afiliación religiosa" estaba al borde de la "estupidez deliberada", le aseguró, con el beneficio de su experiencia reciente. Una vez que se convirtiera en profesor, Ehrenfest podría volver a la incredulidad.
