Jun Ishiwara o Atsushi Ishihara (石原純; 15 de enero de 1881 – 19 de enero de 1947) fue un físico teórico japonés, conocido por sus trabajos sobre la teoría electrónica de los metales, la teoría de la relatividad y la teoría cuántica. Siendo el único científico japonés que realizó una contribución original a la antigua teoría cuántica , [1] en 1915, independientemente de otros científicos, formuló reglas de cuantificación para sistemas con varios grados de libertad.
Jun Ishiwara nació en la familia del sacerdote cristiano Ryo Ishiwara y Chise Ishiwara. En 1906, completó sus estudios en el Departamento de Física Teórica de la Universidad de Tokio , donde fue alumno de Hantaro Nagaoka . Desde 1908, Ishiwara enseñó en la Escuela de Artillería e Ingenieros del Ejército, y en 1911 recibió el puesto de profesor asistente en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Tohoku . De abril de 1912 a mayo de 1914 se formó en Europa, en la Universidad de Múnich , la ETH de Zúrich y la Universidad de Leiden , donde trabajó con Arnold Sommerfeld y Albert Einstein . Después de regresar a su tierra natal, Ishiwara recibió un puesto de profesor en la Universidad de Tohoku, y en 1919 por su trabajo científico fue galardonado con el Premio Imperial de la Academia Japonesa . [2] [3]
A partir de 1918, la actividad científica de Ishiwara comenzó a decaer. En 1921, debido a una relación amorosa, se vio obligado a tomarse una licencia en la universidad, y dos años más tarde se retiró definitivamente. Tras su jubilación, se dedicó principalmente a la escritura y al periodismo científico (en este ámbito fue uno de los pioneros en Japón), siendo autor de numerosos libros y artículos de divulgación sobre los últimos logros de la ciencia. [2] [4] A finales de 1922, Ishiwara recibió a Einstein durante su visita a Japón; grabó y publicó una serie de discursos de Einstein, incluido su discurso de Kioto, en el que Einstein, por primera vez, detalló su camino hacia la creación de la teoría de la relatividad. [5] La monografía de dos volúmenes de Ishiwara, titulada "Problemas fundamentales de la física", fue muy popular entre los jóvenes científicos y especialistas; también editó la primera colección completa de las obras de Einstein, publicada en una traducción japonesa en 1922-1924. Además, Ishiwara era conocido como un poeta que escribía poemas en el género tanka . Poco antes del estallido de la Segunda Guerra Mundial, criticó el control gubernamental sobre la ciencia. [2] [4]
Ishiwara fue uno de los primeros eruditos japoneses en recurrir a la teoría de la relatividad; escribió el primer artículo científico en Japón sobre este tema. [3] En 1909-1911, estudió en el marco de esta teoría una serie de problemas específicos relacionados con la dinámica de los electrones, la propagación de la luz en objetos en movimiento y el cálculo del tensor de energía-momento del campo electromagnético. En 1913, sobre la base del principio de mínima acción , derivó una expresión para este tensor, previamente obtenida por Hermann Minkowski . [2] Ishiwara participó en las discusiones de la primera mitad de la década de 1910 (la década de 1910 a 1919) que precedieron a la creación de la teoría general de la relatividad . Partiendo de la teoría escalar de la gravitación propuesta por Max Abraham y utilizando la idea entonces popular del origen electromagnético de la materia, el físico japonés desarrolló su propia teoría, en la que intentó unificar los campos electromagnético y gravitatorio, o, más precisamente, deducir el segundo a partir del primero. Suponiendo que la velocidad de la luz es variable y reescribiendo en consecuencia las ecuaciones de Maxwell , demostró que tal representación conduce a la aparición de términos adicionales en la ley de conservación de la energía y el momento que pueden tratarse como una contribución gravitatoria. El resultado estuvo de acuerdo con la teoría de Abraham, pero posteriormente Ishiwara desarrolló su teoría en otra dirección tratando de armonizarla con la teoría de la relatividad. [6] El científico también hizo intentos de construir una teoría pentadimensional para la unificación de los campos gravitatorio y electromagnético. [2]
En su primer trabajo dedicado a los problemas de la física cuántica (1911), Ishiwara dedujo la ley de Planck e intentó fundamentar las propiedades ondulatorias de la radiación partiendo de la suposición de que ésta se compone de cuantos de luz . De este modo, anticipó ciertas ideas de Louis de Broglie y Satyendra Nath Bose . Ese mismo año, apoyó la hipótesis de los cuantos de luz como posible explicación de la naturaleza de los rayos X y los rayos gamma . [4] [7]
En 1915, Ishiwara se convirtió en el primer científico no occidental que se refirió a la teoría atómica de Bohr en un trabajo publicado. [4] El 4 de abril de 1915, presentó a la Sociedad Matemático-Física de Tokio el artículo "El significado universal del cuanto de acción" ("Universelle Bedeutung des Wirkungsquantums"), en el que intentó unir las ideas de Max Planck sobre las células elementales en el espacio de fases , la idea de cuantificar el momento angular en el átomo modelo de Bohr y la hipótesis de Arnold Sommerfeld sobre el cambio de la integral de acción en los procesos cuánticos. Ishiwara sugirió que el movimiento de un sistema cuántico que tenga grados de libertad debería satisfacer la siguiente relación media entre los valores de las coordenadas ( ) y los momentos correspondientes ( ): , donde es la constante de Planck . Ishiwara demostró que esta nueva hipótesis puede utilizarse para reproducir algunos efectos cuánticos conocidos en ese momento. De esta forma, consiguió obtener una expresión para la cuantificación del momento angular en el átomo de Bohr, teniendo en cuenta también la elipticidad de las órbitas electrónicas, aunque de su teoría se desprendía la necesidad de tomar la carga del núcleo del átomo de hidrógeno igual a dos cargas elementales. Como segunda aplicación de la hipótesis propuesta, Ishiwara consideró el problema del efecto fotoeléctrico , obteniendo una relación lineal entre la energía del electrón y la frecuencia de radiación de acuerdo con la fórmula de Einstein. [8] [9] Más tarde, en el mismo año, Ishiwara planteó otra hipótesis, según la cual el producto de la energía del átomo por el periodo del movimiento del electrón en el estado estacionario debería ser igual al número entero de las constantes de Planck. [10] En 1918, vinculó el postulado propuesto tres años antes a la teoría de los invariantes adiabáticos . [11]
En la misma época, William Wilson y Sommerfeld obtuvieron independientemente reglas análogas para cuantificar sistemas de muchos grados de libertad , que se denominan habitualmente condiciones cuánticas de Sommerfeld. La razón del error de Ishiwara, que se manifestó en el cálculo del átomo de hidrógeno, fue aparentemente un promedio superfluo sobre el número de grados de libertad (dividir por antes de la suma). Al mismo tiempo, su condición cuántica, que se diferenciaba de la de Sommerfeld en la presencia de la suma, permitía obtener resultados correctos independientemente de la elección de las coordenadas. Esto fue señalado en 1917 por Einstein, quien, sin conocer el trabajo de Ishiwara, dedujo la misma relación y demostró que en el caso de coordenadas separables da las condiciones de Wilson y Sommerfeld. [12]
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