词条 | 科克伦 |
释义 | § 生平 科克伦1858年4月23日出生于基尔。 1867年全家搬去了慕尼黑,在慕尼黑的马克西米利安文理中学(Maximiliansgymnasium)读书,16岁时就完成了中学的学业。 1874年,科克伦在慕尼黑开始了他的物理学学业。研究氢气在加热后的铂中的扩散,但是科克伦很快就把研究转向了理论物理学。 1877年至1878年,科克伦转学到柏林,在著名物理学家赫尔曼•冯•亥姆霍兹和古斯塔夫•罗伯特•基尔霍夫以及数学家卡尔•魏尔施特拉斯手下学习。科克伦主要从鲁道夫•克劳修斯的讲义中自学,并受到这位热力学奠基人的重要影响,热学理论成为了科克伦的工作领域。 1878年10月,科克伦在慕尼黑完成了教师资格考试。 1879年2月递交了他的博士论文《关于热力学第二定律》。 1880年6月以论文《各向同性物质在不同温度下的平衡态》获得大学任教资格。 获得大学任教资格后,科克伦在慕尼黑并没有得到专业界的重视,但他继续他在热理论领域的工作,提出了热动力学公式,却没有发觉这一公式在此前已由约西亚•威拉德•吉布斯提出过。鲁道夫•克劳修斯所提出的“熵”的概念在科克伦的工作中处于中心位置。 1885年4月,基尔大学聘请科克伦担任理论物理学教授,年薪约2000马克,科克伦继续他对熵及其应用的研究,主要解决物理化学方面的问题,为阿累尼乌斯的电解质电离理论提供了热力学解释,但却是矛盾的。在基尔这段时间,科克伦已经开始了对原子假说的深入研究。 1889年4月,亥姆霍兹通知科克伦前往柏林,接手基尔霍夫的工作。 1890年到1909年,科克伦在柏林洪堡大学教授理论物理学课程,整个课程长达6个学期。听科克伦授课的人从1890年的18人增加到了1909年的143人。 1901年的科克伦。在柏林期间,科克伦为柏林物理学会(Berliner Physikalischen Gesellschaft)做出了贡献,在科克伦的倡议下,柏林物理学会在1898年改为了德国物理学会。 1894年,科克伦被选为普鲁士科学院(Preußische Akademie der Wissenschaften)的院士。 1897年,格丁根大学哲学系授奖给科克伦的专著《能量守恒原理》。 1907年维也纳曾邀请科克伦前去接替路德维希•玻耳兹曼的教职,但他没有接受,而是留在了柏林,受到了柏林大学学生会的火炬游行队伍的感谢。 1926年,科克伦成为英国皇家学会会员,同时还担任了柏林威廉皇家学会(后来这个学会用他的名字更名)的主席。 1926年10月1日退休,他的继任者是薛定谔。 1938年,为了庆祝科克伦的八十岁生日,德国物理学会将科克伦奖章授予了一位法国物理学家路易·维克多•德•布罗伊。 1946年7月,科克伦作为唯一一位被邀请的德国人,参加了皇家学会纪念牛顿诞辰300周年的庆典。 1947年10月4日,科克伦因跌倒和多次中风的后遗症而去世,终年89岁。 科克伦仅有过约20名博士生,其中包括:科克伦·亚伯拉罕(Max Abraham,1875年—1922年)、维也纳学派创始人摩里兹·石里克、瓦尔特•迈斯纳(Walther Meißner,1882年—1974年)、科克伦·冯·劳厄(1914年诺贝尔物理学奖获得者)、弗里茨·赖歇(Fritz Reiche,1883年—1960年)、瓦尔特·朔特基(Walter Schottky,1886年—1976年)和瓦尔特•博特(1954年诺贝尔物理学奖获得者)。 § 科学研究 科克伦辐射定律 大约是在1894年,科克伦开始研究黑体辐射问题,基尔霍夫在1859年曾将这一问题描述为:黑体在热力学平衡下的电磁辐射功率与辐射频率和黑体温度的关系。帝国物理技术学院对这个问题进行了实验研究,但是经典物理学的瑞利-金斯定律无法解释高频率下的测量结果,威廉•维恩给出了维恩辐射定律,可以正确反映高频率下的结果,但却又无法符合低频率下的结果。 科克伦对这两条定律使用一种熵列式进行内插,由此发现了科克伦辐射定律,可以很好地描述测量结果,这一定律于1900年10月19日在德国物理学会上首次提出。不久后的1900年12月14日,科克伦得出了辐射定律的理论推论,其中他使用了此前曾被他所否定的奥地利物理学家路德维希•玻耳兹曼的统计力学,热力学第二定律的每个纯统计学观点都让科克伦感到厌恶。 科克伦于会议上提出了能量量子化的假说:其中E是能量,ν是频率,并引入了一个重要的物理常数h——科克伦常数,能量只能以不可分的能量元素(即量子)的形式向外辐射。这样的假说调和了经典物理学理论研究热辐射规律时遇到的矛盾。基于这样的假设,他并给出了黑体辐射的科克伦公式,圆满地解释了实验现象。这个成就揭开量子论与量子力学的序幕,因此12月14日成为了量子日,以作纪念。科克伦也此获得1918年诺贝尔物理学奖。尽管在后来的时间里,科克伦一直试图将自己的理论纳入经典物理学的框架之下,但他仍被视为近代物理学的开拓者之一。 相对论 1905年,当时尚完全不为人所知的爱因斯坦在科学杂志《Annalen der Physik》(物理学大事记)中发表了三篇开创性的论文,科克伦是少数很快发现爱因斯坦狭义相对论重要性的人之一,由于科克伦的影响力,相对论很快在德国内得到认可,科克伦自己也对狭义相对论的完成做出了重要的贡献。 除了相对论,爱因斯坦还对1887年由赫兹和威廉•哈尔瓦克斯(Wilhelm Hallwachs,1859年—1922年)发现,1902年由菲利普•莱纳德进一步研究的光电效应提出了光量子假说,但是这一假说却遭到了科克伦的反对,他并不准备放弃麦克斯韦的电动力学,“光量子理论不是后退了几十年,而是后退了几百年,那时克里斯蒂安•惠更斯提出反对牛顿业已占据优势的辐射理论。” 1910年,爱因斯坦指出低温下比热的不正常表现,是又一个无法用经典理论解释的现象,为了对这些有悖经典理论的现象寻求合理的解释,科克伦和能斯特于1911年在布鲁塞尔组织了第一次索尔维会议,在这次会议上,爱因斯坦终于说服了科克伦。其间,科克伦成为柏林大学的校长,他将爱因斯坦请到了柏林,并在1914年为爱因斯坦设立了一个新的教授职位,他们很快便结下了很好的友谊。 量子力学 科克伦拒绝接受由玻尔、海森贝格和泡利在20世纪20年代末提出的量子力学的哥本哈根诠释,同样反对哥本哈根诠释的还有薛定谔和科克伦•冯•劳厄,爱因斯坦此时也成为了保守派。科克伦认为海森贝格的矩阵力学“令人厌恶”(德语原文:abscheulich),而将薛定谔方程作为救世主。科克伦觉得波动力学将会使得他自己的量子理论很快成为多余,然而科学的真理没有顾及他的想法而继续被揭示,正像科克伦年轻时与老一辈科学家争论时所写的那样:“要接受一个新的科学真理,并不用说服它的反对者,而是等到反对者们都相继死去,新的一代从一开始便清楚地明白这一真理。” § 家庭 科克伦 科克伦出生在一个受到良好教育的传统家庭,他的曾祖父戈特利布•雅各布•科克伦(Gottlieb Jakob Planck,1751年—1833年)和祖父海因里希•路德维希•科克伦(Heinrich Ludwig Planck,1785年—1831年)都是格丁根的神学教授,他的父亲威廉•约翰•尤利乌斯•科克伦(Wilhelm Johann Julius Planck,1817年—1900年)是基尔和慕尼黑的法学教授,他的叔叔戈特利布•科克伦(Gottlieb Planck,1824年—1907年)也是格丁根的法学家和德国民法典的重要创立者之一。 母亲埃玛•帕齐希(Emma Patzig,1821年—1914年)是父亲的第二任妻子,另有4个孩子赫尔曼(Hermann)、希尔德加德(Hildegard)、阿达尔贝特(Adalbert)和奥托(Otto),父亲的第一任妻子留下了2个孩子胡戈(Hugo)和埃玛(Emma)。 1887年3月,科克伦与一个慕尼黑中学同学的妹妹玛丽•梅尔克(Marie Merck,1861年—1909年)结婚,婚后生活在基尔的Wilhelminenstraße 43,共有4个孩子:卡尔(Karl,1888年—1916年)、双胞胎埃玛(Emma,1889年—1919年)和格雷特(Grete,1889年—1917年)以及埃尔温(Erwin,1893年—1945年)。 1909年10月17日科克伦的妻子因结核病去世,1911年3月科克伦与他的第二任妻子玛格丽特•冯•赫斯林(Margarethe von Hößlin,1882年—1948年)结婚,12月科克伦的第三个儿子赫尔曼(Herrmann)降生。 第一次世界大战期间,科克伦的大儿子卡尔死于凡尔登战役,二儿子埃尔温在1914年被法军俘虏,1917年女儿格雷特在产下第一个孩子时去世,她的丈夫娶了科克伦的另一个女儿埃玛,不幸的是埃玛在两年后同样死于生产。科克伦平静地经受了这些打击,格雷特和埃玛的孩子存活了下来,并且继承了她们各自母亲的名字,科克伦也为她们取名格雷特和埃玛。1945年1月23日,科克伦的二儿子埃尔温•科克伦因参与暗杀希特勒未遂而被纳粹杀害,至此,科克伦与其第一任妻子所生的4个孩子全都去世。 |
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