Születés |
1929. december 29 Hamburg |
---|---|
Halál |
2008. május 20(78 éves) Potsdam |
Állampolgárság | német |
Kiképzés | Hamburgi Egyetem |
Tevékenységek | Fizikus , asztrofizikus , egyetemi tanár |
Dolgozott valakinek | Louis-and-Maximilian Egyetem, München , University of Würzburg , University of Texas at Austin , Christian Albrecht Egyetem Kiel , Frederick William Egyetem Rajna bonni , a Hamburgi Egyetem , University of Syracuse |
---|---|
Tagja valaminek |
Leopoldine Akadémia Berlin-Brandenburgi Tudományos Akadémia Bajor Tudományos Akadémia Mainzi Tudományos Akadémia |
Felügyelő | Pascual jordan |
Megkülönböztetés | Max-Planck-érem (2002) |
Jürgen Ehlers , született 1929. december 29A Hamburg és meghalt 2008. május 20A Potsdam , egy fizikus német , a szerző méltó hozzájárulás a megértése az általános relativitáselmélet az Albert Einstein . Miután az első és a második ciklusban tanulmányok Pascual Jordan „relativitás csapat” , a hamburgi egyetem töltött be különböző pozíciókat előadóként és egyetemi tanár, mielőtt csatlakozott a Max-Planck Intézet asztrofizikai a müncheni igazgatója. 1995-ben az újonnan létrehozott Max-Planck Gravitációs Fizikai Intézet alapító igazgatója lett Potsdamban , Németországban .
Ehlers kutatásai az általános relativitáselmélet alapjaira , valamint az asztrofizika különböző területein történő alkalmazására összpontosítottak . Különösen azért ismerik el, mert pontos megoldásokat osztályozott Einstein téregyenleteire , az Ehlers-Geren-Sachs-tételre (en), amely az univerzumok egyszerű általános relativitásmodellekkel való alkalmazását indokolja a modern kozmológiában , tér-idő - a gravitációs lencsék orientált leírása , valamint az általános relativitáselmélet keretein belül megfogalmazott modellek és a newtoni gravitáció viszonya közötti munkájáért . Ezenkívül Ehlers mélyen érdeklődött mind a fizika története, mind filozófiája iránt, és a tudomány lelkes népszerűsítője volt.
Jurgen Ehlers Hamburgban született . Növendéke volt az állami iskola 1936-1949, majd a tanult fizikát , matematikát és filozófiát a hamburgi egyetemen 1949-től 1955 telén ülésén az év 1955/1956, töltött középiskolai tanár vizsga, de folytatta a kutatási engedély tanulmányait Pascual Jordan csoportjában , Jordan mint témavezető. Einstein terepi egyenleteinek megoldásait felépítő és jellemző munkája 1958-ban doktori címet szerzett neki. Míg korábban Jordánia csoportjának fő kutatása a relativitáselmélet tenzor / skalár módosítására koncentrált . Einsteini tábornok , ma És Brick és Dicke elmélete , amelyekben a gravitációs állandó változó, Ehlers fontos szerepet játszott a csoport céljának megváltoztatásában az Einstein eredeti elméletének felépítése és értelmezése mellett. A csoportba további tagok tartoztak, köztük Wolfgang Kundt , Engelbert Schücking (de) , Otto Heckmann , Rainer Sachs és Manfred Trümper.
1961-ben, miután Jordánia asszisztense lett, Ehlers megszerezte habilitációját , az emelt szintet, amely a német felsőoktatás szabályai szerint minősíti a hivatalban lévő professzori tisztséget. Ezután részesült oktatási és kutatási pozíciókat a University of Kiel , a University of Syracuse ( New York állam , USA ), valamint a Hamburgi Egyetem , mielőtt ismét elhagyja az Egyesült Államokban . 1964 és 1965 között a délnyugati diplomás kutatóközpontban, Dallasban , Texasban , majd 1965 és 1971 között az austini Texasi Egyetemen , ahol először csatlakozott Alfred Schild csoportjához docensként, majd 1967-től, a fizika rendes professzoraként. Ebben az időszakban a würzburgi és a bonni egyetemen vendégprofesszorokból is részesült .
Ehlers 1971-ben javaslatot kapott, hogy csatlakozzon a müncheni Max Planck Fizikai és Asztrofizikai Intézethez, amely Németország legnagyobb alapkutatási szervezetének, a Max-Planck Társaságnak az egyik intézete, a gravitáció elméleti osztályának vezetőjeként. Elhers nevét Ludwig Biermann , az Intézet akkori igazgatója vetette fel . Ehlers elfogadta, és a müncheni Louis-Maximilian Egyetem adjunktusa is lett . 1991-ben az intézetet felosztották a Max-Planck Fizikai Intézetre és a Max-Planck Asztrofizikai Intézetre , amely az Ehlers osztály új menedékhelye. Az irányítása alatt álló 24 év alatt kutatócsoportja többek között Gary Gibbons, John Stewart és Bernd Schmidt, valamint olyan vendég tudósokat fogadott, mint Abhay Ashtekar , Demetrios Christodoulou és Brandon Carter .
Ehlers egyik müncheni utódokumentuma Reinhard Breuer volt, aki később a Scientific American népszerű tudományos folyóirat német kiadásának, a Spektrum der Wissenschaft főszerkesztője lett .
Ezzel kapcsolatban az átszervezés német kutatási szervezetek, miután a német újraegyesítés , Elhers lobbizott létrehozását Max-Planck Intézet fordítják kutatás Einstein elméletei a gravitáció. 1995-ben a potsdami Max Planck Gravitációs Fizikai Intézet alapító igazgatójának, az általános relativitáselmélet alapjainak és matematikájának osztályvezetőjével együtt kinevezték . Felügyelte továbbá az Intézet második részlegének megalapítását, amelyet a gravitációs hullámok kutatásának szenteltek és Bernard F. Schutz irányított. 1999 elején Ehlers nyugdíjba ment és emeritus alapító igazgató lett. Haláláig az Intézetben dolgozott2008. május 20.
Pályafutása során Ehlers számos kitüntetésben és kitüntetésben részesült. Tagja lett az Akadémia Berlin-Brandenburg Science , a Tudományos Akadémia és a levelek Mainz 1972-ben a Német Tudományos Akadémia Leopoldina a Halle , a Szász-Anhalt 1975-ben és a " Bajor Tudományos Akadémia a müncheni 1979 1995 és 1998 között az Általános Relativitás és Gravitáció Társaságának (az Általános Relativitás és Gravitáció Társasága - ISGRG) elnöke volt. Ő jogszerűen kapott 2002-ben a Max-Planck-érem a Deutsche Physikalische Gesellschaft (Német Fizikai Társulat), a Volta aranyérem 2005-ben a University of Pavia és a Medal a Természettudományi Kar a Károly Egyetemen. Prága , 2007-ben .
Ehlers kutatási területe az általános relativitáselméletre terjedt ki . Különösen fontos szerepet játszott a kozmológiában , a gravitációs lencse elméletben és a gravitációs hullámokban . Fő célja az elméletek és következményeik matematikai felépítésének tisztázása volt, szigorú bizonyítások és a heurisztikus sejtések elválasztásával .
Mert a doktori értekezését, Ehlers volt érdekelt a kérdés, amely elvezeti a kutatás messze túl a hallgató munka: a pontos megoldást , hogy az Einstein-egyenletek kulcsszerepet játszanak, amikor a modellek kidolgozása az általános relativitáselmélet. Az általános relativitáselmélet azonban teljesen kovariáns elmélet . Az egyik közvetlen következmény az, hogy Einstein látszólag különböző egyenleteinek két pontos megoldása valóban megfelelhet a világegyetem ugyanazon modelljének, amely csak a megfelelő leírásukhoz használt koordinátákban különbözik. Ehlers arra törekedett, hogy megbízható módszereket találjon a pontos megoldások változatlan megkülönböztetésére , vagyis olyan módon, amely nem függ a koordináták megválasztásától. Ennek érdekében megvizsgálta a már ismert egzakt megoldások belső geometriai tulajdonságainak leírási módjait.
Az 1960-as években, folytatva a doktori disszertáció alapját képező kutatást, Ehlers sorozatos publikációkat tett közzé, amelyek egy kivételével a hamburgi csoport munkatársaival együttműködve jelentek meg. Az első, írt Pascual Jordan és Wolfgang Kundt áll, egy szisztematikus kifejtését a tulajdonságainak és jellemzőinek pontos megoldást az Einstein-egyenletek, eszközeivel a differenciál geometria , mint a Petrov besorolás Weyl tenzorok (c 'van azt mondani, azoknak részei a Riemann tenzor leíró görbület a tér-idő , amely nem korlátozza az Einstein-egyenletek), a csoportok az izometrikus és konform . Ez a munka magában foglalta a tér-idő hullám pp (in) első meghatározásait, a gravitációs hullámok osztályát, amely különösen egyszerű, valamint osztályozásukat. Voltak a gravitációs sugárzással kapcsolatos értekezések is (egy Rainer Sachs-szal, egy Manfred Trümper-rel). A Sachs-szal végzett munka többek között a vákuum speciális algebrai tulajdonságokkal rendelkező megoldásait is tanulmányozza, felhasználva a 2-komponensű spinerek formalizmusát . Ezenkívül a fénysugárnyalábok (kongruenciák) geometriai tulajdonságainak szisztematikus bemutatására is kitér a tágulásuk, deformációik szempontjából (egyszerűsítve a sugarak konvergálódását vagy eltérését, valamint növekedésük vagy csökkenésük mellett hogyan torzulnak szakaszaik). Az egyik eredmény az Ehlers-Sachs-tétel, amely leírja az árnyék tulajdonságait, amelyeket egy átlátszatlan tárgy elhaladásakor egy keskeny fénysugár hoz létre. A kifejlesztett eszközök ebben a munkában nélkülözhetetlenek voltak Roy Kerr felfedezése a Kerr „s megoldás , amely leírja a forgó fekete lyuk , amely lehet tekinteni a legfontosabb az összes egzakt megoldásokat. Az utolsó ilyen alapvető cikk az általános relativitás fényében kezelt folyamatos táptalajok mechanikájával foglalkozott.
Ehlers dolgozatában a pontos megoldások feltárásának egy másik része olyan eredményhez vezetett, amely később fontosnak bizonyult. Mire Ehlers doktori disszertációjához megkezdte kutatásait, az általános relativitáselmélet aranykora még nem kezdődött el igazán, és a fekete lyukak alapelveit és tulajdonságait még nem ismerték meg. A tézise felé irányuló munkájában Ehlers bizonyítékokat szolgáltat a fekete lyuk körüli felületekre ható fontos tulajdonságokról, amelyeket később horizontjaként azonosítanak , különös tekintettel arra, hogy a belső gravitációs mező nem lehet statikus , hanem az időjárás függvényében kell megváltoznia.
A fizikában azt mondják, hogy a szimmetria kettőssége van, amikor a látszólag különböző fizikai mennyiségek cseréje során a fizikai törvények változatlanok maradnak. A legismertebb példa az E elektromos mező és a B mágneses mező közötti kettősség az elektromágnesességben, ahol az E - B , B E helyettesítés invariánsan hagyja a Maxwell-egyenleteket .
Doktori disszertációjában Ehlers az üres és a csendes téridő metrikájának különböző komponensei közötti kettősség szimmetriáját mutatta be , amely a megoldásokat Einstein mezőjének egyenleteihez köti más megoldásokkal. Ez a szimmetria a metrika tt komponensei és a "csavarási potenciál" néven ismert kifejezés között analóg. Ezt a kettősséget később általánosították szimmetriává, amely az Ehlers-csoport néven ismert. A későbbi általánosítások a végtelen dimenziójú "Geroch-csoport" felfedezéséhez vezettek (a Geroch-csoportot két nem kommunikatív alcsoport generálja , az egyik egy Ehlers-csoport). Ezek az úgynevezett rejtett szimmetriák fontos szerepet játszanak mind az általános relativitáselmélet , mind az általánosítások, például a tizenegy dimenziós szupergravitáció Kaluza-Klein-redukciójában . Más alkalmazások integrálják a korábban ismeretlen megoldások felfedezésének eszközeként való felhasználását és szerepüket annak bizonyítékában, hogy a stabil axi-szimmetrikus megoldások integrálható rendszert alkotnak .
Az Ehlers-Geren-Sachs-tétel, amelyet 1968-ban tettek közzé Ehlers, P. Geren és Rainer Sachs, azt mutatja, hogy ha egy adott univerzumban minden szabadon eső megfigyelő a kozmikus diffúz háttér sugárzását úgy méri , hogy az összes tulajdonsággal azonos tulajdonságokkal rendelkezik az univerzum irányai (ami azt jelenti, hogy ezt a sugárzást izotropiként mérik), akkor ez az univerzum Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker izotróp és homogén térideje .
Kutatói karrierje során Ehlers soha nem tévesztette szem elől Einstein elméletének alapfogalmait. Az 1960-as években Felix Piranival és Alfred Schilddel együttműködött az általános relativitáselmélet konstruktív axiomatikus megközelítésében: Einstein elméletének levezetésének módja az elemi tárgyak és axiómák minimális halmazából, amelyek meghatározzák azok tulajdonságait. Szemléletük alapvető elemei olyan primitív fogalmak, mint az események, a fénysugárzás , a részecskék és az eső részecskék . Eleinte az Univerzum csak egy egyszerű eseményhalmaz, struktúra nélkül. A fény és a szabadon eső részecskék axiómákként való alapvető tulajdonságainak feltevésével megépítik a differenciál topológiát , a konform struktúrát és végső soron a tér-idő metrikáját . Az utolsó fázisban Einstein egyenletei a lehető legkisebb további axiómákból származnak, az eredmény egy olyan megfogalmazás, amelyben egyértelműen azonosítják az általános relativitás alapját képező feltételezéseket.
Az 1970-es években, Ekkart Rudolph-tal együttműködve, Ehlers a merev testek problémájának szentelte az általános relativitáselméletet. A merev testek a klasszikus fizika alapfogalma, de az a tény, hogy különböző részeik értelemszerűen egyidejűleg mozognak, nem egyeztethető össze a fénysebesség relativisztikus koncepciójával, mint a jel terjedésének sebessége és egyéb hatások. Max Born már 1909- ben megadta a merevség relativisztikus fizikával kompatibilis definícióját. Ez a meghatározás azonban bizonyos feltételezésektől függ, amelyek az általános téridőben nem teljesülnek, és amelyek túlzottan korlátozóak. Ehlers és Rudolph általánosított Born definícióját egy praktikusabb alkalmazásdefiníció formájában, amelyet "álmerevségnek" neveztek, és amely a klasszikus fizika merevségének kielégítőbb közelítését jelenti.
Ehlers Peter Schneiderrel együtt nagyon mélyreható tanulmányba kezdett a gravitációs lencsék alapjairól . Ennek a munkának az eredményét 1992-ben a Schneiderrel és Emilio Falco-val közösen aláírt monográfia alkotta: a terület első szisztematikus kiállítása, amely magában foglalja mind az elméleti alapokat, mind a megfigyelési eredményeket. Csillagászati szempontból a gravitációs lencséket gyakran úgy írják le, hogy kvázi newtoni közelítést alkalmaznak - a gravitációs mező kis és elhajlási szöget feltételezve percek alatt - tökéletesen elegendőek az asztrofizikába eső legtöbb helyzethez. Ezzel szemben a monográfia mélyreható és teljes leírást dolgoz ki a gravitációs lencsék jelenségéről egy teljesen relativisztikus tér-idő perspektívából. A szerkezetnek ez a jellemzője nagy szerepet játszott kedvező fogadtatásában hosszú ideig. Az ezt követő években Ehlers folytatta a fénysugarak tetszőleges téridőkben történő terjedésével kapcsolatos kutatásait.
Az általános relativitáselmélet Newton-határának alapvető levezetése ugyanolyan régi, mint maga az elmélet, és Einstein olyan jóslatok levezetésére használta fel, mint például a Merkúr bolygó perihéliumának rendellenes precessziója . Elie Cartan , Kurt Friedrichs és mások későbbi munkája konkrétabban megmutatta, hogyan lehet Newton "gravitációs elméletének geometriai általánosítását " Newton-Cartan (in) elméletének "nevezni az elért relatív relativitás (degenerált) határaként. lehetővé téve egy adott paraméter számára a nulla értékének felvételét. Ehlers elméleti keretrendszer kidolgozásával elméleti keret kidolgozásával elmélyítette munkáját , amely a Newton-Cartan határ felépítésének matematikailag pontos módszere nemcsak az általános relativitáselmélet fizikai törvényei, hanem bármely olyan tér-idő alapján, amely betartaná ezeket a törvényeket, vagyis bármilyen megoldást Einstein egyenleteihez. Például ezzel be lehet mutatni, hogy a schwarzschildi fekete lyuk newtoni határa egyetlen pont részecske . Ezenkívül érdekes pontos megoldások newtoni változatai is felépíthetők, például Friedman-Lemaître modellek vagy Gödel univerzuma .
Ehlers részt vett azon megbeszéléseken is, hogy miként lehetne egy sugárzórendszer gravitációs sugárzásából származó visszacsatolást szisztematikusan leírni egy nemlineáris elméletben, például az általános relativitáselméletben.
A newtoni határon végzett munkája, különös tekintettel a kozmológiai megoldásokra, Ehlers volt doktoranduszával, Thomas Bucherttel együtt a newtoni kozmosz perturbációinak és inhomogenitásának szisztematikus tanulmányozásához is vezetett. Ez lehetővé tette annak az inhomogenitásoknak az általános relativitáselméleti általánosításának működési alapjainak megalapozását, amelyet Buchert később, a kozmológiai konstans kozmikus hatásainak jelenleg kifejtett kísérletének megmagyarázására tett kísérletének végén , nevezetesen: a modernizált terminológiában a sötét energia , mint a relativisztikus kozmológia inhomogenitásának nemlineáris következménye.
Az általános relativitáselmélet alapjai és általánosabban a fizika iránti érdeklődés mellett Ehlers a fizikatörténet kutatásával is foglalkozott. Amíg a halálának időpontjában, dolgozott a projekt történetében kvantumelmélet a Max-Planck Intézet Tudománytörténeti a berlini . Különösen feltárta Pascual Jordan alapvető hozzájárulását a kvantumtérelmélet fejlődéséhez 1925 és 1928 között. Karrierje során Ehlers érdeklődött a fizika filozófiai alapjai és következményei iránt, és olyan kérdésekkel járult hozzá a téma kutatásához, mint pl. a fizika tudományos alapismereteinek állapota.
Ehlers mély érdeklődést mutatott a kutatási területének laikus közönség felé történő eljuttatása iránt. Gyakori nyilvános előadásokat tartott egyetemeken, valamint olyan alkalmakkor, mint a berlini Uránia . Számos népszerű tudományos cikk szerzője, többek között egy olyan népszerű folyóiratban, mint például a Bild der Wissenschaft , és publikálta a gravitációról szóló cikkeket, amelyek a Scientific American német nyelvű kiadásában jelentek meg . Ehlers emellett közvetlenül beszélt a fizikatanárokkal, akár előadásokban, akár folyóiratokban, a relativitáselmélet tanításáról és a kapcsolódó fizikai alapötletekről, például a matematikáról vagy a fizika nyelvéről.