Хендрик Казимир: Жизнь и научные достижения

Введение

Голландский физик (1909–2000)

Хендрик Бругт Герхард Казимир (15 июля 1909 – 4 мая 2000) был голландским физиком, внесшим значительный вклад в области квантовой механики и квантовой электродинамики. Он наиболее известен своей работой над эффектом Казимира, описывающим силу притяжения между двумя незаряженными пластинами в вакууме, возникающую из-за квантовых флуктуаций электромагнитного поля. Хендрик Казимир также известен своими исследованиями двухжидкостной модели сверхпроводников (совместно с С. Дж. Гортером) в 1934 году.

Биография

Казимир родился 15 июля 1909 года под руководством Поля Эренфеста, где получил степень доктора философии в 1931 году. Его диссертация была посвящена квантовой механике жесткого вращающегося тела и теории групп вращения молекул. В то время он также провел некоторое время в Копенгагене с Нильсом Бором, где помог Бору подтвердить его гипотезу об "эффекте стрелка" с помощью постановочных перестрелок на территории университета. С 1932 по середину 1933 года Казимир работал ассистентом Вольфганга Паули в ETH Zurich. В этот период он занимался релятивистской теорией электрона, в частности, оценивал отклонения уравнения Клейна — Нишины для связанных электронов. Для решения этой задачи он разработал ряд математических инструментов. Один из них, в частности, до сих пор известен как "трюк Казимира": в расчетах взаимодействия частиц это стандартная процедура формирования следов и проекций с использованием произведений матриц Дирака. В 1938 году Казимир стал профессором физики в Лейденском университете. В то время он активно изучал теплопроводность и электропроводность, а также внес вклад в достижение температур порядка милликельвина. В 1942 году, во время Второй мировой войны, Казимир перешел на работу в Philips Natuurkundig Laboratorium (Philips Physics Laboratory, NatLab) в Эйндховене, Нидерланды. Он оставался активным ученым и в 1945 году опубликовал известную работу о принципе микроскопической обратимости Ларса Онсагера. В 1946 году он стал содиректором Philips NatLab, а в 1956 году — членом совета директоров компании. Он вышел на пенсию из Philips в 1972 году. Несмотря на то, что большую часть своей профессиональной жизни он провел в промышленности, Хендрик Казимир был одним из выдающихся голландских теоретических физиков. Казимир внес значительный вклад в науку в период с 1931 по 1950 год. Эти вклады включают: чистую математику, группы Ли (1931); сверхтонкую структуру, расчет ядерных квадрупольных моментов (1935); физику низких температур, магнетизм, термодинамику сверхпроводников, парамагнитную релаксацию (1935–1942); применение теории необратимых процессов Онсагера (1942–1950). Он помог основать Европейское физическое общество и был его президентом с 1972 по 1975 год. В 1979 году он был одним из ключевых докладчиков на праздновании 25-летия CERN. В 1946 году он стал членом Королевской нидерландской академии искусств и наук. Работая в Philips NatLab, в 1948 году Казимир, совместно с Дирком Полдером, предсказал квантово-механическое притяжение между проводящими пластинами, теперь известное как эффект Казимира, который имеет важные последствия, в частности, в микроэлектромеханических системах (MEMS). Он был удостоен шести почетных докторских степеней университетами за пределами Нидерландов. Он получил многочисленные награды и премии, в том числе престижную медаль IRI от Института промышленных исследований в 1976 году. Он был иностранным членом Национальной инженерной академии. В 1982 году он был награжден медалью Вильгельма Экнера. Он был избранным членом Американской академии искусств и наук, Национальной академии наук США и Американского философского общества.

Casimir was born 15 July 1909. under Paul Ehrenfest, where he received his Ph. D. in 1931. His Ph. D. thesis dealt with the quantum mechanics of a rigid spinning body and the group theory of the rotations of molecules. During that time he also spent some time in Copenhagen with Niels Bohr, where he helped Bohr support the latter's hypothesis of the "gunslinger effect" with mock shoot outs on campus. From 1932 to mid 1933, Casimir worked as an assistant to Wolfgang Pauli at ETH Zurich. During this period, he worked on the relativistic theory of the electron, in particular, evaluating deviations of the Klein Nishina equation in the case of bound electrons. To attack the problem, he invented a number of mathematical tools. One in particular is still referred to as the “Casimir Trick": in particle interaction calculations, it is a familiar procedure of trace formation and projections using products of Dirac matrices. In 1938, Casimir became a physics professor at Leiden University. At that time, he was actively studying both heat conduction and electrical conduction, and contributed to the attainment of millikelvin temperatures. In 1942, during World War II, Casimir moved to the Philips Natuurkundig Laboratorium (Philips Physics Laboratory, NatLab) in Eindhoven, the Netherlands. He remained an active scientist and in 1945 wrote a well known paper on Lars Onsager's principle of microscopic reversibility. He became a co director of Philips NatLab in 1946 and a member of the board of directors of the company in 1956. He retired from Philips in 1972. Although he spent much of his professional life in industry, Hendrik Casimir was one of the great Dutch theoretical physicists. Casimir made many contributions to science during his years in research from 1931 to 1950. These contributions include: pure mathematics, Lie groups (1931); hyperfine structure, calculation of nuclear quadrupole moments, (1935); low temperature physics, magnetism, thermodynamics of superconductors, paramagnetic relaxation (1935–1942); applications of Onsager's theory of irreversible phenomena (1942–1950). He helped found the European Physical Society and became its president from 1972 till 1975. In 1979 he was one of the key speakers at CERN's 25th anniversary celebrations. In 1946 he became member of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences. While at Philips NatLab, in 1948 Casimir, collaborating with Dirk Polder, predicted the quantum mechanical attraction between conducting plates now known as the Casimir effect, which has important consequences in Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), among others. He was awarded six honorary doctor degrees by universities outside the Netherlands. He received numerous awards and prizes, among them the illustrious IRI Medal from the Industrial Research Institute in 1976. He was a Foreign Associate of the National Academy of Engineering. In 1982, he was awarded the Wilhelm Exner Medal. He was an elected member of the American Academy of Arts and Sciences, the United States National Academy of Sciences, and the American Philosophical Society.

Публикации

H. B. G. Казимир, Случайная реальность: полвека науки (Harper & Row, Нью-Йорк, 1983); Автобиография Казимира на английском языке. H. B. G. Казимир, Het toeval van de werkelijkheid: Een halve eeuw natuurkunde (Meulenhof, Амстердам, 1992); Автобиография Казимира на голландском языке. H. B. G. Казимир, О притяжении между двумя идеально проводящими пластинами, Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, Vol. 51, с. 793–795 (1948). H. B. G. Казимир и J. Ubbink, "Скин-эффект", "Philips Technical Review", Vol. 28, с. 300–315 (1967).