Теодор Калуца: Жизнь и вклад в физику и математику

Введение

Немецкий математик и физик

Теодор Франц Эдуард Калуза (Theodor Franz Eduard Kaluza; 9 ноября 1885 – 19 января 1954) — немецкий математик и физик, известный теорией Калуцы — Клейна, включающей уравнения поля в пятимерном пространстве-времени. Его идея о том, что фундаментальные силы можно объединить, вводя дополнительные измерения, была гораздо позже использована в теории струн.

Жизнь

Калуза родился в католической семье из города Ратибор (ныне Рачибуж в Польше) в прусской провинции Силезия Германской империи. Сам Калуза родился в Вильгельмстале (деревня, которая в 1899 году была включена в состав Оппельна, ныне Ополе). Он провёл юность в Кёнигсберге, где его отец, Максимилиан "Макс" Калуза, был профессором английского языка. Он поступил в Кёнигсбергский университет изучать математику и получил докторскую степень, защитив диссертацию о преобразованиях Цирнхауса. Калуза был прежде всего математиком, но начал изучать теорию относительности. В апреле 1919 года Калуза обнаружил, что при решении уравнений Альберта Эйнштейна для общей теории относительности в пяти измерениях уравнения Максвелла для электромагнетизма возникают автоматически. Калуза написал Эйнштейну, который, в свою очередь, посоветовал ему опубликовать результаты. Теория Калузы была опубликована в 1921 году в статье "Zum Unitätsproblem der Physik" при поддержке Эйнштейна в Sitzungsberichte Preußische Akademie der Wissenschaften 966–972 (1921). Идеи Калузы вошли в историю как теория Калуцы — Клейна (названа также в честь физика Оскара Клейна). Однако эта работа долгое время оставалась незамеченной, поскольку внимание было сосредоточено на квантовой механике. Его идея о том, что фундаментальные силы можно объяснить с помощью дополнительных измерений, не была вновь использована до разработки теории струн. Примечательно также, что многие аспекты этой работы были опубликованы ещё в 1914 году Гуннаром Нордстрёмом, но его работа также осталась без внимания и не была признана при повторном использовании этих идей. На протяжении всей своей карьеры Калуза продолжал разрабатывать идеи, связанные с теорией относительности и моделями атомного ядра. Несмотря на поддержку Эйнштейна, Калуза оставался приват-доцентом в Кёнигсберге до 1929 года, когда был назначен профессором в Кильском университете. В 1935 году он стал полным профессором в Гёттингенском университете, где и оставался до своей смерти в 1954 году. Пожалуй, его лучшей математической работой является учебник "Höhere Mathematik für die Praktiker", написанный совместно с Георгом Йоосом.

Kaluza was born to a Roman Catholic family from the town of Ratibor (present day Racibórz in Poland) in the German Empire's Prussian Province of Silesia. Kaluza himself was born in Wilhelmsthal (a village that was incorporated into Oppeln (presently Opole) in 1899). He spent his youth in Königsberg, where his father, Maximilian "Max" Kaluza, was a professor of the English language. He entered the University of Königsberg to study mathematics and gained his doctorate with a thesis on Tschirnhaus transformations. Kaluza was primarily a mathematician but began studying relativity. In April 1919 Kaluza noticed that when he solved Albert Einstein's equations for general relativity using five dimensions, then Maxwellian equations for electromagnetism resulted spontaneously. Kaluza wrote to Einstein who, in turn, encouraged him to publish. Kaluza's theory was published in 1921 in a paper "Zum Unitätsproblem der Physik" with Einstein's support in Sitzungsberichte Preußische Akademie der Wissenschaften 966–972 (1921). Kaluza's insight is remembered as the Kaluza–Klein theory (named also after physicist Oskar Klein). However, the work was neglected for many years, as attention was directed towards quantum mechanics. His idea that fundamental forces can be explained by additional dimensions was not reused until string theory was developed. It is, however, also notable that many of the aspects of this body of work were already published in 1914 by Gunnar Nordström, but his work also went unnoticed and was not recognized when the ideas were reused. For the rest of his career Kaluza continued to produce ideas about relativity and about models of the atomic nucleus. Despite Einstein's encouragement, Kaluza remained only a (Privatdozent) at Königsberg until 1929, when he was appointed as professor at the University of Kiel. In 1935, he became a full professor at the University of Göttingen, where he remained until his death in 1954. Perhaps his finest mathematical work is the textbook Höhere Mathematik für die Praktiker, which was written jointly with Georg Joos.

Личная жизнь

Калуза был необычайно разносторонним человеком. Он владел или писал на 17 языках. Он также отличался необычайной скромностью. Он отвергал нацистскую идеологию, и его назначение на профессорскую должность в Геттингене было сопряжено с трудностями и стало возможным лишь благодаря помощи его коллеги Гельмута Хассе. О его личной жизни ходили удивительные истории, например, о том, что он научился плавать в тридцатые годы, изучив это по книге, и успешно сделал это с первой же попытки в воде. У Калузы был сын (1910–1994), также по имени Теодор Калуза, который стал известным математиком.