Smoluchowski, Marian

Marian Smoluchowski (von Smolan-Smoluchowski, polaca. Marian Smoluchowski ; 28 de mayo de 1872 , Vorder Bruhl , cerca de Viena  - 5 de septiembre de 1917 , Cracovia ) - Física teórica polaca .

Las ecuaciones de Smoluchowski, los fundamentos teóricos y los métodos computacionales que desarrolló se convirtieron en la base de la física estadística y su rama, que es especialmente importante hoy en día, llamada teoría de los procesos estocásticos , desarrollada tanto por físicos como por matemáticos. Las aplicaciones de las ecuaciones de Smoluchowski van desde la física (tanto sistemas macroscópicos como subatómicos) y la química hasta la biología y la ingeniería. Existen numerosas aplicaciones prácticas del modelo de Smoluchowski, por ejemplo, la purificación de agua industrial, la coagulación de la leche , la aparición de barreras de gel, la agregación de granulocitos , la adhesión de leucocitos , el crecimiento de nanotubos y mucho más.

Biografía

Marian Smoluchowski nació el 28 de mayo de 1872 en la ciudad de Vorder Brühl , cerca de Viena, en la familia polaca de Wilhelm Smoluchowski, un abogado, un alto funcionario en la oficina del emperador austriaco Franz Joseph , y su esposa Theophila Szczepanowska. Marian y su hermano mayor Tadeusz se graduaron en el famoso Gimnasio de Hombres Teresianos de Viena, al que asistían hijos de aristócratas y los más altos funcionarios de la monarquía austrohúngara. Además de las materias normales, así como el estudio de idiomas extranjeros (latín, griego, inglés), había muchas clases de educación física en Theresianum: natación, ejercicios, equitación, esgrima.

En los primeros años de escolaridad, a Marian le gustaban los temas humanitarios y luego la astronomía. Gracias al encuentro con el excelente profesor de física A. Hoefler, desarrolló un interés por la física y en general por las ciencias naturales.

Además de la escuela, su familia jugó un papel muy importante en el desarrollo de Marian. En primer lugar, la madre, que era una mujer culta y musicalmente dotada, así como su hermana, Benigna Volska. Gracias a estas dos mujeres, Marian comenzó a interesarse por la música y las artes visuales. Benigna Volska vivía cerca de Florencia. Casi todos los años, durante las vacaciones, Marian visitaba a su tía ya su marido en Italia. La proximidad del magnífico arte de Florencia, los estudios musicales conjuntos (Marian tocaba el piano) desarrollaron el talento artístico y la impresionabilidad estética del niño y el joven. En Viena, los compañeros musicales más cercanos de Marian eran su madre, que cantaba maravillosamente, y su amigo, el joven músico y compositor Guido Peters. Smoluchowski participó en eventos musicales con placer y habilidad y se convirtió en un pianista hábil y entusiasta. Apreció especialmente la música de Beethoven y Wagner , así como las composiciones de Mahler y Franck .

Marian Smoluchowski recibió su Abitur con honores en 1890 después de nueve años de estudio. Durante sus años escolares, tomó clases particulares de cálculo diferencial e integral, geometría analítica y mecánica teórica. Esto le permitió ingresar de inmediato a la Facultad de Filosofía de la Universidad de Viena para el tercer año de estudios. Eligió la física y las matemáticas como sus materias principales. Los profesores de Smoluchowski en la Universidad de Viena fueron los conocidos físicos de la época, J. Stefan y F. Exner . L. Boltzmann no estaba entre ellos , porque todavía estaba en Munich en ese momento y comenzó a trabajar en el departamento de la Universidad de Viena solo en 1895. Sin embargo, Boltzmann desempeñó un papel decisivo en el desarrollo de la física científica de Smoluchowski a través de sus artículos científicos, correspondencia y futuras reuniones directas. El primer trabajo científico de M. Smoluchovsky se publicó en 1893 en la colección de obras de la Universidad de Viena. Este fue un artículo experimental sobre la fricción interna en líquidos. Una tesis doctoral sobre "Investigaciones acústicas en la elasticidad de materiales blandos" se publicó en la misma colección en 1894. El título fue otorgado en 1895, la disertación recibió el premio personal más alto del Emperador y un anillo con un diamante.

Gracias al subsidio de sus padres, así como a una pequeña beca de la Universidad de Viena, Smoluchowski pasó mucho tiempo en misiones científicas. Tenía poco dinero, pero la prudencia le permitió a Marian realizar investigaciones tanto experimentales como teóricas en los principales laboratorios de Europa durante casi dos años. Primero, trabajó en París en el laboratorio del premio Nobel de física G. Lippmann en la comprobación de la ley de Clausius , que establece que la intensidad de la radiación térmica depende del medio en el que se encuentra el cuerpo radiante. Luego, durante ocho meses, Smoluchowski, junto con J. Beatty y Lord Kelvin , estudiaron el efecto de los rayos X sobre la conductividad eléctrica de los gases en un laboratorio de Glasgow. De mayo a agosto de 1897, Marian trabajó en el laboratorio de Berlín de E. Warburg , donde estudió la conductividad térmica en gases enrarecidos. En todos estos centros científicos, Smoluchovsky dejó un recuerdo de sí mismo como un experimentador y teórico excepcionalmente capaz. Por lo tanto, los resultados de la investigación obtenidos en el laboratorio de Warburg fueron en ese momento una de las muy pocas confirmaciones de la corrección de la teoría cinética de los gases. Sin embargo, no hay fundamentos atomísticos en este trabajo. El autor presenta el problema puramente fenomenológicamente, independientemente de la teoría cinética, mencionando sólo con cautela la posibilidad de formular los resultados en lenguaje atomístico. La teoría cinética de la materia se convertiría más tarde en la dirección principal del trabajo científico de Smoluchowski.

En 1898, Smoluchowski recibió el grado de Doctor en Ciencias y se convirtió en Privatdozent en la Universidad de Viena. La alegría del joven ayudante de cátedra fue compartida tanto por la familia como por el entorno universitario. Las esperanzas científicas fueron depositadas en Smoluchowski no solo por sus profesores universitarios, sino también por el mismo Ludwig Boltzmann, el gran precursor de la teoría cinética de los gases.

Debo decir que Marian Smoluchowski, además de la música, también era aficionada al alpinismo. Obtuvo su pasión por las excursiones de montaña de su padre y su hermano mayor Tadeusz. Cuando tenía 13 años, él, junto con Tadeusz, cruzaron Zavrat y la cordillera polaca en los Tatras. En 1890-1893, Tadeusz, Marian y sus amigos dominaron 24 nuevas rutas rocosas, 16 de las cuales fueron las primeras ascensiones a picos. En 1894, Marian fue a los Alpes occidentales, donde conquistó varios picos de montañas famosos. Sin embargo, los nuevos deberes en la Universidad de Lviv y el matrimonio con Sophia Baranetskaya, la encantadora hija de un profesor de matemáticas en la Universidad Jagellónica, interrumpieron las expediciones de montañismo. Mientras trabajaba en Lviv, y luego en Cracovia, Smoluchowski se dedicaba al esquí a gran altura en los Tatras y los Cárpatos orientales.

En sus actividades científicas, Smoluchovsky se quejaba del provincianismo de Lvov y de la falta de colegas del nivel adecuado con quienes pudiera discutir sus nuevos resultados. Él solo mantuvo vivos contactos científicos y colaboraciones con eminentes científicos europeos. Estos contactos fueron facilitados por el conocimiento de Smoluchowski de muchos idiomas extranjeros. Por ejemplo, uno de los científicos daneses se sorprendió gratamente cuando supo que Marian leyó sus artículos en danés. Smoluchowski viajaba a menudo a Viena (donde trabajaba su mejor amigo y destacado físico F. Hasenöhrl ), Göttingen , Varsovia (a la que llamó Little Paris por el alto nivel de vida cultural) y la Cambridge británica (donde colaboró ​​con J. J. Thomson y E. Rutherford - Premios Nobel). También se comunicó con A. Einstein en relación con la teoría del movimiento browniano, que ambos crearon. El astuto físico de Leiden P. Ehrenfest vino especialmente a Lvov para discutir problemas científicos de actualidad con Smoluchovsky. Marian Smoluchowski también se interesó por la física en el Imperio Ruso . Esto, por ejemplo, se evidencia en una carta de 1912, que envió a la Sociedad Física de Moscú después de la muerte del profesor de la Universidad de Moscú Pyotr Lebedev, el fundador de la primera escuela física rusa (cabe señalar que la actividad científica de Lebedev fue no conectado con el trabajo de Smolukhovsky).

En mayo de 1898, Smoluchovsky asumió el cargo de Privatdozent en la Universidad de Lvov, al año siguiente se convirtió en un extraordinario profesor de física teórica y en 1903 en profesor titular. En ese momento, era el profesor más joven de la Monarquía de los Habsburgo . Smolukhovsky demostró ser un maestro y educador maravilloso. Propuso cambios en el sistema de educación universitaria, en ese momento desconocido en la mayoría de las universidades, en forma de ejercicios para conferencias. La principal ventaja de las conferencias de Smoluchowski fue su transparencia, junto con un enfoque exhaustivo de este tema. Sus conferencias también fueron escuchadas por estudiantes de otras áreas de la universidad.

Smoluchowski trabajó intensamente, publicando una media de cinco artículos al año en revistas científicas en alemán, francés e inglés. Fue en este momento cuando surgieron las teorías antes mencionadas de las fluctuaciones de densidad, el movimiento browniano y la opalescencia crítica, y los artículos sobre termodinámica se agotaron. Además, cabe señalar que Smoluchovsky publicó artículos científicos en otras áreas de la ciencia, por ejemplo, sobre la atmósfera de la Tierra y los planetas, sobre el origen de las montañas plegadas, sobre varios temas en el campo de la aerodinámica y sobre el fenómeno. de electroósmosis. Estas obras gozaron de gran interés y reconocimiento de los contemporáneos.

En 1913, a Smoluchowski se le ofreció la cátedra de física experimental en la Universidad Jagellónica . Smoluchowski era un teórico, pero tenía las calificaciones para administrar la cátedra de física experimental. Anteriormente, fue autor o coautor de varios experimentos brillantes realizados en laboratorios europeos de renombre. Cracovia y la Universidad Jagellónica también eran provinciales en comparación con Viena, pero Smoluchowski aceptó la oferta porque estaba más cerca de los centros científicos de Europa que Cracovia. La estancia en Cracovia propició la aparición de trabajos extraordinariamente importantes que presentaban la relación entre la teoría cinética y la termodinámica, la teoría del asentamiento de partículas en el campo de la gravedad, que se basaba en la derivación de la ecuación, hoy denominada ecuación de Smoluchowski, y la teoría de la coagulación de los coloides.

En 1916, Smoluchowski dio tres conferencias en Göttingen, que siguen siendo una introducción fundamental a los problemas del movimiento browniano y las fluctuaciones moleculares. En el mismo año recibió una oferta para trasladarse a la Universidad de Viena. Estuvo de acuerdo después de algunas dudas, pero el caso se vino abajo por razones nacionales. Una propuesta similar vino de Varsovia. En tal situación, la Universidad Jagiellonian ofreció a Smoluchowski (queriendo "detenerlo") el título de rector. Desafortunadamente, en agosto de 1917, Smoluchowski enfermó de disentería y murió el 5 de septiembre de 1917 a la edad de poco más de 45 años. Las memorias póstumas de Smoluchowski han sido escritas por físicos del calibre de Albert Einstein y Arnold Sommerfeld . En los años siguientes, dos de los antiguos investigadores de Smoluchowski recibieron el Premio Nobel de Química, Richard Zsigmondy en 1925 y Theodor Svedberg en 1926.

No sólo los artículos de Smoluchowski dedicados a la solución del problema del movimiento browniano jugaron un papel fundamental en el desarrollo de la física. También son valiosas sus obras escritas al final de su vida. De particular relevancia es el llamado experimento mental propuesto por Smoluchowski en 1912. Este experimento, relacionado con la segunda ley de la termodinámica, se refiere a la posibilidad de obtener trabajo "útil" del movimiento browniano. Más tarde fue popularizado y ampliado por Richard Feynman en sus famosas conferencias sobre física y se convirtió en el impulso para el desarrollo del modelo de motor browniano.

La publicación de 1914 sobre las limitaciones de la segunda ley de la termodinámica, que se basó en un informe dado por Smoluchowski en Göttingen, influyó en el desarrollo de la mecánica cuántica, en concreto de la teoría de la medida de von Neumann . El conocido historiador de la ciencia israelí Max Jammer escribió sobre esto maravillosamente en el libro "La evolución de los conceptos de la mecánica cuántica" :

La idea de Smoluchowski de una mente constantemente consciente del estado instantáneo de un sistema dinámico y, por lo tanto, capaz de violar la segunda ley de la termodinámica sin realizar ningún trabajo fue probablemente la primera especulación lógicamente irrefutable sobre el efecto de la mente sobre la materia. Allanó el camino, como hemos visto, para la conclusión de gran alcance de von Neumann de que es imposible formular las leyes de la mecánica cuántica de manera completa y coherente sin hacer referencia a la conciencia humana.

En la historia de la física, Marian Smoluchowski será recordado principalmente por su trabajo sobre la teoría del movimiento browniano. Smoluchowski creó sobre la base de la teoría del movimiento browniano la teoría cinética de la coagulación de los coloides , la teoría de los fenómenos electrocinéticos, sentando las bases de la teoría cinética de los sistemas coloidales. Basado en la teoría de las fluctuaciones, desarrolló la teoría de la opalescencia crítica ( 1908 ). Los trabajos de Smoluchowski asestaron un duro golpe a la hipótesis de la " muerte térmica del Universo ", probaron la validez de la teoría cinético-molecular y contribuyeron al fortalecimiento final de las ideas atomísticas .

Memoria

• La Sociedad Polaca de Física estableció la Medalla Smoluchowski , otorgada desde 1965 por logros en el campo de la física.
• En 1970, la Unión Astronómica Internacional nombró un cráter en el lado oculto de la Luna en honor a Marian Smoluchowski .
• La Aerosol Research Association estableció el Premio Smoluchowski [6] , que se otorga desde 1986 .
• La Sociedad Alemana de Física y la Sociedad Polaca de Física establecieron el Premio de Física Marian Smoluchowski y Emil Warburg , que se otorga desde 1997 .

Publicaciones

• Smolukhovsky M. Sobre el concepto de aleatoriedad y el origen de las leyes de probabilidad en la física  // UFN . - 1927. - Emisión. 5 .
• Smolukhovsky M. Los límites de validez de la segunda ley de la termodinámica  // UFN . - 1967. - T. 93 , núm. 12 _

Véase también

• Ecuación de Smoluchowski

Notas

1. ↑ 1 2 MacTutor Archivo de Historia de las Matemáticas
2. ↑ 1 2 Marian Smoluchowski // Enciclopedia Brockhaus  (alemán) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
3. ↑ Marian Wilhelm Teofil Smoluchowski // Diccionario biográfico en línea  polaco (polaco)
4. ↑ 1 2 Henri V. A. M. f. Smolukhovsky // UFN / ed. V. A. Rubakov - M. : FIAN , 1918. - T. 1. - S. 67-70. — ISSN 1063-7869 ; 1468-4780 ; 0038-5670 ; 0042-1294 ; 1996-6652 - doi:10.3367/UFNR.0001.191801F.0067
5. ↑ Smolukhovsky Marian // Gran enciclopedia soviética : [en 30 volúmenes] / ed. AM Prokhorov - 3ª ed. — M .: Enciclopedia soviética , 1969.
6. ↑ Gaef: Premio Smoluchowski . Consultado el 25 de mayo de 2017. Archivado desde el original el 29 de abril de 2017. (indefinido)

Literatura

• Henri V. A. M. F. Smolukhovsky (Marian V.-Smoluchowski)  // Phys . - 1918. - Emisión. 1 .
• Suvorov S. G. En el 50 aniversario de la muerte de Marian Smoluchovsky  // Phys . - 1967. - T. 93 , núm. 12 _
• Khramov Yu. A. Smoluchowski Marian von // Físicos: Guía biográfica / Ed. A. I. Akhiezer . - Ed. 2º, rev. y adicional - M  .: Ciencia , 1983. - S. 249-250. — 400 s. - 200.000 copias.
• El alemán M. Marian Smoluchowski es una personalidad integral // Kvant. — M .: MIAN , 2012. — N° 3 . — P. 12–15 .
• A. Fulinsky. Sobre la vida y la contribución a la física de Marian Smoluchowski // Acta Physica Polonica B . - 1998. - T. 29 , N º 6 .

Enlaces

• Laureados de la Medalla Smoluchovsky

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