数学史 · 中文镜像

数学家传记

西奥多·卡鲁扎Theodor Kaluza

出生
1885年11月9日 德国奥佩尔恩(今波兰奥波莱)
逝世
1954年1月19日 德国哥廷根

西奥多·卡鲁扎是一位德国数学家和物理学家,以在五维时空方面的工作而闻名。

完整传记

西奥多·卡鲁扎的父亲是Max Kaluza。他属于一个在拉蒂博尔(今波兰拉齐布日)居住了约300年的家族。Max Kaluza是一位优秀学者,虽为德国人,却是英语语言和英国文学方面的顶尖专家,其专长领域是乔叟研究。卡鲁扎是独生子,在学校表现出极大前途,他进入柯尼斯堡大学学习数学。

卡鲁扎在柯尼斯堡继续学业,在Meyer指导下攻读博士学位。他的教授资格论文(Habilitation)学位论文是关于埃伦弗里德·瓦尔特·冯·切恩豪斯变换的,1910年发表在Archiv der Mathematik und Physik上。前一年他已通过考试并获得在大学授课的资格。卡鲁扎于1909年结婚,取得任教资格后成为柯尼斯堡大学的Privatdozent,这个职位几乎不给他带来任何收入。大多数学者在成为编外讲师几年后就会晋升,但卡鲁扎显然被认为功绩不足,因为他做了20年编外讲师。然而,有一个人对卡鲁扎评价很高,那就是阿尔伯特·爱因斯坦

1919年4月,他在柯尼斯堡任教时写信给阿尔伯特·爱因斯坦,告诉他自己关于统一阿尔伯特·爱因斯坦的引力理论和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的光理论的想法。阿尔伯特·爱因斯坦鼓励他发表这些极具独创性的想法,他于1921年在关于物理学统一问题的论文中这样做了——Zum Unitätsproblem der Physik (论物理学中的统一问题),发表于Sitzungsberichte Preussische Akademie der Wissenschaften 96 (1921), 69。正是阿尔伯特·爱因斯坦于1921年12月8日提交了这篇论文。

卡鲁扎的思想涉及引入第五维,尽管他因将这一想法作为纯数学观念引入而受到批评,但他的工作很重要,并被其他人所探索。他在这篇论文中说,他的理论具有:-

……几乎无与伦比的形式统一性……这不可能仅仅是反复无常的偶然事件那种诱人的把戏。

这一理论的统一性特征在于,它统一了阿尔伯特·爱因斯坦的引力理论和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的电磁理论。正如⟦N2⟧在[3]中所写:-

……这位不知名的科学家提议一举将科学已知的两大场论,即詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的和阿尔伯特·爱因斯坦的,通过在第五维中混合它们而结合起来。

卡鲁扎因卡鲁扎-奥斯卡·克莱因(以数学家奥斯卡·克莱因命名)场论而被人们记住,该理论涉及五维空间中的场方程。该理论最初是研究的热门话题,但随着量子力学的引入很快失宠。

1926年11月,阿尔伯特·爱因斯坦写信支持卡鲁扎,试图让人们认识到他是一位提出了非凡新颖想法的数学家,其价值远远超过他仍然占据的Privatdozent职位。卡鲁扎仍然未能获得晋升,然后在1929年,恰好在他被任命为Privatdozent 20年后,他被任命为基尔大学的教授。1935年,他被任命为哥廷根大学的正教授,直到1954年去世,距他本应退休还有两个月。

卡鲁扎过于专注于他在理论物理学中的想法,以至于无法做出他显然有能力做出的数学贡献。他继续提出与原子核模型有关的想法,并撰写了关于相对论的著作。也许他最出色的数学著作是教科书Höhere Mathematik für die Pracktiker (实践中的高等数学),该书与G Joos合著,于1938年出版。⟦N2⟧写道[1]:-

在这部著作中,他更多地表现为一位数学家,而不是数学物理学家。

他的儿子,也叫卡鲁扎,提供了关于他父亲个人生活的细节,这些内容被收入1。这些叙述让我们感受到卡鲁扎的性格:-

……一个兴趣广泛的人。尽管数学抽象令他极为欣喜,他也对语言、文学和哲学深感兴趣。他学习了超过十五种语言,包括希伯来语、匈牙利语、阿拉伯语和立陶宛语。他有敏锐的幽默感。他不会游泳,曾通过读一本游泳书来展示理论知识的威力,然后第一次尝试就成功游了起来(他完成这一壮举时已年过三十)。卡鲁扎热爱自然和科学,也喜欢孩子。

参考文献

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