Arnold Sommerfeld nebylo jen jméno v učebnici. Byl to německý fyzik, který zaplnil mezeru v rané atomové teorii Nielse Bohra. Sommerfeld se narodil v Königsbergu v Prusku (nyní Kaliningrad, Rusko) 5. prosince 1868 a zemřel v Mnichově 26. dubna 1951. Jeho práce propojila klasickou fyziku s kvantovým světem. To vědcům umožnilo vysvětlit jemnou strukturu spektrálních čar. Jedná se o nepatrné zlomy ve spektrech světla, které Bohrův jednodušší model nedokázal vysvětlit.
Jeho cesta nebyla přímá. Vystudoval matematiku a přírodní vědy na univerzitě v Königsbergu. Poté se přestěhoval do Göttingenu, kde se stal asistentem. V roce 1897 již vyučoval matematiku v Clausthalu. V roce 1900 nastoupil na místo v Cáchách. Ale jeho skutečný vliv začal v Mnichově. Jako profesor teoretické fyziky tam v letech 1906 až 1931 odvedl většinu práce.
Korekce pomocí eliptické dráhy
Bohr měl pravdu, že elektrony obíhají kolem jádra. Předpokládal však, že tyto oběžné dráhy jsou dokonalé kruhy. namítl Sommerfeld. Studoval atomová spektra a viděl detaily, které unikly Bohrově pozornosti. Uvědomil si, že elektrony se také pohybují po eliptických drahách.
Tato změna nebyla jen kosmetická. Vyžadovalo to zavedení nové proměnné do matematiky. Sommerfeld postuloval azimutální kvantové číslo. Toto číslo popisovalo tvar oběžné dráhy. Později přidal magnetické kvantové číslo k vysvětlení orientace. Společně tato čísla vysvětlila, proč se spektrální čáry rozdělují na jemnější struktury. To bylo přesné řešení matoucího problému.
Sommerfeldovy studie atomových spekter ho přivedly k předpokladu, že v Bohrově modelu atomu se elektrony pohybují po eliptických drahách spolu s kruhovými.
Za atomem
Nezastavil se v jádru. Sommerfeld se ponořil do vlnové mechaniky. Rozvinul také teorii elektronů v kovech. Tato práce se ukázala jako cenná pro pochopení termoelektriky a kovové vodivosti. Poskytl inženýrům a fyzikům nástroje k předpovědi chování kovů při vystavení teplu a elektrickým polím.
Jeho odkaz není jen v rovnicích. Je to přesně tak. Ukázal, že kvantový svět je složitější, než si kdokoli myslel. A dal nám matematiku, abychom to popsali.
Otázkou však zůstává, zda viděl celý rozsah toho, co by jeho čísla prozradila. Kvantová revoluce právě začínala. Jeho eliptické dráhy byly krokem vpřed. Staly se ale také mostem k něčemu cizímu. K něčemu, co se stále snažíme prozkoumat.
