Нордстрём, Гуннар

Хельсинки 1900 год. Три выпускника средней школы. Гуннар Нордстрём слева.

Родился в 1881 году в Гельсингфорсе (ныне Хельсинки, в тот период — Российская империя), в семье Эрнста Самуэля Нордстрёма и Алины Софии Хирн. Отец был ректором Университета искусства и дизайна. У Нордстрема был ещё один брат и четыре сестры[1].

С 1899 по 1905 годы учился в Политехническом училище, где получил диплом инженера. Затем в течение двух лет он учился в университете Гельсингфорса. В апреле 1906 года он приехал в Гёттингенский университет, намереваясь изучать физическую химию у Вальтера Нернста, однако увлёкся новыми открытиями в физике, и в первую очередь — специальной теорией относительности (СТО). В августе 1907 года Нордстрём вернулся в Гельсингфорс и полностью посвятил себя исследованиям в области СТО и релятивистской электродинамике[2].

В 1909 году он защитил диссертацию на тему «Уравнение энергии для электромагнитного поля движущихся объектов». В следующем году он стал доцентом Хельсинкского университета и до 1918 года преподавал там на кафедре теоретической физики. Часто посещал в эти годы коллег в Гёттингене, Цюрихе, Берлине, Вене и Лейдене[3].

В разгар Первой мировой войны, в 1916 году, Нордстрём, использовав российский паспорт, приехал в Лейден (Нидерланды были нейтральной страной), чтобы поработать у Эренфеста. Он пробыл в Лейдене три года. Там он познакомился с голландской студенткой-физиком Корнелией ван Леувен (нидерл. Cornelia van Leeuwen) и вскоре женился на ней (1917). У них родились трое детей: Сванте Гуннар, Харальд Гуннар и Сага Нель[4][5].

Во время своего пребывания в Нидерландах Нордстрём поддерживал тесную переписку с Эйнштейном. Связи между Лейденом и Финляндией были прерваны из-за войны, но датский физик Нильс Бор помогал финну получать почту. Эйнштейн организовал для Нордстрёма поездку в Финляндию, но не смог получить разрешение от Финляндии на возвращение в Нидерланды. Из письма Эйнштейна Максу Борну (см. врезку справа) видно, что Эйнштейн просил Борна уладить этот вопрос[3].

После войны Нордстрём отказался от профессуры в Берлинском университете в пользу Макса Борна и вернулся с женой в (уже независимую) Финляндию[5].

В период 1918—1923 годов Нордстрём преподавал физику и механику в Финской высшей технической школе, как тогда называлась бывшая Политехническая школа. В 1920 году (и повторно в 1921 и в 1922 годах) Нордстрём, в числе других физиков, рекомендовал Нобелевскому комитету дать Нобелевскую премию за текущий год Альберту Эйнштейну.

Умер 24 декабря 1923 года от пернициозной анемии. Возможно, болезнь была вызвана воздействием радиоактивных веществ, с которыми он неоднократно проводил эксперименты[5].

В 1912 году Нордстрём опубликовал одну из первых релятивистских теорий гравитации скалярного типа. В отличие от всех предшественников, включая теории Пуанкаре — Минковского, Нордстрём предложил Лоренц-ковариантные уравнения гравитационного поля; они представляли собой четырёхмерное обобщение уравнения Пуассона[6]. Особенностью подхода Нордстрёма было стремление сохранить постоянство скорости света, как было в СТО (у Эйнштейна скорость света неизменна лишь при отсутствии гравитации)[7].

Копию статьи ещё до её опубликования Нордстрём послал Эйнштейну, в дальнейшем между ними завязалась оживлённая переписка. Эйнштейн относился к Нордстрёму с глубоким уважением. В дополнении при корректуре Нордстрём сообщал о реакции Эйнштейна на эту статью[6].

Он пришёл к убеждению, что следствия такой теории не могут соответствовать действительности. Он показывает на простом примере, что согласно этой теории некоторая вращающаяся система в поле тяготения будет получать меньшее ускорение, чем невращающаяся.

Летом 1913 года Нордстрём посетил Цюрих, встретился там с Эйнштейном и обсуждал с ним подходы к проблеме тяготения. В результате в июле Нордстрём подготовил второй вариант своей теории, также скалярный, но уже соответствующий принципу эквивалентности Эйнштейна. Эйнштейн высоко оценил новый вариант теории Нордстрёма, однако отметил несколько её сомнительных мест[8].

Теория тяготения Нордстрёма не предсказывала никакого искривления световых лучей в поле тяготения, а дополнительное смещение перигелия Меркурия было не только в 6 раз меньше наблюдаемого, но даже имело противоположный знак. По этим причинам теория Нордстрёма была отвергнута[9]. После создания Эйнштейном тензорной теории гравитации (1915 год) Нордстрём признал её преимущества, занялся развитием эйнштейновской теории и опубликовал несколько работ на эту тему, в том числе общерелятивистскую формулировку теории упругости, точное решение уравнений Эйнштейна для заряженной сферы (решение Райсснера — Нордстрёма)[10], некоторые аспекты проблемы гравитационной энергии[11].

В своей статье 1915 года Нордстрём предложил добавить к электромагнитному векторному потенциалу пятую координату, представляющую ньютоновский гравитационный потенциал. Фактически это позволяло записать уравнения Максвелла в пяти измерениях; эта идея впоследствии была развита в теории Калуцы — Клейна, предшественнице теории суперструн[12][11].

См. также Список публикаций Гуннара Нордстрёма.

• Nordström G. Zur Elektrodynamik Minkowskis.— Phys. Ztschr., 1909, Bd. 10, S. 681—687.
• Nordström G. Zur elektromagnetischen Mechanik.— Phys. Ztschr., 1910, Bd. 11, S. 440—445.
• Nordström G. Zur Relativitätsmechanik deformierbarer Körper.— Phys. Ztschr., 1912, Bd. 12, S. 854—857.
• Nordström G. Relativitätsprinzip und Gravitation.—Phys. Ztschr., 1912, BU. 13, S. 1126—1129.
• Nordström G. Träge und schwere Masse in der Relativitätsmechanik.— Ann. Phys. 1913, Bd. 40, S. 856—878.
• Nordström G. Zur Theorie der Gravitation vom Standpunkt des Relativitätsprinzips.— Ann. Phys., 1913, Bd. 42, S. 533—554.
• Nordström G. Die Fallgesetze und Planetbewegungen in der Relativitätstheorie. — Ann. Phys., 1914, Bd. 43, S. 1101—1110.
• Nordström G. Über die Möglichkeit, das Elektromagnetische Feld und das Gravitationsfeld zu vereiningen // Phys. Zeitschr.. — 1914. — Vol. 15. S. 504—506.
• Nordström G. Über den Energiesatz in der Gravitationstheorie.— Phys. Ztschr., 1914, Bd. 15, S. 375—380.
• Nordström G. Zur Elektrizitäts- und Gravitationstheorie.— Oefv. Finska Vet. Soc. Foerh., 1914/1915, vol. 57, mem. 4, p. 1—15.
• Nordström G. Über eine mögliche Grundlage einer Theorie der Materie.— Ibid., mem. 28, p. 1—21.
• Nordström G. De gravitatietheorie van Einstein en de mechanica der continua van Herglotz.— Proc. Kon. Akad. Wet. Amsterdam, 1917, vol. 19, p. 884.
• Nordström G. Iets over de massa van een stoffelijk stelsel volgens de gravitatietheorie van Einstein.— Proc. Kon. Akad. Wet. Amsterdam, 1918, vol. 20, p. 1076—1080.
• Nordström G. Een en ander over de energie van het zwaarte krachtsveld volgens de theorie van Einstein.—Ibid., p. 1238—1241.
• Nordström G. Berekening voor eenige bijzondere gevallen volgens de gravitatietheorie van Einstein.—Proc. Kon. Akad. Wet. Amsterdam, 1918, vol. 21, p. 68—72.

• Визгин В. П. Релятивистская теория тяготения. Истоки и формирование. 1900-1915 гг. — М. : Наука, 1981. — 352 с.
• Пайс А. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна = ‘Subtle is the Lord…’: The Science and the Life of Albert Einstein. — М.: Наука, 1989. — 568 с. — ISBN 5-02-014028-7.
• Храмов Ю. А. Нордстрем Гунар (Nordstrom Gunnar) // Физики : Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 199. — 400 с. — 200 000 экз.

• Isaksson, Eva. Gunnar Nordström (1881-1923) Gunnar Nordström (1881-1923) (фин.).
  • Английская версия: Gunnar Nordström (1881-1923). On gravitation and relativity.  (англ.)