タグ: W・C・ヴィーン‐7/23改訂

こんにちはコウジです。

半年ごとの記事見直しです。
では、ご覧ください。内容を整理し、
主にリンクを見直しました。
現時点での英訳も考えています。
（以下原稿です）

輻射電磁流体シミュレーション
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W・C・ヴィーン【1864年1月13日生まれ ~ 1928年8月30日没】

Photo: Wilhelm Wien (Public Domain / Wikimedia Commons)

その名を正確に記すと
ヴィルヘルム・カール・ヴェルナー・オットー・フリッツ・フランツ・ヴィーン
：Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien

熱力学における黒体放射の研究で有名です。ヴィーンは東プロイセンで
農夫の子として生まれ、ベルリン大学でヘルツの元で学位を取ります。
そこでの学位論文は光の回析特性に関する論文でした。

その後ヴィーンはレントゲンの後任としてヴュルツブルク大学で教鞭を
とっています。またヴィーンはドイツ物理学会で会長を努めていて、
前任はゾンマーフェルトでした。

さて、今日までヴィーンの業績・人となりを
調べていて断片的な印象を持ってしまいました。
それだから、ヴィーンの「人柄」が伝えられないのです。
実際の性格もあるのでしょうが、考えてみてたら、
当時の時代背景も大きいと思えてきました。
ヴィーンはドイツで生まれドイツで亡くなっています。
ヴィーンが生きた時代のドイツとヨーロッパは、
第一次世界大戦とその前後の政治的不安定さの渦中にあり、
国際的な科学交流もいまほど自由ではありませんでした。

ゲルマン圏の科学者はしばしば政治的背景の影響を受け、
その中でヴィーンもまた独自の立場や慎重さを持って
国際会議や学会活動に関わっていたと考えられます。

そんな時代にヴィーンはソルベーユ会議に出ていて
国を代表して物理学会に関わっていたでしょうが、
政治絡みの考えは他のメンバーと独自のものとなって
いたと考えられます。時節柄、修業を兼ねて他国へ
留学したり協同研究をしたりする環境とは
大きく異なっていたのでしょう。ドイツ帝国の人ですから。
ヴィーンは現代とは異なった環境に生きていたのです。

ヴィーンの法則とは何か

ヴィーンの法則とは、黒体放射において「物体の温度が高くなるほど、
最も強く放射される電磁波の波長は短くなる」ことを示す法則です。
1893年にヴィルヘルム・ヴィーンによって導かれ、
熱を持つ物体がどのような色や波長の光を放射するのかを
定量的に表す最初の理論の一つとなりました。

例えば、比較的温度の低い物体は赤外線を多く放射しますが、
温度が上昇するにつれて赤色、橙色、黄色、そして青白い光へと
放射の中心が移っていきます。鉄を加熱すると赤く光り始め、
さらに高温になると白熱して見える現象や、太陽より高温の恒星ほど
青白く見える現象も、この法則によって説明することができます。

ヴィーンの法則は黒体放射の性質を見事に表現しましたが、
すべての波長域で完全に一致する理論ではありませんでした。
その後、マックス・プランクはヴィーンの成果を受け継ぎ、
エネルギー量子という新しい概念を導入することで、
黒体放射全体を説明する「プランクの法則」を完成させます。
つまり、ヴィーンの法則は量子論誕生への重要な橋渡しとなった
歴史的な法則であり、20世紀物理学の幕開けを支えた
大きな一歩だったのです。

ヴィーンの業績について考えてみると、

ヴィーンの法則は、黒体放射において
「温度が高くなるほど、最も強く放射される電磁波の波長は短くなる」
ことを示した法則です。
太陽が赤く見えたり青白く見えたりする恒星の違いも、
この法則で理解できます。後にプランクは、この
ヴィーンの法則を含む形で黒体放射全体を説明する
「プランクの法則」を導き、量子論誕生への道を切り開きました。

この法則は反応を起こす物質の温度と放出される
電磁波の波長を関連付けますが、
対象物質の内部構造迄、踏み込んだ議論
を垣間見る事は出来ません。現象の
不完全な定式化であって独自の理論です。

考えを進めさせて頂くと、
マッハとボルツマンの考え方の
対立も思い起こされます。
ソルベー会議に出席する中で
ヴィーンもまた従来の考え方を守る立場で、
伝統的な枠組みの中で葛藤していたのでしょうか。

はっきりと確定して言える内容に悩み、
使っている推論の妥当性に対して悩みます。
ミクロの現象に対するモデルが大きく変更される
時代に当事者達は大胆かつ慎重に
判断せねばならなかった筈です。
いつかまた考えてみたいと思っています。

それにつけても、
ヴィーンの法則は我々に新しい知見を
もたらしていて、物質内部での反応に対し
変化を定量的議論の枠組みに乗せて
次なる議論の礎を作っています。
確かな一歩でした。

前後の人物

◀ 前の人物：ハインリヒ・ヘルツ
電磁波の存在を実験で証明し、ヴィーンが学んだベルリン大学の師

▶ 次の人物：マックス・プランク
ヴィーンの法則を発展させ、黒体放射を量子論として完成

この分野の科学者（熱力学・量子論）

ヴィルヘルム・ヴィーン

〆

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2020/11/09_初回投稿
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（2021年9月時点での対応英訳）

The exact name is Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien.

He is famous for his work on blackbody radiation in thermodynamics. Wien was born in East Prussia as a child of a farmer and holds a degree from Hertz at the University of Berlin. His bachelor’s thesis there was a treatise on the diffractive properties of light. Wien has since taught at the University of Würzburg as a successor to Roentgen. Wien was also chairman of the German Physical Society, and his predecessor was Sommerfeld.

By the way, until today, I have been investigating Veen’s achievements and personality, and I have a fragmentary impression. That is why Veen’s “personality” cannot be conveyed. He may have an actual personality, but when I think about it, I think he has a big historical background at that time. Vein was born in Germany and died in Germany. There was a great war in Europe at that time. Germany, in particular, persecuted Jews, with a number of Jewish physicists operating in an anti-German regime. It was at that time that Veen lived.

At that time, Veen would have been involved in the Physical Society of Japan on behalf of the country at the Solbeille Conference, but it is probable that his political ideas were unique to the other members. Perhaps it was very different from the environment in which students study abroad or collaborate in research in other countries for the purpose of training. He is from the German Empire. Veen lived in a different environment than it is today.

Considering Wien’s achievements

, Wien’s law can be thought of as the limit of Planck’s law. This law associates the temperature of the substance that causes the reaction with the wavelength of the emitted electromagnetic wave, but we cannot get a glimpse of the in-depth discussion of the internal structure of the target substance. It is an incomplete formulation of the phenomenon and is an original theory.

As I move forward, I also recall the conflict between Mach and Boltzmann’s ideas. Was Veen also struggling within the traditional framework in attending the Solvay Conferences, in a position to uphold his traditional thinking? He is worried about what he can say clearly and definitely, and about the validity of the reasoning he is using. The parties would have had to make bold and careful decisions in an era when the model for microscopic phenomena changed drastically. I would like to think about it again someday.

Even so, Wien’s law brings us new insights, laying the foundation for the next debate by putting changes in the reaction within matter within the framework of a quantitative debate. It was a solid step.

〆