ชาวเยอรมันนักฟิสิกส์ผู้ได้รับเหรียญมักซ์พลังค์ผู้มีอายุยืนถึงร้อยปี

Friedrich Hund

ฟรีดริช เฮอร์มันด์ ฮุนด์ เป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมนี ผู้มีชื่อเสียงจากผลงานสำคัญด้านอะตอมและโมเลกุล เช่น กฎของฮุนด์, ทฤษฎีออร์บิทัลเชิงโมเลกุล และการค้นพบการอุโมงค์ควอนตัม.

1. Life

ฟรีดริช เฮอร์มันด์ ฮุนด์ได้ใช้ชีวิตส่วนใหญ่ในแวดวงวิชาการ โดยทุ่มเทให้กับการศึกษาและวิจัยฟิสิกส์และเคมีควอนตัม ตั้งแต่การศึกษาในวัยหนุ่มไปจนถึงอาชีพศาสตราจารย์ที่ยาวนาน รวมถึงชีวิตส่วนตัวและครอบครัวที่อบอุ่น

1.1. Early Life and Education

ฟรีดริช เฮอร์มันด์ ฮุนด์เกิดเมื่อวันที่ 4 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1896 ที่เมืองคาร์ลสรูเออ ประเทศเยอรมนี ในช่วงต้นของชีวิต เขาได้ศึกษาในหลายสาขาวิชา ทั้งคณิตศาสตร์, ฟิสิกส์, และภูมิศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยมาร์บูร์กและมหาวิทยาลัยเกิตติงเงิน การศึกษาที่หลากหลายนี้เป็นรากฐานสำคัญที่ทำให้เขาสามารถบูรณาการแนวคิดจากสาขาวิชาต่างๆ เข้ากับการวิจัยทางฟิสิกส์เชิงควอนตัมได้

1.2. Academic Career

อาชีพทางวิชาการของฮุนด์เริ่มต้นขึ้นในปี ค.ศ. 1925 เมื่อเขาดำรงตำแหน่งอาจารย์พิเศษด้านฟิสิกส์ทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยเกิตติงเงิน ในช่วงเวลานั้น เขาได้ร่วมงานกับนักฟิสิกส์ชั้นนำหลายท่าน เช่น แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์, พอล ดิแรก, แวร์เนอร์ ไฮเซินแบร์ค, แมกซ์ บอร์น, และวัลเทอร์ โบเทอ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขาเป็นผู้ช่วยของบอร์น และได้ร่วมวิจัยเกี่ยวกับการตีความเชิงควอนตัมของสเปกตรัมแถบของโมเลกุลไดอะตอมิก

โรเบิร์ต เอส. มัลลิเคน และฟรีดริช ฮุนด์, ชิคาโก, ค.ศ. 1929
โรเบิร์ต เอส. มัลลิเคน และฟรีดริช ฮุนด์, ชิคาโก, ค.ศ. 1929


หลังจากนั้น ฮุนด์ได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์ในมหาวิทยาลัยหลายแห่ง ได้แก่:

  • ค.ศ. 1927: ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยรอสต็อก (สาขาฟิสิกส์ทฤษฎี)
  • ค.ศ. 1929: ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยไลพ์ซิก (สาขาฟิสิกส์คณิตศาสตร์)
  • ค.ศ. 1946: ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเยนา (สาขาฟิสิกส์ทฤษฎี)
  • ค.ศ. 1951: ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยแฟรงก์เฟิร์ต (สาขาฟิสิกส์ทฤษฎี)
  • ค.ศ. 1957: กลับมาดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเกิตติงเงินอีกครั้ง

นอกจากตำแหน่งทางวิชาการเหล่านี้แล้ว เขายังได้เดินทางไปศึกษาและบรรยายในต่างประเทศ โดยในปี ค.ศ. 1926 เขาได้ใช้เวลาอยู่ที่โคเปนเฮเกนร่วมกับนีลส์ บอร์ และในปี ค.ศ. 1928 เขายังได้บรรยายเกี่ยวกับอะตอมที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด สัมพันธ์ภาพและความร่วมมือกับนักฟิสิกส์ชั้นนำเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญที่ทำให้ฮุนด์มีส่วนร่วมอย่างมากในการพัฒนาทฤษฎีควอนตัม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านโครงสร้างอะตอมและสเปกตรัมโมเลกุล ตลอดอาชีพการงานของเขา ฮุนด์ได้ตีพิมพ์บทความและเรียงความทางวิทยาศาสตร์รวมกว่า 250 ชิ้น

1.3. Personal Life

ฮุนด์แต่งงานกับนักคณิตศาสตร์อิงเกบอร์ก ไซน์เชอ (ค.ศ. 1905-1994) เมื่อวันที่ 17 มีนาคม ค.ศ. 1931 ที่เมืองบาร์เมิน ทั้งคู่มีบุตรรวม 6 คน ได้แก่:

  • แกร์ฮาร์ด ฮุนด์ (ค.ศ. 1932-2024) ผู้เป็นทั้งนักหมากรุกและนักคณิตศาสตร์
  • ดีทริช (ค.ศ. 1933-1939)
  • อีร์มการ์ด (เกิด ค.ศ. 1934)
  • มาร์ติน (ค.ศ. 1937-2018)
  • อันเดรอัส (เกิด ค.ศ. 1940)
  • แอร์วิน (ค.ศ. 1941-2022)
หลุมศพของครอบครัวฮุนด์-เพียร์ชที่สุสานมูนิชวัลด์ฟริดฮอฟ ซึ่งฟรีดริช ฮุนด์ถูกฝังอยู่ด้วย
หลุมศพของครอบครัวฮุนด์-เพียร์ชที่สุสานมูนิชวัลด์ฟริดฮอฟ ซึ่งฟรีดริช ฮุนด์ถูกฝังอยู่ด้วย


นอกจากนี้ เขายังมีหลานสาวสองคนที่เป็นนักหมากรุกหญิงผู้ยิ่งใหญ่ ได้แก่ บาร์บารา ฮุนด์ (เกิด ค.ศ. 1959) และอีซาเบล ฮุนด์ (เกิด ค.ศ. 1962) ฟรีดริช ฮุนด์เสียชีวิตเมื่อวันที่ 31 มีนาคม ค.ศ. 1997 ที่เมืองคาร์ลสรูเออ สิริอายุ 101 ปี และถูกฝังอยู่ที่สุสานมูนิชวัลด์ฟริดฮอฟ

2. Major Scientific Contributions

ฟรีดริช ฮุนด์ได้สร้างคุณูปการอันยิ่งใหญ่ให้กับวงการวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านฟิสิกส์ควอนตัมและเคมีควอนตัม ผลงานของเขากลายเป็นรากฐานสำคัญในการทำความเข้าใจโครงสร้างของอะตอมและโมเลกุล

2.1. Hund's Rules and Cases

ฮุนด์เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางจากผลงานที่สำคัญสองประการ ได้แก่ กฎของฮุนด์และกรณีของฮุนด์:

  • กฎของฮุนด์ คือชุดของกฎเกณฑ์ที่ใช้ในการทำนายการจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กฎการคูณสูงสุดของฮุนด์ (Hund's rule of maximum multiplicity) ซึ่งเป็นกฎข้อแรกและมีความสำคัญอย่างยิ่งในเคมี กฎนี้ระบุว่าในการจัดเรียงอิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่มีพลังงานเท่ากัน อิเล็กตรอนจะจัดเรียงตัวให้มีจำนวนอิเล็กตรอนเดี่ยว (unpaired electrons) มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และอิเล็กตรอนเหล่านี้จะมีสปินในทิศทางเดียวกันทั้งหมด เพื่อลดพลังงานรวมของอะตอมให้ต่ำที่สุด กฎนี้มีความสำคัญอย่างมากในการทำความเข้าใจสมบัติทางเคมีและสเปกโทรสโกปีของธาตุต่างๆ
  • กรณีของฮุนด์ (Hund's cases) เป็นการจำแนกรูปแบบเฉพาะของการคัปปลิงโมเมนตัมเชิงมุมในโมเลกุลไดอะตอมิก การจำแนกนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทำความเข้าใจและวิเคราะห์สเปกตรัมของโมเลกุลได้อย่างละเอียด และเป็นพื้นฐานสำคัญในการศึกษาฟิสิกส์โมเลกุลและเคมีควอนตัม

2.2. Molecular Orbital Theory (Hund-Mulliken Theory)

ฟรีดริช ฮุนด์มีบทบาทสำคัญในการวางรากฐานของทฤษฎีออร์บิทัลเชิงโมเลกุล ซึ่งมักเรียกกันว่า ทฤษฎีออร์บิทัลเชิงโมเลกุลฮุนด์-มัลลิเคน (Hund-Mulliken MO theory) เนื่องจากเป็นผลงานสำคัญที่เขาร่วมกับนักเคมีชาวอเมริกันโรเบิร์ต เอส. มัลลิเคน มัลลิเคนซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี ค.ศ. 1966 จากผลงานในทฤษฎีออร์บิทัลเชิงโมเลกุล มักจะกล่าวถึงอิทธิพลอย่างมากของงานวิจัยของฮุนด์ที่มีต่อการค้นพบของเขา และยินดีที่จะแบ่งปันรางวัลโนเบลกับฮุนด์
ทฤษฎีนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่ออธิบายโครงสร้างและการเชื่อมโยงของอะตอมในโมเลกุล โดยพิจารณาว่าอิเล็กตรอนในโมเลกุลจะเคลื่อนที่ในออร์บิทัลที่แผ่ขยายไปทั่วโมเลกุลทั้งหมด ไม่ใช่แค่รอบอะตอมใดอะตอมหนึ่ง แม้ว่าแนวคิดของออร์บิทัลเชิงโมเลกุลอาจจะยากต่อการจินตนาการในเบื้องต้น แต่ทฤษฎีนี้มีประโยชน์อย่างมากในการทำนายคุณสมบัติและพฤติกรรมของโมเลกุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน ทฤษฎีนี้ได้เป็นแรงผลักดันให้มีการใช้คอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยในการคำนวณทางเคมีควอนตัมอย่างแพร่หลาย

2.3. Quantum Tunneling

ในปี ค.ศ. 1926 ฟรีดริช ฮุนด์ได้รับการยกย่องว่าเป็นบุคคลแรกที่ค้นพบปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การอุโมงค์ควอนตัม (quantum tunneling) หรือผลการอุโมงค์ ปรากฏการณ์นี้เป็นหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมที่อธิบายว่าอนุภาคควอนตัมสามารถ "ทะลุผ่าน" สิ่งกีดขวางพลังงานได้ แม้ว่าพลังงานจลน์ของอนุภาคนั้นจะไม่เพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางตามหลักฟิสิกส์คลาสสิก การค้นพบนี้มีนัยสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาความเข้าใจในพฤติกรรมของสสารในระดับควอนตัม และเป็นพื้นฐานสำหรับเทคโนโลยีหลายอย่างในปัจจุบัน เช่น ไมโครสโคปแบบส่องกราดด้วยการอุโมงค์ (scanning tunneling microscope) และการทำงานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์บางชนิด

3. Publications

ฟรีดริช ฮุนด์ได้เขียนบทความวิชาการ หนังสือ และวิทยานิพนธ์จำนวนมาก ซึ่งมีส่วนสำคัญในการวางรากฐานและเผยแพร่ความรู้ทางฟิสิกส์ควอนตัม:

  • Versuch einer Deutung der großen Durchlässigkeit einiger Edelgase für sehr langsame Elektronen, วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอก, มหาวิทยาลัยเกิตติงเงิน ค.ศ. 1923
  • Linienspektren und periodisches System der Elemente, วิทยานิพนธ์ระดับฮาบิลิตาซิออน, มหาวิทยาลัยเกิตติงเงิน, สปริงเกอร์ ค.ศ. 1927
  • Allgemeine Quantenmechanik des Atom- und Molekelbaues, ใน Handbuch der Physik, เล่ม 24/1, ฉบับที่ 2, หน้า 561-694 (ค.ศ. 1933)
  • Materie als Feld, เบอร์ลิน, สปริงเกอร์ ค.ศ. 1954
  • Einführung in die Theoretische Physik, 5 เล่ม, ค.ศ. 1944-51, ไมเออร์ส ไคลน์ ฮันด์บูเคอร์, ไลพ์ซิก, บิบลิโอกราฟิเชส อินสติตุท, ค.ศ. 1945, ค.ศ. 1950/51 (เล่ม 1: Mechanik, เล่ม 2: Theorie der Elektrizität und des Magnetismus, เล่ม 3: Optik, เล่ม 4: Theorie der Wärme, เล่ม 5: Atom-และ Quantentheorie)
  • Theoretische Physik, 3 เล่ม, สตุทการ์ท ทอยบ์เนอร์, พิมพ์ครั้งแรก ค.ศ. 1956-57, เล่ม 1: Mechanik, ฉบับที่ 5 ค.ศ. 1962, เล่ม 2: Theorie der Elektrizität และ des Lichts, Relativitätstheorie, ฉบับที่ 4 ค.ศ. 1963, เล่ม 3: Wärmelehre และ Quantentheorie, ฉบับที่ 3 ค.ศ. 1966
  • Theorie des Aufbaues der Materie, สตุทการ์ท, ทอยบ์เนอร์ ค.ศ. 1961
  • Grundbegriffe der Physik, มันไฮม์, บิบลิโอกราฟิเชส อินสติตุท ค.ศ. 1969, ฉบับที่ 2 ค.ศ. 1979
  • Geschichte der Quantentheorie, ค.ศ. 1967, ฉบับที่ 2, มันไฮม์, บิบลิโอกราฟิเชส อินสติตุท ค.ศ. 1975, ฉบับที่ 3 ค.ศ. 1984; แปลเป็นภาษาอังกฤษ ค.ศ. 1974
  • Quantenmechanik der Atome, ใน Handbuch der Physik/Encyclopedia of Physics, เล่ม XXXVI, เบอร์ลิน, สปริงเกอร์ ค.ศ. 1956
  • Die Geschichte der Göttinger Physik, ฟานเดนเฮอค อุนด์ รูเพรชท์ ค.ศ. 1987 (Göttinger Universitätsreden)
  • Geschichte der physikalischen Begriffe, ค.ศ. 1968, ฉบับที่ 2 (2 เล่ม), มันไฮม์, บิบลิโอกราฟิเชส อินสติตุท ค.ศ. 1978 (เล่ม 1: Die Entstehung des mechanischen Naturbildes, เล่ม 2: Die Wege zum heutigen Naturbild), สเปกตรัม แฟร์ลาก ค.ศ. 1996
  • Göttingen, Kopenhagen, Leipzig im Rückblick, ในฟริทซ์ บ็อปป์ (บรรณาธิการ) Werner Heisenberg und die Physik unserer Zeit, บราวน์ชไวก์ ค.ศ. 1961
  • [http://teleschach.de/archiv/schriften_f_hund.htm รายการสิ่งพิมพ์ฉบับเต็มของฟรีดริช ฮุนด์ (ค.ศ. 1896-1997) ซึ่งมีอยู่ประมาณ 300 รายการ]

4. Awards and Honours

ฟรีดริช ฮุนด์ได้รับรางวัลและเกียรติยศมากมายตลอดชีวิตการทำงานของเขา ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงความสำคัญของผลงานทางวิทยาศาสตร์ของเขา:

  • ค.ศ. 1943: ได้รับเหรียญแม็กซ์ พลังค์ ซึ่งเป็นรางวัลอันทรงเกียรติสูงสุดในสาขาฟิสิกส์ทฤษฎีในเยอรมนี
  • ค.ศ. 1971: ได้รับเหรียญโคเทนิอุส
  • ค.ศ. 1974: ได้รับรางวัลออตโต ฮาห์น สาขาฟิสิกส์และเคมี

นอกจากนี้ เขายังเป็นสมาชิกของสถาบันวิทยาศาสตร์โมเลกุลควอนตัมระหว่างประเทศ (International Academy of Quantum Molecular Science) ซึ่งเป็นองค์กรชั้นนำที่รวมนักวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงในสาขาเคมีควอนตัม

เพื่อเป็นเกียรติแก่คุณูปการของฮุนด์ มีการตั้งชื่อสถานที่หลายแห่งตามชื่อเขา:

  • เขาได้รับแต่งตั้งให้เป็นพลเมืองกิตติมศักดิ์ของเมืองเยนา และมีถนนสายหนึ่งในเมืองเยนาถูกตั้งชื่อตามเขา
  • ในเดือนมิถุนายน ค.ศ. 2004 ส่วนหนึ่งของอาคารใหม่ของภาควิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเกิตติงเงินได้รับที่อยู่เป็นฟรีดริช-ฮุนด์-พลัตซ์ 1 (Friedrich-Hund-Platz 1)
  • สถาบันฟิสิกส์ทฤษฎีของมหาวิทยาลัยเกิตติงเงินก็ใช้ชื่อฟรีดริช-ฮุนด์-พลัตซ์ 1 เช่นกัน

5. Legacy and Influence

ผลงานทางวิทยาศาสตร์ของฟรีดริช ฮุนด์ได้ทิ้งมรดกอันสำคัญและมีอิทธิพลอย่างมากต่อการวิจัยด้านฟิสิกส์และเคมีในยุคต่อมา การค้นพบและทฤษฎีของเขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งกฎของฮุนด์และทฤษฎีออร์บิทัลเชิงโมเลกุล ได้กลายเป็นเครื่องมือพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการทำความเข้าใจโครงสร้างและพฤติกรรมของสสารในระดับอะตอมและโมเลกุล

เนื่องในโอกาสครบรอบ 100 ปีวันเกิดของเขา ได้มีการจัดพิมพ์หนังสือชื่อ Friedrich Hund: Geschichte der physikalischen Begriffe (ประวัติศาสตร์แนวคิดทางฟิสิกส์) โดยสำนักพิมพ์ชเปกตรุม, อะคาเดมี แฟร์ลาก ในปี ค.ศ. 1996 (ISBN 3-8274-0083-X) หนังสือเล่มนี้ยังได้รับการวิจารณ์โดยแวร์เนอร์ คุตเซลนิก ซึ่งเน้นย้ำถึงความสำคัญของฮุนด์ต่อวงการเคมี ความสนใจในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ของฟรีดริช ฮุนด์และผลงานของเขายังได้รับการพูดคุยอย่างเข้มข้นในการสัมภาษณ์ที่ดำเนินการโดยเคลาส์ เฮนท์เชลและเรนาเทอ โทบีส์ ซึ่งตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1996 เช่นกัน มรดกทางวิชาการของเขาจึงไม่เพียงแต่จำกัดอยู่แค่การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ แต่ยังรวมถึงความเข้าใจในพัฒนาการของแนวคิดทางฟิสิกส์ตลอดประวัติศาสตร์ด้วย