Ralph Fowler

**Ralph Howard Fowler** (1889 - 1944) var en engelsk, teoretisk fysiker som ga viktige bidrag til statistisk mekanikk, astrofysikk og kvantemekanikk. Han var en av de første som undersøkte konsekvensen av kvantetunnelering i forbindelse med feltemisjon fra metaller. Storparten av livet var han ansatt ved Universitetet i Cambridge i England hvor han veiledet flere kommende Nobel-prisvinnere.

Fowler ble født 17. januar, 1889 i Royden i Sør-England og vokste opp med særlig interesse for sport fra sin far. Sin første skolegang fikk han hjemme. Den ble etterfulgt med seks år på privatskolen Winchester College hvor han snart utmerket seg med spesielle evner for matematikk. Det medførte at han i 1908 fikk et stipend for å studere ved Trinity College i Cambridge. Der mottok han i 1915 en mastergrad med hovedvekt på anvendt matematikk og ble samtidig utnevnt til fellow ved colleget. 
På den tiden var første verdenskrig brutt ut og Fowler ble trukket inn i militæret som artellerioffiser. Under kampene ved Gallipoli ble han såret slik at han kunne tilbringe resten av krigen ved militære installasjoner i England.

Etter at krigen var over i 1919 fikk han tilbake til sin gamle stilling ved Trinity College. Snart gikk hans interesser over til relativitetsteori og kvantefysikk. Dette førte han i kontakt med Ernest Rutherford ved Cavendish-laboratoriet og i 1921 giftet han seg med dennes datter. Da mye av utviklingen i moderne fysikk på den tiden skjedde i Tyskland og ved Niels Bohrs institutt i København, gjorde han en spesiell innsats for at mye av denne kunnskapen ble gjort tilgjengelig i England. I 1925 ble Fowler innvalgt som medlem av Royal Society og i 1932 utnevnt til full professor ved Cavendish-laboratoriet. Da Lawrence Bragg i 1938 gikk av som leder for National Physical Laboratory, overtok Fowler stillingen. Men dette arbeidet ble raskt avbrutt på grunn av sykdom og utbrudd av andre verdenskrig. Han gikk igjen inn i militæret hvor han var spesielt engasjert i samarbeidet med USA og Canada. For sin innsats ble han i 1942 adlet, men døde allerede to år etterpå.

## Vitenskapelige bidrag

Fowlers første arbeid var innen ren og anvendt matematikk. Men det er hans bidrag til moderne fysikk som har fått den største betydning i ettertid. Hans første bidrag var innen statistisk fysikk som snart gikk over til anvendelser i astrofysikk og egenskaper ved forskjellige typer stjerner. Mange av disse resultatene ble noe senere samlet sammen i læreboken *Statistical Mechanics* som fikk en vid utbredelse.

Mange av egenskapene til spektrallinjene i lyset fra forskjellige stjerner fikk sin forklaring på den tiden basert på kvantefysikk som hadde sitt utgangspunkt i Bohrs atommodell. Spesielt gjennom sitt vennskap med Rutherford fulgte Fowler denne utviklingen nøye og inkluderte mye av dette i sin undervisning ved universitetet. Da han inviterte Werner Heisenberg i juli 1925 til å gi et kollokvium om den seneste utvikling på dette feltet, lovte Heisenberg å sende ham en kopi av sitt arbeid om matrisemekanikk som han på den tiden var i ferd med å gjøre ferdig. Noen uker senere mottok Fowler denne og ga den videre til sin student Paul Dirac. Dette førte raskt til Diracs egen formulering av den nye kvantemekanikken. Dermed ble også sammenhengen mellom Heisenbergs algebraiske fremstilling og Schrödingers bølgeligning klarlagt. 

Allerede i 1926 viste Dirac at et system med mange elektroner må beskrives ved antisymmetriske bølgefunksjoner for å kunne oppfylle Paulis eksklusjonsprinsipp. Når slike fermioner er i termisk likevekt, må de dermed beskrives ved Fermi-Dirac statistikk.

Samme år kunne Fowler benytte denne nye innsikten til å gi en forklaring av de enorme massetetthetene som var observert i stjerner av typen hvit dverg. De unngår en videre kollaps på grunn av det kvantemekaniske «degenerasjonstrykket» som elektronene skaper. Året etterpå kunne han sammen med Lothar Nordheim gi et likeså viktig bidrag basert på denne nye kvantestatistikken. Det forklarte feltemisjon av elektroner fra metaller når de utsettes for sterke, elektriske felt og har bevart sin betydning frem til i dag innen utviklingen av felteffekttransistorer og flashminnebrikker.

Fowler var på denne tiden en sentral person i England innen teoretisk fysikk. Han deltok på den femte Solvay-konferansen i 1927 og veiledet et stort antall studenter hvorav mange høstet mye anseelse i årene som fulgte. Tre av dem, Paul Dirac,  Nevill Mott og Subramanyan Chandrasekhar, fikk etterhvert nobelprisen i fysikk,

## Referanser