Эрвин Шредингер

редактировать
Австрийский физик

Эрвин Шредингер
Erwin Schrödinger (1933).jpg
РодилсяЭрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер. (1887 г. -08-12) 12 августа 1887 года. Вена, Австрия-Венгрия
Умер4 января 1961 (1961-01-04) (73 года). Вена, Австрия
ГражданствоАвстрийский
Гражданство
Alma materВенский университет
Известен для
Супруг (ы)Аннемари Бертель (1920–1961)
НаградыМедаль Маттеуччи (1927). Нобелевская премия в Физика (1933). Медаль Макса Планка (1937)
Научная карьера
ОбластиФизика
Учреждения
Диссертация Убер die Leitung der Elektrizität auf der Oberfläche von Isolatoren an feuchter Luft (О проводимости электричества по поверхности изоляторов во влажном воздухе) (1910)
Докторант Фридрих Хазенёрль
Другие научные консультантыФранц С. Экснер
Подпись
Erwin Schrödinger signature.svg
Бюст Шредингера во внутреннем дворе главного здания Венского университета, Австрия

Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер (UK :, US : ; Немецкий: ; 12 августа 1887 г. - 4 января 1961 г.), иногда записываемый как Эрвин Шредингер или Эрвин Шредингер, был лауреатом Нобелевской премии австрийско-ирландским физиком, который разработал число фундаментальных результатов в квантовой теории : уравнение Шредингера обеспечивает способ вычисления волновой функции системы и того, как она изменяется динамически во времени.

Кроме того, он был автором множества работ по различным аспектам физики : статистической механики и термодинамики, физики диэлектриков, теория цвета, электродинамика, общая теория относительности и космология, и он предпринял несколько попыток построить единую теорию поля. В своей книге Что такое жизнь? Шредингер обратился к проблемам генетики, рассматривая феномен жизни с точки зрения физики. Он уделял большое внимание философским аспектам науки, древним и восточным философским концепциям, этике и религии. Он также писал по философии и теоретической биологии. Он также известен своим мысленным экспериментом «кот Шредингера ».

Содержание

  • 1 Биография
    • 1.1 Ранние годы
    • 1.2 Средние годы
    • 1.3 Поздние годы
    • 1.4 Личная жизнь
      • 1.4.1 Интерес к философии
  • 2 Научная деятельность
    • 2.1 Начало карьеры
    • 2.2 Квантовая механика
      • 2.2.1 Новая квантовая теория
      • 2.2.2 Создание волновой механики
      • 2.2.3 Работа над единой теорией поля
    • 2.3 Цвет
  • 3 Наследие
  • 4 Почести и награды
  • 5 Опубликованные работы
  • 6 Ссылки
    • 6.1 Источники
  • 7 Внешние ссылки

Биография

Ранние годы

Шредингер родился в [de ], Вена, Австрия, 12 августа 1887 года, в [de ] (производитель cerecloth, ботаник) и Джорджин Эмилия Бренда Шредингер (урожденная Бауэр) (дочь [де ], профессора химии, TU Wien ). Он был их единственным ребенком.

Его мать была наполовину австрийкой, наполовину англичанкой; его отец был католиком, а мать лютеранкой. Хотя он вырос в религиозной семье как лютеран, сам он был атеистом. Однако он сильно интересовался восточными религиями и пантеизмом, и в своих произведениях он использовал религиозную символику. Он также считал, что его научная работа была подходом к божеству, хотя и в интеллектуальном смысле.

Он также мог выучить английский вне школы, поскольку его бабушка по материнской линии была британкой. С 1906 по 1910 год (год, когда он получил докторскую степень) Шредингер учился в Венском университете у физиков Франца С. Экснера (1849–1926) и Фридриха Хазенёрля (1874–1915). Он получил докторскую степень в Вене при Хазенёрле. Он также проводил экспериментальную работу с Карлом Вильгельмом Фридрихом «Фриц» Кольраушем.

В 1911 году Шредингер стал помощником Экснера. В раннем возрасте Шредингер находился под сильным влиянием Артура Шопенгауэра. В результате его обширного чтения работ Шопенгауэра он на протяжении всей своей жизни глубоко интересовался теорией цвета и философией. В своей лекции «Разум и материя» он сказал, что «Мир, протянувшийся в пространстве и времени, - это всего лишь наше представление ». Это повторение первых слов основного произведения Шопенгауэра.

Средние годы

Эрвин Шредингер в молодости

В 1914 году Эрвин Шредингер получил хабилитацию (venia legendi). В период с 1914 по 1918 год он участвовал в военной работе в качестве офицера австрийской крепостной артиллерии (Гориция, Дуино, Систиана, Просекко, Вена). В 1920 году он стал помощником Макса Вина, в Йене, а в сентябре 1920 года он занял должность а.о. Проф. (ausserordentlicher Professor ), примерно эквивалент Reader (Великобритания) или доцента (США), в Штутгарте. В 1921 году он стал о. Проф. (ordentlicher Professor, т.е. полный профессор), в Бреслау (ныне Вроцлав, Польша).

В 1921 году он перешел в Цюрихский университет. В 1927 году он стал преемником Макса Планка в Университете Фридриха Вильгельма в Берлине. В 1933 году Шредингер решил покинуть Германию; он не любил антисемитизм нацистов. Он стал научным сотрудником Колледжа Магдалины при Оксфордском университете. Вскоре по прибытии он получил Нобелевскую премию вместе с Полем Дираком. Его положение в Оксфорде не удавалось; его нетрадиционные домашние условия, когда он жил в одном помещении с двумя женщинами, не были встречены одобрением. В 1934 году Шредингер читал лекции в Принстонском университете ; ему предложили там постоянную должность, но он не согласился. Опять же, его желание создать дом с женой и любовницей могло создать проблему. У него была перспектива работы в Эдинбургском университете, но возникли задержки с получением визы, и в конце концов он занял должность в Грацском университете в Австрии в 1936 году. Он также принял предложение кафедры. должность на факультете физики Аллахабадского университета в Индии.

В разгар этих проблем со сроками пребывания в 1935 году, после обширной переписки с Альбертом Эйнштейном, он предложил какой теперь называется котом Шредингера мысленный эксперимент.

Более поздние годы

В 1938 году, после аншлюса, у Шредингера возникли проблемы из-за его бегства из Германии. в 1933 г. и его известная оппозиция нацизму. Он выступил с заявлением, в котором отверг это возражение (позже он пожалел об этом и объяснил причину Эйнштейну ). Однако это не полностью удовлетворило новое положение, и Университет Граца уволил его с работы за политическую неблагонадежность. Он подвергся преследованиям и получил указание не покидать страну, но он и его жена бежали в Италию. Оттуда он отправился на рабочие места в Оксфорд и Гентский университет.

Шредингер (первый ряд 2 справа) и Валера (первый ряд 4 слева) в Дублинском институте перспективных исследований в 1942 году.

В том же году он получил личное приглашение от Taoiseach, Иамона де Валера - самого математика из Ирландии - проживать в Ирландии и согласиться помочь в создании института . для продвинутых исследований в Дублине. Он переехал на Кинкора-роуд, Клонтарф, Дублин и жил скромно. Мемориальная доска была установлена ​​в его резиденции в Клонтарфе и по адресу его работы на Меррион-сквер. Он стал директором Школы теоретической физики в 1940 г. и оставался там 17 лет. Он стал натурализованным гражданином Ирландии в 1948 году, но сохранил австрийское гражданство. Он написал еще около 50 публикаций по различным темам, в том числе свои исследования единой теории поля.

. В 1944 году он написал Что такое жизнь?, который содержит обсуждение негэнтропии и концепция сложной молекулы с генетическим кодом живых организмов. Согласно мемуарам Джеймса Д. Уотсона, ДНК, Секрет жизни, книга Шредингера вдохновила Ватсона на исследование гена, что привело к открытие структуры ДНК двойной спирали в 1953 году. Точно так же Фрэнсис Крик в своей автобиографической книге What Mad Pursuit описал, как на него повлияли рассуждения Шредингера о как генетическая информация может храниться в молекулах.

Шредингер оставался в Дублине до выхода на пенсию в 1955 году. Он всю жизнь интересовался философией Веданты философии индуизма, которая повлияла на его размышления в конце книги What Is Life ? о возможности того, что индивидуальное сознание является лишь проявлением единого сознания, пронизывающего вселенную. Шредингер выразил симпатию к идее тат твам аси, заявив, что «вы можете броситься на землю, растянувшись на Матери-Земле, с определенной уверенностью, что вы едины с ней. и она с тобой ».

Рукопись« Фрагмент из неопубликованного диалога Галилея »этого времени недавно вновь появилась в школе-интернате The King's Hospital в Дублине после того, как она была написана для школы в 1955 году. выпуск своего синего пальто в честь его отъезда из Дублина и назначения на должность заведующего кафедрой физики Венского университета.

В 1956 году он вернулся в Вену (председатель до персонала). На важной лекции во время Всемирной энергетической конференции он отказался говорить о ядерной энергии из-за своего скептицизма и вместо этого прочитал философскую лекцию. В этот период Шредингер отказался от определения дуальности волна-частица, принятого в господствующей квантовой механике, и продвигал только идею волны, вызвав много споров.

Личная жизнь

6 апреля 1920 года Шредингер женился на Аннемари (Анни) Бертель. Шредингер болел туберкулезом и несколько раз в 1920-е годы останавливался в санатории в Арозе. Именно там он сформулировал свое волновое уравнение. Как уже было отмечено выше, личная жизнь Шредингера была нестандартной. Когда он эмигрировал в Ирландию в 1938 году, он получил визы для себя, своей жены, а также еще одной женщины, г-жи Хильде Марч. Марч была женой австрийского коллеги, и в 1934 году Шредингер родил ей дочь. Шредингер лично написал в Taoiseach, Иамон де Валера, чтобы получить визу для миссис Марч.. В октябре 1939 года ménage à trois должным образом обосновалось в Дублине. Шредингер родил еще двух дочерей от двух разных женщин во время его пребывания в Ирландии.

Могила Аннемари и Эрвина Шредингеров; над табличкой с названием квантово-механическое волновое уравнение Шредингера написано: i ℏ Ψ ˙ = H Ψ {\ displaystyle i \ hbar {\ dot {\ Psi}} = H \ Psi}{\ displaystyle i \ hbar {\ dot {\ Psi}} = H \ Psi}

4 января 1961 года Шредингер умер от туберкулеза в возрасте 73 лет в Вене. Он оставил Анни вдовой и был похоронен в Альпбахе, Австрия, на католическом кладбище. Хотя он не был католиком, священник, отвечающий за кладбище, разрешил похороны, узнав, что Шредингер был членом Папской академии наук. Его жена Анни (родилась 3 декабря 1896 г.) умерла 3 октября 1965 г. Внук Шредингера, профессор Терри Рудольф, пошел по его стопам как квантовый физик и преподает в Имперском колледже Лондона.

Интерес к философии

Шредингер глубоко интересовался философией и находился под влиянием работ Артура Шопенгауэра и Баруха Спинозы. Он обсуждал такие темы, как сознание, проблема разума и тела, чувственное восприятие, свобода воли и объективная реальность в своих лекциях и сочинениях.

Научная деятельность

Ранняя карьера

В начале своей жизни Шредингер экспериментировал в области электротехники, атмосферного электричества и атмосферной радиоактивности, но обычно он работал со своим бывшим учителем Францем Экснером. Он также изучал теорию колебаний, теорию броуновского движения и математическую статистику. В 1912 году по просьбе редакторов «Справочника по электричеству и магнетизму» Шредингер написал статью под названием «Диэлектризм». В том же году Шредингер дал теоретическую оценку вероятного распределения радиоактивных веществ по высоте, которая необходима для объяснения наблюдаемой радиоактивности атмосферы, а в августе 1913 года выполнил несколько экспериментов в Зехаме, которые подтвердили его теоретические оценки и оценки Виктора Франца Гесса.. За эту работу Шредингер был награжден 1920 премией Хайтингера (Haitinger-Preis) Австрийской академии наук. Другими экспериментальными исследованиями, проведенными молодым исследователем в 1914 году, были проверка формул капиллярного давления в пузырьках газа и изучение свойств мягкого бета-излучения, возникающего при падении гамма-лучей на поверхность металла. Последнюю работу он исполнил вместе со своим другом Фрицем Кольраушем. В 1919 году Шредингер провел свой последний физический эксперимент с когерентным светом и впоследствии сосредоточился на теоретических исследованиях.

Квантовая механика

Новая квантовая теория

В первые годы своей карьеры Шредингер познакомился с идеями квантовой теории, развитыми в работах Макса Планка., Альберт Эйнштейн, Нильс Бор, Арнольд Зоммерфельд и другие. Эти знания помогли ему работать над некоторыми проблемами теоретической физики, но австрийский ученый в то время еще не был готов расстаться с традиционными методами классической физики.

Первые публикации Шредингера по теории атома и теории спектров начали появляться только с начала 1920-х годов, после его личного знакомства с Зоммерфельдом и Вольфгангом Паули и его переезда в Германию.. В январе 1921 года Шредингер закончил свою первую статью на эту тему, посвященную структуре эффекта Бора-Зоммерфельда взаимодействия электронов на некоторых особенностях спектров щелочных металлов. Особый интерес для него было введение релятивистских соображений в квантовую теорию. Осенью 1922 года он проанализировал электронные орбиты в атоме с геометрической точки зрения, используя методы, разработанные математиком Германом Вейлем (1885–1955). Эта работа, в которой было показано, что квантовые орбиты связаны с определенными геометрическими свойствами, была важным шагом в предсказании некоторых особенностей волновой механики. Ранее в том же году он создал уравнение Шредингера для релятивистского эффекта Доплера для спектральных линий, основанное на гипотезе световых квантов и соображениях энергии и импульса. Ему понравилась идея своего учителя Экснера о статистической природе законов сохранения, поэтому он с энтузиазмом воспринял статьи Бора, Крамерса и Слейтера, которые предполагали возможность нарушения эти законы в отдельных атомных процессах (например, в процессе испускания излучения). Хотя эксперименты Ганса Гейгера и Вальтера Боте вскоре поставили это под сомнение, идея энергии как статистической концепции привлекала Шредингера всю жизнь, и он обсуждал ее в некоторых отчетах и ​​публикациях..

Создание волновой механики

В январе 1926 года Шредингер опубликовал в Annalen der Physik статью «Quantisierung als Eigenwertproblem» (квантование как собственное значение Проблема) по волновой механике и представил то, что теперь известно как уравнение Шредингера. В этой статье он дал «вывод» волнового уравнения для систем, не зависящих от времени, и показал, что оно дает правильные собственные значения энергии для водородоподобного атома. Эта статья была повсеместно отмечена как одно из важнейших достижений двадцатого века и произвела революцию в большинстве областей квантовой механики, а также во всей физике и химии. Всего четыре недели спустя была представлена ​​вторая статья, в которой решались проблемы квантового гармонического осциллятора, жесткого ротора и двухатомной молекулы, а также был дан новый вывод уравнения Шредингера.. Третья статья, опубликованная в мае, показала эквивалентность его подхода подходу Гейзенберга и дала трактовку эффекта Штарка. В четвертой статье из этой серии показано, как обращаться с проблемами, в которых система изменяется со временем, как в задачах рассеяния. В этой статье он представил комплексное решение волнового уравнения, чтобы предотвратить появление дифференциальных уравнений четвертого и шестого порядка. (Возможно, это был момент, когда квантовая механика переключилась с действительных на комплексные числа.) Когда он ввел комплексные числа, чтобы понизить порядок дифференциальных уравнений, произошло нечто волшебное, и вся волновая механика оказалась у его ног. (В конце концов, он сократил заказ до единицы.) Эти статьи были его главным достижением и сразу же были признаны физическим сообществом как имеющие большое значение.

Шредингер не совсем доволен последствиями квантовой теории. Он писал о вероятностной интерпретации квантовой механики, говоря: «Мне она не нравится, и мне жаль, что я когда-либо имел к ней какое-то отношение». (Чтобы высмеять копенгагенскую интерпретацию квантовой механики, он разработал знаменитый мысленный эксперимент под названием парадокс кота Шредингера.)

Работа над единой теорией поля

После своей работы по квантовой механике Шредингер приложил значительные усилия для работы над единой теорией поля, которая объединила бы гравитацию, электромагнетизм и ядерные силы в рамках общей теории относительности, выполняя эту работу. с расширенной перепиской с Альбертом Эйнштейном. В 1947 году он объявил результат, «Теорию аффинного поля», в своем выступлении в Королевской ирландской академии, но это объявление было раскритиковано Эйнштейном как «предварительное» и не привело к желаемой единой теории. После неудачной попытки объединения Шредингер отказался от работы по объединению и обратился к другим темам.

Цвет

Шредингер сильно интересовался психологией, в частности восприятием цвета и колориметрией (нем.: Farbenmetrik). Он провел довольно много лет своей жизни, работая над этими вопросами и опубликовал серию статей в этой области:

  • "Theorie der Pigmente von größter Leuchtkraft", Annalen der Physik, (4), 62, (1920), 603–22 (Теория пигментов с наивысшей светимостью)
  • «Grundlinien einer Theorie der Farbenmetrik im Tagessehen», Annalen der Physik, (4), 63, (1920), 397–456; 481–520 (Краткое изложение теории измерения цвета для дневного зрения)
  • «Farbenmetrik», Zeitschrift für Physik, 1, (1920), 459–66 (измерение цвета).
  • "Uber das Verhältnis der Vierfarbenzur Dreifarben-theorie", Mathematisch-Naturwissenschaftliche Klasse, 134, 471, (О связи теории четырех цветов с теорией трех цветов).
  • " Lehre von der strahlenden Energie ", Müller - Pouillets Lehrbuch der Physik und Meteorologie, Vol 2, Part 1 (1926) (Пороги цветовых различий).

Его работа над Психология восприятия цвета повторяет шаги Ньютона, Максвелла и фон Гельмгольца в той же области. Некоторые из этих статей были переведены на английский язык и их можно найти в: Sources of Color Science, Ed. Дэвид Л. МакАдам, MIT Press (1970) и в Теории цвета Эрвина Шредингера, в переводе с современными комментариями, под ред. Кейт К. Найл, Springer (2017). ISBN 978-3-319-64619-0 doi : 10.1007 / 978-3-319-64621-3.

Наследие

Философские вопросы, поднятые котом Шредингера, до сих пор обсуждаются и остаются его самым прочным наследием в популярной науке, в то время как уравнение Шредингера - его самое устойчивое наследие на более техническом уровне. Шредингер - один из нескольких людей, которых называли «отцом квантовой механики ». Большой кратер Шредингер на обратной стороне Луны назван в его честь. Международный институт математической физики им. Эрвина Шредингера был основан в Вене в 1993 году.

Портрет Шрёдингера был главной особенностью дизайна австрийской банкноты в 1000 шиллингов 1983–97 гг., второй по величине номинал.

Его именем названо здание в Университете Лимерика в Лимерике, Ирландия, а также «Центр Эрвина Шредингера» в Адлерсхоф в Берлине.

126-летие со дня рождения Шредингера в 2013 году было отмечено Google Doodle.

Почестями и наградами

Кот Шредингера назван в его честь, см. Также: Список вещей, названных в честь Эрвина Шредингера.

Опубликованные работы

Ссылки

Источники

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Эрвином Шредингером.
Викицитатник содержит цитаты, связанные с: Эрвин Шредингер
Последняя правка сделана 2021-05-19 14:22:48
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте