Вторник , 25 Январь 2022

Эрвина шредингера: Нобелевские лауреаты: Эрвин Шредингер. Человек и кошка

Содержание

Нобелевские лауреаты: Эрвин Шредингер. Человек и кошка

Эрвин Шредингер

Родился 12 августа 1887 года, Вена, Австро-Венгрия

Умер 4 января 1961 года, Вена, Австрия

Нобелевская премия по физике 1933 года (1/2 премии, совместно с Полем Дираком). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие новых продуктивных форм атомной теории» (for the discovery of new productive forms of atomic theory).

Наш герой родился в то время и в том обществе, когда богатым и образованным людям было модно увлекаться и заниматься наукой. Эрвин Шредингер был единственным сыном Рудольфа Шредингера, который представлял третье или четвертое поколение выходцев из Баварии (впрочем, сам Рудольф отрицал свое происхождение). В 1886 году Рудольф полюбил дочь своего учителя, профессора высшей технической школы в Вене, химика Александра Бауэра — Георгину Эмилию Бренду. Отец Шредингера, несмотря на то, что он был преуспевающим предпринимателем, владел фабрикой по производству клеенки и линолеума, всегда находил время для саморазвития и науки. Об этом говорит хотя бы то, что долгое время именно Шредингер-старший был главой Венского ботанико-зоологического общества, и отнюдь не «свадебным генералом»: он был автором нескольких статей по генетике растений.

Как писал сам будущий нобелевский лауреат, «моему отцу я обязан гораздо большим, чем только материальной обеспеченностью нашей жизни, я обязан ему своим прекрасным воспитанием и образованием, осуществляемым им с немалым тактом и талантом». А еще Шредингер-старший дал своему сыну пример постоянного оптимизма, что было тоже немаловажно.

О своем раннем образовании Эрвин написал в «Автобиографии»: «До 11 лет я брал частные уроки у школьного преподавателя. Затем — хорошая государственная гимназия с греческим языком и латынью. Количество часов, отведенных в расписании точным дисциплинам, в значительной мере уступало гуманитарным, но преподавание их было превосходным. Я был хорошим учеником по всем предметам, любил математику и физику, а также строгую логику старых грамматик, ненавидел только заучивание «знаменательных» исторических и биографических дат и событий. Я любил немецких поэтов, особенно драматургов, но не любил разбор их произведений в школьном классе».

Шрёдингер, Эрвин — это… Что такое Шрёдингер, Эрвин?

Эрвин Шрёдингер
Erwin Schrödinger

Эрвин Шрёдингер в 1933 году
Дата рождения:

12 августа 1887(1887-08-12)

Место рождения:

Вена, Австро-Венгрия

Дата смерти:

4 января 1961(1961-01-04) (73 года)

Место смерти:

Вена, Австрия

Страна:

 Австро-Венгрия
 Австрия
 Третий рейх
 Ирландия
 Австрия

Научная сфера:

теоретическая физика

Место работы:

Венский университет,
Йенский университет,
Университет Штутгарта,
Университет Бреслау ,
Цюрихский университет
Берлинский университет,
Оксфордский университет,
Грацский университет,
Гентский университет,
Дублинский институт высших исследований

Альма-матер:

Венский университет

Научный руководитель:

Франц Экснер
Эгон Швейдлер
Фридрих Хазенёрль

Известен как:

один из создателей квантовой механики

Награды и премии


Нобелевская премия по физике (1933)

Подпись

Э́рвин Ру́дольф Йо́зеф Алекса́ндр Шрёдингер (нем.  Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger; МФА: [ˈɛrviːn ˈʃrøːdɪŋɐ]; 12 августа 1887, Вена — 4 января 1961, там же) — австрийский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1933). Член ряда академий наук мира, в том числе иностранный член Академии наук СССР (1934).

Шрёдингеру принадлежит ряд фундаментальных результатов в области квантовой теории, которые легли в основу волновой механики: он сформулировал волновые уравнения (стационарное и зависящее от времени уравнения Шрёдингера), показал тождественность развитого им формализма и матричной механики, разработал волновомеханическую теорию возмущений, получил решения ряда конкретных задач. Шрёдингер предложил оригинальную трактовку физического смысла волновой функции; в последующие годы неоднократно подвергал критике общепринятую копенгагенскую интерпретацию квантовой механики (парадокс «кота Шрёдингера» и прочее). Кроме того, он является автором множества работ в различных областях физики: статистической механике и термодинамике, физике диэлектриков, теории цвета, электродинамике, общей теории относительности и космологии; он предпринял несколько попыток построения единой теории поля.

В книге «Что такое жизнь?» Шрёдингер обратился к проблемам генетики, взглянув на феномен жизни с точки зрения физики. Он уделял большое внимание философским аспектам науки, античным и восточным философским концепциям, вопросам этики и религии.

Биография

Происхождение и образование (1887—1910)

Памятная табличка на здании Академической гимназии

Эрвин Шрёдингер был единственным ребёнком в обеспеченной и культурной венской семье. Его отец, Рудольф Шрёдингер, преуспевающий владелец фабрики по производству клеёнки и линолеума, отличался интересом к науке и длительное время занимал должность вице-президента Венского ботанико-зоологического общества. Мать Эрвина, Георгина Эмилия Бренда, была дочерью химика Александра Бауэра, лекции которого Рудольф Шрёдингер посещал во время учёбы в Императорско-королевской Венской высшей технической школе (нем. k. k. Technischen Hochschule). Обстановка в семье и общение с высокообразованными родителями способствовали формированию разнообразных интересов юного Эрвина.

До одиннадцати лет он получал домашнее образование, а в 1898 году поступил в престижную Академическую гимназию (нем. Öffentliches Academisches Gymnasium), где изучались в основном гуманитарные предметы. Учёба давалась Шрёдингеру легко, в каждом классе он становился лучшим учеником. Много времени посвящал чтению, изучению иностранных языков. Его бабушка по материнской линии была англичанкой, поэтому он с раннего детства овладел этим языком. Любил посещать театр; особенно ему нравились пьесы Франца Грильпарцера, которые ставились в Бургтеатре[1][2].

Фридрих Хазенёрль оказал большое влияние на формирование Шрёдингера как учёного

Блестяще сдав выпускные экзамены в школе, Эрвин поступил в Венский университет осенью 1906 года, где выбрал для изучения курсы математики и физики. Большое влияние на формирование Шрёдингера как учёного оказал Франц Экснер (англ.)русск., читавший лекции по физике и придававший особое значение методологическим и философским вопросам науки.

Интерес к теоретическим проблемам физики возник у Эрвина после знакомства с Фридрихом Хазенёрлем (англ. Friedrich Hasenöhrl), преемником Людвига Больцмана на кафедре теоретической физики. Именно от Хазенёрля будущий учёный узнал об актуальных научных проблемах и трудностях, возникающих в классической физике при попытке их решить. За время обучения в университете Шрёдингер в совершенстве овладел математическими методами физики, однако его диссертационная работа была экспериментальной. Она была посвящена изучению влияния влажности воздуха на электрические свойства ряда изоляционных материалов (стекло, эбонит, янтарь) и была выполнена под руководством Эгона Швейдлера (англ. Egon Schweidler) в лаборатории Экснера. 20 мая 1910 года, после защиты диссертации и успешной сдачи устных экзаменов, Шрёдингеру была присуждена степень доктора философии
[1]
.

Начало научной карьеры (1911—1921)

В октябре 1911 года, после годичной службы в австрийской армии, Шрёдингер вернулся во Второй физический институт Венского университета в качестве ассистента Экснера. Он вёл занятия по физическому практикуму, а также участвовал в экспериментальных исследованиях, проводившихся в лаборатории Экснера. В 1913 году Шрёдингер подал ходатайство на получение звания приват-доцента, и, после прохождения соответствующих процедур (представление научной статьи, чтение «пробной лекции» и прочее), в начале 1914 года министерство утвердило его в этом звании (хабилитация). Первая мировая война на несколько лет отсрочила начало активной преподавательской деятельности Шрёдингера[3]. Молодой физик был призван в армию и проходил службу в артиллерии на сравнительно спокойных участках австрийского Юго-Западного фронта: в Райбле (

Raibl), Комароме, затем в Просекко (Prosecco) и в районе Триеста. В 1917 году он был назначен преподавателем метеорологии в офицерском училище в Винер-Нойштадте. Такой режим службы оставлял ему достаточно времени, чтобы читать специальную литературу и работать над научными проблемами[4].

Молодой Шрёдингер

В ноябре 1918 года Шрёдингер вернулся в Вену, и примерно в это время ему поступило предложение занять должность экстраординарного профессора теоретической физики в университете города Черновцы. Однако после распада Австро-Венгерской империи этот город оказался в другой стране, так что эта возможность была упущена. Тяжёлое экономическое положение страны, низкие зарплаты и банкротство семейного предприятия вынуждали его искать новое место работы, в том числе за рубежом. Подходящий случай представился осенью 1919 года, когда Макс Вин (англ. 

Max Wien), возглавлявший Физический институт Йенского университета, пригласил Шрёдингера занять пост его ассистента и доцента кафедры теоретической физики. Австриец с радостью принял это предложение и в апреле 1920 года переехал в Йену (это случилось сразу после его свадьбы). В Йене Шрёдингер задержался только на четыре месяца: вскоре он перебрался в Штутгарт на должность экстраординарного профессора местной Высшей технической школы (ныне — Университет Штутгарта). Немаловажным фактором в условиях растущей инфляции было значительное увеличение жалования. Впрочем, совсем скоро ещё лучшие условия и должность профессора теоретической физики начали предлагать и другие учреждения — университеты Бреслау, Киля, Гамбурга и Вены. Шрёдингер выбрал первый и всего через семестр покинул Штутгарт. В Бреслау учёный читал лекции на протяжении летнего семестра, а по его окончании вновь сменил место работы, возглавив престижную кафедру теоретической физики Цюрихского университета
[3]
.

Цюрих — Берлин (1921—1933)

Шрёдингер перебрался в Цюрих летом 1921 года. Жизнь здесь была более устойчивой в материальном отношении, соседние горы предоставляли учёному, любившему альпинизм и лыжные походы, удобные возможности для отдыха, а общение с известными коллегами Петером Дебаем, Паулем Шеррером и Германом Вейлем, работавшими в соседнем Цюрихском политехникуме, создавало необходимую атмосферу для научного творчества[5]. Время, проведённое в Цюрихе, было омрачено в 1921—1922 годах тяжёлой болезнью; Шрёдингеру был поставлен диагноз — туберкулёз лёгких, так что девять месяцев ему пришлось провести в курортном городке Ароза в Швейцарских Альпах[6]. В творческом отношении цюрихские годы оказались наиболее плодотворными для Шрёдингера, написавшего здесь свои классические работы по волновой механике.

Известно, что в преодолении математических затруднений большую помощь ему оказал Вейль[7].

Известность, которую принесли Шрёдингеру его новаторские работы, сделала его одним из основных кандидатов на престижный пост профессора теоретической физики Берлинского университета, освободившийся после ухода в отставку Макса Планка. После отказа Арнольда Зоммерфельда и преодоления сомнений, стоит ли покидать полюбившийся Цюрих, Шрёдингер принял это предложение и 1 октября 1927 года приступил к исполнению своих новых обязанностей. В Берлине австрийский физик нашёл друзей и единомышленников в лице Макса Планка, Альберта Эйнштейна, Макса фон Лауэ, разделявших его консервативные взгляды на квантовую механику и не признававших её копенгагенскую интерпретацию. В университете Шрёдингер читал лекции по различным разделам физики, вёл семинары, руководил физическим коллоквиумом, участвовал в проведении организационных мероприятий, однако в целом он стоял особняком, о чём свидетельствовало отсутствие учеников.

Как отмечал Виктор Вайскопф, одно время работавший ассистентом Шрёдингера, последний «играл в университете роль аутсайдера»[8].

Оксфорд — Грац — Гент (1933—1939)

Шрёдингер в год получения Нобелевской премии

Время, проведённое в Берлине, было охарактеризовано Шрёдингером как «прекрасные годы, когда я учил и учился»[8]. Это время подошло к концу в 1933 году, после прихода к власти Гитлера. Летом этого года уже немолодой учёный, не желавший более оставаться под властью нового режима, решил ещё раз сменить обстановку. Стоит отметить, что, несмотря на отрицательное отношение к нацизму, он никогда его открыто не высказывал и не желал вмешиваться в политику, а сохранить свою аполитичность в тогдашней Германии было практически невозможно. Сам Шрёдингер, объясняя причины своего отъезда, говорил: «Я терпеть не могу, когда меня донимают политикой». Британский физик Фредерик Линдеман (англ. Frederick Lindemann; впоследствии лорд Черуэлл), как раз в это время посетивший Германию, пригласил Шрёдингера в Оксфордский университет. Отправившись на летний отдых в Южный Тироль, учёный уже не вернулся в Берлин и в октябре 1933 года вместе с женой прибыл в Оксфорд[9]. Вскоре после приезда он узнал, что ему присуждена Нобелевская премия по физике (совместно с Полем Дираком) «за открытие новых плодотворных форм атомной теории»[10]. В автобиографии, написанной по этому случаю, Шрёдингер дал следующую оценку своему стилю мышления:

В моих научных работах, как и вообще в жизни, я никогда не придерживался какой-либо генеральной линии, не следовал руководящей программе, рассчитанной на длительные сроки. Хотя я очень плохо умею работать в коллективе, в том числе, к сожалению, и с учениками, тем не менее моя работа никогда не была совершенно самостоятельной, поскольку мой интерес к какому-либо вопросу всегда зависит от интереса, проявляемого к этому же вопросу другими. Я редко говорю первое слово, но часто второе, так как побудительным фактором для него обычно оказывается желание возразить или исправить…

— Автобиография Э. Шрёдингера // Э. Шрёдингер. Избранные труды по квантовой механике. — М.: Наука, 1976. — С. 345.

Колледж Магдалины в Оксфорде

В Оксфорде Шрёдингер стал членом колледжа Магдалины (англ. Magdalen College), не имея преподавательских обязанностей и, наряду с другими эмигрантами, получая финансирование от компании Imperial Chemical Industry. Однако ему так и не удалось освоиться в специфической обстановке одного из старейших университетов Англии. Одной из причин этого было отсутствие в Оксфорде, ориентированном в основном на преподавание традиционных гуманитарных и теологических дисциплин, всякого интереса к современной теоретической физике, что заставляло учёного чувствовать незаслуженность своего высокого положения и большого жалования, которое он порой называл своего рода милостыней. Другим аспектом дискомфорта, который испытывал Шрёдингер в Оксфордском университете, были особенности общественной жизни, полные условностей и формальностей, которые, по его признанию, сковывали его свободу. Ситуация осложнялась необычным характером его личной и семейной жизни, вызвавшей настоящий скандал в клерикальных кругах Оксфорда. В частности, Шрёдингер вступил в острый конфликт с профессором английского языка и литературы Клайвом Льюисом. Все эти проблемы, а также сворачивание в начале 1936 года программы финансирования учёных-эмигрантов вынудили Шрёдингера рассмотреть варианты продолжения карьеры вне Оксфорда. После посещения Эдинбурга, осенью 1936 года он принял предложение вернуться на родину и занять пост профессора теоретической физики в Грацском университете[11].

Пребывание Шрёдингера в Австрии не затянулось: уже в марте 1938 года состоялся аншлюс страны, в результате которого она вошла в состав нацистской Германии. По совету ректора университета учёный написал «письмо примирения» с новой властью, которое было опубликовано 30 марта в грацской газете Tagespost и вызвало негативную реакцию эмигрировавших коллег[12]. Впрочем, эти меры не помогли: учёный был уволен со своей должности по причине политической неблагонадёжности; официальное уведомление было получено им в августе 1938 года. Понимая, что выезд из страны вскоре может оказаться невозможным, Шрёдингер поспешно покинул Австрию и направился в Рим (фашистская Италия в то время была единственной страной, для проезда в которую не требовалась виза). К этому времени у него установилась связь с премьер-министром Ирландии Имоном де Валера, математиком по образованию, задумавшим организовать в Дублине аналог Принстонского института высших исследований. Де Валера, находившийся тогда в Женеве в качестве президента Ассамблеи Лиги Наций, выхлопотал для Шрёдингера и его жены транзитную визу для проезда по Европе. Осенью 1938 года, после короткой остановки в Швейцарии, они прибыли в Оксфорд. Пока шла организация института в Дублине, учёный согласился занять временную позицию в бельгийском Генте, оплачиваемую из средств Фонда Франки (англ. Fondation Francqui). Здесь его и застало начало Второй мировой войны. Благодаря вмешательству де Валера Шрёдингер, считавшийся после аншлюса гражданином Германии (а значит, вражеского государства), получил возможность проехать через Англию и 7 октября 1939 года прибыл в столицу Ирландии[9][13].

Дублин — Вена (1939—1961)

Современное здание Отделения теоретической физики Дублинского института высших исследований

Законодательный акт об организации Дублинского института высших исследований (англ. Dublin Institute for Advanced Studies) был принят ирландским парламентом в июне 1940 года. Шрёдингер, который стал первым профессором одного из двух первоначальных отделений института — Отделения теоретической физики (School of Theoretical Physics), был назначен также и первым директором (chairman) этого учреждения[13]. Появившиеся позже другие сотрудники института, среди которых были как уже известные учёные Вальтер Гайтлер, Лайош Яноши (венг. Jánossy Lajos) и Корнелий Ланцош, так и множество молодых физиков, имели возможность полностью сконцентрироваться на исследовательской работе. Шрёдингер организовал постоянный семинар, читал лекции в Дублинском университете, инициировал проведение при институте ежегодных летних школ, посещавшихся ведущими физиками Европы. В годы, проведённые в Ирландии, его основными научными интересами стали теория гравитации и вопросы, лежащие на стыке физики и биологии[14]. Он работал в должности директора Отделения теоретической физики в 1940—1945 и с 1949 по 1956 год, когда принял решение вернуться на родину[13].

Хотя после окончания войны Шрёдингер неоднократно получал предложения переехать в Австрию или Германию, он отклонял эти приглашения, не желая покидать насиженное место[14]. Только после подписания Австрийского государственного договора и вывода из страны войск союзников он дал согласие вернуться на родину. В начале 1956 года президент Австрии утвердил постановление о предоставлении учёному персональной должности профессора теоретической физики Венского университета. В апреле того же года Шрёдингер вернулся в Вену и торжественно вступил в должность, прочитав лекцию в присутствии ряда знаменитостей, в том числе президента республики. Он был благодарен австрийскому правительству, которое организовало его возвращение туда, где начиналась его карьера. Спустя два года часто болевший учёный окончательно покинул университет, уйдя в отставку. Последние годы жизни он провёл в основном в тирольской деревне Альпбах. Шрёдингер скончался в результате обострения туберкулёза в одной из венских больниц 4 января 1961 года и был похоронен в Альпбахе[15].

Личная жизнь

Могила Шрёдингера в Альпбахе

С весны 1920 года Шрёдингер был женат на Аннемари Бертель (Annemarie Bertel) из Зальцбурга, с которой он познакомился летом 1913 года в Зеехаме, во время проведения опытов по атмосферному электричеству[3]. Этот брак продержался до конца жизни учёного, несмотря на регулярные романы супругов «на стороне». Так, среди любовников Аннемари были коллеги её мужа Пауль Эвальд (англ. Paul Peter Ewald) и Герман Вейль. Шрёдингер, в свою очередь, имел многочисленные романы с молодыми женщинами, из которых две были ещё подростками (с одной из них он зимой 1925 года провёл в Арозе каникулы, в течение которых интенсивно работал над созданием волновой механики). Хотя у Эрвина и Аннемари не было детей, известно о нескольких внебрачных детях Шрёдингера. Мать одного из них, Хильде Марх (Hilde March), супруга Артура Марха (нем. Arthur March), одного из австрийских друзей учёного, стала для Шрёдингера «второй женой». В 1933 году, покидая Германию, он смог договориться о финансировании в Оксфорде не только для себя, но и для Мархов; весной 1934 года Хильде родила от Шрёдингера дочь, Рут Георгину (Ruth Georgine March). В следующем году Мархи вернулись в Инсбрук. Столь свободный образ жизни шокировал пуританских обитателей Оксфорда, что было одной из причин дискомфорта, который испытывал там Шрёдингер. Ещё двое внебрачных детей у него родилось за время пребывания в Дублине. Начиная с 1940-х годов, Аннемари регулярно подвергалась госпитализации в связи с приступами депрессии[16].

Биографы и современники не раз отмечали разносторонность интересов Шрёдингера, его глубокие познания в философии и истории. Он владел шестью иностранными языками (помимо «гимназических» древнегреческого и латыни, это английский, французский, испанский и итальянский), читал классические произведения в оригинале и занимался их переводом, писал стихи (в 1949 году был выпущен сборник), увлекался скульптурой[17].

Научная деятельность

Ранние и экспериментальные работы

Франц Экснер, научный руководитель Шрёдингера

В начале своей научной карьеры Шрёдингер много занимался теоретическими и экспериментальными исследованиями, которые находились в русле интересов его учителя Франца Экснера, — электротехникой, атмосферным электричеством и радиоактивностью, изучением свойств диэлектриков. Одновременно молодой учёный активно изучал чисто теоретические вопросы классической механики, теории колебаний, теории броуновского движения, математической статистики[3]. В 1912 году по просьбе составителей «Справочника по электричеству и магнетизму» (Handbuch der Elektrizität und des Magnetismus) он написал большую обзорную статью «Диэлектрики», что было свидетельством признания его работ в научном мире. В том же году Шрёдингер дал теоретическую оценку вероятного высотного распределения радиоактивных веществ, которое требуется для объяснения наблюдаемой радиоактивности атмосферы, а в августе 1913 года в Зеехаме провёл соответствующие экспериментальные измерения, подтвердив некоторые выводы Виктора Франца Гесса о недостаточной величине концентрации продуктов распада для объяснения измеренной ионизации атмосферы[18]. За эту работу Шрёдингер был награждён в 1920 году премией Хайтингера (Haitinger-Preis) Австрийской академии наук[3]. Другими экспериментальными исследованиями, проведёнными молодым учёным в 1914 году, были проверка формулы для капиллярного давления в газовых пузырьках и изучение свойств мягкого бета-излучения, появляющегося при падении гамма-лучей на поверхность металла. Последнюю работу он выполнял совместно со своим другом экспериментатором Фрицем Кольраушем (нем. Karl Wilhelm Friedrich Kohlrausch)[4]. В 1919 году Шрёдингер выполнил свой последний физический эксперимент (изучение когерентности лучей, испускаемых под большим углом друг к другу) и в дальнейшем сосредоточился на теоретических исследованиях[19].

Учение о цвете

Особое внимание в лаборатории Экснера уделяли учению о цвете, продолжению и развитию работ Томаса Юнга, Джеймса Клерка Максвелла и Германа Гельмгольца в этой области. Шрёдингер занимался теоретической стороной вопроса, сделав важный вклад в цветометрию. Результаты проведённой работы были изложены в большой статье, опубликованной в журнале Annalen der Physik в 1920 году. За основу учёный взял не плоский цветовой треугольник, а трёхмерное цветовое пространство, базисными векторами которого являются три основных цвета. Чистые спектральные цвета располагаются на поверхности некоторой фигуры (цветового конуса), тогда как её объём занимают смешанные цвета (например, белый). Каждому конкретному цвету соответствует свой радиус-вектор в этом цветовом пространстве. Следующим шагом в направлении так называемой высшей цветометрии было строгое определение ряда количественных характеристик (таких, как яркость), чтобы иметь возможность объективно сравнивать их относительные величины для разных цветов. Для этого Шрёдингер, следуя идее Гельмгольца, ввёл в трёхмерное цветовое пространство законы римановой геометрии, причём кратчайшее расстояние между двумя данными точками такого пространства (по геодезической линии) должно служить количественной величиной отличия двух цветов. Далее он предложил конкретную метрику цветового пространства, которая позволяла вычислять яркость цветов в согласии с законом Вебера — Фехнера[3][20].

В последующие годы Шрёдингер посвятил несколько работ физиологическим особенностям зрения (в частности цвету звёзд, наблюдаемых ночью), а также написал большой обзор по зрительному восприятию для очередного издания популярного учебника Мюллера — Пулье (Müller—Pouillet Lehrbuch der Physik). В другой статье он рассмотрел эволюцию цветного зрения, попытавшись связать чувствительность глаза к свету разной длины волны со спектральным составом солнечного излучения. При этом он считал, что нечувствительные к цветам палочки (рецепторы сетчатки, ответственные за ночное зрение) возникли на гораздо более ранних стадиях эволюции (возможно, ещё у древних существ, которые вели подводный образ жизни), чем колбочки. Эти эволюционные изменения, по его утверждению, можно проследить в строении глаза. Благодаря своим работам к середине 1920-х годов Шрёдингер приобрел репутацию одного из ведущих специалистов по теории цвета, однако, начиная с этого времени, его внимание было полностью поглощено совсем другими проблемами, и в последующие годы он больше не возвращался к этой тематике[3][20].

Статистическая физика

Шрёдингер находился под большим влиянием идей Людвига Больцмана (на снимке)

Шрёдингер, получивший образование в Венском университете, испытал большое влияние со стороны своего знаменитого соотечественника Людвига Больцмана, его работ и методов[21]. Уже в одной из своих первых статей (1912) он применил методы кинетической теории для описания диамагнитных свойств металлов. Хотя эти результаты имели лишь ограниченный успех и в целом не могли быть верными в отсутствие правильной квантовой статистики для электронов, вскоре Шрёдингер решил применить больцмановский подход к более сложной задаче — к построению кинетической теории твёрдого тела и, в частности, к описанию процессов кристаллизации и плавления. Отталкиваясь от последних результатов Петера Дебая, австрийский физик обобщил уравнение состояния для жидкости и интерпретировал имеющийся в нём параметр (критическую температуру) как температуру плавления[22]. После открытия в 1912 году дифракции рентгеновских лучей возникла проблема теоретического описания этого явления и, в частности, учёта влияния теплового движения атомов на структуру наблюдаемых интерференционных картин. В статье, вышедшей в 1914 году, Шрёдингер (независимо от Дебая) рассмотрел эту задачу в рамках модели динамических решёток Борна — фон Кармана и получил температурную зависимость для распределения интенсивности рентгеновских лучей по углам. Эта зависимость была вскоре подтверждена экспериментально. Эти и другие ранние работы Шрёдингера представляли для него интерес также с точки зрения утверждения атомистического строения вещества и дальнейшего развития кинетической теории, которая, по его мнению, должна была в будущем окончательно вытеснить модели непрерывных сред[23].

Во время военной службы Шрёдингер изучил проблему термодинамических флуктуаций и связанных с ними явлений, уделив особое внимание работам Мариана Смолуховского[24]. После окончания войны статистическая физика становится одной из основных тем в творчестве Шрёдингера, ей посвящено наибольшее количество работ, написанных им в первой половине 1920-х годов. Так, в 1921 году он высказал аргументы в пользу различия изотопов одного и того же элемента с термодинамической точки зрения (так называемый парадокс Гиббса), хотя они могут быть практически неразличимы химически. В ряде статей Шрёдингер уточнял или прояснял конкретные результаты, полученные его коллегами по различным вопросам статистической физики (удельная теплоёмкость твёрдых тел, тепловое равновесие между светом и звуковыми волнами и так далее). В некоторых из этих работ использовались соображения квантового характера, например, в статье об удельной теплоёмкости молекулярного водорода или в публикациях по квантовой теории идеального (вырожденного) газа. Эти работы предшествовали появлению летом 1924 года работ Шатьендраната Бозе и Альберта Эйнштейна, заложивших основы новой квантовой статистики (статистики Бозе — Эйнштейна) и применивших её к развитию квантовой теории идеального одноатомного газа. Шрёдингер подключился к изучению деталей этой новой теории, обсудив в её свете вопрос об определении энтропии газа[25]. Осенью 1925 года, пользуясь новым определением энтропии Макса Планка, он вывел выражения для квантованных уровней энергии газа как целого, а не отдельных его молекул. Работа над этой тематикой, общение с Планком и Эйнштейном, а также знакомство с новой идеей Луи де Бройля о волновых свойствах вещества явились предпосылками дальнейших исследований, приведших к созданию волновой механики[26]. В непосредственно предшествовавшей этому работе «К эйнштейновской теории газа» Шрёдингер показал важность концепции де Бройля для понимания статистики Бозе — Эйнштейна[27].

В последующие годы в своих трудах Шрёдингер регулярно возвращался к вопросам статистической механики и термодинамики. В дублинский период своей жизни он написал несколько работ по основам теории вероятностей, булевой алгебре, применению статистических методов к анализу отсчётов детекторов космических лучей[28]. В книге «Статистическая термодинамика» (1946), написанной на основе прочитанного им курса лекций, учёный детально рассмотрел некоторые фундаментальные проблемы, которым зачастую уделялось недостаточно внимания в обычных учебниках (трудности определения энтропии, бозе-конденсация и вырождение, энергия нулевых колебаний в кристаллах и электромагнитном излучении и так далее)[29]. Несколько статей Шрёдингер посвятил природе второго начала термодинамики, обратимости физических законов во времени, направление которого он связывал с возрастанием энтропии (в своих философских сочинениях он указывал, что, возможно, ощущение времени обусловлено самим фактом существования человеческого сознания)[30].

Квантовая механика

Старая квантовая теория

Уже в первые годы своей научной карьеры Шрёдингер познакомился с идеями квантовой теории, развивавшейся в работах Макса Планка, Альберта Эйнштейна, Нильса Бора, Арнольда Зоммерфельда и других учёных. Этому знакомству способствовала работа над некоторыми проблемами статистической физики, однако австрийский учёный был в то время ещё не готов расстаться с традиционными методами классической физики. Несмотря на признание Шрёдингером успехов квантовой теории, его отношение к ней было неоднозначным, и он старался по возможности не использовать новые подходы со всеми их неясностями[3]. Значительно позже, уже после создания квантовой механики, он говорил, вспоминая это время:

Старый венский институт Людвига Больцмана… дал мне возможность проникнуться идеями этого могучего ума. Круг этих идей стал для меня как бы первой любовью в науке, ничто другое меня так не захватывало и, пожалуй, никогда уже не захватит. К современной теории атома я приближался очень медленно. Её внутренние противоречия звучат, как пронзительные диссонансы, по сравнению с чистой, неумолимо ясной последовательностью мысли Больцмана. Было время, когда я прямо-таки готов был обратиться в бегство, однако, побуждаемый Экснером и Кольраушем, нашёл спасение в учении о цвете.

— Вступительная речь Э. Шрёдингера в Прусской Академии наук // Э. Шрёдингер. Избранные труды по квантовой механике. — М.: Наука, 1976. — С. 339.

Первые публикации Шрёдингера по атомной теории и теории спектров начали появляться лишь с начала 1920-х годов, после его личного знакомства с Зоммерфельдом и Вольфгангом Паули и переезда на работу в Германию, которая была центром развития новой физики. В январе 1921 года Шрёдингер закончил свою первую статью по этой тематике, рассмотрев в рамках теории Бора — Зоммерфельда влияние взаимодействия электронов на некоторые особенности спектров щелочных металлов. Особый интерес для него представляло введение релятивистских соображений в квантовую теорию. Осенью 1922 года он проанализировал электронные орбиты в атоме с геометрической точки зрения, воспользовавшись методами известного математика Германа Вейля. Эта работа, в которой было показано, что квантовым орбитам можно сопоставить определённые геометрические свойства, стала важным шагом, предугадавшим некоторые особенности волновой механики[31][32]. Ранее в том же году Шрёдингер получил формулу релятивистского эффекта Доплера для спектральных линий, исходя из гипотезы световых квантов и соображений сохранения энергии и импульса. Впрочем, он испытывал большие сомнения в справедливости последних соображений в микромире. Ему была близка идея его учителя Экснера о статистическом характере законов сохранения, поэтому он с энтузиазмом воспринял появление весной 1924 года статьи Бора, Крамерса и Слэтера, в которой предполагалась возможность нарушения этих законов в индивидуальных атомных процессах (например, в процессах испускания излучения)[33]. Несмотря на то, что вскоре эксперименты Ганса Гейгера и Вальтера Боте показали несовместимость этого предположения с опытом, идея энергии как статистической концепции привлекала Шрёдингера на протяжении всей жизни и обсуждалась им в некоторых докладах и публикациях[34][35].

Создание волновой механики

Непосредственным толчком к началу разработки волновой механики стало знакомство Шрёдингера в начале ноября 1925 года с диссертацией Луи де Бройля, содержащей идею о волновых свойствах вещества, а также со статьёй Эйнштейна по квантовой теории газов, в которой цитировалась работа французского учёного. Успех деятельности Шрёдингера в этом направлении был обеспечен владением соответствующим математическим аппаратом, в частности методикой решения задач на собственные значения. Шрёдингер предпринял попытку обобщить волны де Бройля на случай взаимодействующих частиц, учитывая, как и французский учёный, релятивистские эффекты. Через некоторое время ему удалось представить энергетические уровни в качестве собственных значений некоторого оператора. Однако проверка для случая простейшего атома — атома водорода — оказалась разочаровывающей: результаты расчёта не совпадали с экспериментальными данными. Объяснялось это тем, что фактически Шрёдингер получил релятивистское уравнение, известное ныне как уравнение Клейна — Гордона, которое справедливо лишь для частиц с нулевым спином (спин в то время ещё не был известен). После этой неудачи учёный оставил эту работу и вернулся к ней лишь через некоторое время, обнаружив, что его подход даёт удовлетворительные результаты в нерелятивистском приближении[7][36].

Вильгельм Вин, редактор Annalen der Physik в 1907—1928 годах, сразу же оценил значение работ Шрёдингера

В первой половине 1926 года редакция журнала Annalen der Physik получила четыре части знаменитой работы Шрёдингера «Квантование как задача о собственных значениях». В первой части (получена редакцией 27 января 1926 года), отталкиваясь от оптико-механической аналогии Гамильтона, автор вывел волновое уравнение, известное ныне как не зависящее от времени (стационарное) уравнение Шрёдингера, и применил его к нахождению дискретных энергетических уровней атома водорода. Основным преимуществом своего подхода учёный считал то, что «квантовые правила уже не содержат загадочного „требования целочисленности“: оно теперь прослеживается, так сказать, на шаг глубже и находит обоснование в ограниченности и однозначности некоторой пространственной функции». Эта функция, получившая впоследствии название волновой функции, была формально введена как величина, логарифмически связанная с действием системы. Во втором сообщении (получено 23 февраля 1926 года) Шрёдингер обратился к общим идеям, лежащим в основе его методики. Развивая оптико-механическую аналогию, он обобщил волновое уравнение и пришёл к выводу о равенстве скорости частицы групповой скорости волнового пакета. По мнению учёного, в общем случае «следует изображать многообразие возможных процессов, исходя из волнового уравнения, а не из основных уравнений механики, которые для объяснения сущности микроструктуры механического движения столь же непригодны, как и геометрическая оптика для объяснения дифракции». В заключение Шрёдингер использовал свою теорию для решения некоторых конкретных задач, в частности задачи о гармоническом осцилляторе, получив решение, согласующееся с результатами матричной механики Гейзенберга[37].

Во введении к третьей части статьи (получена 10 мая 1926 года) впервые появился термин «волновая механика» (Wellenmechanik) для обозначения развитого Шрёдингером подхода. Обобщая метод, разработанный лордом Рэлеем в теории акустических колебаний, австрийский учёный разработал способ получения в рамках своей теории приближённых решений сложных задач, известный как теория возмущений, не зависящих от времени. Этот метод был применён им к описанию эффекта Штарка для атома водорода и дал хорошее согласие с экспериментальными данными. В четвёртом сообщении (получено 21 июня 1926 года) учёный сформулировал уравнение, позже названное нестационарным (временны́м) уравнением Шрёдингера, и использовал его для развития теории зависящих от времени возмущений. В качестве примера он рассмотрел проблему дисперсии и обсудил связанные с ней вопросы, в частности в случае периодического во времени потенциала возмущения он пришёл к выводу о наличии во вторичном излучении комбинационных частот[38]. В этой же работе было представлено релятивистское обобщение основного уравнения теории, которое было получено Шрёдингером ещё на начальном этапе работы (уравнение Клейна — Гордона)[39].

Связь с матричной механикой
Вернер Гейзенберг, создатель матричной механики

Работа Шрёдингера сразу же после своего появления привлекла внимание ведущих физиков мира и была с восторгом встречена такими учёными, как Эйнштейн, Планк и Зоммерфельд. Казалось неожиданным, что описание при помощи непрерывных дифференциальных уравнений давало те же результаты, что и матричная механика с её непривычным и сложным алгебраическим формализмом и опорой на известную из опыта дискретность спектральных линий. Волновая механика, близкая по духу классической механике сплошных сред, многим учёным казалась предпочтительной[40]. В частности, сам Шрёдингер критически отзывался о матричной теории Гейзенберга: «Конечно, я знал о его теории, однако меня отпугивали, если не сказать отталкивали, казавшиеся мне очень трудными методы трансцендентной алгебры и отсутствие всякой наглядности»[41]. Тем не менее, Шрёдингер был убеждён в формальной эквивалентности формализмов волновой и матричной механики. Доказательство этой эквивалентности было дано им в статье «Об отношении квантовой механики Гейзенберга — Борна — Йордана к моей», полученной редакцией Annalen der Physik 18 марта 1926 года. Он показал, что любое уравнение волновой механики можно представить в матричной форме и, наоборот, от заданных матриц можно перейти к волновым функциям. Независимо связь между двумя формами квантовой механики была установлена Карлом Эккартом (англ. Carl Eckart) и Вольфгангом Паули[40].

Значение волновой механики Шрёдингера было сразу же осознано научным сообществом, и уже в первые месяцы после появления основополагающих работ в различных университетах Европы и Америки развернулась деятельность по изучению и применению новой теории к различным частным задачам[42]. Пропаганде идей волновой механики способствовали выступления Шрёдингера на заседаниях Немецкого физического общества в Берлине и Мюнхене летом 1926 года, а также обширное турне по Америке, предпринятое им в декабре 1926 — апреле 1927 года. В ходе этой поездки он прочитал 57 лекций в различных научных учреждениях США[43].

Интерпретация волновой функции

Вскоре после появления фундаментальных статей Шрёдингера изложенный в них удобный и последовательный формализм начал широко использоваться для решения самых разнообразных задач квантовой теории. Однако сам формализм в то время ещё не был достаточно ясен. Одним из главных вопросов, поставленных основополагающей работой Шрёдингера, был вопрос о том, что же колеблется в атоме, то есть проблема смысла и свойств волновой функции. В первой части своей статьи он полагал её вещественной, однозначной и всюду дважды дифференцируемой функцией, однако в последней части допустил для неё возможность комплексных значений. При этом квадрат модуля этой функции он трактовал как меру распределения плотности электрического заряда в конфигурационном пространстве[32][38]. Учёный полагал, что теперь частицы можно наглядно представлять как волновые пакеты, должным образом составленные из набора собственных функций, и, таким образом, полностью отказаться от корпускулярных представлений. Невозможность такого объяснения стала ясна очень скоро: в общем случае волновые пакеты неизбежно расплываются, что находится в противоречии с явно корпускулярным поведением частиц в экспериментах по рассеянию электронов. Решение проблемы было дано Максом Борном, предложившим вероятностную интерпретацию волновой функции[44][45].

Участники Сольвеевского конгресса 1927 года, на котором обсуждались проблемы интерпретации квантовой механики. Шрёдингер стоит посередине в заднем ряду

Для Шрёдингера такая статистическая интерпретация, противоречившая его представлениям о реальных квантовомеханических волнах, была абсолютно неприемлема, ибо оставляла в силе квантовые скачки и прочие элементы прерывности, от которых он хотел избавиться. Наиболее ярко неприятие учёным новой трактовки его результатов проявилось в дискуссиях с Нильсом Бором, имевших место в октябре 1926 года во время посещения Шрёдингером Копенгагена[46]. Вернер Гейзенберг, свидетель этих событий, впоследствии писал:

Дискуссия между Бором и Шрёдингером началась уже на вокзале в Копенгагене и продолжалась ежедневно с раннего утра до поздней ночи. Шрёдингер остановился в доме Бора, так что уже по чисто внешним обстоятельствам в споре не могло быть никакого перерыва… Через несколько дней Шрёдингер заболел, вероятно, из-за крайнего перенапряжения; жар и простуда заставили его слечь в постель. Фрау Бор ухаживала за ним, приносила чай и сладости, но Нильс Бор сидел на краешке кровати и внушал Шрёдингеру: «Вы всё-таки должны понять, что…»… К подлинному взаимопониманию и нельзя было тогда прийти, поскольку ни одна из сторон не могла предложить полной и цельной интерпретации квантовой механики.

В. Гейзенберг. Часть и целое. — М.: Наука, 1989. — С. 201—203.

Такая интерпретация, в основу которой легли борновская вероятностная трактовка волновой функции, принцип неопределённости Гейзенберга и принцип дополнительности Бора, была сформулирована в 1927 году и получила известность под названием копенгагенской интерпретации. Однако Шрёдингер так и не смог её принять и до конца жизни отстаивал необходимость наглядного представления волновой механики[7]. Впрочем, по результатам визита в Копенгаген он отмечал, что, несмотря на все научные разногласия, «взаимоотношения с Бором [с которым он не был знаком ранее] и особенно с Гейзенбергом… были абсолютно, безоблачно дружескими и сердечными»[47].

Применения квантовой механики

После завершения формализма волновой механики Шрёдингер смог получить с его помощью ряд важных результатов частного характера. Уже к концу 1926 года он использовал свою методику для наглядного описания эффекта Комптона[48], а также предпринял попытку объединения квантовой механики и электродинамики. Отталкиваясь от уравнения Клейна — Гордона, Шрёдингер получил выражение для тензора энергии-импульса и соответствующий закон сохранения для объединённых волн материи и электромагнитных волн. Однако эти результаты, как и исходное уравнение, оказались неприменимы к электрону, так как не давали возможности учесть его спин (это позже было сделано Полем Дираком, получившим своё знаменитое уравнение). Лишь много лет спустя стало ясно, что полученные Шрёдингером результаты справедливы для частиц с нулевым спином, например мезонов. В 1930 году он получил обобщённое выражение соотношения неопределённостей Гейзенберга для любой пары физических величин (наблюдаемых). В том же году он впервые проинтегрировал уравнение Дирака для свободного электрона, придя к выводу о том, что его движение описывается суммой прямолинейного равномерного движения и высокочастотного дрожательного движения (Zitterbewegung) малой амплитуды. Это явление объясняется интерференцией частей соответствующего электрону волнового пакета, относящихся к положительным и отрицательным энергиям. В 1940—1941 годах Шрёдингер детально разработал в рамках волновой механики (то есть представления Шрёдингера) метод факторизации для решения задач на собственные значения. Суть этого подхода состоит в представлении гамильтониана системы в виде произведения двух операторов[39].

Критика копенгагенской интерпретации
Альберт Эйнштейн был другом и постоянным корреспондентом Шрёдингера

К критике различных аспектов копенгагенской интерпретации Шрёдингер не раз возвращался с конца 1920-х годов, обсуждал эти проблемы с Эйнштейном, с которым они были в то время коллегами по Берлинскому университету. Их общение на эту тему продолжилось в последующие годы при помощи переписки, которая активизировалась в 1935 году после выхода знаменитой статьи Эйнштейна — Подольского — Розена (ЭПР) о неполноте квантовой механики. В одном из писем Эйнштейну (от 19 августа 1935 года), а также в статье, отосланной 12 августа в журнал Naturwissenschaften, был впервые представлен мысленный эксперимент, который получил известность как парадокс «кота Шрёдингера». Суть этого парадокса, согласно Шрёдингеру, состояла в том, что неопределённость на атомном уровне способна привести к неопределённости в макроскопическом масштабе («смесь» живого и мёртвого кота). Это не соответствует требованию определённости состояний макрообъектов независимо от их наблюдения и, следовательно, «препятствует нам принять таким наивным образом „модель размытости“ [то есть стандартную интерпретацию квантовой механики] в качестве картины реальности». Эйнштейн видел в этом мысленном эксперименте указание на то, что волновая функция имеет отношение к описанию статистического ансамбля систем, а не отдельной микросистемы. Шрёдингер не соглашался, считая волновую функцию имеющей непосредственное отношение к реальности, а не к её статистическому описанию. В той же статье он подверг анализу и другие аспекты квантовой теории (например, проблему измерения) и пришёл к выводу, что квантовая механика «пока всего лишь удобный трюк, который, однако, приобрёл… чрезвычайно большое влияние на наши фундаментальные взгляды на природу». Дальнейшие размышления над ЭПР-парадоксом привели Шрёдингера к сложной проблеме квантовой запутанности (нем. Verschränkung, англ. Entanglement). Ему удалось доказать общую математическую теорему, что после разделения системы на части их общая волновая функция не является простым произведением функций отдельных подсистем. По мнению Шрёдингера, такое поведение квантовых систем является существенным недостатком теории и поводом для её улучшения. Хотя аргументы Эйнштейна и Шрёдингера не смогли поколебать позиции сторонников стандартной интерпретации квантовой механики, представленных прежде всего Бором и Гейзенбергом, они стимулировали прояснение некоторых принципиально важных её аспектов и даже привели к обсуждению философской проблемы физической реальности[49][50].

В 1927 году Шрёдингер предложил так называемую резонансную концепцию квантовых взаимодействий, основанную на гипотезе о непрерывном обмене энергией между квантовыми системами с близкими собственными частотами. Однако эта идея, несмотря на все надежды автора, не могла заменить представления о стационарных состояниях и квантовых переходах. В 1952 году в статье «Существуют ли квантовые скачки?» он вернулся к резонансной концепции, подвергнув критике вероятностную интерпретацию[39]. В подробном ответе на замечания, содержавшиеся в этой работе, Макс Борн пришёл к следующему выводу:

…я хотел бы сказать, что считаю волновую механику Шрёдингера одним из самых замечательных достижений за всю историю теоретической физики… Я далёк от того, чтобы сказать, что известная сегодня интерпретация совершенна и окончательна. Я приветствую нападение Шрёдингера на удовлетворённое равнодушие многих физиков, которые принимают современную интерпретацию просто потому, что она работает, не беспокоясь о точности обоснований. Однако я не думаю, что статья Шрёдингера внесла положительный вклад в решение философских трудностей.

М. Борн. Интерпретация квантовой механики // М. Борн. Физика в жизни моего поколения. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963. — С. 255, 265.

Электромагнетизм и общая теория относительности

Шрёдингер познакомился с работами Эйнштейна по общей теории относительности (ОТО) в Италии, на берегу Триестского залива, где располагалась его воинская часть во время Первой мировой войны. Он детально разобрался в математическом формализме (тензорное исчисление) и физическом смысле новой теории и уже в 1918 году опубликовал две небольшие работы с собственными результатами[3], в частности приняв участие в дискуссии об энергии гравитационного поля в рамках ОТО[51]. Учёный вернулся к общерелятивистской тематике лишь в начале 1930-х годов, когда сделал попытку рассмотреть поведение волн материи в искривлённом пространстве-времени. Наиболее плодотворный для Шрёдингера период занятий вопросами гравитации пришёлся на время работы в Дублине. В частности, он получил ряд конкретных результатов в рамках космологической модели де Ситтера, в том числе указал на процессы рождения вещества в такой модели расширяющейся Вселенной[14]. В 1950-е годы он написал две книги по вопросам ОТО и космологии — «Пространственно-временная структура» (1950) и «Расширяющиеся Вселенные» (1956).

Имон де Валера, инициатор приглашения Шрёдингера в Дублин

Другим направлением работы Шрёдингера были попытки создания единой теории поля путём объединения теории гравитации и электродинамики. Этой деятельности непосредственно предшествовало, начиная с 1935 года, изучение австрийским учёным возможности нелинейного обобщения уравнений Максвелла. Целью этого обобщения, впервые предпринятого Густавом Ми (1912), а затем Максом Борном и Леопольдом Инфельдом (1934), было ограничение величины электромагнитного поля на малых расстояниях, что должно было обеспечить конечное значение собственной энергии заряженных частиц. Электрический заряд в рамках такого подхода трактуется как внутреннее свойство электромагнитного поля[52]. С 1943 года Шрёдингер продолжил попытки Вейля, Эйнштейна и Артура Эддингтона вывести единое полевое уравнение из принципа наименьшего действия путём правильного выбора вида лагранжиана в рамках аффинной геометрии. Ограничиваясь, как и его предшественники, чисто классическим рассмотрением, Шрёдингер предложил ввести третье поле, которое должно было скомпенсировать трудности объединения тяготения и электромагнетизма, представленного в форме Борна — Инфельда. Это третье поле он связывал с ядерными силами, переносчиком которых в то время считались гипотетические мезоны. В частности, введение в теорию третьего поля позволяло сохранить её калибровочную инвариантность. В 1947 году Шрёдингер предпринял другую попытку объединить электромагнитное и гравитационное поля, подобрав новую форму лагранжиана и выведя новые полевые уравнения. Эти уравнения содержали связь между электромагнетизмом и тяготением, которая, по мысли учёного, могла быть ответственна за генерацию магнитных полей вращающимися массами, например, Солнцем или Землёй. Проблема, однако, состояла в том, что уравнения не позволяли вернуться к чистому электромагнитному полю при «выключении» тяготения. Несмотря на большие усилия, многочисленные проблемы, стоявшие перед теорией, так и не удалось решить. Шрёдингер, как и Эйнштейн, не преуспел в создании единой теории поля путём геометризации классических полей и к середине 1950-х годов отошёл от этой деятельности. По словам Отто Хитмайра (Otto Hittmair), одного из дублинских сотрудников Шрёдингера, «большие надежды сменились отчётливым разочарованием в этот период жизни великого учёного»[53].

«Что такое жизнь?»

Создание квантовой механики позволило заложить надёжные теоретические основы химии, с помощью которых было получено современное объяснение природы химической связи. Развитие химии, в свою очередь, оказало глубокое влияние на формирование молекулярной биологии. Знаменитый учёный Лайнус Полинг писал в связи с этим[54]:

На мой взгляд, будет справедливо сказать, что Шрёдингер, сформулировав своё волновое уравнение, несёт основную ответственность за современную биологию.

Оригинальный текст  (англ.)  

It is accordingly justified, in my opinion, to say that Schrödinger, by formulating his wave equation, is basically responsible for modern biology.

Молодой физик Макс Дельбрюк увлёкся биологией под влиянием идей Нильса Бора

Непосредственный вклад Шрёдингера в биологию связан с его книгой «Что такое жизнь?» (1944), основанной на лекциях, которые были прочитаны в дублинском Тринити-колледже в феврале 1943 года. Эти лекции и книга были созданы под впечатлением от статьи Николая Тимофеева-Ресовского, Карла Циммера и Макса Дельбрюка, опубликованной в 1935 году и переданной Шрёдингеру Паулем Эвальдом (англ. Paul Peter Ewald) в начале 1940-х годов. Эта статья посвящена изучению генетических мутаций, которые возникают под действием рентгеновского и гамма-излучений и для объяснения которых авторами была развита теория мишеней. Хотя в то время ещё не была известна природа генов наследственности, взгляд на проблему мутагенеза с точки зрения атомной физики позволил выявить некоторые общие закономерности этого процесса. Работа Тимофеева — Циммера — Дельбрюка была положена Шрёдингером в основу его книги, которая привлекла широкое внимание молодых физиков. Некоторые из них (например, Морис Уилкинс) под её влиянием решили заняться молекулярной биологией[55].

Первые несколько глав книги «Что такое жизнь?» посвящены обзору сведений о механизмах наследственности и мутациях, в том числе идей Тимофеева, Циммера и Дельбрюка. Последние две главы содержат собственные мысли Шрёдингера о природе жизни. В одной из них автор ввёл концепцию отрицательной энтропии (возможно, восходящую ещё к Больцману), которую живые организмы должны получать из окружающего мира, чтобы скомпенсировать рост энтропии, ведущий их к термодинамическому равновесию и, следовательно, смерти[55]. В этом, согласно Шрёдингеру, состоит одно из главных отличий жизни от неживой природы. По мнению Полинга, представление об отрицательной энтропии, сформулированное в работе Шрёдингера без должной строгости и чёткости, практически ничего не добавляет к нашему пониманию феномена жизни[54]. Фрэнсис Саймон вскоре после выхода книги указал, что свободная энергия должна играть значительно большую роль для организмов, чем энтропия. В последующих изданиях Шрёдингер учёл это замечание, отметив важность свободной энергии, однако всё же оставил рассуждения об энтропии в этой, по выражению нобелевского лауреата Макса Перуца, «вводящей в заблуждение главе» без изменения[55].

В последней главе Шрёдингер возвратился к своей мысли, проходящей через всю книгу и состоящей в том, что механизм функционирования живых организмов (их точная воспроизводимость) не согласуется с законами статистической термодинамики (случайность на молекулярном уровне). По мнению Шрёдингера, открытия генетики позволяют заключить, что в ней нет места вероятностным законам, которым должно подчиняться поведение отдельных молекул; изучение живой материи, таким образом, может привести к каким-то новым неклассическим (но при этом детерминистическим) законам природы. Для решения этой проблемы Шрёдингер обратился к своей знаменитой гипотезе о гене, как апериодическом одномерном кристалле, восходящей к работе Дельбрюка (последний писал о полимере). Возможно, именно молекулярный апериодический кристалл, в котором записана «программа жизни», позволяет избежать трудностей, связанных с тепловым движением и статистическим беспорядком[55][56]. Однако как показало дальнейшее развитие молекулярной биологии, для развития этой области знания было достаточно уже существующих законов физики и химии: трудности, о которых рассуждал Шрёдингер, разрешаются при помощи принципа комплементарности и ферментативного катализа, позволяющего нарабатывать большие количества того или иного вещества[55]. Признавая роль книги «Что такое жизнь?» в деле популяризации идей генетики, Макс Перуц, однако, пришёл к следующему выводу[55]:

…внимательное изучение его [Шрёдингера] книги и связанной литературы показало мне, что то, что было правильным в его книге, не было оригинальным, а большая часть оригинального, как было известно ещё к моменту написания книги, не было правильным. Более того, книга игнорирует некоторые решающие открытия, которые были опубликованы перед тем, как она отправилась в печать.

Оригинальный текст  (англ.)  

…a close study of his book and of the related literature has shown me that what was true in his book was not original, and most of what was original was known not to be true even when the book was written. Moreover, the book ignores some crucial discoveries that were published before it went into print.

Философские взгляды

Бюст Шрёдингера, установленный во дворе аркады главного здания Венского университета (Скульптор: Фердинанд Вельц, 1984)

В 1960 году Шрёдингер вспоминал о времени после окончания Первой мировой войны:

Я намеревался преподавать теоретическую физику, приняв в качестве образца превосходные лекции моего любимого учителя Фрица Хазенёрля, погибшего на войне. В остальном же предполагал заниматься философией. В то время я углубился в изучение трудов Спинозы, Шопенгауэра, Рихарда Земона и Рихарда Авенариуса… Ничего из этой затеи не получилось. Я был вынужден остаться при теоретической физике и, к моему удивлению, из этого иногда кое-что выходило.

Э. Шрёдингер. Мой взгляд на мир. — М.: Либроком, 2009. — С. 7.

Лишь после приезда в Дублин он смог уделить философским вопросам достаточно внимания. Из-под его пера вышел ряд работ не только по философским проблемам науки, но и общефилософского характера — «Наука и гуманизм» (1952), «Природа и греки» (1954), «Разум и материя» (1958) и «Мой взгляд на мир», сочинение, законченное им незадолго до смерти. Особое внимание Шрёдингер уделял античной философии, которая привлекала его своим единством и тем значением, которое она могла сыграть для решения проблем современности[15]. В связи с этим он писал:

С помощью серьёзной попытки возвратиться в интеллектуальную среду античных мыслителей, гораздо меньше знавших то, что касается действительного поведения природы, но также зачастую значительно менее предвзятых, мы можем вновь обрести у них свободу мысли, хотя бы, возможно, для того, чтобы использовать её, с нашим лучшим знанием фактов, для исправления их ранних ошибок, которые всё ещё могут ставить нас в тупик.

Э. Шрёдингер. Природа и греки. — Ижевск: РХД, 2001. — С. 18.

В своих трудах, обращаясь также к наследию индийской и китайской философии, Шрёдингер пытался с единых позиций взглянуть на науку и религию, человеческое общество и проблемы этики; проблема единства представляла один из основных мотивов его философского творчества. В работах, которые можно отнести к философии науки, он указывал на тесную связь науки с развитием общества и культуры в целом, обсуждал проблемы теории познания, участвовал в дискуссиях по проблеме причинности и модификации этого понятия в свете новой физики[15]. Обсуждению и анализу конкретных аспектов философских взглядов Шрёдингера по различным вопросам посвящён ряд книг и сборников статей[57][58][59]. Хотя Карл Поппер называл его идеалистом[21], в своих работах Шрёдингер последовательно отстаивал возможность объективного изучения природы[15]:

Широко распространено учёное мнение, что объективную картину мира, как её понимали прежде, вообще получить невозможно. Только оптимисты среди нас (к которым я причисляю и себя) считают, что это — философская экзальтация, признак малодушия перед лицом кризиса.

Награды и членства

Память

Портрет Шрёдингера на австрийской тысячешиллинговой банкноте (Художник: Роберт Калина, 1983)

Сочинения

Книги

  • E. Schrödinger. Abhandlungen zur Wellenmechanik. — Leipzig, 1927.
  • E. Schrödinger. Vier Vorlesungen über Wellenmechanik. — Berlin, 1928. Русский перевод: Э. Шрёдингер. Четыре лекции по квантовой механике. — Харьков — Киев, 1936.
  • E. Schrödinger. Über Indeterminismus in der Physik. Zwei Vorträge zur Kritik der naturwissenschaftlichen Erkenntnis. — Leipzig, 1932.
  • E. Schrödinger. What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell. — Cambridge: University Press, 1944. Русский перевод: Э. Шрёдингер. Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки. — 3-е изд. — Ижевск: РХД, 2002.
  • E. Schrödinger. Statistical Thermodynamics. — Cambridge: University Press, 1946. Русский перевод: Э. Шрёдингер. Статистическая термодинамика. — Ижевск: РХД, 1999.
  • E. Schrödinger. Gedichte. — Bonn, 1949. — томик поэзии Шрёдингера
  • E. Schrödinger. Space-Time Structure. — Cambridge: University Press, 1950. Русский перевод: Э. Шрёдингер. Пространственно-временная структура Вселенной. — М.: Наука, 1986.
  • E. Schrödinger. Science and Humanism. — Cambridge: University Press, 1952. Русский перевод: Э. Шрёдингер. Наука и гуманизм. — Ижевск: РХД, 2001.
  • E. Schrödinger. Nature and the Greeks. — Cambridge: University Press, 1954. Русский перевод: Э. Шрёдингер. Природа и греки. — Ижевск: РХД, 2001.
  • E. Schrödinger. Expanding Universes. — Cambridge: University Press, 1956. Русский перевод: Э. Шрёдингер. Пространственно-временная структура Вселенной. — М.: Наука, 1986.
  • E. Schrödinger. Mind and Matter. — Cambridge: University Press, 1958. Русский перевод: Э. Шрёдингер. Разум и материя. — Ижевск: РХД, 2000.
  • E. Schrödinger. Meine Weltansicht. — Wien, 1961. Русский перевод: Э. Шрёдингер. Мой взгляд на мир. — М.: Либроком, 2009.

Основные научные статьи

Некоторые работы в русском переводе

Этот звуковой файл был создан на основе введения в статью версии за 15 мая 2011 года и не отражает правки после этой даты.

cм. также другие аудиостатьи

Примечания

  1. 1 2 Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — М.: Мир, 1987. — С. 13—17.
  2. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics (in three parts) // J. Mehra. The Golden Age of Theoretical Physics. — Singapore: World Scientific, 2001. — P. 706—707.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — С. 18—31.
  4. 1 2 J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 724.
  5. Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — С. 32—36.
  6. W. J. Moore. A Life of Erwin Schrödinger. — Cambridge: University Press, 1994. — P. 108—109.
  7. 1 2 3 Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — С. 37—50.
  8. 1 2 Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — С. 51—59.
  9. 1 2 Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — С. 60—67.
  10. Erwin Schrödinger  (англ.). Информация на официальном сайте Нобелевского комитета. Nobelprize.org. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 25 марта 2011.
  11. P. K. Hoch, E. J. Yoxen. Schrdinger at Oxford: A hypothetical national cultural synthesis which failed // Annals of Science. — 1987. — Vol. 44. — P. 593—616.
  12. W. J. Moore. A Life of Erwin Schrödinger. — P. 240.
  13. 1 2 3 W. McCrea. Eamon de Valera, Erwin Schrödinger and the Dublin Institute // Schrödinger: Centenary Celebration of a Polymath / ed. C. W. Kilmister. — Cambridge: University Press, 1989. — P. 119—135.
  14. 1 2 3 Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — С. 68—77.
  15. 1 2 3 4 Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — С. 78—85.
  16. D. B. McLay. Lise Meitner and Erwin Schrödinger: Biographies of Two Austrian Physicists of Nobel Stature // Minerva. — 1999. — Vol. 37. — P. 75—94.
  17. Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — С. 5—12.
  18. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 713—715.
  19. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 726.
  20. 1 2 J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 735—742.
  21. 1 2 D. Flamm. Boltzmann’s influence on Schrödinger // Schrödinger: Centenary Celebration of a Polymath / ed. C. W. Kilmister. — Cambridge: University Press, 1989. — P. 4—15.
  22. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 710—713.
  23. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 718—722.
  24. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 725.
  25. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 742—750.
  26. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 761—764.
  27. Л. С. Полак. Эрвин Шрёдингер и возникновение квантовой механики // Э. Шрёдингер. Избранные труды по квантовой механике. — М.: Наука, 1976. — С. 373.
  28. W. T. Scott. Erwin Schrödinger: an introduction to his writings. — Amherst: University of Massachusetts Press, 1967. — P. 21—22.
  29. W. T. Scott. Erwin Schrödinger: an introduction to his writings. — P. 25.
  30. W. T. Scott. Erwin Schrödinger: an introduction to his writings. — P. 26—30.
  31. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 728—731.
  32. 1 2 C. N. Yang. Square root of minus one, complex phases and Erwin Schrödinger // Schrödinger: Centenary Celebration of a Polymath / ed. C. W. Kilmister. — Cambridge: University Press, 1989. — P. 53—64.
  33. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 732—734.
  34. М. Джеммер. Эволюция понятий квантовой механики. — М.: Наука, 1985. — С. 184—186.
  35. W. T. Scott. Erwin Schrödinger: an introduction to his writings. — P. 30—33.
  36. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 765—773.
  37. М. Джеммер. Эволюция понятий квантовой механики. — С. 254—259.
  38. 1 2 М. Джеммер. Эволюция понятий квантовой механики. — С. 259—262.
  39. 1 2 3 Комментарии // Э. Шрёдингер. Избранные труды по квантовой механике. — С. 393—412.
  40. 1 2 М. Джеммер. Эволюция понятий квантовой механики. — С. 265—270.
  41. Э. Шрёдингер. Об отношении квантовой механики Гейзенберга — Борна — Йордана к моей // Э. Шрёдингер. Избранные труды по квантовой механике. — С. 57.
  42. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 823—824.
  43. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 861—862.
  44. М. Джеммер. Эволюция понятий квантовой механики. — С. 275—277.
  45. Обсуждение противоречий шрёдингеровской интерпретации и возможности их разрешения см. в статье: J. Dorling. Schrödinger original interpretation of the Schrödinger equation: a rescue attempt // Schrödinger: Centenary Celebration of a Polymath / ed. C. W. Kilmister. — Cambridge: University Press, 1989. — P. 16—40.
  46. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 852—854.
  47. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 855.
  48. J. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. — P. 856—857.
  49. J. Mehra. The Einstein — Bohr debate on the completion of quantum mechanics and its description of reality // J. Mehra. The Golden Age of Theoretical Physics. — Singapore: World Scientific, 2001. — P. 1297—1306, 1309—1312.
  50. M. Jammer. The philosophy of quantum mechanics. — John Wiley & Sons, 1974. — P. 211—221.
  51. У. И. Франкфурт. Специальная и общая теория относительности (исторические очерки). — М.: Наука, 1968. — С. 235, 237—238.
  52. J. McConnell. Schrödinger’s nonlinear optics // Schrödinger: Centenary Celebration of a Polymath / ed. C. W. Kilmister. — Cambridge: University Press, 1989. — P. 146—164.
  53. O. Hittmair. Schrödinger’s unified field theory seen 40 years later // Schrödinger: Centenary Celebration of a Polymath / ed. C. W. Kilmister. — Cambridge: University Press, 1989. — P. 165—175.
  54. 1 2 L. Pauling. Schrödinger’s contributions to chemistry and biology // Schrödinger: Centenary Celebration of a Polymath / ed. C. W. Kilmister. — Cambridge: University Press, 1989. — P. 225—233.
  55. 1 2 3 4 5 6 M. Perutz. Erwin Schrödinger’s «What is Life» and molecular biology // Schrödinger: Centenary Celebration of a Polymath / ed. C. W. Kilmister. — Cambridge: University Press, 1989. — P. 234—251.
  56. A. T. Domondon. Bringing physics to bear on the phenomenon of life: the divergent positions of Bohr, Delbrück, and Schrödinger // Studies in History and Philosophy of Science Part C. — 2006. — Vol. 37. — P. 433—458.
  57. Erwin Schrödinger: Phylosophy and the Birth of Quantum Mechanics / ed. M. Bitbol, O. Darrigol. — Editions Frontiers, 1992.
  58. Erwin Schrödinger’s world view: the dynamics of knowledge and reality / ed. J. Götschl. — Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1992.
  59. M. Bitbol. Schrödinger’s philosophy of quantum mechanics. — Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1996.
  60. World Association of Theoretical and Computational Chemists  (англ.). WATOC. Архивировано из первоисточника 18 августа 2011. Проверено 6 мая 2011.

Литература

Книги

  • W. T. Scott. Erwin Schrödinger: an introduction to his writings. — Amherst: University of Massachusetts Press, 1967.
  • M. Jammer. The philosophy of quantum mechanics. — John Wiley & Sons, 1974.
  • М. Джеммер. Эволюция понятий квантовой механики. — М.: Наука, 1985.
  • Д. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. — М.: Мир, 1987.
  • Schrödinger: Centenary Celebration of a Polymath / ed. C. W. Kilmister. — Cambridge: University Press, 1989.
  • W. J. Moore. Schrödinger: Life and Thought. — Cambridge: University Press, 1989.
  • Erwin Schrödinger: Phylosophy and the Birth of Quantum Mechanics / ed. M. Bitbol, O. Darrigol. — Editions Frontiers, 1992.
  • Erwin Schrödinger’s world view: the dynamics of knowledge and reality / ed. J. Götschl. — Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1992.
  • W. J. Moore. A Life of Erwin Schrödinger. — Cambridge: University Press, 1994.
  • M. Bitbol. Schrödinger’s philosophy of quantum mechanics. — Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1996.

Статьи

Ссылки

Как небольшая книга Шрёдингера повлияла на современную науку — Российская газета

Эрвин Шрёдингер был не только хозяином Кота, одним из основателей современной физики, но и тем, кто внес огромный вклад в биологию, не сделав в ней ни одного открытия. Зато в феврале 1943 года он прочитал в Дублине курс лекций, а в 1944-м опубликовал на их основе маленькую научно-популярную книжку «Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки», которая повлияла и продолжает влиять на развитие биологии и всей современной науки. Как так получилось? Что делает эту книгу такой вдохновляющей? И как бы мы сейчас, зная все, что открыла наука с того времени, в стиле Шрёдингера отвечали бы на вопрос «Что такое жизнь?»

«Эрнест Резерфорд сказал, что все науки делятся на физику и собирание марок. Он, видимо, имел в виду, что в развитии наук есть периоды накопления фактов, их «собирательства», и периоды, когда можно найти физический смысл явлений. Так вот, Эрвин Шрёдингер в своей книге впервые показал, что науки о жизни могут быть физикой, а не собиранием марок», — говорит выдающийся биофизик Алексей Финкельштейн.

Первооткрыватели двойной спирали ДНК Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон пришли к молекулярной генетике (один из физики, другой из зоологии), как сами признавались, благодаря этой книжке. Прочитав ее, они поняли, где в науке будет прорыв. И сами этот прорыв совершили: открыли структуру ДНК и способ ее «размножения».

Современный физик и математик Роджер Пенроуз, сам прекрасный популяризатор и мастер задавать вдохновляющие вопросы, считает, что эту книгу «непременно следует поставить в один ряд с самыми влиятельными научными трудами XX века».

«Книжка Эрвина Шрёдингера показывает, что может сделать физик, мыслящий строго, даже если берется за незнакомую область знаний, — сказал Коту ученый-кристаллограф и блестящий популяризатор Артем Оганов. — Удивительно, но при минимуме накопленных на тот момент знаний он почти во всем оказался прав».

«Что такое жизнь» и сейчас читают самые романтические и широко мыслящие школьники и первокурсники, да и маститые ученые, хотя Эрвин Шрёдингер даже не знал, что такое ферменты и что гены кодируются ДНК.

Но вот австрийский молекулярный биолог Макс Перуц считает: «…то, что было правильным в его книге, не было оригинальным, а большая часть оригинального, как было известно еще к моменту написания книги, не было правильным». Действительно, если задача — узнать точные факты о молекулярной биологии, книжка уже бесполезна. Но если вас интересуют не факты, а сам способ мыслить, то она живее всех котов.

Наука как искусство задавать вопросы

Эрвин Шрёдингер вдохновляет уже тем, что задает, казалось бы, наивные, но самые главные вопросы. Ровно так, как любят задавать вопросы дети, коты и гении. И задает их так, что скучный человек хочет от него отмахнуться, а остроумный начинает отвечать со всей кошачьей серьезностью.

Фото: Журнал «Кот Шрёдингера»

Что такое жизнь? — первый из таких вопросов. Авторы учебников и зануды, конечно, знают ответ. А вот мы — нет. И Эрвин Шрёдингер знал, что не знал. Потому что его интересовало не определение для заучивания, а поиск объяснений. Он знал, как двигаться вперед, и прямо так и посоветовал в предисловии:

Хороший способ развить представления наивного физика — это задать ему сначала странный, почти нелепый вопрос.

Но как он задавал вопросы и какие?

Почему атомы так малы?

Этот вопрос звучит по-детски. Скучный взрослый на него ответит: «Уж какие есть, такие родились». Остроумный зануда заметит: «Маленькие в сравнении с чем? Не бывает просто маленького или большого, все познается в сравнении». Шрёдингер пишет:

В атомной физике за единицу длины принят так называемый ангстрем (А), равный 10~10 метра (м) или в десятичной записи 0,0000000001 м. Диаметр атомов лежит между 1 и 2 А. Единицы же длины, по сравнению с которыми атомы так малы, прямо связаны с размерами нашего тела.

И дальше Шрёдингер рассказывает исторический анекдот про английского короля Эдгара (959-975) и введение ярда — английской меры длины, которая сейчас равна 91 см, а в Средние века была меньше.

Бытует легенда, которая приписывает происхождение ярда чувству юмора одного английского короля. Когда советники спросили его, что принять за единицу длины, он вытянул руку в сторону и сказал: «Возьмите расстояние от середины моей груди до кончиков пальцев, это и будет то, что надо». Было так или нет, но этот рассказ имеет прямое отношение к нашему вопросу. Естественно, что король хотел указать длину, сравнимую с длиной его тела, так как он знал, что иначе мера будет очень неудобной. При всем своем пристрастии к ангстремам физик все-таки предпочтет, чтоб ему сказали, что на его новый костюм потребуется 6,5 ярда твида, а не 65 тысяч миллионов ангстремов.

Так вопрос уточнятся. Почему мы, люди, так велики относительно атомов? Это легко понять. Если бы мы были слишком малы, то не могли бы жить. Наши клетки разрушило бы тепловое движение атомов. Движение атомов не шутка — даже видимые частицы чувствуют в растворе броуновское движение, и не всякая бактерия плывет, куда хочет, даже если у нее есть хвост-жгутик. Живые организмы, пишет Шрёдингер, двигаются так упорядоченно, будто ими управляют строгие законы. Но в физическом мире строгость законов зависит от размера, а погрешность измерений можно оценить в квадратный корень из количества частиц, составляющих объект измерения. Если бы в живом теле было 1 000 000 атомов, то законы его движения соблюдались бы с точностью до 1000 частиц. То есть очень плохо. Отсюда следует, что все живое должно быть достаточно большим, чтобы не стать жертвой погрешности.

Красивый вывод? Да, но он оказывается неверным. Атомы вовсе не малы, если сравнивать их с геном — единицей передачи информации в организмах. Шрёдингер показывает, что строгое мышление — это не поиск подтверждений своей точки зрения, а критика своего же тезиса.

Почему гены все же существуют?

Сейчас мы точно знаем (а Шрёдингеру пришлось делать оценки), что большинство генов имеет размер от единиц до двух десятков тысяч пар нуклеотидов, а маленький ген, скажем, интерферона — всего 700. Для простоты счета оценим количество атомов в одной паре нуклеотидов примерно как 100. То есть в одном гене может быть и меньше миллиона, и десятки миллионов атомов. Если бы прошлый тезис оказался верным, то ген бы просто не существовал.

Теперь мы знаем, что такая точка зрения была бы ошибочной. Как мы сейчас увидим, невероятно маленькие группы атомов, слишком малые, чтобы проявлять точные статистические законы, играют главенствующую роль в весьма упорядоченных и закономерных процессах внутри каждого организма.

На самом деле единица изменения гена, мутация — это вопрос не миллиона атомов, а единиц. Эрвин Шрёдингер понял это, когда читал работы Николая Тимофеева-Ресовского о влиянии радиации на мутагенез у мушек-дрозофил. Тимофеев-Ресовский еще в 1930-е годы подошел к изучению биологических организмов с физических позиций, и его работы позволили оценить, сколько ионизированных частиц нужно на единицу пространства, чтобы вызвать мутацию.

Мы теперь серьезно стоим перед вопросом: как можно с точки зрения статистической физики примирить то, что генная структура, по-видимому, включает в себя только сравнительно малое число атомов (порядка 1000, а возможно, гораздо меньше) и все же проявляет весьма регулярную и закономерную активность и такое постоянство, какое граничит с чудом.

Умение, как у ребенка или кота, удивиться чуду, но при этом строго мыслить — еще один урок книжки Шрёдингера. А как мы можем объяснить, что существует нечто, что, казалось бы, не может существовать (неплохое, кстати, определение жизни)? Эрвин Шрёдингер говорит, что в физическом мире есть примеры упорядоченного существования. Например, все в полном порядке и не разрушается движением атомов при абсолютном нуле. Но это не наш случай. Кроме того, очень упорядочены кристаллы. Но в кристалле все одинаково, в нем нельзя записать код мушки или столь совершенного существа, как кот. Как же быть? Шрёдингер отвечает:

Но чтобы примирить высокую устойчивость носителей наследственности с их малыми размерами и обойти тенденцию к неупорядоченности, нам пришлось «изобрести» молекулу — необычно большую молекулу, которая стала образцом высокодифференцированной упорядоченности… Наиболее существенную часть живой клетки — хромосомную нить — можно с полным основанием назвать апериодическим кристаллом. В физике мы до сих пор имели дело только с периодическими кристаллами.

И действительно, структура двойной спирали ДНК, открытая Уотсоном и Криком в 1953 году, очень похожа на «апериодический кристалл». Смотрите, цепь дезоксирибонуклеиновой кислоты состоит из одинаковых частей: сахара дезоксирибозы и фосфатной группы, внутри комплементарными парами идут азотистые основания. И получается, что цепь похожа на периодический кристалл, а основания пишут апериодический текст нашего генома.

Сейчас мы уже знаем, что плотная упорядоченная структура характеризует не только молекулу ДНК (а также весь сложный комплекс хромосомы), но и каждый белок — основной строительный и рабочий инструмент жизни.

Как могут сворачиваться белки

Здесь хочется рассказать историю одного недавнего красивого научного результата, про который не мог знать Шрёдингер, но зато эта история содержит «странный и нелепый» парадокс в духе его книги.

Сейчас мы многое знаем о белках и их структуре. Каждый отдельный белок — это не просто полимер, болтающийся как нервный молекулярный червяк, избиваемый тепловым движением атомов. Он тоже «апериодический кристалл», плотно и однозначно (почти однозначно: движение структуры позволяет многим белкам работать) упакованный объект. Формула белка записана в генах, но не его структура — она является продуктом физического взаимодействия атомов.

Биофизик Сайрус Левинталь еще в 1968 году сформулировал парадокс, названный его именем. Если бы цепочка белка перебирала все возможные варианты свой структуры, прежде чем найти самую выгодную, он бы не успел свернуться за время жизни Вселенной. Но по факту белки находят свою структуру довольно быстро — в зависимости от длины, от миллисекунд до минут. Как у Шрёдингера — жизнь делает то, что кажется невозможным на первый взгляд физика.

Биолог привык, что у живых организмов строгий порядок: кошка бежит за мышкой, а не хаотично (хотя тоже не факт). Но мир молекул принципиально случаен, он создан перебором всех вариантов и выбором наиболее энергетически выгодного. Белок — тоже молекула. В реальности его структура может быть разной при разных температурах и свойствах раствора, например кислотности (есть разница в поведении белков — кипятите вы свежее или кислое молоко). Белки сворачиваются в правильную структуру только в очень специальных условиях, как, например, в живой клетке, и принимают другие формы, обычно неупорядоченные, в других условиях.

Для короткого белка в 100 аминокислот количество вариантов структуры составило бы примерно 10100, их «тупой» перебор занял бы примерно 1080 лет, если на переход из одной структуры в другую заложить лишь 10-13 секунды.

Этот парадокс разрешил Алексей Финкельштейн с коллегами в пущинском Институте белка. Оказалось, что белок сворачивается, не перебирая все варианты, а исключая неподходящие по дороге. Он начинает упаковываться по частям. Например, часть цепочки сворачивается в спираль или фрагмент будущего клубка. Уже свернутый фрагмент клубка больше не разрушается и не участвует в переборе вариантов, они оказываются очень стабильными. К ним постепенно присоединяются остальные части цепи. Для белка в 100 аминокислот количество вариантов оценивается не в 10100, а «всего» в 10100*2/3, что дает наблюдаемое в экспериментах время (удивительно: небольшое изменение формулы степени кардинально меняет результат).

То есть молекулы в живых системах ведут себя по законам физики, но не вполне случайно: они словно накапливают порядок, как будто «по плану».

Что мы едим, когда едим?

Удивительная способность ДНК и белков строить себя, свою структуру (сейчас мы знаем, что внутри живой клетки им помогают другие белки, нуклеиновые кислоты и целые машины, состоящие из них) тоже была угадана Шрёдингером в рассуждении о жизни как функции порядка.

И здесь он начал с «наивного» вопроса. Все знают, что организмы живут благодаря обмену веществ: нам нужно питаться, чтобы жить. Но Шрёдингер пишет:

…Представляется нелепостью, чтобы главным был именно обмен веществ. Любой атом азота, кислорода, серы и т. п. так же хорош, как любой другой атом того же элемента…

Мы потребляем не просто вещества, их в организме полно. И даже не энергию, ведь общая энергия организма более-менее постоянна. Но он все равно нуждается в веществах и энергии. Наверное, эти вещество и энергия должны быть особенными.

Что же тогда составляет то драгоценное нечто, содержащееся в нашей пище, что предохраняет нас от смерти? На это легко ответить. Каждый процесс, явление, событие (назовите это как хотите) — короче говоря, все, что происходит в Природе, означает увеличение энтропии в той части Вселенной, где это имеет место… Отрицательная энтропия — это то, чем организм питается.

Это самая непонятная часть книги, но, возможно, самая влиятельная. Потому что все ее понимают по-своему. Энтропия — мера неупорядоченности, мера хаоса физической системы. Второй закон термодинамики гласит, что любая замкнутая система стремится к увеличению энтропии: порядок в комнате достигается потом и слезами, а беспорядок — легко и быстро. Живые организмы умудряются удерживать себя в порядке.

Это не противоречит второму закону термодинамики: живые организмы — отрытые системы. Но идея отрицательной энтропии вдохновила многих на изучение порядка из хаоса и расширила понимание природы жизни. Шрёдингер приходит к выводу:

Удивительная способность организма концентрировать на себе «поток порядка», избегая таким образом перехода к атомному хаосу, — способность «пить упорядоченность» из подходящей среды, по-видимому, связана с присутствием «апериодических твердых тел»… Короче говоря, мы видим, что существующая упорядоченность проявляет способность поддерживать сама себя и производить упорядоченные явления.

В этом смысле живой организм — не просто миллиарды сосудов с химическими реакциями внутри, такая аналогия работает плохо. Это скорее механизмы, механические часы, сделанные из очень специальных «апериодических твердых тел». Эти механизмы умеют многое, но главное — строить себя, реплицироваться. Как роботы, которые работают на заводе по производству подобных себе и сами являются таким заводом.

Интересно, если люди сделают такого робота, они будут считать его живым?

Новые вопросы

А если бы Эрвин Шрёдингер писал такую книжку сейчас, какие бы вопросы он поставил, чтобы вдохновить ныне живущих молодых ученых?

«Сейчас в такой книжке нет нужды, — говорит Алексей Финкельштейн. — Никто не спорит с тем, что живые организмы подчиняются законом физики. Шрёдингер писал книгу, когда данных было мало, и его мысль позволила сосредоточиться на поиске новых знаний при их недостатке. Сейчас же другая проблема — знаний слишком много. Задача в их анализе. Этим занимается в том числе искусственный интеллект. Например, задача предсказания структуры белков по их последовательности в целом решена. Нот не так, как мы думали. Мы десятилетиями искали простые физические принципы, которые позволили бы ее решить. Сейчас структуру белков отлично предсказывает, например, тот же суперкомпьютер, что стал лучшим на планете игроком в го. Казалось бы, где го, а где белки? Но он отлично решает задачу благодаря тому, что уже накоплено очень много знаний о структурах белков и каждый новый белок чем-то похож на известные».

Тем не менее в биологии до сих пор остаются удивительные наивные вопросы. Артем Оганов сформулировал два, самых волнующих.

Как произошла жизнь?

Мы понимаем, что жизнь, вполне вероятно, началась с молекул РНК, которые очень похожи на ДНК, но любят сворачиваться не только в двойные спирали, но и в разные прихотливые, при этом довольно стабильные конфигурации. Некоторые из них могут помогать строить себя, то есть размножаться. Но как возникла сама РНК? Возможность ее синтеза из простых веществ недавно была показана. Но в какой обстановке она возникла? Каким был первый организм? А кто такие вирусы? Это паразиты, сформировавшиеся из более сложных существ, или они подсказывают нам, как выглядели первые организмы? Вопросов множество.

Что такое сознание?

Как на основе живой материи могло появиться сознание? Чем отличаются организмы, которые осознают, от тех, что нет? Вот кот, понятно, обладает сознанием: воспринимает мир, радуется и страдает. А растения, видимо, нет. Но где эта граница и как она была перейдена? Эти вопросы важны не только для фундаментальной науки. Они и практически важны, например, для создания «сильного искусственного интеллекта», если это вообще возможно. Слабый-то уже совершил революцию в жизни, еще и помогает решать научные задачи, в том числе предсказывает структуру молекул, — этим занимаются и Артем Оганов, и Алексей Финкельштейн. Если бы сильный искусственный интеллект сам принимал решения, какие горы могло бы свернуть человечество!

А может, эта задача и нерешаема вовсе, потому что свобода воли невозможна не только у искусственного интеллекта, но и у нас? Может быть, все мы лишь сложные машины, а эта заметка — часть предопределенной последовательности событий и сигналов внешней среды. И книжка Шрёдингера, найденная в 1990 году в студенческом бараке у поля с картошкой, была одним из них.

Ненаучный вопрос напоследок

Но Шрёдингер не сомневался в наличии свободы воли, а в последней главе, извиняясь перед читателями, позволяет себе пофилософствовать:

1. Мое тело функционирует как чистый механизм, подчиняясь всеобщим законам природы.

2. Однако из неопровержимого, непосредственного опыта я знаю, что я управляю действиями своего тела…

Мне думается, что из этих двух предпосылок можно вывести только одно заключение, а именно что «я», взятое в самом широком значении этого слова — то есть каждый сознательный разум, когда-либо говоривший или чувствовавший «я», — представляет собой не что иное, как субъект, могущий управлять «движением атомов» согласно законам природы.

И дальше он говорит очень рискованную и с точки зрения науки, и с точки зрения многих религий вещь. Что же такое «я», которое умеет управлять движением атомов? Бог. И все, кто в сознании, тоже. Шрёдингер даже объясняет, что хотя для европейской философии эта мысль неочевидна, то в восточной — привычна. «Атман есть Брахман», индивидуальное сознание и мировое — одно и то же. И эта мысль позволяет ему (Вторая мировая война еще шла) высказать утешительное соображение, что личное индивидуальное сознание потерять нельзя, потому что оно — то же самое, что весь мир.

Ни в каком случае здесь нет потери личного существования, которую надо оплакивать.

И никогда не будет!

различные факты из жизни, биография, открытия, фото, цитаты. Кот Шредингера

Эрвин Шредингер (годы жизни – 1887-1961) – австрийский физик, который известен как один из создателей квантовой механики. В 1933 году он получил Нобелевскую премию по физике. Шредингер Эрвин является автором главного уравнения в таком разделе, как нерелятивистская квантовая механика. Оно известно сегодня как уравнение Шредингера.

Происхождение, ранние годы

Вена — город, в котором родились многие выдающиеся люди, в том числе и великий физик Эрвин Шредингер. Краткая биография его и в наше время вызывает большой интерес, причем не только в научных кругах. Отцом его был Рудольф Шредингер, промышленник и ботаник. Матерью его являлась дочь профессора химии местного Венского университета. Она была наполовину англичанкой. Еще в детстве Эрвин Шредингер, фото которого вы найдете в этой статье, выучил английский язык, который он знал наряду с немецким. Мать его была лютеранкой, а отец – католиком.

В 1906-1910 гг., после окончания гимназии, Шредингер Эрвин обучался у Ф. Газенерля и Ф. С. Экснера. В молодые годы он увлекался творчеством Шопенгауэра. Этим объясняется его интерес к философии, в том числе и восточной, теории цвета и восприятия, веданте.

Служба, женитьба, работа профессором

Шредингер Эрвин служил артиллерийским офицером в период с 1914 по 1918 год. В 1920 г. Эрвин женился. Супругой его стала А. Бертель. Со своей будущей женой он познакомился в Зеемахе летом 1913 г., когда осуществлял опыты, связанные с атмосферным электричеством. Тогда же, в 1920 году, он стал учеником М. Вина, который работал в Йенском университете. Еще через год Шредингер Эрвин принялся работать в Штутгарте, где он был ассоциированным профессором. Чуть позже, в этом же 1921 году, он перебрался в Бреслау, где был уже полным профессором. Летом Эрвин Шредингер переехал в Цюрих.

Жизнь в Цюрихе

Жизнь в этом городе была очень благотворной для ученого. Дело в том, что не только науке любил посвящать свое время Эрвин Шредингер. Интересные факты из жизни ученого включают его увлечение лыжными походами и альпинизмом. А горы, расположенные поблизости, предоставляли ему хорошую возможность для отдыха в Цюрихе. Кроме того, Шредингер общался со своими коллегами Паулем Шеррером, Петером Дебаем и Германом Вейлем, которые работали в Цюрихском политехникуме. Все это способствовало научному творчеству.

Тем не менее время, которое Эрвин провел в Цюрихе, было омрачено тяжелой болезнью в 1921-22 гг. Ученый заболел туберкулезом легких, поэтому провел 9 месяцев в Швейцарских Альпах, в курортном городке Ароза. Несмотря на это, цюрихские годы в творческом отношении стали самыми плодотворными для Эрвина. Именно здесь он написал свои труды по волновой механике, ставшие классическими. Известно, что Вейль очень помог ему в преодолении математических затруднений, с которыми столкнулся Эрвин Шредингер.

Уравнение Шредингера

В 1926 году Эрвин опубликовал в одном научном журнале очень важную статью. В ней было представлено уравнение, известное нам как уравнение Шредингера. В этой статье (Quantisierung als Eigenwertproblem) оно использовалось в отношении задачи об атоме водорода. С помощью него Шредингер объяснил его спектр. Данная статья является одной из важнейших в физике 20 века. В ней Шредингер заложил основы нового направления в науке – волновой механики.

Работа в Берлинском университете

Известность, которая пришла к ученому, открыла ему дорогу в престижный Берлинский университет. Эрвин стал кандидатом на должность профессора теоретической физики. Этот пост освободился после того, как Макс Планк вышел в отставку. Шредингер, преодолев сомнения, принял это предложение. Он приступил к своим обязанностям 1 октября 1927 года.

В Берлине Эрвин нашел единомышленников и друзей в лице Альберта Эйнштейна, Макса Планка, Макса фон Лауэ. Общение с ними, безусловно, вдохновляло ученого. Шредингер в Берлинском университете вел лекции по физике, проводил семинары, физический коллоквиум. Кроме того, он участвовал в различных организационных мероприятиях. Тем не менее в целом Эрвин держался особняком. Об этом говорят воспоминания современников, а также отсутствие у него учеников.

Эрвин покидает Германию, Нобелевская премия

В 1933 году, когда к власти пришел Гитлер, покинул Берлинский университет Эрвин Шредингер. Биография его, как вы видите, отмечена многочисленными переездами. На сей раз ученый просто не мог поступить иначе. Летом 1937 г. немолодой уже Шредингер, который не хотел подчиняться новому режиму, решил переехать. Необходимо отметить, что свое неприятие нацизма Шредингер никогда не выказывал открыто. Он не хотел вмешиваться в политику. Тем не менее в Германии тех лет сохранить аполитичность было почти невозможно.

Как раз в это время Фредерик Линдеман, британский физик, посетил Германию. Он пригласил Шредингера устроиться на работу в Оксфордский университет. Ученый, отправившись в Южный Тироль на летний отдых, уже не возвратился в Берлин. Вместе с супругой он прибыл в Оксфорд в октябре 1933 г. Вскоре после прибытия Эрвин узнал о присуждении ему Нобелевской премии (совместно с П. Дираком).

Работа в Оксфорде

Шредингер в Оксфорде был членом колледжа Магдалины. У него не было преподавательских обязанностей. Вместе с другими эмигрантами ученый получал обеспечение от фирмы Imperial Chemical Industry. Тем не менее он не смог освоиться в непривычной обстановке этого университета. Одна из причин – отсутствие в учебном заведении, ориентированном главным образом на традиционные теологические и гуманитарные дисциплины, интереса к современной физике. Это заставляло Шредингера ощущать, что он не заслужил столь высокое жалование и положение. Еще одним аспектом дискомфорта ученого являлись особенности общественной жизни, которая была полна формальностей и условностей. Это сковывало свободу Шредингера, как сам он признавался. Все эти и другие сложности, а также сворачивание программы финансирования в 1936 году вынудили Эрвина рассматривать предложения о работе. После того как Шредингер посетил Эдинбург, он решил вернуться на родину.

Возвращение на родину

Осенью 1936 года ученый стал работать в Грацском университете в должности профессора теоретической физики. Однако его пребывание в Австрии было непродолжительным. В марте 1938 г. произошел аншлюс страны, и она стала частью нацистской Германии. Ученый, воспользовавшись советом ректора университета, написал письмо примирения, в котором выражалась его готовность мириться с новой властью. 30 марта оно было опубликовано и вызвало негативную реакцию со стороны эмигрировавших коллег. Однако и эти меры Эрвину не помогли. Из-за политической неблагонадежности он был уволен с занимаемой им должности. Официальное уведомление Шредингер получил в августе 1938 г.

Рим и Дублин

Ученый отправился в Рим, так как фашистская Италия тогда была единственным государством, въезд в которое не требовал визы (ее могли и не предоставить Эрвину). К этому времени Шредингер связался с Имоном де Валера, премьер-министром Ирландии. Он был математиком по образованию и решил создать в Дублине новое учебное заведение. Де Валера выхлопотал для Эрвина и его супруги транзитную визу, открывавшую проезд по Европе. Так они прибыли в Оксфорд осенью 1938 года. Пока шла организационная работа по открытию института в Дублине, Эрвин занял временную должность в бельгийском Генте. Этот пост финансировался из средств Фонда Франки.

Здесь ученого и застала Вторая мировая война. Вмешательство де Валера помогло Эрвину (который после аншлюса считался гражданином Германии, то есть вражеской страны) проехать через Англию. Он прибыл в столицу Ирландии 7 октября 1939 г.

Работа в Дублинском институте, последние годы жизни

Дублинский институт высших исследований был официально открыт в июне 1940 г. Эрвин был первым профессором отделения теоретической физики – одного из двух первых отделений. Кроме того, он был назначен директором института. Другие сотрудники, появившиеся позже (среди них были В. Гайтлер, Л. Яноши и К. Ланцош, а также множество молодых физиков), могли полностью посвятить себя исследовательской работе.

Эрвин вел семинар, читал лекции, инициировал проведение летних школ при институте, которые посещали виднейшие физики Европы. Главным научным интересом Шредингера в ирландские годы стала теория гравитации, а также вопросы, которые лежат на стыке двух наук – физики и биологии. В 1940-45 гг. и с 1949 по 1956 год ученый являлся директором отделения теоретической физики. Затем он решил вернуться на родину, стал работать в Венском университете профессором теоретической физики. Через 2 года ученый, который в то время часто болел, решил выйти в отставку.

Шредингер провел последние годы своей жизни в Альпбахе, тирольской деревне. Ученый умер из-за обострения туберкулеза в больнице города Вены. Это произошло 4 января 1961 г. В Альпбахе был похоронен Эрвин Шредингер.

Кот Шредингера

Вероятно, вы уже слышали о существовании этого феномена. Однако людям, далеким от науки, обычно мало что известно о нем. Стоит рассказать об этом, так как очень важное и интересное открытие сделал Эрвин Шредингер.

«Кот Шредингера» – это знаменитый мыслительный эксперимент, который провел Эрвин. Ученый с помощью него хотел показать, что квантовая механика является неполной, когда от субатомных частиц переходит к макроскопическим системам.

Статья Эрвина с описанием этого эксперимента появилась еще в 1935 году. В нем для объяснения применяется прием сравнения, можно даже сказать, олицетворения. Ученый пишет, что есть кот и ящик, в котором имеется механизм, содержащий емкость с ядовитым газом и радиоактивное атомное ядро. В эксперименте параметры подобраны так, что распад ядра с вероятностью в 50 % произойдет за час. Если оно распадется, емкость с газом откроется и кот погибнет. Однако если этого не случится, животное будет жить.

Итоги эксперимента

Итак, оставим животное в ящике, подождем час и поставим вопрос: жив ли кот или нет? Согласно квантовой механике, атомное ядро (а значит, и животное) находится одновременно во всех состояниях (квантовая суперпозиция). Система «кот — ядро» до открытия ящика была с вероятностью 50 % в состоянии «кот мертв, ядро распалось» и с вероятностью 50 % «кот жив, ядро не распалось». Получается, что животное, находящееся внутри, одновременно и умерло, и нет.

Согласно копенгагенской интерпретации, кот все-таки будет либо жив, либо мертв, без промежуточных состояний. Состояние распада ядра выбирается не тогда, когда открывается ящик, а при попадании ядра в детектор. Ведь редукция волновой функции в данном случае связана не с наблюдателем ящика (человеком), а с наблюдателем ядра (детектором).

Вот такой интересный эксперимент провел Эрвин Шредингер. Открытия его дали толчок дальнейшему развитию физики. В заключение хотелось бы привести два высказывания, автором которых он является:

  • «Настоящее – это единственная вещь, не имеющая конца».
  • «Я иду против течения, но направление потока изменится».

На этом заканчиваем знакомство с великим физиком, имя которого — Эрвин Шредингер. Цитаты, приведенные выше, позволяют немного приоткрыть его внутренний мир.

Шрёдингер, Эрвин


XPOHOC
ВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТ
ФОРУМ ХРОНОСА
НОВОСТИ ХРОНОСА
БИБЛИОТЕКА ХРОНОСА
ИСТОРИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ
БИОГРАФИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
ГЕНЕАЛОГИЧЕСКИЕ ТАБЛИЦЫ
СТРАНЫ И ГОСУДАРСТВА
ЭТНОНИМЫ
РЕЛИГИИ МИРА
СТАТЬИ НА ИСТОРИЧЕСКИЕ ТЕМЫ
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ
КАРТА САЙТА
АВТОРЫ ХРОНОСА

Родственные проекты:
РУМЯНЦЕВСКИЙ МУЗЕЙ
ДОКУМЕНТЫ XX ВЕКА
ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ
ПРАВИТЕЛИ МИРА
ВОЙНА 1812 ГОДА
ПЕРВАЯ МИРОВАЯ
СЛАВЯНСТВО
ЭТНОЦИКЛОПЕДИЯ
АПСУАРА
РУССКОЕ ПОЛЕ

Эрвин Шрёдингер

Шрёдингер (Schrodinger) Эрвин (1887-1961), австрийский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики, иностранный член-корреспондент (1928) и иностранный почетный член (1934) АН СССР. Разработал (1926) т. н. волновую механику, сформулировал ее основное уравнение (уравнение Шредингера), доказал ее идентичность матричному варианту квантовой механики. Труды по кристаллографии, математической физике, теории относительности, биофизике. Нобелевская премия (1933, совместно с П. А. М. Дираком).

+ + +

Шредингер Эрвин (1887—1961) — австрийский физик, иностранный член АН СССР (с 1934), один из создателей квантовой механики. В 1926 открыл основное (так называемое волновое) уравнение квантовой механики. Ведущей физической идеей Шредингера была идея о волнах материи. В единой теории поля и обобщенной теории тяготения он пытался доказать, что корпускулярное строение материи, ее прерывность производны от ее волновой структуры, от непрерывности. Одна из важнейших заслуг Шредингера — попытка (в противовес витализму) материалистической интерпретации явлений жизни с точки зрения физики. Эти идеи Шредингера получили плодотворное развитие в современной молекулярной биологии.

Философский словарь. Под ред. И.Т. Фролова. М., 1991, с. 528.


Шредингер (Schrodinger) Эрвин (12 августа 1887, Вена — 4 января 1961, там же) — австрийский физик, один из создателей квантовой механики. Окончил Венский университет (1910). С 1911 работал в Венском университете. В 1914—18 воевал на Южном фронте (в районе Триеста). В 1920—21 — профессор Высшей технической школы в Штутгарте и университете Бреслау, профессор Цюрихского университета (1921—27), Берлинского университета (1927—33). В 1933 эмигрировал в Великобританию, где был профессором Колледжа св. Магдалены в Оксфорде (1933—36). В 1936 вернулся на

родину, был профессором Грацкого университета (1936—38). После аншлюса Австрии Германией был уволен в марте 1938 за политическую неблагонадежность. С 1938 вновь в эмиграции; с октября 1938 в Дублине, в 1941—55 — директор Института высших исследований в Дублине, с 1956 — профессор Венского университета. Член-корреспондент АН СССР (1928), почетный член (1934).

Основные работы в области статистической физики, термодинамики, квантовой механики, общей теории относительности, биофизики. Разработал волновую механику (1926) — одну из форм квантовой механики (Нобелевская премия, 1933), в 1926 показал ее эквивалентность матричной механике В. Гейзенберга, М. Борна, П. Йордана. При построении волновой механики Шредингер ввел понятие волновой функции (пси-функции) — фундаментальное понятие квантовой механики, описывающее состояние микрочастицы, и открыл волновое уравнение (уравнение Шредингера) — фундаментальное уравнение нерелятивистской квантовой механики. Шредингер не принял индетерминистскую интерпретацию квантовой механики и, как и Эйнштейн, считал квантовую механику неполной теорией. Критикуя копенгагенскую интерпретацию квантовой механики, он воплотил ее суть в парадоксальной форме «кота Шредингера», который одновременно является, согласно квантово-механическому описанию, с определенной вероятностью и живым, и мертвым. После эмиграции в Ирландию Шредингер активно работал в области теории гравитации, теории мезонов, термодинамики, нелинейной электродинамики Борна—Инфельда, пытался создать единую теорию поля.

В научных исследованиях Шредингер руководствовался идеей единства физической картины мира, что проявилось и в построении волновой механики, в рамках которой Шредингер надеялся преодолеть дуализм волна-частица на основе волнового описания, и в более поздних исследованиях по единой теории поля. Шредингер был не только крупнейшим физиком-теоретиком, но и неординарным мыслителем. В греческой, китайской и индийской философии он пытался «отыскать утерянные крупицы мудрости», которые помогли бы преодолеть кризис понятийного аппарата фундаментальных наук и раскол современного знания на множество отдельных дисциплин. В 1944 Шредингер публикует оригинальное исследование на стыке физики и биологии «Что такое жизнь с точки зрения физики?». В 1948 читает в Лондонском университетском колледже курс лекций по греческой философии, легший в основу его книги «Природа и греки» (1954). Его волнует проблема взаимоотношения бытия и сознания («Дух и материя», 1958), науки и общества (доклад в Прусской академии наук «Обусловлено ли естествознание окружающей средой?», 1932; книга «Наука и гуманизм», 1952). Шредингер обсуждал также проблемы причинности и законов природы («Теория науки и человек», 1957; «Что такое закон природы?», 1962). В 1949 вышел сборник его стихов.

Вя. П. Визгин, К. А. Томилин

Новая философская энциклопедия. В четырех томах. / Ин-т философии РАН. Научно-ред. совет: В.С. Степин, А.А. Гусейнов, Г.Ю. Семигин. М., Мысль, 2010, т. IV, с. 395-396.


Шрёдингер, Эрвин (Schradinger, Erwin) (1887–1961), австрийский физик, создатель волновой механики, лауреат Нобелевской премии по физике 1933 (совместно с П.Дираком). Родился 12 августа 1887 в Вене. В 1910 окончил Венский университет, но его карьера физика началась лишь по окончании воинской службы в 1920. Работал в Венском и Йенском университетах, в 1920–1921 – профессор Высшей технической школы в Штутгарте и Бреслау (ныне Вроцлав), в 1921 – Высшей технической школы в Цюрихе. В 1927 после ухода в отставку М.Планка получил кафедру теоретической физики в Берлинском университете. В 1933, после прихода к власти Гитлера, оставил кафедру. В 1933–1935 – профессор Оксфордского университета, в 1936–1938 – университета в Граце, в 1940 – профессор Королевской академии в Дублине, затем директор основанного им Института высших исследований. В 1956 вернулся в Австрию и до конца жизни оставался профессором Венского университета.

Основные работы Шрёдингера относятся к области статистической физики, квантовой теории, квантовой механики, биофизики. Исходя из гипотезы Л.де Бройля о волнах материи и принципа Гамильтона, разработал теорию движения субатомных частиц – волновую механику, введя для описания состояния этих частиц волновую функцию (Y-функцию). Вывел основное уравнение нерелятивистской квантовой механики (уравнение Шрёдингера) и дал его решение для частых случаев. Установил связь волновой механики с матричной механикой Гейзенберга и доказал их физическую тождественность.

Однако Шрёдингер, как и Эйнштейн, не считал квантовую теорию завершенной. Его не удовлетворяло двойственное описание субатомных объектов как волн и частиц и вероятностный характер всех предсказаний квантовой механики, и он пытался построить теорию исключительно в терминах волн. Широко известен мысленный эксперимент Шрёдингера, который он предложил, чтобы проиллюстрировать свои сомнения по поводу чисто вероятностного характера квантовомеханической теории. Допустим, что кошка сидит в герметичном ящике, где установлено некое смертоносное устройство. Кошка погибает или остается живой в зависимости от того, испускает ли в определенный момент времени капсула с радиоактивным веществом частицу, которая приводит устройство в действие. Спустя заданное время кошка на самом деле будет либо мертва, либо жива. Следовательно, квантовомеханические предсказания должны представлять собой нечто большее, чем «вероятность наблюдения» соответствующих событий.

Дальнейшие исследования Шрёдингера были посвящены теории мезонов, термодинамике, общей теории относительности. Он неоднократно пытался построить единую теорию поля. Большой интерес проявлял Шрёдингер и к биологии. В 1943 была опубликована его известная популярная книга Что такое жизнь? (What is Life?). В ней он пытался использовать физические подходы и концепции к решению проблем живого, в частности к установлению природы генов. Эта книга оказала заметное влияние на послевоенное поколение молекулярных биологов и биофизиков, среди которых были Дж.Уотсон и Ф.Крик, создатели модели ДНК – двойной спирали.

Умер Шрёдингер в Вене 4 января 1961.

Использованы материалы энциклопедии «Мир вокруг нас».


Шрёдингер Эрвин

Австрийский физик Эрвин Шрёдингер родился 12 августа 1887 года в Вене. Его отец, Рудольф Шрёдингер, был владельцем фабрики по производству клеенки. Эрвин получил начальное образование дома. В 1898 году Шрёдингер поступил в Академическую гимназию. В 1906 году он поступил в Венский университет. Защитив в 1910 году докторскую диссертацию, Шрёдингер становится ассистентом физика-экспериментатора Франца Экснера во 2-м физическом институте при Венском университете. В 1913 году Шрёдингер и К.В.Ф. Кольрауш получают премию Хайтингера Императорской академии наук за экспериментальные исследования радия.

В 1920 году Шрёдингер отправился в Германию, где становится адъюнкт-профессором Штутгартского технического университета. Через один семестр он покидает Штутгарт и на короткое время занимает пост профессора в Бреслау (ныне Вроцлав, Польша). Затем Шрёдингер переезжает в Швейцарию и становится там полным профессором. Он предпринял попытку применить волновое описание электронов к построению последовательной квантовой теории, не связанной с неадекватной моделью атома Бора. Он намеревался сблизить квантовую теорию с классической физикой, которая накопила немало примеров математического описания волн. Первая попытка, предпринятая Шрёдингером в 1925 году, закончилась неудачей. Следующую попытку Шрёдингер предпринял в 1926 году. Она увенчалась выводом волнового уравнения Шрёдингера, дающего математическое описание материи в терминах волновой функции. Шрёдингер назвал свою теорию волновой механикой. Решения волнового уравнения находились в согласии с экспериментальными наблюдениями.

Шрёдингер показал, что волновая механика и матричная механика математически эквивалентны. Известные ныне под общим названием квантовой механики, эти две теории дали общую основу описания квантовых явлений. В 1927 году Шрёдингер по приглашению Планка стал его преемником на кафедре теоретической физики Берлинского университета.

В 1933 году Шрёдингер и Дирак были удостоены Нобелевской премии по физике. Наряду с Эйнштейном и де Бройлем Шрёдингер был среди противников копенгагенской интерпретации квантовой механики, поскольку его отталкивало отсутствие в ней детерминизма. В основу копенгагенской интерпретации положено соотношение неопределенности Гейзенберга, согласно которому положение и скорость частицы не могут быть точно известны одновременно.

В 1933 году ученый оставил кафедру теоретической физики Берлин-ского университета. Из Германии Шрёдингер отправился в Оксфорд.

В 1936 году Шрёдингер принял предложение и стал профессором Грацкого университета в Австрии, но в 1938 году, после аннексии Австрии Германией, вынужден был оставить и этот пост, бежав в Италию. Затем переехал в Ирландию, где стал профессором теоретической физики Дублинского института фундаментальных исследований и оставался на этом посту семнадцать лет. Шрёдингер написал в Дублине несколько философских исследований. Размышляя над проблемами приложения физики к биологии, он выдвинул идею молекулярного подхода к изучению генов, изложив ее в книге «Что такое жизнь? Физические аспекты живой клетки» (1944). Шрёдингер опубликовал также томик своих стихов.

В 1956 году он принял кафедру теоретической физики Венского университета. Он вышел в отставку в 1958 году, когда ему исполнился семьдесят один год, и умер через три года, 4 января 1961 года, в Вене.

Шрёдингер был удостоен золотой медали Маттеуччи Итальянской национальной академии наук, медали Макса Планка Германского физического общества, и награжден правительством ФРГ орденом «За заслуги». Шрёдингер был почетным доктором университетов Гента, Дублина и Эдинбурга, состоял членом Папской академии наук, Лондонского королевского общества, Берлинской академии наук, Академии наук СССР, Дублинской академии наук и Мадридской академии наук.

Использован материал сайта http://100top.ru/encyclopedia/


Далее читайте:

Философы, любители мудрости (биографический указатель).

Сочинения:

Abhandlungen zur Wellenmechanik. Lpz., 1928;

Gedichte. Bonn, 1949; Space-Time Structure. Cambr., 1950;

Expanding Universe. Cambr., 1956;

Избр. труды по квантовой механике. М., 1976;

Новые пути в физике. М., 1971;

Что такое жизнь? М., 1972

Что такое жизнь с точки зрения физики? М., 1947;

Статистическая термодинамика. М., 1948;

Пространственно-временная структура Вселенной. М., 1986;

Мое мировоззрение.— «ВФ», 1994, №8, 10.

Литература:

Scott W. Т. Erwin Schrodinger. Amherst, 1967; Малиновский А. А. Послесловие.— В кн.: Шредингер Э. Что такое жизнь? М., 1947;

ХоффманД. Эрвин Шредингер. 50 лет квантовой механики. М., 1979.

Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. М., 1985

 

 

 

Премия Эрвина Шрёдингера

02.12.2020


Премия Эрвина Шредингера (нем. Erwin Schrödinger-Preis) — ежегодная награда, которая вручается Австрийской академией наук за пожизненные достижения в области математики и естественных наук. Премия была учреждена в 1958 году и впервые была присуждена в этом году Эрвину Шрёдингеру.

Критерии премии

Премия присуждается учёным, проживающим в Австрии, по усмотрению Австрийской академии наук за выдающиеся достижения в области математических и естественных наук. Действительным членам Академии наук Австрии премия не присуждается. Церемония награждения проводится в октябре каждого года. Премия составляет 15 000 евро, которые выплачиваются ежемесячно.

Лауреаты премии

  • 1956 Эрвин Шрёдингер
  • 1958 Феликс Мачацки
  • 1960 Эрих Шмид
  • 1962 Мариетта Блау
  • 1963 Людвиг Фламм и Карл Пшибрам
  • 1964 Отто Кратки
  • 1965 Фриц Вессели
  • 1966 Георг Штеттер
  • 1967 Берта Карлик и Густав Ортнер
  • 1968 Ганс Новотны
  • 1969 Вальтер Тирринг
  • 1970 Эрика Кремер
  • 1971 Ричард Библ
  • 1972 Фриц Реглер и Пол Урбан
  • 1973 Ганс Таппи
  • 1974 Отто Хиттмайр и Петер Вайнзьерль
  • 1975 Ричард Кифер и Эрвин Плёкингер
  • 1976 Герберт В. Кёниг и Фердинанд Штейнхаузер
  • 1977 Виктор Гутман и Гельмут Раух
  • 1978 Эдмунд Хлавка и Гюнтер Пород
  • 1979 Хайнц Паркус
  • 1980 Питер Клауди и Ганс Лист
  • 1981 Курт Комарек
  • 1982 Отмар Прайнинг
  • 1983 Йозеф Шурц и Петер Шустер
  • 1984 Леопольд Шметтерер и Иосиф Земанн
  • 1985 Адольф Неккель и Карл Шлегль
  • 1986 Вальтер Маджеротто и Хорст Валь
  • 1987 Эдвин Франц Хенгге и Франц Сейтельбергер
  • 1988 Вольфганг Куммер и Фриц Пашке
  • 1989 Йоханнес Петцль
  • 1990 Манфред У. Брайтер и Карл Кордеш
  • 1991 Зигфрид Дж. Бауэр и Виллибальд Ридлер
  • 1992 Йозеф Ф.К. Хубер и Карлхайнц Сеегер
  • 1993 Бенно Ф. Люкс и Оскар Ф. Олай
  • 1994 Тиманн Мёрк и Хайде Нарнхофер
  • 1995 Хайнц Гамсйогер и Юргн Хафнер
  • 1996 Альфред Клювик
  • 1997 Вернер Линдингер и Томас Шёнфельд
  • 1998 Питер Цоллер
  • 1999 Йоган Мюльцер
  • 2000 Эрих Горник и Ханс Трогер
  • 2001 Бернхард Крёйтлер и Зигфрид Зельберхер
  • 2002 Эккехарт Тиллманн
  • 2003 Эрвин Хохмайр и Хильдегунда Пиза
  • 2004 Антон Оптц и Яков Ингвасон
  • 2005 Франц Дитер Фишер и Райнер Коц
  • 2006 Райнер Лист
  • 2007 Георг Брассер и Томас Дженувейн
  • 2008 Георг Вик
  • 2009 Бернхард Михаель Майер
  • 2010 Вальтер Кучера
  • 2011 Герхард A. Хольцапфель
  • 2012 Юрген Кноблих
  • 2013 Ник Бартон
  • 2014 Денис П. Барлов
  • 2015 Михаель Вагнер и Иржи Фримл
  • 2016 Ортрун Миттельштен и Юрген Сандкюхлер
  • 2017 Фраческа Ферлайно
  • 2018 Элли Танака и Питер Джонас
  • 2019 Карлхайнц Грёхениг и Гельмут Рич

Эрвин Шрёдингер

Эрвин Шрёдингер (1887—1961) — австрийский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики, иностранный член-корреспондент (1928) и иностранный почетный член (1934) АН СССР. Разработал (1926) так называемую волновую механику, сформулировал ее основное уравнение (уравнение Шредингера), доказал ее идентичность матричному варианту квантовой механики. Труды по кристаллографии, математической физике, теории относительности, биофизике. Нобелевская премия (1933, совместно с П. А. М. Дираком).

Эрвин Шредингер родился 12 августа 1887, в Вене.

Детство, юность, учеба

Отец Эрвина, Рудольф Шредингер, получил по наследству небольшую фабрику клеенки, что обеспечивало его семью материально и оставляло ему возможности заниматься и естественными науками: он много лет был вице-президентом Венского ботанико-зоологического общества и выступал там с докладами. Эрвин Шредингер писал впоследствии, что отец был ему «другом, учителем и неутомимым собеседником». Мать Эрвина была чуткой, заботливой и жизнерадостной женщиной. Безоблачное детство Эрвина протекало в доме, где царили доброта, наука и искусство.

До одиннадцати лет ребенка учили дома, а в 1898 года, успешно выдержав вступительные экзамены, поступил в Академическую гимназию, которую окончил в 1906 году. Эта гимназия пользовалась репутацией престижного учебного заведения, но, в основном, гуманитарного профиля. Тем не менее, после блестяще сданных выпускных экзаменов (Эрвин вообще неизменно был первым учеником в классе), когда пришла пора выбора дальнейшего пути, без колебаний предпочтение было отдано математике и физике.

Осенью 1906 Шредингер поступил в Венский университет, где еще недавно, до своей трагической гибели работал Людвиг Больцман. Но этот выбор Эрвина не сделал его узким специалистом. Круг его интересов всегда оставался удивительно широким. Он знал шесть иностранных языков, хорошо знал немецких поэтов, сам писал стихи.

Все же, на первый план все определеннее выступали дисциплины физико-математического цикла. Во многом, это было заслугой преподавателей, в частности, Фрица Газенроля, о котором в 1929 в Нобелевской лекции Шредингер говорил: «Тогда (во время Первой мировой войны (First World War)) погиб Газенроль, и чувство подсказывает мне, что не случись этого, он стоял бы здесь вместо меня». Именно этот яркий человек помог второкурснику Шредингеру понять, что его призванием является теоретическая физика.

Однако, для докторской диссертации (аналога теперешней дипломной работы) Шредингеру была предложена экспериментальная работа, которая была не только успешно защищена, но и удостоилась опубликования в «Докладах» Венской академии наук. После сдачи выпускных экзаменов, двадцатитрехлетнему Эрвину Шредингеру была присуждена степень доктора философии.

Ассистент, доцент, офицер. На юго-западном фронте.

По тогдашним австрийским законам выпускник университета Эрвин Шредингер должен был год отслужить в армии. После этого он получил место ассистента физического практикума во Втором физическом институте Венского университета. Круг его интересов был весьма широк: радиоактивность в ее связи с атмосферным электричеством (за эти годы работы он был удостоен премии, учрежденной Австрийской академией наук), электротехника, акустика и оптика, в особенности, теория цветов. Тогда же он впервые заинтересовался квантовой физикой.

Успешная работа молодого преподавателя была замечена, и 9 января 1914 он был утвержден министерством в звании доцента, что давало ему право читать лекции. Однако, приват-доцентура не оплачивалась, так что материальное положение Шредингера не изменилось, и он по-прежнему жил с родителями в Вене и «залезал к ним в карман» ввиду скудности университетской заработной платы. Попытки изменить это положение были прерваны: началась война, и Эрвин Шредингер был мобилизован. Но ему еще повезло: его часть находилась на сравнительно тихом участке, так что можно было даже иногда выкроить время для чтения физической литературы. Именно тогда Шредингер познакомился с только что появившимися работами Альберта Эйнштейна по основам общей теории относительности.

«Академические годы странствий»

После окончания войны, в ноябре 1918 Э. Шредингер вернулся в Венский физический институт. Однако, послевоенная жизнь в Австрии была трудна, перспектив улучшения не было, и поэтому, получив приглашение поработать в Йенском физическом институте у Макса Вина, Шредингер взял в Вене полугодовой отпуск и с молодой женой (он только что женился) в апреле 1920 поселился на новом месте.

В Германии тогда трудилась плеяда выдающихся физиков, среди которых прежде всего можно упомянуть Эйнштейна и Макса Планка, и возможность общения с ними была привлекательной. В Йене Шредингер проработал, однако, только четыре месяца. Он уже приобрел «имя» и приглашения на работу в различные научные центры начали поступать все чаще.

В начале 1921 университеты Киля, Бреслау, Гамбурга и его родной Вены обещали ему должность профессора теоретической физики. Поступило приглашение и из Штутгарта, и Шредингер переехал туда и в начале 1921 приступил к чтению лекций. Но работа в Штутгарте продолжалась всего один семестр, и Шредингер перешел в университет в Бреслау. Однако, несколько недель спустя, он получил приглашение возглавить кафедру теоретической физики Политехникума в Цюрихе, которую до этого занимали ни больше ни меньше как Альберт Эйнштейн и Макс фон Лауэ. Это приглашение поднимало Шредингера на высшую ступень академической «табели о рангах». В 1921 году он перебрался в Цюрих.

Уравнение Шредингера

По складу ума Эрвин Шредингер, подобно Планку, Эйнштейну и ряду других физиков того времени, тяготел к классическим представлениям в физике и не принял копенгагенской вероятностной интерпретации корпускулярно-волнового дуализма. В 1925 — 1926 Шредингером были выполнены работы, выдвинувшие его в первый ряд создателей волновой механики.

Наличие волновых свойств у электронов Шредингер принял как фундаментальный экспериментальный факт. Для физики волны далеко не были чем-то новым. Было хорошо известно, что в описании волн различной физической природы есть много общего — математически они описываются похожими методами (так называемыми волновыми дифференциальными уравнениями в частных производных). И здесь проявляется любопытнейшее обстоятельство, которое можно проиллюстрировать на примере звуковой волны в органной трубе.

Все величины, относящиеся к звуковой волне — и распределение плотностей, и давлений, и температур и так далее в такой «стоячей» волне являются обычными, описываемыми классической теорией, но, в то же время, существуют и определенные дискретные «резонансные» состояния: каждая из труб, в зависимости от ее длины «настроена» на определенную частоту. Это наводит на мысль, что, например, и различные квантовые дискретные состояния электронов в атомах также имеют такую же «резонансную» природу. Таким образом, волны де Бройля становятся в ряд «обычных» классических волн, а квантовые дискретные состояния — в ряд «обычных» резонансных. Конечно, для описания электронных (и других подобных им) волн необходимо располагать уравнением, такой же степени общности, как и уравнения Исаака Ньютона в классической механике, и в 1926 Шредингер и предложил такое уравнение, знаменитое уравнение Шредингера, явившееся математической основой волновой (по другой терминологии — квантовой) механики.

Эта серия работ была опубликована Эрвином Шредингером в 1926 году под общим названием «Квантование как задача о собственных значениях». Уравнение Шредингера заняло лидирующее место в квантовой теории, и не утратило его и поныне.Уравнение Шредингера — основное уравнение нерелятивистской квантовой механики; позволяет определить возможные состояния системы, а также изменение состояния во времени. Сформулировано Э. Шредингером в 1926.

Но предложенная Шредингером «классическая» интерпретация той величины, которая определяется этим уравнением — волновой функции — не удержалась. После напряженнейших дискуссий с датским физиком Нильсом Бором, доводивших Шредингера до изнеможения и до отчаяния, ему пришлось признать необходимость отказа от ее классического истолкования в пользу вероятностного. Это был тяжелый удар. Перед отъездом из Копенгагена от Бора Шредингер сказал ему: «Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, то мне приходится пожалеть, что я вообще занялся квантовой теорией». Негативное отношение к «копенгагенской интерпретации» квантовой теории у Шредингера (как и у Эйнштейна, Планка, де Бройля, Лауэ) так и не изменилось до конца его дней.

В Берлинском университете

После ухода в почетную отставку Макса Планка кафедра теоретической физики в Берлинском университете оказалась незанятой, и вопрос о его приемнике должна была решить специально созданная комиссия. Она предложила список кандидатов, в котором на втором месте (после Арнольда Зоммерфельда) значилась фамилия Шредингера. Зоммерфельд отказался переехать в Берлин, и возможность занять весьма престижное место открылась перед Шредингером. Он колебался и, может быть, не покинул бы прекрасный Цюрих, если бы не узнал, что Планк «…был бы рад…» видеть его преемником.

Это решило дело, и в конце лета 1927 года Эрвин Шредингер переселился в Берлин. Тепло принятый новыми коллегами, он быстро освоился на новом месте, и годы жизни и продуктивной работы в Берлине он потом вспоминал как «прекрасные». На следующий год после переезда из Цюриха Шредингер был единогласно (что бывало чрезвычайно редко!) избран членом Берлинской академии наук. Но основным полем деятельности оставался университет. Хотя Шредингер был типичным «одиночкой» и не создал школы, его научный и нравственный авторитет играл важную роль.

Все рухнуло в 1933 году, когда к власти пришли фашисты. Началось массовое бегство из Германии лучших ученых. Даже отсутствия «гарантии, что человек безоговорочно примет национал-социалистический режим» было достаточно, чтобы подвергнуться преследованию. Шредингер также решил покинуть Германию. «Я терпеть не могу, когда меня донимают политикой» — это его слова. Под предлогом творческого отпуска он уехал в Южный Тироль, а оттуда в октябре 1933 года вместе с женой перебрался в Оксфорд. Вскоре Эрвин Шредингер получил известие, что он удостоен Нобелевской премии по физике за 1933 год.

Три года проработал Шредингер в Оксфорде исследователем-стипендиатом. Тоскуя по родине, он вернулся в Австрию; с октября 1936 Шредингер — ординарный профессор теоретической физики университета в Граце. Но в марте 1938 года после аншлюса немецкие порядки распространились и на Австрию, и 31 марта Эрвин Шредингер был из-за политической неблагонадежности вычеркнут из всех университетских списков Германии и Австрии.

Опять скитания. Переезд в Дублин

Через Италию, Швейцарию и Бельгию Шредингер в 1939 году опять вернулся в Англию, где он был защищен от непосредственной фашистской угрозы. В это время глава правительства Ирландии, И. де Валера, математик по образованию, занимался организацией в Дублине института, подобного Принстонскому, и Шредингер стал его главой. Здесь он проработал 17 лет, активно занимаясь не только физикой, но и философией, поэзией и даже биологией.

В 1944 году вышла его известная книга «Что такое жизнь? с точки зрения физика», в 1949 году — сборник стихов, а в 1954 — книга «Природа и греки». Как физик, Эрвин Шредингер в эти годы много работал в области теории гравитации и, подобно Эйнштейну, прилагал большие усилия для построения единой теории поля.

После окончания войны Шредингер не раз получал приглашения вернуться в Австрию и в Германию. Но он полюбил Ирландию, и только поверив, что угрозы новых политических потрясений миновали, решился вернуться на родину. Его возвращение было триумфальным. Шредингер проработал в Венском университете два года и еще один «год почета». Последние годы его жизни прошли в живописной тирольской деревне Альпбах.

Эрвин Шредингер скончался 4 января 1961 в Вене.

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!
Больше интересного в телеграм @calcsbox

Эрвин Шредингер — Биография, факты и изображения

Жил 1887 — 1961.

Лауреат Нобелевской премии Эрвин Шредингер разработал формулировку квантовой механики волновой механики, которая изображает электроны как волны, распространяющиеся, а не в каком-либо определенном месте. Шредингер показал, что его волновая механика и матричная механика Вернера Гейзенберга, хотя внешне различаются, математически эквивалентны. В последние годы своей жизни Шредингер стал недоволен квантовой механикой и прославился мысленным экспериментом Шредингера с кошкой, в котором он попытался показать абсурдность копенгагенской интерпретации квантовой механики.

Книга Шредингера 1944 года Что такое жизнь? , хотя и не совсем оригинальный, оказал глубокое влияние на будущее генетики и молекулярной биологии. Шредингер писал, что ген представляет собой апериодический кристалл — кодовый сценарий жизни. Его книга вдохновила ряд ученых, в том числе трех основных игроков в открытии структуры ДНК — Фрэнсиса Крика, Джеймса Уотсона и Мориса Уилкинса — на проведение исследований в этой области.

Объявления

Ранняя жизнь и образование

Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер родился в столице Австрии Вене 12 августа 1887 года.Его отцом был Рудольф Шредингер, ботаник. Его матерью была Джорджина Бауэр, дочь профессора химии.

Эрвин был их единственным ребенком. Он был одаренным учеником местной гимназии. Его сильные стороны и интересы заключались не только в курсах физики и математики, которые он освоил с легким удовольствием, но и в языках, как древних, так и современных, а также в поэзии.

Карьерный путь

Шредингер учился в Венском университете в 1906 году, получив докторскую степень в 1910 году, защитив диссертацию «О проводимости электричества по поверхности изоляторов во влажном воздухе».Затем он стал ассистентом Франца Экснера в университете, проводя практическую работу для студентов. Во время Первой мировой войны Шредингер служил офицером артиллерии.

В 1920 году Шредингер стал ассистентом Макса Вина в Йене, а затем получил должность доцента в Штутгарте. В следующем году он переехал в Бреслау в качестве профессора, однако эта должность также была недолгой.

В том же 1921 году он снова переехал в Цюрихский университет, где оставался в течение следующих шести лет.С 1921 года он изучал структуру атома, а затем в 1924 году начал исследования квантовой статистики. Именно здесь он внес свой важный вклад в физику своими волновыми уравнениями.

В 1927 году Шредингер занял престижную должность заведующего кафедрой теоретической физики, сменив Макса Планка, в Университете Фридриха Вильгельма в Берлине и оставался там до 1934 года. К тому времени Шредингер обнаружил, что не может принять атмосферу антисемитизма, которая все более усиливалась. доминировала немецкая жизнь.Он переехал в Великобританию, став научным сотрудником Колледжа Магдалины Оксфордского университета.

Шредингер получил должность в Университете Граца в Австрии в 1936 году, но он и его жена бежали в Италию в 1938 году, вскоре после аннексии Австрии Германией.

В 1938 году он переехал в Ирландию, помогая основать Институт перспективных исследований в Дублине. Он стал директором Школы теоретической физики в Дублине в 1940 году и оставался там 17 лет, выйдя на пенсию в 1955 году.

Шредингер вернулся в Вену в 1956 году в качестве почетного профессора университета.

Вклад и достижения

В начале 1920-х годов основные доказательства природы и действия субатомных частиц были получены из косвенных наблюдений, например, путем наблюдения за спектральными линиями, образующимися при прохождении света через призмы. Шредингер начал экспериментальную работу с цветом и светом, сотрудничая с выдающимися учеными.

За свою экспериментальную работу по радиоактивности атмосферы Шредингер был удостоен премии Хайтингера Австрийской академии наук 1920 года.

Шредингер также внес важный вклад в кинетическую теорию твердого тела, изучая динамику кристаллических решеток.

Именно тогда, когда он болел туберкулезом и пытался выздороветь в санатории в 1920-х годах, он начал писать свою самую важную работу.

В этой и пяти других статьях, опубликованных в 1926 году, он объяснил, как различные энергетические состояния электронов атома могут быть описаны и предсказаны с помощью волновых уравнений. Уравнение Шредингера — его большой вклад в квантовую механику.

Шредингер получил Нобелевскую премию 1933 года по физике вместе с Полем Дираком за формулировку уравнения Шредингера.

В 1935 году Шредингер опубликовал эссе из трех частей на тему «Современная ситуация в квантовой механике». В качестве иллюстрации он содержал мысленный эксперимент (только гипотетический) следующим образом: кошка находится в ящике с источником ядовитого газа, который может быть вызван (или нет) распадом одного электрона в том или ином направлении. Из-за неопределенности поведения электрона существует момент времени, когда наблюдатель не уверен, жив ли кот или мертв, и в каком-то смысле это и то, и другое!

Работая в Дублине, он изучал электромагнитную теорию и теорию относительности и в 1943 году опубликовал начало единой теории поля.

Его книга «Что такое жизнь?» опубликованная в 1944 году, связывает квантовую физику и генетику, оказав глубокое влияние на будущее генетики и молекулярной биологии. Его последняя публикация «Meine Weltansicht» («Мой взгляд на мир») была опубликована в 1962 году.

Личное и Смерть

Шредингер вёл нетрадиционную личную жизнь, женившись на Аннемари Бертель в 1920 году и одновременно живя со своей любовницей, г-жой Хильде Марч. У него было трое детей.

Он умер от туберкулеза в возрасте 73 лет 4 января 1961 года.

Награды

Шредингер получил Нобелевскую премию 1933 года по физике вместе с Полем Дираком за формулировку уравнения Шредингера.

Он получил медаль Макса Планка в 1937 году.

Эрвин Шредингер — ученый дня

Эрвин Шредингер, австрийский физик, родился 12 августа 1887 года. Когда Шредингер пришел в физику, квантовой теории было около 20 лет. Было известно, что энергия не является непрерывной, а передается туда и обратно небольшими пакетами, называемыми квантами, что объясняло такие вещи, как то, почему электроны в атоме могут быть обнаружены только в определенных энергетических состояниях и почему, когда электроны переходят из состояния в состояние. В этом состоянии атом испускает свет только определенных длин волн.К началу 1920-х годов подозревалось не только то, что волны обладают свойствами частиц, но и частицы, такие как электроны и протоны, также обладают подобными волнам свойствами. В 1926 году Шредингер показал, что атом водорода можно описать уравнением, волновым уравнением, решения которого идеально предсказывают энергетические состояния атома. Это положило начало тому, что часто называют волновой механикой, истинным расцветом квантовой физики. За это Шредингер разделил Нобелевскую премию по физике в 1933 году.

После Шредингера возник большой вопрос: что физически означают волновые функции в волновом уравнении? Собственное мнение Шредингера заключалось в том, что волновая функция электрона представляет собой вероятность того, что вы найдете этот электрон в определенном месте в атоме. Это приводило в замешательство (неквантовых физиков), потому что это означает, что вы на самом деле не знаете — и никогда не можете знать — точно, что электрон делает или где он находится — вы можете только сделать расчетное предположение.

В 1930-х годах возникла интерпретация волновой механики, которая стала называться Копенгагенской интерпретацией, потому что она вышла из Института Нильса Бора в Копенгагене, и Бор был ее главным сторонником.Копенгагенская интерпретация гласит, что электрон (или что-то еще, что описывается волновым уравнением) находится во всех этих местах одновременно; в каждой точке, предсказываемой волновым уравнением, есть суперпозиция электронов. Только когда вы физически наблюдаете за электроном, волновое уравнение «схлопывается» и дает только одно положение. Многим (например, Альберту Эйнштейну) это казалось трудным для понимания — как простой акт наблюдения может изменить состояние наблюдаемого тела? Ответ — таков мир на квантовом уровне — понравился не всем.

Шредингеру, в частности, не понравилась копенгагенская интерпретация, поэтому он предложил контрпример в форме мысленного эксперимента — одного из самых известных мысленных экспериментов в истории науки. Предположим, вы поместили кошку в запечатанный ящик, а кошка делит ящик с небольшим количеством потенциально радиоактивного материала (поведение которого описывается квантовой механикой). Если частица испускается, она обнаруживается счетчиком Гейгера, который, в свою очередь, запускает устройство, разбивающее бутылку с цианидом, что убивает кошку.Волновое уравнение для ящика описывает два состояния: одно, при котором частица не испускается и кошка жива, и второе, когда частица испускается и кошка умирает. Согласно копенгагенской интерпретации, оба состояния накладываются друг на друга до тех пор, пока ящик не будет открыт и за кошкой не будут наблюдать, поэтому кошка одновременно и жива, и мертв, и только когда вы открываете ящик, ситуация коллапсирует до одного состояния. Загадка кота Шредингера стала предметом почти непрерывных споров с 1936 года, когда Шредингер впервые предложил ее, а также бесчисленные карикатуры (вот умный пример), футболки, плакаты ( второе изображение ), видео на YouTube и шутки .

Кот Шредингера, мультипликационный плакат (astronomicalreturns.com)

Из шуток мне нравятся следующие (на самом деле, финал более длинной шутки, в которой также участвует Вернер Гейзенберг, которую я для этого случая сократил):

Шредингера остановил дорожный патрульный, который попросил заглянуть в багажник его машины. Шредингер дал ему ключ. Патрульный открыл багажник, затем вернулся к машине и сказал: «Эй, у тебя в багажнике дохлая кошка».

Шредингер сердито ответил: «Есть СЕЙЧАС!»

В 1944 году Шредингер опубликовал книгу для широкой публики под названием: Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки .Книга представляет собой одну из первых попыток применения физических принципов, в частности квантовой механики, к организмам, и была особо упомянута как важное влияние Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика в их поисках механизма наследования. Это может быть полезной темой для будущей публикации.

Д-р Уильям Б. Эшворт младший, консультант по истории науки Библиотеки Линды Холл и почетный доцент кафедры истории Университета Миссури в Канзас-Сити.Комментарии или исправления приветствуются; пожалуйста, направляйте на [email protected]

Эрвин Шредингер

Эрвин Шредингер

Эрвин Шрдингер

Квантовые числа (Эрвин Шредингер)

Мощная модель атома была разработана Эрвином Шредингером в 1926 году. Шредингер объединили уравнения поведения волн с уравнением де Бройля, чтобы сгенерировать математическая модель распределения электронов в атоме.Преимущество этого Модель состоит из математических уравнений, известных как волновых функций , которые удовлетворяют требованиям, предъявляемым к поведению электронов. Недостаток в том, что он Трудно представить себе физическую модель электронов как волн.

Модель Шредингера предполагает, что электрон является волной, и пытается описать области в космосе или орбитали, где электроны наиболее вероятны. Вместо пытаясь сказать нам, где находится электрон в любой момент, модель Шредингера описывает вероятность того, что электрон может быть найден в данной области пространства в данный момент времени.Этот модель больше не сообщает нам, где находится электрон; он только говорит нам, где он может быть.

Модель Бора была одномерной моделью, которая использовала одно квантовое число для описания распределение электронов в атоме. Единственная важная информация — это размер . орбиты, которая описывалась квантовым числом n . Модель Шредингера позволил электрону занять трехмерное пространство. Следовательно, потребовалось три координаты или три квантовых числа, чтобы описать орбитали, на которых электроны могут быть нашел.

Три координаты, которые происходят из волновых уравнений Шредингера, являются главными ( n ), угловые ( l ) и магнитные ( m ) квантовые числа. Эти квантовые числа описывают размер, форму и ориентацию в пространстве орбиталей атома.

молекулярных выражений: наука, оптика и вы — хронология


Эрвин Шредингер

(1887-1961)

Австрийский физик Эрвин Шредингер добился фундаментальных успехов в создании основы подхода волновой механики к квантовой теории.Шредингер родился в Вене и вырос в семье, где обычно говорили на английском и немецком языках, а его мать была наполовину англичанкой, а наполовину австрийкой. Таким образом, он был двуязычным в очень раннем возрасте и первоначально обучался дома у частного репетитора. В 1898 году Шредингер поступил в Академическую гимназию, которую окончил в 1906 году с широким образованием. Впоследствии он поступил в Венский университет, где изучал математику, аналитическую механику и теоретическую физику.В 1910 году Шредингер получил докторскую степень и согласился на исследовательскую должность, но был вынужден уйти после начала Первой мировой войны. После военной службы в 1921 году он поселился в Цюрихе, где преподавал в университете. Пять лет спустя Шредингер разработал свои фундаментальные работы в области квантовой волновой механики.

В 1924 году французский аспирант Луи де Бройль защитил диссертацию по квантовой физике. В этом документе была новаторская теория, которая помогла произвести революцию в этой области и привела Шредингера к разработке знаменитых уравнений, носящих его имя.Согласно де Бройлю, электроны и другие формы материи обладают двойственной природой, которая позволяет им иногда вести себя как частицы, а иногда как волны. До работы де Брогли несколько ученых были убеждены в двойственности света, но он был первым, кто предположил, что то же самое верно и для других форм материи. Под влиянием работы де Бройля, которая приобрела дополнительный вес благодаря поддержке Альберта Эйнштейна, Шредингер приписал квантовые энергии электронных орбит в атоме, как считается, существующим частотам колебаний волн электронной материи, ныне известных как волны де Бройля. вокруг ядра атома.Эта идея привела к идее Шредингерса, что электронная волна будет демонстрировать фиксированный квант энергии, идея, которая была фундаментальной для развития его волновой механики, основанной на расчетах, более знакомых большинству ученых, чем те, которые использовались ранее Вернером Гейзенбергом для установления его противоположная матричная механика, объяснение электронов. Благодаря этому знакомству и большей легкости, которую можно было использовать для визуализации атомных событий, волновая механика Шредингера быстро получила признание многих физиков в качестве альтернативы матричной механике Гейзенберга.Однако среди тех, кто работал в этой области, был определенный раскол, пока Шредингер не доказал, что матричная механика и волновая механика дают эквивалентные результаты, так что они, по сути, представляют собой одну и ту же теорию, выраженную разными способами.

Через год после того, как Шредингер опубликовал свою новаторскую работу по волновой механике, ему был предложен видный пост, который ранее занимал в Берлинском университете Макс Планк, и он согласился. Однако в 1933 году Шредингер решил покинуть Германию из-за подъема Гитлера и нацистской партии, хотя в то время как католик он не подвергался какой-либо прямой опасности.Сначала он отправился в Оксфорд, где некоторое время был стипендиатом, а затем ему предложили должность в Принстоне, но он не принял ее. В конце концов, в 1936 году он решил занять пост в Университете Граца в Австрии, но когда вскоре после этого в страну вторглись нацисты, Шредингер был уволен из-за того, что он ранее оскорблял партию. Он и его жена Анни бежали из Австрии и в конце концов обосновались в Ирландии, где Шредингер присоединился к Институту перспективных исследований в Дублине.

Несмотря на свои политические проблемы и частые переезды в 1930-е годы, Шредингер продолжал заниматься своей теоретической работой.В этот период он особенно известен как яркий пример парадоксов, связанных с квантовой механикой. Этот знаменитый гипотетический сценарий, который часто называют просто , кот Шредингера , включает кота, помещенного в стальную камеру со счетчиком Гейгера, содержащим настолько малое количество радиоактивного материала, что существует равная вероятность того, что в течение одного часа один из атомов или не распадется. Если один из атомов все же распадется, это вызовет цепную реакцию, которая приведет к выбросу синильной кислоты в стальную камеру, отравив кошку.Однако до тех пор, пока камера не будет открыта, невозможно узнать, была ли кошка отравлена ​​или нет. Действительно, согласно Шредингеру и квантовому закону, кошка, как это ни парадоксально, оказывается и живой, и мертвой после часа пребывания в ящике в суперпозиции состояний. Эта суперпозиция разрешается только тогда, когда судьба кошки определяется открытием камеры. Кошка Шредингера часто используется в качестве аргумента против размытой модели реальности, в которой кошка в камере будет находиться в состоянии между двумя возможностями, будучи одновременно частично живым и частично мертвым.

В последние годы своей жизни Шредингер возобновил прежнюю переписку с Эйнштейном и, подобно ему, начал концентрировать свои усилия на разработке единой теории поля. Однако его работа в этой области была воспринята не лучше, чем работа Эйнштейна, о котором часто говорили, что он тратит свое время на бесплодные попытки. У Шредингера, однако, было много других интересов, и он опубликовал такие разнообразные работы, как What is Life (1944), Природа и греки (1954) и My View of the World (1961). , последний из которых излагал мировоззрение, сходное с ветвью Веданты в индуистской философии.В 1955 году он ушел из Института перспективных исследований и впоследствии вернулся в Вену. Он умер после продолжительной болезни 4 января 1961 года. За значительный вклад в науку Шредингер был удостоен многих наград, включая Нобелевскую премию по физике, которую он разделил с Полем Дираком в 1933 году.

НАЗАД К ПИОНЕРАМ В ОПТИКЕ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2021, автор — Майкл В.Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт обслуживается нашим

Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.
Последнее изменение 13 ноября 2015 г., 13:19
Счетчик доступа с 4 октября 2004 г .: 34093
Посетите сайты наших партнеров в сфере образования:

Эрвин Шредингер: биография, теория и открытия

Эрвин Шредингер (1887-1961) внес важный вклад в наше понимание квантовой механики.

Ранняя жизнь и образование

Шредингер родился в Вене, Австрия, в 1887 году.Он вырос в семье, где превыше всего ценили образование и любопытство. Его отец владел фабрикой по производству тканей, но он также имел ученую степень по химии и был уважаемым ботаником и художником. Как и его отец, Шредингер вырастет и у него будут разносторонние интересы.

Шредингер получил домашнее образование до одиннадцати лет и с раннего возраста научился говорить как по-немецки, так и по-английски. В одиннадцать лет он поступил в Академическую гимназию в Вене. Там его интерес к науке рос, хотя ему также нравилось изучать поэзию и древние языки.Позже он поступил в Венский университет и получил докторскую степень. получил степень по физике в 1910 году. После окончания университета он остался в Вене и работал ассистентом одного из своих профессоров, Франца Экснера, до начала Первой мировой войны.

Волновое уравнение

Во время Первой мировой войны Шредингер служил в качестве офицер австрийской армии и смог вернуться к своей научной работе только после окончания войны. После непродолжительной работы профессором в Штутгарте и Бреслау Шредингер начал работать профессором физики в Цюрихском университете в Швейцарии в 1921 году.Он останется там в течение следующих шести лет, и за это время он завершит некоторые из своих самых важных дел.

Находясь в Цюрихе, Шредингер был очарован новой идеей о том, что электроны могут вести себя и как частицы, и как волны. В 1926 году он опубликовал статью, в которой вывел новое уравнение, теперь известное как уравнение Шредингера , которое описывало, как системы с дуальностью волна-частица, такие как электроны, меняются со временем. Это было выдающимся достижением, и оно до сих пор считается одним из важнейших краеугольных камней теории квантовой механики.За эту работу Шредингер получил Нобелевскую премию по физике в 1933 году и до сих пор известен как «отец квантовой механики».

Знаменитая кошка Шредингера

Другие ученые продолжили использовать работу Шредингера, чтобы объяснить, как несколько событий могут происходить одновременно, если система не наблюдалась, идея, известная как квантовая неопределенность. Шредингер не согласился с их выводами и, чтобы указать, насколько нелепой, по его мнению, была эта идея, он провел очень известный мысленный эксперимент.Это выглядит примерно так:

Представьте, что вы берете кошку и запечатываете ее в коробке, содержащей пузырек с ядом, соединенный с небольшим количеством радиоактивного материала. Существует 50% -ная вероятность того, что радиоактивный материал распадется и вызовет выброс яда, убив кошку. Радиоактивный распад — это квантовый процесс, поэтому невозможно предсказать, действительно ли он произошел. Не заглядывая в коробку, как определить, жив кот или мертв?

Многие ученые в то время сказали бы, что кот был ОБЕИМ живым и мертвым, пока вы не заглянули в ящик и не сделали возможным только одно из этих событий.Шредингер сказал, что этого не может быть. Либо кошка была жива, либо мертва. Даже если вы не ЗНАЛИ, в каком состоянии находится кошка, единовременно возможен только один исход.

В популярной культуре кот Шредингера до сих пор хорошо известен, хотя многие люди не совсем понимают, что он пытался донести!

Шредингер известен своим мысленным экспериментом с (возможно, мертвой) кошкой в ​​закрытом ящике.

Дальнейшая жизнь

Когда Адольф Гитлер пришел к власти в Германии в 1933 году, Шредингер покинул Цюрих и работал в Берлинском университете.Он решил уйти в отставку и покинуть страну до начала Второй мировой войны. Сначала он отправился в Оксфорд, Англия, а в 1939 году попал в Институт перспективных исследований в Дублине, Ирландия, где был назначен директором факультета теоретической физики. Он оставался в Дублине до выхода на пенсию в 1955 году. Он вернулся в Вену, где умер в 1961 году от туберкулеза, которым он страдал большую часть своей взрослой жизни.

Шредингер был женат на Аннемари Бертель с 1920 года до своей смерти в 1961 году, и у них были известные счастливые и открытые отношения.Хотя у Шредингера и Аннемари никогда не было детей вместе, он был отцом по крайней мере троих детей от других женщин, включая его давнюю любовницу Хильду Марч, которая переехала в Ирландию, чтобы какое-то время жить с семьей Шредингеров.

Краткое содержание урока

Эрвин Шредингер (1887-1961) был австрийским физиком и одним из основоположников науки квантовой механики . Он разработал известное и чрезвычайно полезное уравнение, уравнение Шредингера , которое используется для предсказания поведения систем, демонстрирующих дуальность волны-частицы.Он также известен тем, что предложил мысленный эксперимент с участием кошки, которая может быть либо живой, либо мертвой, чтобы опровергнуть идею о том, что несколько исключительных событий могут происходить одновременно.

Шредингер, квант, скрывающий тайну жизни

Считающиеся двумя отцами квантовой механики, Гейзенберг и Шредингер имеют много общего. Как и немец Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер (1887-1961) из Австрии более известен своим влиянием на массовую культуру, чем своим реальным вкладом в науку, за который он, как и Гейзенберг, получил бы Нобелевскую премию по физике .Если Гейзенберг известен своим принципом неопределенности, то Шредингера помнят за его cat . Вдобавок оба они выполнили очень важную работу в различных областях физики и оба заигрывали с философскими интерпретациями квантовой теории.

Цветной портрет Эрвина Шредингера в 1933 году, когда он получил Нобелевскую премию. Кредит: Нобелевский фонд

Однако Шредингер одинок в одной, возможно, наименее известной части своего наследия — он был физиком, который произвел революцию в биологии , предвосхищая важные концепции, такие как существование ‘ генетический код »за десять лет до великого открытия Ватсона и Крика о структуре ДНК.

В 1926 году он разработал формулировку, альтернативную первоначальной квантовой теории Гейзенберга (1926), которая резюмирована в волновом уравнении Шредингера. С его помощью он предоставил очень практичный способ описания поведения квантовых систем, таких как атомы и молекулы, и за эту работу он получил Нобелевскую премию в 1933 году, через год после Гейзенберга.

Именно там их параллельные пути начали расходиться. Эрвин Шредингер, противник антисемитизма нацистов, только что покинул свой пост в Германии.Оксфордский университет сначала принял его с распростертыми объятиями, но он не вписался туда, отчасти из-за его нетрадиционной личной жизни — он жил под одной крышей со своей женой Аннемари и любовницей Хильде Марч, от которой у него была дочь. . Взяв троих на буксире, он начал грандиозное турне по нескольким университетам США, Шотландии и Австрии. И именно в это время, в 1935 году, после интенсивного обмена письмами с Эйнштейном , он разработал свой знаменитый мысленный эксперимент — кот Шредингера — в котором он попытался проиллюстрировать проблему применения квантовой теории к нашей повседневной реальности, представив ситуация, в которой кот был бы жив и мертв одновременно.Подобно принципу неопределенности Гейзенберга, кошка Шредингера породила множество физических и философских интерпретаций, которые не имели ничего общего с намерениями автора.

В начале Второй мировой войны Шредингеры и Хильде Марч окончательно обосновались в Дублине, где он прочитал серию лекций, изменивших способ изучения биологии в феврале 1943 года. Шредингер хотел взглянуть на феномен жизни со стороны с точки зрения физики, сосредоточив внимание на еще незрелых областях генетики.К тому времени была уже известна ДНК (с 1869 г.), но не была известна ее структура или роль в генетической наследственности. Биологи потратили десятилетия на поиск генетического материала, и Шредингер ясно увидел это — он должен был находиться в сложной молекуле, , молекулярная структура которой хранит генетическую информацию в виде кода, который будет определять развитие и функционирование каждого живого существа.

Второе издание (1946 г.) книги «Что такое жизнь?». Кредит: Дан Нгуен

Шредингер был первым, кто ясно предложил идею генетического кода и обозначил путь, по которому нужно идти и искать его.Его интуиция действительно дала хороший намек: он думал, что структура этой молекулы должна быть регулярной, но не повторяющейся, как ДНК. Книга «Что такое жизнь?» (1944), составивший эти лекции Шредингера, был большим источником вдохновения для Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика. Первооткрыватели структуры ДНК (1953) признали, что именно эта книга пробудила их интерес к генетике. Именно на этой двойной спиральной структуре Уотсона и Крика оформилась генетическая революция, кульминацией которой стали 1960-е годы, когда науке удалось расшифровать генетический код благодаря достижениям, которые шаг за шагом делали такие ученые, как испанец Северо Очоа, американский маршал Ниренберг или индиец Хар Гобинд Хорана.

Что такое жизнь? Сегодня мы знаем, что жизнь — это химия, жизнь — это информация. Этот секрет жизни, наконец, начал разгадываться с помощью интуиции Эрвина Шредингера и того толчка, который он дал ей своим другим взглядом на биологию. В то время как новое поколение ученых следовало по предложенному им пути, он уже шел по другому пути.

В последние годы своей научной карьеры Шредингер сосредоточился на разработке единой теории поля, как и его коллега по квантовой теории Гейзенберг.Оба случайно встретились в поисках «теории всего», которая объединила бы гравитацию, электромагнетизм и ядерные силы. Оба считали, что добились успеха по отдельности, и оба преждевременно объявили о своем успехе. Оба они в конечном итоге не смогли обеспечить такое объединение, и эта проблема сегодня остается величайшей в физике.

Франсиско Доменек для Ventana al Conocimiento

@fucolin

Вспоминая Эрвина Шредингера: все о знаменитом мысленном эксперименте «Кот Шредингера» и фактах о нобелевском лауреате

Вот все, что вам нужно знать о жизненном пути и достижениях Эрвина Шредингера, лауреата Нобелевской премии по физике

В годовщину своей смерти вот несколько интересных фактов о физике Эрвине Шредингере.

Эрвин Шредингер был известным физиком, внесшим несколько заметных вкладов в мир физики.Он также был удостоен Нобелевской премии за фундаментальный вклад в квантовую теорию.

Помимо того, что он был физиком, он был также известным автором, опубликовавшим множество своих открытий в различных областях физики.

В 59-ю годовщину его смерти вот все факты, которые вам нужно знать об Эрвине Шредингере:
  • Эрвин Йозеф Шредингер родился 12 августа 1887 года в Вене, Австрия.
  • Шредингер эмигрировал во многие университеты для учебы и исследований.Университет Цюриха, Оксфордский университет, Университет Граца и Дублинский институт перспективных исследований — вот лишь некоторые из мест, где он проводил свои исследования и исследования.
  • Он также принял предложение о должности председателя Аллахабадского университета в Индии.
  • Он внес заметный вклад в квантовую физику, волновую механику и теорию единой области.
  • Ему была присуждена Нобелевская премия по физике в 1933 году за его работу в области квантовой механики и создание уравнения Шредингера, которое обеспечивает способ вычисления волновой функции системы.
  • Помимо физики, Шредингер глубоко интересовался психологией. Он опубликовал много работ в области цветового восприятия и колориметрии. Одна из его наиболее заметных работ в этой области называется «Теория пигментов с максимальной яркостью».
  • Он был отмечен многими способами за его вклад в физику. Его называют «отцом квантовой механики», и его именем назван университет в Вене.
  • Кроме того, он получил медаль Макса Планка и был избран иностранным членом королевской семьи.У него также есть большой кратер, названный в его честь на внешней стороне Луны.

Кот Шредингера — одна из самых больших дилемм в физике

Эрвин Шредингер провел мысленный эксперимент, который теперь известен как «кот Шредингера», вдохновленный идеей Альберта Эйнштейна.

В эксперименте участвовал кот, помещенный в ящик вместе с флягой с ядом и радиоактивным источником. Если какая-либо из радиоактивных частиц распадется, колба разобьется, и кошка погибнет.Предполагается, что радиоактивная частица распадется в течение первого часа, но это не известно наверняка, что позволяет сделать вывод, что кошка и мертва, и жива.

О своем мысленном эксперименте Шредингер написал следующее:

Можно даже создавать довольно нелепые случаи. Кошка заперта в стальной камере вместе со следующим устройством (которое должно быть защищено от прямого вмешательства кошки): в счетчике Гигера есть крошечный кусочек радиоактивного вещества, настолько маленького, что, возможно, в процессе в час один из атомов распадается, но также, с равной вероятностью, возможно, ни одного; если это происходит, счетная трубка разряжается и через реле выпускает молоток, который разбивает небольшую колбу с синильной кислотой.Если оставить всю эту систему самому себе на час, можно сказать, что кошка все еще жива, если тем временем ни один атом не распался. Первый атомный распад отравил бы его. Пси-функция всей системы могла бы выразить это, если бы живую и мертвую кошку (простите за выражение) смешали или размазали в равных частях.