Erwin Schrödinger i eksperyment myśli kota Schrödingera
Fizyk, laureat Nagrody Nobla, który ukształtował mechanikę kwantową
YingHuiTay / Getty Images
Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (ur. 12 sierpnia 1887 w Wiedniu, Austria) był fizykiem, który przeprowadził przełomową pracę w mechanika kwantowa , pole, które bada zachowanie energii i materii w bardzo małych skalach długości. W 1926 Schrödinger opracował równanie, które przewidywało położenie elektronu w atomie. W 1933 otrzymał nagroda Nobla za tę pracę, wraz z fizykiem Paul Dirac .
Szybkie fakty: Erwin Schrödinger
- Louis de Broglie , fizyk, wprowadził pojęcie materiał fale.' Schrödinger przeczytał tezę de Brogliego oraz przypis napisany przez:Alberta Einsteina, który pozytywnie wypowiadał się o twórczości de Broglie. Schrödinger został również poproszony o omówienie pracy de Broglie podczas seminarium prowadzonego zarówno przez Uniwersytet w Zurychu, jak i inny uniwersytet, ETH Zurich.
- Boltzmanna. Schrödinger uważał statystyczne podejście Boltzmanna do fizyki za swoją pierwszą miłość w nauce, a większość jego naukowej edukacji podążała za tradycją Boltzmanna.
- Wcześniejsza praca Schrödingera nad kwantową teorią gazów, która badała gazy z perspektywy mechaniki kwantowej. W jednej ze swoich prac na temat kwantowej teorii gazów, O teorii gazu Einsteina, Schrödinger zastosował teorię de Broglie na falach materii, aby pomóc wyjaśnić zachowanie gazów.
- rybak e Wszyscy jesteśmy aspektami jednej istoty: Wprowadzenie do Erwina Schrödingera. Jestem niczym , 1984; 51 (3): 809-835.
- Heitler W. Erwina Schrödingera, 1887-1961. Biogr Mem Fellows Royal Soc , 1961; 7 : 221-228.
- Mistrzowie B. Droga Erwina Schrödingera do mechaniki fal. Opt Fotonika Aktualności , 2014; 25 (2): 32-39.
- Moore W. Schrödinger: Życie i myśl. Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge; 1989.
- Schrödinger: Obchody stulecia erudyty. Wyd. Clive Kilmister, Cambridge University Press; 1987.
- Schrödinger E. Kwantyzacja jako problem wartości własnej, pierwsza komunikacja. Anny. Fiz. , 1926; 79 : 361-376.
- Teresi D. Samotny strażnik mechaniki kwantowej. Strona internetowa New York Timesa. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html . 1990.
Schrödinger może być bardziej znany z Kot Schrödingera , eksperyment myślowy, który opracował w 1935 roku, aby zilustrować problemy z powszechną interpretacją mechaniki kwantowej.
Wczesne lata i edukacja
Schrödinger był jedynym dzieckiem Rudolfa Schrödingera – fabrykanta linoleum i ceraty, który odziedziczył firmę po ojcu – oraz Georgine, córki profesora chemii Rudolfa. Wychowanie Schrödingera kładło nacisk na uznanie kulturowe i postęp zarówno w nauce, jak i sztuce.
Schrödinger był wychowywany przez korepetytora i przez ojca w domu. W wieku 11 lat wstąpił do Akademische Gymnasium w Wiedniu, szkoły zajmującej się klasyczną edukacją i szkoleniem z fizyki i matematyki. Tam lubił uczyć się języków klasycznych, obcej poezji, fizyki i matematyki, ale nienawidził zapamiętywania tego, co nazywał przypadkowymi datami i faktami.
Schrödinger kontynuował studia na Uniwersytecie Wiedeńskim, do którego wstąpił w 1906 roku. Doktorat z fizyki uzyskał w 1910 roku pod kierunkiem Friedricha Hasenöhrla, którego Schrödinger uważał za jeden ze swoich największych intelektualnych wpływów. Hasenöhrl był uczniem fizyka Ludwiga Boltzmanna, znanego naukowca znanego ze swojej pracy w mechanika statystyczna .
Po doktoracie Schrödingera pracował jako asystent Franza Exnera, innego ucznia Boltzmanna, aż do powołania na początkuPierwsza Wojna Swiatowa.
Początki kariery
W 1920 roku Schrödinger poślubił Annemarie Bertel i przeprowadził się z nią do Jeny w Niemczech, gdzie pracował jako asystent fizyka Maxa Wien. Stamtąd w krótkim czasie został wykładowcą na wielu uniwersytetach, najpierw jako młodszy profesor w Stuttgarcie, następnie profesor zwyczajny we Wrocławiu, zanim w 1921 r. rozpoczął pracę na Uniwersytecie w Zurychu jako profesor. Kolejne sześć lat Schrödingera w Zurych był jednym z najważniejszych w jego karierze zawodowej.
Na Uniwersytecie w Zurychu Schrödinger opracował teorię, która znacznie pogłębiła zrozumienie fizyki kwantowej. Opublikował serię artykułów – około jednego na miesiąc – na temat mechaniki fal. W szczególności pierwszy artykuł, Kwantyzacja jako problem z wartością własną ”, wprowadził coś, co stało się znane jako Równanie Schrödingera , obecnie centralna część mechaniki kwantowej. Schrödinger otrzymał za to odkrycie w 1933 roku Nagrodę Nobla.
Równanie Schrödingera
Równanie Schrödingera matematycznie opisywało „falową” naturę systemów rządzonych mechaniką kwantową. Dzięki temu równaniu Schrödinger umożliwił nie tylko badanie zachowań tych systemów, ale także przewidywanie ich zachowania. Chociaż początkowa debata na temat tego, co oznacza równanie Schrödingera, toczyła się wiele, naukowcy ostatecznie zinterpretowali je jako prawdopodobieństwo znalezienia elektronu gdzieś w przestrzeni.
Kot Schrödingera
Schrödinger sformułował ten eksperyment myślowy w odpowiedzi na Interpretacja kopenhaska mechaniki kwantowej, który mówi, że cząstka opisana przez mechanikę kwantową istnieje we wszystkich możliwych stanach jednocześnie, dopóki nie zostanie zaobserwowana i zostanie zmuszona do wybrania jednego stanu. Oto przykład: rozważ światło, które może świecić na czerwono lub zielono. Kiedy nie patrzymy na światło, zakładamy, że jest ono zarówno czerwone oraz Zielony. Jednak, gdy na nie patrzymy, światło musi zmusić się, by było czerwone lub zielone, i to jest kolor, który widzimy.
Schrödinger nie zgodził się z tą interpretacją. Stworzył inny eksperyment myślowy, zwany Kotem Schrödingera, aby zilustrować swoje obawy. W eksperymencie Schrödingera kota umieszcza się kota w szczelnie zamkniętym pudełku z substancją radioaktywną i trującym gazem. Gdyby substancja radioaktywna rozpadła się, uwolniłaby gaz i zabiłaby kota. Jeśli nie, kot by żył.
Ponieważ nie wiemy, czy kot jest żywy, czy martwy, bierze się pod uwagę Zarówno żywy i martwy, dopóki ktoś nie otworzy pudełka i sam nie zobaczy, w jakim stanie jest kot. Tak więc, po prostu zaglądając do pudełka, ktoś magicznie uczynił kota żywym lub martwym, nawet jeśli jest to niemożliwe.
Wpływy na twórczość Schrödingera
Schrödinger nie pozostawił wiele informacji o naukowcach i teoriach, które wpłynęły na jego własną pracę. Jednak historycy połączyli niektóre z tych wpływów, do których należą:
Późniejsza kariera i śmierć
W 1933, w tym samym roku, w którym zdobył Nagrodę Nobla, Schrödinger zrezygnował ze stanowiska profesorskiego na Uniwersytecie Berlińskim, do którego dołączył w 1927, w odpowiedzi na przejęcie Niemiec przez hitlerowców i zwolnienie żydowskich naukowców. Następnie przeniósł się do Anglii, a później do Austrii. Jednak w 1938 r. Hitler najechał Austrię, zmuszając Schrödingera, obecnie uznanego antynazistę, do ucieczki do Rzymu.
W 1939 Schrödinger przeniósł się do Dublina w Irlandii, gdzie pozostał do powrotu do Wiednia w 1956. Schrödinger zmarł na gruźlicę 4 stycznia 1961 w Wiedniu, mieście, w którym się urodził. Miał 73 lata.