Erwin Schrödinger i eksperyment kota Schrödingera

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (urodzony 12 sierpnia 1887 r. W Wiedniu, Austria) był fizykiem, który przeprowadził przełomową pracę w mechanika kwantowa, dziedzina, która bada zachowanie energii i materii w bardzo małych skalach długości. W 1926 r. Schrödinger opracował równanie przewidujące położenie elektronu w atomie. W 1933 roku otrzymał nagroda Nobla za tę pracę wraz z fizykiem Paul Dirac.

Najważniejsze fakty: Erwin Schrödinger

Schrödinger może być bardziej znany z „Kot Schrödingera”, Eksperyment myślowy, który opracował w 1935 r. W celu zilustrowania problemów ze wspólną interpretacją mechaniki kwantowej.

Schrödinger był jedynym dzieckiem Rudolfa Schrödingera - pracownika fabryki linoleum i ceraty, który miał odziedziczył firmę po ojcu - i Georgine, córce profesora chemii Rudolfa. Wychowanie Schrödingera podkreślało uznanie kulturowe i postęp w nauce i sztuce.

Schrödingerwas kształcony przez nauczyciela i jego ojca w domu. W wieku 11 lat wstąpił do gimnazjum akademickiego w Wiedniu, szkoły specjalizującej się w edukacji klasycznej i szkoleniach z fizyki i matematyki. Tam lubił uczyć się klasycznych języków, poezji obcej, fizyki i matematyki, ale nienawidził zapamiętywania tego, co nazwał „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 z jego największych wpływów intelektualnych. Hasenöhrl był studentem fizyka Ludwiga Boltzmanna, znanego naukowca znanego z pracy w mechanika statystyczna.

Po tym, jak Schrödinger otrzymał doktorat, pracował jako asystent Franza Exnera, innego studenta Boltzmanna, dopóki nie został powołany na początku Pierwsza Wojna Swiatowa.

W 1920 roku Schrödinger poślubiła Annemarie Bertel i przeprowadziła się z nią do Jeny w Niemczech, aby pracować jako asystent fizyka Maxa Wien. Stamtąd przez krótki czas został wykładowcą na wielu uniwersytetach, najpierw stając się młodszym uczniem profesor w Stuttgarcie, a następnie profesor zwyczajny we Wrocławiu, zanim dołączył do uniwersytetu w Zurychu jako profesor w 1921. Kolejne sześć lat Schrödingera w Zurychu było jednymi z najważniejszych w jego karierze zawodowej.

Na uniwersytecie w Zurychu Schrödinger opracował teorię, która znacznie poprawiła zrozumienie fizyki kwantowej. Opublikował serię artykułów - mniej więcej raz w miesiącu - na temat mechaniki fal. W szczególności pierwszy artykuł „Kwantyzacja jako problem wartości własnych, ”wprowadzono tak zwaną Równanie Schrödingera, teraz centralna część mechaniki kwantowej. Schrödinger otrzymał nagrodę Nobla za to odkrycie w 1933 roku.

Równanie Schrödingera opisuje matematycznie „falową” naturę układów rządzonych mechaniką kwantową. Dzięki temu równaniu Schrödinger umożliwił nie tylko badanie zachowań tych systemów, ale także przewidzenie ich zachowania. Chociaż na początku toczyła się wiele debat na temat znaczenia równania Schrödingera, naukowcy ostatecznie zinterpretowali je jako prawdopodobieństwo znalezienia elektronu gdzieś w kosmosie.

Schrödinger sformułował ten eksperyment myślowy w odpowiedzi na Interpretacja kopenhaska mechaniki kwantowej, która stwierdza, że ​​cząstka opisana przez mechanikę kwantową istnieje we wszystkich możliwych stanach jednocześnie, dopóki nie zostanie zaobserwowana i będzie zmuszona wybrać jeden stan. Oto przykład: rozważ światło, które może świecić na czerwono lub zielono. Kiedy nie patrzymy na światło, zakładamy, że oba są czerwone i Zielony. Jednak gdy na to spojrzymy, światło musi zmusić się, aby było czerwone lub zielone, i taki właśnie jest kolor.

Schrödinger nie zgodził się z tą interpretacją. Stworzył inny eksperyment myślowy, zwany Kotem Schrödingera, aby zilustrować swoje obawy. W eksperymencie Schrödingera Cat kot umieszcza się w zamkniętym pudełku z substancją radioaktywną i trującym gazem. Jeśli substancja radioaktywna ulegnie rozkładowi, uwolni gaz i zabije kota. Jeśli nie, kot żyłby.

Ponieważ nie wiemy, czy kot żyje czy nie żyje, jest to rozważane obie żywy i martwy, dopóki ktoś nie otworzy pudła i nie zobaczy na własne oczy, jaki jest stan kota. Tak więc, po prostu patrząc w pudełko, ktoś magicznie sprawił, że kot żyje lub nie żyje, nawet jeśli jest to niemożliwe.

Schrödinger nie pozostawił wiele informacji o naukowcach i teoriach, które wpłynęły na jego własną pracę. Historycy zebrali jednak niektóre z tych wpływów, do których należą:

• Louis de Brogliefizyk wprowadził pojęcie „materia fale. ”Schrödinger przeczytał tezę de Broglie oraz przypis napisany przez Albert Einstein, co pozytywnie wypowiadało się o twórczości de Broglie. Schrödinger został również poproszony o omówienie pracy de Broglie na seminarium prowadzonym zarówno przez Uniwersytet w Zurychu, jak i inny uniwersytet, ETH Zurich.
• Boltzmann. Schrödinger uważał statystyczne podejście Boltzmanna do fizyki za „pierwszą miłość do nauki”, a znaczna część jego naukowego wykształcenia była kontynuowana w tradycji Boltzmanna.
• Poprzednie prace Schrödingera dotyczące kwantowej teorii gazów, w której badano gazy z punktu widzenia mechaniki kwantowej. W jednym ze swoich artykułów na temat kwantowej teorii gazów „O teorii gazu Einsteina” Schrödinger zastosował teorię de Broglie'a do fal materii, aby pomóc wyjaśnić zachowanie gazów.

W 1933 roku, w tym samym roku, w którym zdobył Nagrodę Nobla, Schrödinger zrezygnował z profesury na Uniwersytecie Berlin, do którego dołączył w 1927 r., W odpowiedzi na nazistowskie przejęcie Niemiec i zwolnienie Żydów naukowcy. Następnie przeniósł się do Anglii, a później do Austrii. Jednak w 1938 r. Hitler najechał Austrię, zmuszając Schrödingera, obecnie uznanego antynazistowskiego, do ucieczki do Rzymu.

W 1939 r. Schrödinger przeniósł się do Dublina w Irlandii, gdzie pozostał do powrotu do Wiednia w 1956 r. Schrödinger zmarł na gruźlicę 4 stycznia 1961 r. W Wiedniu, mieście, w którym się urodził. Miał 73 lata.

• Fischer E. Wszyscy jesteśmy aspektami jednej istoty: wprowadzenie do Erwina Schrödingera.Soc Res, 1984; 51(3): 809-835.
• Heitler W. “Erwin Schrödinger, 1887–1961.” Biogr Mem Fellows Royal Soc, 1961; 7: 221-228.
• Masters B. “Ścieżka Erwina Schrödingera do mechaniki fal.” Opt Photonics News, 2014; 25(2): 32-39.
• Moore W. Schrödinger: Życie i myśl. Cambridge University Press; 1989.
• Schrödinger: Stulecie obchodów polimodii. Ed. Clive Kilmister, Cambridge University Press; 1987.
• Schrödinger E. “Quantisierung als Eigenwertproblem, erste Mitteilung.”Ann. Phys., 1926; 79: 361-376.
• Teresi D. Samotny strażnik mechaniki kwantowej. Witryna New York Times. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html. 1990.