شرودنجر إروين: حقائق مثيرة للاهتمام من الحياة والسيرة والاكتشافات والصور والاقتباسات. قطة شرودنجر. كيف أدت تجربة فكرية إلى النقل الآني والتواصل الكمي

يحتوي كتاب "أعمال مختارة في ميكانيكا الكم" على الأعمال الرئيسية لإروين شروتنغر في ميكانيكا الكم والقضايا ذات الصلة.

الكتاب مخصص لعلماء الفيزياء - الباحثين وطلاب الدراسات العليا والطلاب، وكذلك الكيميائيين ومؤرخي العلوم وغيرهم من المتخصصين المهتمين بمشاكل الفيزياء النظرية.

القط الكمي للكون

يُطلق على هذا الكتاب اسم "الوصية الفلسفية لإروين شرودنغر". إنه يحدد النظرة العالمية لعالم الطبيعة الذي كان له تأثير كبير على تطور الفيزياء الحديثة.

كل شيء ممكن حتى يتم الاختيار.

تخيل أن لديك صندوقًا به قلب مشع وحاوية تحتوي على غاز سام. هناك احتمال بنسبة 50% أن يتفكك القلب وينشط الآلية التي تفتح الحاوية. إذا وضعت قطة في هذا الصندوق وأغلقته، فستظهر مفارقة شرودنغر. وفقًا لميكانيكا الكم، إذا لم تتم ملاحظة النواة، فسيتم وصف حالتها بمزيج من حالتين - نواة متحللة وغير متحللة، وبالتالي فإن القطة التي تجلس في صندوق تكون حية وميتة في نفس الوقت.

بالنسبة لأولئك الذين يريدون معرفة المزيد، بالنسبة لأولئك الذين يجرؤون على معرفة ما هي بالضبط مفارقة نظرية شرودنغر، بالنسبة لأولئك الذين يريدون معرفة ما هي الحياة من وجهة نظر الفيزياء، فقد كتب العالم العظيم كتابه الأخير والأفضل عمل.

محاضرات في الفيزياء

يحتوي الكتاب على محاضرات لعالم الفيزياء الرائد إ. شرودنغر في الديناميكا الحرارية الإحصائية وميكانيكا الكم، ويتضمن أيضًا محاضرة نوبل.

نظرتي للعالم

يُطلق على هذا الكتاب اسم "الوصية الفلسفية لإروين شرودنغر".

إنه يحدد النظرة العالمية لعالم الطبيعة الذي كان له تأثير كبير على تطور الفيزياء الحديثة. نحن نتعامل مع حالة نادرة إلى حد ما عندما يتعمق أحد أعظم علماء الطبيعة في مشاكل فلسفية لا علاقة لها بالعلوم الطبيعية الحديثة. يوضح شرودنجر بوضوح أنه في الصورة الحديثة للعالم، يجب مراجعة الأفكار والتقييمات الموروثة من الماضي وجعلها متوافقة مع البيانات الجديدة. كما ينتقد تعاليم المفكرين الغربيين: أبيقور، وسبينوزا، وشوبنهاور، وهيكل، وبرتراند راسل.

على موجة الكون. مفارقات الكم

صاغ إروين شرودنغر تجربة فكرية شهيرة لإثبات سخافة التفسير الفيزيائي لنظرية الكم التي دافع عنها معاصروه مثل نيلز بور وفيرنر هايزنبرغ.

قطة شرودنغر، بين الحياة والموت، تنتظر المراقب الذي سيقرر مصيره. أصبحت هذه الصورة الحية على الفور رمزًا لميكانيكا الكم، التي تتناقض مع الحدس بنفس الطريقة التي يستعصي فيها الفهم على الوضع في قطة، حية وميتة في نفس الوقت.

فاز شرودنجر بهذه المعركة، لكن اسمه مكتوب إلى الأبد بأحرف من ذهب في تاريخ العلم بفضل المعادلة الموجية - الأداة الرئيسية لوصف العالم المادي على المقياس الذري.

العلم والإنسانية

مؤلف الكتاب هو أحد مبدعي ميكانيكا الكم والحائز على جائزة جائزة نوبلدكتوراه في الفيزياء 1933 - يثير تساؤلات حول دور العلم في حياة الإنسان وقيمه معرفة علميةوأخلاقيات المعلم؛ أسئلة حول العلاقة بين العقل والمادة، الشكل والمضمون، الاختلافات بين أفكار الفيزياء الحديثة وأفكار “فيزياء ما قبل الكم”.

الكتاب موجه إلى مجموعة واسعة من القراء المهتمين بالمشاكل العالمية للعلوم والفلسفة.

الطبيعة والإغريق

ويلفت مؤلف الكتاب، وهو أحد مبدعي ميكانيكا الكم، والحائز على جائزة نوبل في الفيزياء، إلى ضرورة دراسة الفكر العلمي عند اليونانيين القدماء، الذي يشكل أساس المعرفة العلمية الحديثة، ويتمتع بالنزاهة التي يتمتع بها الأخير يفتقر.

هيكل الزمان والمكان للكون

الكتاب عبارة عن ترجمة لكتابين مشهورين - دورات محاضرات لأحد أعظم علماء الفيزياء في القرن العشرين، إي. شرودنغر (1887-1961) - "بنية الزمكان" (1950) و"الأكوان المتوسعة" " (1956).

في السابق، لم تتم ترجمة هذه الكتب إلى اللغة الروسية. يحتوي على مخطط موجز للبناء البديهي للهندسة الريمانية للزمكان رباعي الأبعاد. بالإضافة إلى المواد التقليدية، تمت مناقشة ما يلي بالتفصيل: قوانين الحفظ في النظرية النسبية العامة، وتعميمات هذه النظرية على حالات الاتصال والمقاييس غير المتماثلة، وما إلى ذلك.

يتم عرض حلول دي سيتر لمعادلات أينشتاين الكونية. يتم التعامل مع هندسة وفيزياء أكوان دي سيتر بنعمة كبيرة.

للباحثين وطلاب الدراسات العليا والطلاب المتخصصين في مجال الفيزياء النظرية والفيزياء الفلكية.

العقل والمادة

في هذا الكتاب، يدرس عالم الفيزياء النمساوي الرائد إي. شرودنغر المسائل التي تعتبر تقليديًا من اختصاص الفلاسفة واللاهوتيين والمحللين النفسيين والسياسيين: هل العقل والمادة، الموضوع والموضوع، الذات الداخلية والعالم الخارجي شيئان مختلفان تمامًا أم أنهما مختلفان تمامًا؟ نفس الشيء ما هو المكان الذي يشغله الوعي في عملية تطور الحياة، وما الذي يكمن وراء الأخلاق، هل لا يزال من الممكن توقع التطور البيولوجي للإنسان الحديث وكيف سيحدث تطوره الفكري.

ما هي الحياة من وجهة نظر الفيزياء؟

إروين رودولف جوزيف ألكسندر شرودنغر هو فيزيائي نظري نمساوي وحائز على جائزة نوبل في الفيزياء.

أحد مطوري ميكانيكا الكم والنظرية الموجية للمادة. في عام 1945، كتب شرودنغر كتاب "ما هي الحياة من وجهة نظر الفيزياء؟"، والذي كان له تأثير كبير على تطور الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية.

يلقي هذا الكتاب نظرة فاحصة على العديد من القضايا الحاسمة. والسؤال الأساسي هو: "كيف يمكن للفيزياء والكيمياء تفسير تلك الظواهر في المكان والزمان التي تحدث داخل الكائن الحي؟" إن قراءة هذا الكتاب لن توفر لك مادة نظرية واسعة النطاق فحسب، بل ستجعلك أيضًا تفكر في ماهية الحياة بشكل أساسي؟

ما هي الحياة؟

في هذا الكتاب الصغير ولكن الغني بالمعلومات، والذي يستند إلى محاضرات المؤلف العامة، درس الفيزيائي النمساوي الشهير إروين شرودنغر قضايا محددة تتعلق بتطبيق الأفكار الفيزيائية في علم الأحياء. من موقع الفيزياء النظرية، يناقش شرودنغر المشاكل العامة للنهج الفيزيائي لمختلف ظواهر الحياة، وأسباب المجهرية، وتعدد الذرات في الجسم، وآلية الوراثة والطفرات.

يمتلك شرودنجر عددًا من النتائج الأساسية في مجال نظرية الكم، والتي شكلت أساس ميكانيكا الموجة: فقد صاغ معادلات موجية (معادلات شرودنجر الثابتة والمعتمدة على الزمن)، وأظهر هوية الشكلية التي طورها وميكانيكا المصفوفة، وطور - نظرية الاضطراب الميكانيكي، وحصلت على حلول لعدد من المشاكل المحددة. اقترح شرودنجر تفسيرًا أصليًا للمعنى الفيزيائي للدالة الموجية؛ وفي السنوات اللاحقة، انتقد مرارًا وتكرارًا تفسير كوبنهاجن المقبول عمومًا لميكانيكا الكم (مفارقة "قطة شرودنغر"، وما إلى ذلك). بالإضافة إلى ذلك، فهو مؤلف العديد من الأوراق البحثية في مختلف مجالات الفيزياء: الميكانيكا الإحصائية والديناميكا الحرارية، والفيزياء العازلة، ونظرية الألوان، والديناميكا الكهربائية، والنسبية العامة وعلم الكونيات؛ قام بعدة محاولات لبناء نظرية المجال الموحد. في كتاب "ما هي الحياة؟" تحول شرودنجر إلى مشاكل علم الوراثة، حيث نظر إلى ظاهرة الحياة من وجهة نظر الفيزياء. وقد أولى اهتماماً كبيراً بالجوانب الفلسفية للعلوم، والمفاهيم الفلسفية القديمة والشرقية، وقضايا الأخلاق والدين.

سيرة شخصية

الأصل والتعليم (1887-1910)

كان إروين شرودنجر الطفل الوحيد في عائلة فيينا الثرية والمثقفة. كان والده رودولف شرودنغر، وهو مالك ناجح لمصنع قماش مشمع ومشمع، يتميز باهتمامه بالعلم و منذ وقت طويلشغل منصب نائب رئيس جمعية علم النبات والحيوان في فيينا. كانت والدة إروين، جورجينا إميليا بريندا، ابنة الكيميائي ألكسندر باور، الذي حضر رودولف شرودنغر محاضراته أثناء دراسته في المدرسة التقنية العليا الإمبراطورية الملكية في فيينا (K. k. Technischen Hochschule). ساهمت البيئة الأسرية والتواصل مع الآباء المتعلمين تعليماً عالياً في تشكيل اهتمامات الشاب إروين المتنوعة. حتى سن الحادية عشرة، تلقى تعليمه في المنزل، وفي عام 1898 دخل صالة الألعاب الرياضية الأكاديمية المرموقة (الألمانية)، حيث درس مواضيع إنسانية بشكل أساسي. كانت الدراسة سهلة بالنسبة لشرودنجر، حيث أصبح أفضل طالب في كل فصل. كرس الكثير من الوقت لقراءة ودراسة اللغات الأجنبية. كانت جدته لأمه إنجليزية، لذلك أتقن اللغة منذ سن مبكرة. أحب الذهاب إلى المسرح. لقد أحب بشكل خاص مسرحيات فرانز جريلبارزر، التي عُرضت في مسرح بورغ.

بداية المهنة العلمية (1911-1921)

في أكتوبر 1911، بعد خدمة لمدة عام في الجيش النمساوي، عاد شرودنغر إلى المعهد الثاني للفيزياء في جامعة فيينا كمساعد لإكسنر. قام بتدريس ورش عمل في الفيزياء وشارك أيضًا في الدراسات التجريبية التي أجريت في مختبر إكسنر. في عام 1913، تقدم شرودنجر بطلب للحصول على لقب Privatdozent، وبعد اتخاذ الإجراءات المناسبة (تقديم مقال علمي، إلقاء "محاضرة اختبارية"، وما إلى ذلك)، في بداية عام 1914 وافقت الوزارة عليه للحصول على هذا اللقب (التأهيل). ). أخرت الحرب العالمية الأولى بداية مسيرة شرودنغر التعليمية النشطة لعدة سنوات. تم تجنيد الفيزيائي الشاب في الجيش وخدم في المدفعية في مناطق هادئة نسبيًا بالجبهة الجنوبية الغربية للنمسا: في رايبل ()، كوماروم، ثم في بروسيكو وفي منطقة تريست. في عام 1917 تم تعيينه مدرسًا للأرصاد الجوية في مدرسة الضباط في فينر نويشتات. وقد أتاح له هذا الأسلوب من الخدمة وقتًا كافيًا لقراءة المؤلفات المتخصصة والعمل على حل المشكلات العلمية.

في نوفمبر 1918، عاد شرودنجر إلى فيينا، وفي هذا الوقت تقريبًا تلقى عرضًا لتولي منصب أستاذ استثنائي للفيزياء النظرية في جامعة تشيرنيفتسي. ومع ذلك، بعد انهيار الإمبراطورية النمساوية المجرية، أصبحت هذه المدينة في بلد آخر، لذلك ضاعت هذه الفرصة. أجبره الوضع الاقتصادي الصعب للبلاد والأجور المنخفضة وإفلاس شركة العائلة على البحث عن مكان عمل جديد، بما في ذلك في الخارج. سنحت فرصة مناسبة في خريف عام 1919، عندما دعا ماكس فين، رئيس معهد الفيزياء في جامعة يينا، شرودنغر لتولي منصب مساعده وأستاذ مشارك في قسم الفيزياء النظرية. قبل النمساوي هذا العرض بسعادة وانتقل إلى جينا في أبريل 1920 (حدث هذا مباشرة بعد زفافه). بقي شرودنجر في جينا لمدة أربعة أشهر فقط: وسرعان ما انتقل إلى شتوتغارت ليشغل منصب أستاذ استثنائي في المدرسة التقنية العليا المحلية (جامعة شتوتغارت الآن). كان أحد العوامل المهمة في سياق ارتفاع التضخم هو الزيادة الكبيرة في الرواتب. ومع ذلك، سرعان ما بدأت مؤسسات أخرى في تقديم ظروف أفضل ومنصب أستاذ الفيزياء النظرية - جامعات بريسلاو وكيل وهامبورغ وفيينا. اختار شرودنغر الجامعة الأولى وغادر شتوتغارت بعد فصل دراسي واحد فقط. في بريسلاو، ألقى العالم محاضرات خلال الفصل الصيفي، وفي نهايته غير مكان عمله مرة أخرى، حيث ترأس قسم الفيزياء النظرية المرموق في جامعة زيورخ.

زيورخ - برلين (1921-1933)

انتقل شرودنجر إلى زيورخ في صيف عام 1921. كانت الحياة هنا أكثر استقرارًا من الناحية المادية، فقد وفرت الجبال المجاورة للعالم الذي أحب تسلق الجبال والتزلج فرصًا مريحة للاستجمام، كما أنشأ التواصل مع الزملاء المشهورين بيتر ديبي وبول شيرير وهيرمان ويل، الذين عملوا في كلية زيورخ للفنون التطبيقية المجاورة، الجو اللازمللإبداع العلمي . الوقت الذي يقضيه في زيورخ طغى عليه مرض خطير في 1921-1922؛ تم تشخيص إصابة شرودنغر بالسل الرئوي، فاضطر إلى قضاء تسعة أشهر في منتجع أروسا في جبال الألب السويسرية. من الناحية الإبداعية، كانت سنوات زيورخ هي الأكثر إثمارًا بالنسبة لشرودنغر، الذي كتب هنا أعماله الكلاسيكية عن ميكانيكا الموجات. ومن المعروف أن فايل قدم له مساعدة كبيرة في التغلب على الصعوبات الرياضية.

إن الشهرة التي جلبها له عمل شرودنغر الرائد جعلته أحد أبرز المرشحين للمنصب المرموق أستاذ الفيزياء النظرية في جامعة برلين، والذي أصبح شاغرا باستقالة ماكس بلانك. بعد رفض أرنولد سومرفيلد والتغلب على الشكوك حول ما إذا كان سيترك زيورخ الحبيب، قبل شرودنغر هذا العرض وفي 1 أكتوبر 1927، بدأ في أداء واجباته الجديدة. في برلين، وجد الفيزيائي النمساوي أصدقاء وأشخاص متشابهين في التفكير في مواجهة ماكس بلانك، ألبرت أينشتاين، ماكس فون لاو، الذي شارك وجهات نظره المحافظة حول ميكانيكا الكم ولم يتعرف على تفسير كوبنهاغن. في الجامعة، ألقى شرودنغر محاضرات في أقسام مختلفة من الفيزياء، وأجرى ندوات، وقاد ندوة فيزياء، وشارك في الأحداث التنظيمية، لكنه بشكل عام ظل منفصلاً، كما يتضح من غياب الطلاب. وكما لاحظ فيكتور فايسكوبف، الذي عمل في وقت ما كمساعد شرودنغر، فإن الأخير "لعب دور الدخيل في الجامعة".

أكسفورد - غراتس - غنت (1933-1939)

وصف شرودنجر الوقت الذي أمضيته في برلين بأنه "سنوات رائعة قمت فيها بالتدريس والتعلم". وانتهت هذه المرة في عام 1933، بعد وصول هتلر إلى السلطة. في صيف هذا العام، قرر العالم في منتصف العمر بالفعل، الذي لم يعد يريد البقاء تحت حكم النظام الجديد، تغيير الوضع مرة أخرى. ومن الجدير بالذكر أنه على الرغم من موقفه السلبي تجاه النازية، إلا أنه لم يعبر عنها علنًا ولم يرغب في التدخل في السياسة، وكان من المستحيل تقريبًا الحفاظ على عدم تسييسه في ألمانيا في ذلك الوقت. وقال شرودنغر نفسه، وهو يشرح أسباب رحيله: "لا أستطيع أن أتحمل عندما يضايقني الناس بشأن السياسة". قام الفيزيائي البريطاني فريدريك ليندمان (لاحقًا اللورد شيرويل)، الذي زار ألمانيا في ذلك الوقت، بدعوة شرودنغر إلى جامعة أكسفورد. الذهاب الى راحة الصيفإلى جنوب تيرول، لم يعد العالم أبدًا إلى برلين وفي أكتوبر 1933 وصل هو وزوجته إلى أكسفورد. وبعد وقت قصير من وصوله، علم أنه حصل على جائزة نوبل في الفيزياء (بالتقاسم مع بول ديراك) "لاكتشاف أشكال جديدة ومثمرة للنظرية الذرية". وفي سيرته الذاتية المكتوبة بهذه المناسبة، قدم شرودنغر التقييم التالي لأسلوب تفكيره:

في أكسفورد، أصبح شرودنغر زميلًا في كلية المجدلية، دون واجبات تدريسية، وكان يتلقى، إلى جانب مهاجرين آخرين، تمويلًا من الصناعة الكيميائية الإمبراطورية. ومع ذلك، لم يتمكن أبدًا من التعود على البيئة المحددة لواحدة من أقدم الجامعات في إنجلترا. وكان أحد أسباب ذلك هو عدم الاهتمام بالفيزياء النظرية الحديثة في جامعة أكسفورد، والتي كانت تركز بشكل أساسي على تدريس العلوم الإنسانية واللاهوتية التقليدية، مما جعل العالم يشعر بأنه لا يستحق منصبه الرفيع وراتبه الكبير، الذي كان يطلق عليه أحيانًا نوعاً ما. من الصدقات. كان الجانب الآخر من انزعاج شرودنغر في جامعة أكسفورد هو الحياة الاجتماعية، التي كانت مليئة بالاتفاقيات والإجراءات الشكلية، والتي اعترف بأنها تقيد حريته. كان الوضع معقدًا بسبب الطبيعة غير العادية لسلوكه الشخصي و حياة عائليةمما تسبب في فضيحة حقيقية في دوائر أكسفورد الدينية. على وجه الخصوص، دخل شرودنغر في صراع حاد مع أستاذ اللغة الإنجليزية وآدابها كلايف لويس. كل هذه المشاكل، بالإضافة إلى تقليص برنامج تمويل العلماء المهاجرين في بداية عام 1936، أجبرت شرودنجر على التفكير في خيارات لمتابعة مهنة خارج أكسفورد. بعد زيارة إدنبرة، في خريف عام 1936 قبل عرضًا بالعودة إلى وطنه وتولي منصب أستاذ الفيزياء النظرية في جامعة غراتس.

لم تدم إقامة شرودنغر في النمسا طويلاً: ففي مارس 1938، حدثت عملية ضم البلاد، ونتيجة لذلك أصبحت جزءًا من ألمانيا النازية. بناء على نصيحة رئيس الجامعة، كتب العالم "خطاب مصالحة" معه حكومة جديدةوالذي نُشر في 30 مارس في صحيفة Tagespost في غراتس وأثار ردود فعل سلبية من الزملاء المهاجرين. إلا أن هذه التدابير لم تساعد: فقد طُرد العالم من منصبه بسبب عدم موثوقيته السياسية؛ تلقى إخطارًا رسميًا في أغسطس 1938. وإدراكًا منه أن مغادرة البلاد قد تكون مستحيلة قريبًا، غادر شرودنغر النمسا على عجل وتوجه إلى روما (كانت إيطاليا الفاشية في ذلك الوقت الدولة الوحيدة التي لم تكن بحاجة إلى تأشيرة للسفر إليها). بحلول هذا الوقت، كان قد أقام علاقة مع رئيس وزراء أيرلندا، إيمون دي فاليرا، عالم الرياضيات من خلال التدريب، الذي خطط لتنظيم نظير لمعهد برينستون للدراسات العليا في دبلن. حصل دي فاليرا، الذي كان آنذاك في جنيف كرئيس لجمعية عصبة الأمم، على تأشيرة عبور لشرودنجر وزوجته للسفر عبر أوروبا. وفي خريف عام 1938، وبعد توقف قصير في سويسرا، وصلوا إلى أكسفورد. أثناء تنظيم المعهد في دبلن، وافق العالم على شغل منصب مؤقت في غنت، بلجيكا، مدفوع الأجر من مؤسسة فرانكي. وهنا وجده اندلاع الحرب العالمية الثانية. بفضل تدخل دي فاليرا، تمكن شرودنجر، الذي اعتُبر مواطنًا ألمانيًا بعد عملية الضم (وبالتالي دولة معادية)، من السفر عبر إنجلترا ووصل إلى عاصمة أيرلندا في 7 أكتوبر 1939.

دبلن - فيينا (1939-1961)

أقر البرلمان الأيرلندي التشريع المنشئ لمعهد دبلن للدراسات العليا في يونيو 1940. شرودنغر، الذي أصبح أول أستاذ لأحد القسمين الأصليين للمعهد، مدرسة الفيزياء النظرية، تم تعيينه أيضًا أول مدير (رئيس) لهذه المؤسسة. أتيحت الفرصة للموظفين الآخرين في المعهد الذين ظهروا لاحقًا، ومن بينهم العلماء المشهورون والتر هيتلر ولاجوس جانوسي (هونج) وكورنيليوس لانكزوس، بالإضافة إلى العديد من علماء الفيزياء الشباب، للتركيز بشكل كامل على العمل البحثي. نظم شرودنغر ندوة دائمة، وألقى محاضرات في جامعة دبلن، وبدأ مدارس صيفية سنوية في المعهد، يحضرها كبار الفيزيائيين في أوروبا. خلال السنوات التي قضاها في أيرلندا، أصبحت اهتماماته العلمية الرئيسية هي نظرية الجاذبية والقضايا التي تقع عند تقاطع الفيزياء والبيولوجيا. عمل مديراً لقسم الفيزياء النظرية عامي 1940-1945 ومن عام 1949 إلى عام 1956، عندما قرر العودة إلى وطنه.

على الرغم من أنه بعد نهاية الحرب، تلقى شرودنجر عروضًا متكررة للانتقال إلى النمسا أو ألمانيا، إلا أنه رفض هذه الدعوات، ولم يرغب في مغادرة منزله. فقط بعد التوقيع على معاهدة الدولة النمساوية وانسحاب قوات الحلفاء من البلاد وافق على العودة إلى وطنه. وفي بداية عام 1956، وافق رئيس النمسا على مرسوم يقضي بمنح العالم منصبًا شخصيًا كأستاذ للفيزياء النظرية في جامعة فيينا. وفي أبريل من نفس العام، عاد شرودنغر إلى فيينا وتولى منصبه رسميًا، حيث ألقى محاضرة بحضور عدد من المشاهير ومن بينهم رئيس الجمهورية. وكان ممتنًا للحكومة النمساوية التي رتبت له العودة إلى حيث بدأ حياته المهنية. وبعد ذلك بعامين، ترك العالم المريض في كثير من الأحيان الجامعة، واستقال. أمضى السنوات الأخيرة من حياته بشكل رئيسي في قرية ألباخ التيرولية. توفي شرودنغر نتيجة تفاقم مرض السل في أحد مستشفيات فيينا في 4 يناير 1961 ودُفن في ألباخ.

الحياة الشخصية

منذ ربيع عام 1920، تزوج شرودنغر من آن ماري بيرتل من سالزبورغ، والتي التقى بها في صيف عام 1913 في سيهام، أثناء إجراء تجارب على كهرباء الغلاف الجوي. واستمر هذا الزواج حتى نهاية حياة العالم، على الرغم من انتظام شؤون الزوجين على الجانب. لذلك، كان من بين عشاق آن ماري زملاء زوجها بول إيوالد (إنجليزي) وهيرمان ويل. كان لشرودنجر بدوره علاقات عديدة مع شابات، اثنتان منهن ما زلن مراهقات (مع إحداهن أمضى إجازة في أروسا في شتاء عام 1925، حيث عمل خلالها بشكل مكثف على إنشاء ميكانيكا الأمواج). على الرغم من أن إروين وآن ماري لم يكن لديهما أطفال، إلا أن العديد من أبناء شرودنغر غير الشرعيين معروفون. والدة أحدهم، هيلدا مارش، زوجة آرثر مارش (ألماني)، أحد أصدقاء العالم النمساويين، أصبحت "الزوجة الثانية" لشرودنجر. في عام 1933، عندما غادر ألمانيا، كان قادرًا على التفاوض بشأن التمويل في أكسفورد ليس فقط لنفسه، ولكن أيضًا للمسيرات؛ في ربيع عام 1934، أنجبت هيلدا ابنة من شرودنغر، روث جورجين مارش. في العام التالي، عادت المسيرات إلى إنسبروك. لقد صدم أسلوب الحياة الحر هذا سكان أكسفورد البيوريتانيين، والذي كان أحد أسباب الانزعاج الذي شعر به شرودنغر هناك. كان لديه طفلان آخران غير شرعيين أثناء إقامته في دبلن. ابتداءً من أربعينيات القرن العشرين، كانت آن ماري تدخل المستشفى بانتظام بسبب نوبات الاكتئاب.

لاحظ كتاب السيرة الذاتية والمعاصرون مرارًا وتكرارًا تنوع اهتمامات شرودنغر ومعرفته العميقة بالفلسفة والتاريخ. كان يتحدث ست لغات أجنبية (بالإضافة إلى "صالة الألعاب الرياضية" اليونانية واللاتينية القديمة، وهي الإنجليزية والفرنسية والإسبانية والإيطالية)، وقرأ الأعمال الكلاسيكية في الأصل وترجمها، وكتب الشعر (نُشرت مجموعة في عام 1949). )، وكان مولعا بالنحت.

النشاط العلمي

العمل المبكر والتجريبي

في بداية مسيرته العلمية، قام شرودنجر بالكثير من الأبحاث النظرية والتجريبية التي تتوافق مع اهتمامات أستاذه فرانز إكسنر - الهندسة الكهربائية وكهرباء الغلاف الجوي والنشاط الإشعاعي، ودراسة خواص العوازل الكهربائية. في الوقت نفسه، درس العالم الشاب بنشاط القضايا النظرية البحتة للميكانيكا الكلاسيكية، ونظرية التذبذبات، ونظرية الحركة البراونية، والإحصاءات الرياضية. في عام 1912، بناءً على طلب جامعي "Handbuch der Elektrizit?t und des Magnetismus" (Handbuch der Elektrizit?t und des Magnetismus)، كتب مقالة مراجعة كبيرة بعنوان "العوازل الكهربائية"، والتي كانت دليلاً على الاعتراف بجهوده. العمل في العالم العلمي. في نفس العام، قدم شرودنغر تقديرًا نظريًا للتوزيع المحتمل على ارتفاع المواد المشعة، وهو أمر مطلوب لتفسير النشاط الإشعاعي المرصود في الغلاف الجوي، وفي أغسطس 1913 في سيهام أجرى قياسات تجريبية مقابلة، مؤكدا بعض استنتاجات فيكتور فرانز هيس حول عدم كفاية تركيز منتجات الاضمحلال لتفسير جو التأين المقاس. لهذا العمل، حصل شرودنغر على جائزة هايتنغر () من الأكاديمية النمساوية للعلوم في عام 1920. وشملت الدراسات التجريبية الأخرى التي أجراها العالم الشاب عام 1914 اختبار صيغة الضغط الشعري في فقاعات الغاز ودراسة خصائص إشعاع بيتا الناعم الناتج عند سقوط أشعة جاما على سطح معدني. آخر وظيفةأدى مع صديقه المجرب فريتز كولراوش (ألمانية). في عام 1919، أجرى شرودنجر تجربته الفيزيائية الأخيرة (دراسة تماسك الأشعة المنبعثة بزاوية كبيرة مع بعضها البعض) وركز بعد ذلك على البحث النظري.

عقيدة اللون

تم إيلاء اهتمام خاص في مختبر إكسنر لنظرية اللون، واستمرار وتطوير عمل توماس يونغ، وجيمس كليرك ماكسويل وهيرمان هيلمهولتز في هذا المجال. تعامل شرودنغر مع الجانب النظري للقضية، وقدم مساهمة مهمة في قياس الألوان. وقد عُرضت نتائج العمل في مقال كبير نُشر في مجلة Annalen der Physik عام 1920. لم يتخذ العالم مثلثًا ملونًا مسطحًا كأساس، بل اتخذ مساحة لونية ثلاثية الأبعاد، والتي تكون ناقلاتها الأساسية ثلاثة ألوان أساسية. توجد الألوان الطيفية النقية على سطح شكل معين (مخروط اللون)، في حين يشغل حجمها ألوان مختلطة (على سبيل المثال، الأبيض). كل لون محدد له نصف القطر الخاص به في مساحة اللون هذه. كانت الخطوة التالية في اتجاه ما يسمى بقياس الألوان الأعلى هي التعريف الصارم لعدد من الخصائص الكمية (مثل السطوع) من أجل التمكن من مقارنة قيمها النسبية بشكل موضوعي للألوان المختلفة. وللقيام بذلك، قدم شرودنغر، متبعًا فكرة هيلمهولتز، قوانين الهندسة الريمانية في الفضاء اللوني ثلاثي الأبعاد، ويجب أن تكون أقصر مسافة بين نقطتين محددتين في هذا الفضاء (على طول الخط الجيوديسي) بمثابة قيمة كمية للفرق. بين لونين. كما اقترح مقياسًا محددًا لمساحة اللون، مما جعل من الممكن حساب سطوع الألوان وفقًا لقانون فيبر-فيشنر.

في السنوات اللاحقة، خصص شرودنغر العديد من الأعمال للسمات الفسيولوجية للرؤية (خاصة لون النجوم التي يتم رصدها في الليل)، وكتب أيضًا مراجعة كبيرة عن الإدراك البصري للطبعة القادمة من الكتاب المدرسي الشهير لمولر بوييه ليربوش دير فيزيك. . وفي بحث آخر، درس تطور رؤية الألوان، محاولًا ربط حساسية العين للضوء ذو الأطوال الموجية المختلفة مع التركيب الطيفي للإشعاع الشمسي. وفي الوقت نفسه، كان يعتقد أن العصي غير الحساسة للألوان (المستقبلات الشبكية المسؤولة عن رؤية الشفق) نشأت في مراحل أقدم بكثير من التطور (ربما حتى بين الكائنات القديمة التي عاشت أسلوب حياة تحت الماء) مقارنة بالمخاريط. ويدعي أن هذه التغيرات التطورية يمكن تتبعها في بنية العين. بفضل عمله، بحلول منتصف عشرينيات القرن العشرين، اكتسب شرودنغر سمعة كواحد من الخبراء الرائدين في نظرية الألوان، ومع ذلك، منذ ذلك الوقت فصاعدًا، انشغل اهتمامه تمامًا بمشاكل مختلفة تمامًا، وفي السنوات اللاحقة لم يعد أبدًا لهذا الموضوع.

الفيزياء الإحصائية

تأثر شرودنغر، الذي تلقى تعليمه في جامعة فيينا، بشكل كبير بمواطنه الشهير لودفيج بولتزمان وعمله وأساليبه. بالفعل في إحدى مقالاته الأولى (1912)، قام بتطبيق أساليب النظرية الحركية لوصف الخصائص المغناطيسية للمعادن. على الرغم من أن هذه النتائج حققت نجاحًا محدودًا ولا يمكن أن تكون صحيحة بشكل عام في غياب إحصائيات الكم الصحيحة للإلكترونات، إلا أن شرودنغر سرعان ما قرر تطبيق منهج بولتزمان على مشكلة أكثر تعقيدًا - بناء النظرية الحركية للمواد الصلبة، وعلى وجه الخصوص، وصف عمليتي التبلور والذوبان. بناءً على آخر النتائج التي توصل إليها بيتر ديباي، قام الفيزيائي النمساوي بتعميم معادلة الحالة للسائل وفسر المعلمة فيها (درجة الحرارة الحرجة) على أنها نقطة الانصهار. بعد اكتشاف الحيود عام 1912 الأشعة السينيةنشأت المشكلة في الوصف النظري لهذه الظاهرة، وعلى وجه الخصوص، في مراعاة تأثير الحركة الحرارية للذرات على بنية أنماط التداخل المرصودة. في بحث نُشر عام 1914، نظر شرودنغر (بشكل مستقل عن ديباي) في هذه المشكلة في إطار نموذج الشبكات الديناميكية بورن-فون كارمان وحصل على اعتماد درجة الحرارة للتوزيع الزاوي لكثافة الأشعة السينية. وسرعان ما تم تأكيد هذا الاعتماد تجريبيا. كانت هذه الأعمال وغيرها من أعمال شرودنغر المبكرة محل اهتمامه أيضًا من وجهة نظر إنشاء البنية الذرية للمادة ومواصلة تطوير النظرية الحركية، والتي، في رأيه، كانت ستحل أخيرًا محل نماذج الوسائط المستمرة في المستقبل. .

أثناء خدمته العسكرية، درس شرودنغر مشكلة التقلبات الديناميكية الحرارية والظواهر ذات الصلة، مع إيلاء اهتمام خاص لعمل ماريان سمولوتشوسكي. بعد نهاية الحرب، أصبحت الفيزياء الإحصائية واحدة من الموضوعات الرئيسية في عمل شرودنغر، وقد خصص لها أكبر عدد من الأعمال التي كتبها في النصف الأول من عشرينيات القرن العشرين. وهكذا، في عام 1921، جادل بشأن الفرق بين نظائر نفس العنصر من وجهة نظر الديناميكا الحرارية (ما يسمى بمفارقة جيبس)، على الرغم من أنه قد لا يمكن تمييزها كيميائيًا عمليًا. في عدد من المقالات، أوضح شرودنغر أو أوضح نتائج محددة حصل عليها زملاؤه في مختلف قضايا الفيزياء الإحصائية (السعة الحرارية المحددة للمواد الصلبة، والتوازن الحراري بين الضوء والضوء). موجات صوتيةوما إلى ذلك وهلم جرا). استخدمت بعض هذه الأوراق الاعتبارات الكمومية، على سبيل المثال، في ورقة بحثية عن الحرارة النوعية للهيدروجين الجزيئي أو في منشورات عن نظرية الكم للغاز المثالي (المنحل). سبقت هذه الأعمال ظهور أعمال شاتيندراناث بوز وألبرت أينشتاين في صيف عام 1924، اللذين وضعا أسس إحصاءات الكم الجديدة (إحصاءات بوز-أينشتاين) وطبقاها على تطوير نظرية الكم للغاز المثالي أحادي الذرة. وقد انضم شرودنغر إلى دراسة تفاصيل هذه النظرية الجديدة، وناقش في ضوئها مسألة تحديد إنتروبيا الغاز. في خريف عام 1925، وباستخدام تعريف ماكس بلانك الجديد للإنتروبيا، اشتق تعبيرات لمستويات الطاقة الكمية للغاز ككل، بدلاً من جزيئاته الفردية. كان العمل على هذا الموضوع، والتواصل مع بلانك وأينشتاين، وكذلك التعرف على فكرة لويس دي برولي الجديدة حول الخصائص الموجية للمادة، بمثابة المتطلبات الأساسية لمزيد من البحث الذي أدى إلى إنشاء ميكانيكا الموجات. في عمله السابق مباشرة، نحو نظرية أينشتاين للغاز، أظهر شرودنغر أهمية مفهوم دي برولي لفهم إحصائيات بوز-آينشتاين.

في السنوات اللاحقة، عاد شرودنغر بانتظام في كتاباته إلى مسائل الميكانيكا الإحصائية والديناميكا الحرارية. خلال فترة دبلن من حياته، كتب العديد من الأعمال حول أساسيات نظرية الاحتمالات، والجبر البولي، وتطبيق الأساليب الإحصائية لتحليل القراءات من أجهزة كشف الأشعة الكونية. في كتاب "الديناميكا الحرارية الإحصائية" (1946)، الذي كتبه على أساس سلسلة من المحاضرات التي ألقاها، درس العالم بالتفصيل بعض المشاكل الأساسية التي غالبًا ما لم تحظ باهتمام كافٍ في الكتب المدرسية العادية (صعوبات تحديد الإنتروبيا، وتكثيف بوز، والانحطاط وطاقة نقطة الصفر في البلورات والإشعاع الكهرومغناطيسي وما إلى ذلك). كرّس شرودنغر عدة مقالات لطبيعة القانون الثاني للديناميكا الحرارية، وقابلية عكس القوانين الفيزيائية في الزمن، والتي ربط اتجاهها بزيادة في الإنتروبيا (أشار في كتاباته الفلسفية إلى أنه ربما يكون الإحساس بالوقت بسبب حقيقة وجود الوعي البشري).

ميكانيكا الكم

بالفعل في السنوات الأولى من حياته المهنية العلمية، تعرف شرودنغر على أفكار نظرية الكم، التي تم تطويرها في أعمال ماكس بلانك، ألبرت أينشتاين، نيلز بور، أرنولد سومرفيلد وعلماء آخرين. تم تسهيل هذا التعارف من خلال العمل على بعض مشاكل الفيزياء الإحصائية، لكن العالم النمساوي في ذلك الوقت لم يكن مستعدا بعد للتخلي عن الأساليب التقليدية للفيزياء الكلاسيكية. وعلى الرغم من اعتراف شرودنغر بنجاحات نظرية الكم، إلا أن موقفه منها كان غامضا، وحاول، إن أمكن، عدم استخدام مناهج جديدة بكل ما فيها من غموض. وبعد ذلك بوقت طويل، بعد إنشاء ميكانيكا الكم، قال، متذكرًا هذه المرة:

بدأت منشورات شرودنغر الأولى حول النظرية الذرية والنظرية الطيفية في الظهور فقط في أوائل عشرينيات القرن العشرين، بعد معرفته الشخصية بسومرفيلد وفولفغانغ باولي وانتقاله للعمل في ألمانيا، التي كانت مركز تطور الفيزياء الجديدة. في يناير 1921، أكمل شرودنغر مقالته الأولى حول هذا الموضوع، حيث تناول في إطار نظرية بور-سومرفيلد تأثير تفاعل الإلكترونات على بعض سمات أطياف الفلزات القلوية. وكان من بين اهتماماته الخاصة إدخال الاعتبارات النسبية في نظرية الكم. وفي خريف عام 1922، قام بتحليل مدارات الإلكترون في الذرة من وجهة نظر هندسية، وذلك باستخدام أساليب عالم الرياضيات الشهير هيرمان ويل. أصبح هذا العمل، الذي أظهر أن المدارات الكمومية يمكن أن ترتبط بخصائص هندسية معينة، هو خطوة مهمةالذي تنبأ ببعض ملامح ميكانيكا الموجات. في وقت سابق من ذلك العام، اشتق شرودنجر صيغة لتأثير دوبلر النسبي للخطوط الطيفية، بناءً على فرضية الكمات الضوئية واعتبارات الحفاظ على الطاقة والزخم. ومع ذلك، كان لديه شكوك كبيرة حول صحة الاعتبارات الأخيرة في العالم المصغر. كان قريباً من فكرة أستاذه إكسنر حول الطبيعة الإحصائية لقوانين الحفظ، لذلك قبل بحماس ظهور مقال في ربيع عام 1924 لبور وكرامرز وسلاتر، يشير إلى إمكانية انتهاك هذه القوانين في العمليات الذرية الفردية (على سبيل المثال، في عمليات انبعاث الإشعاع). ورغم أن تجارب هانز جيجر ووالتر بوته سرعان ما أظهرت عدم توافق هذا الافتراض مع التجربة، إلا أن فكرة الطاقة كمفهوم إحصائي جذبت شرودنغر طوال حياته وناقشها في العديد من التقارير والمنشورات.

كان الدافع المباشر لتطوير ميكانيكا الموجات هو تعرف شرودنغر في أوائل نوفمبر 1925 على أطروحة لويس دي برولي، التي تحتوي على فكرة الخواص الموجية للمادة، وكذلك على مقالة أينشتاين حول نظرية الكم للغازات، والتي استشهد بعمل العالم الفرنسي. تم ضمان نجاح عمل شرودنغر في هذا الاتجاه من خلال إتقانه للأجهزة الرياضية المناسبة، ولا سيما تقنية حل مسائل القيمة الذاتية. وقد حاول شرودنغر تعميم موجات دي برولي على حالة الجسيمات المتفاعلة، مع مراعاة التأثيرات النسبية، مثل العالم الفرنسي. وبعد مرور بعض الوقت، تمكن من تمثيل مستويات الطاقة كقيم ذاتية لبعض المشغلين. ومع ذلك، فإن اختبار حالة أبسط ذرة - ذرة الهيدروجين - كان مخيبا للآمال: نتائج الحساب لم تتزامن مع البيانات التجريبية. وقد تم تفسير ذلك بحقيقة أن شرودنجر حصل في الواقع على معادلة نسبية، تُعرف الآن باسم معادلة كلاين-جوردون، وهي صالحة فقط للجسيمات ذات الدوران الصفري (لم يكن الدوران معروفًا بعد في ذلك الوقت). وبعد هذا الفشل، تخلى العالم عن هذا العمل ولم يعد إليه إلا بعد فترة، بعد أن اكتشف أن منهجه يعطي نتائج مرضية في التقريب غير النسبي.

في النصف الأول من عام 1926، تلقى محررو مجلة Annalen der Physik أربعة أجزاء من عمل شرودنغر الشهير "التكميم باعتباره مشكلة ذات قيمة ذاتية". في الجزء الأول (الذي تلقاه المحررون في 27 يناير 1926)، بدءًا من القياس البصري الميكانيكي لهاميلتون، اشتق المؤلف المعادلة الموجية، المعروفة الآن باسم معادلة شرودنغر المستقلة عن الزمن (الثابتة)، وطبقها لإيجاد منفصلة مستويات الطاقة لذرة الهيدروجين. واعتبر العالم أن الميزة الرئيسية لنهجه هي أن "القواعد الكمومية لم تعد تحتوي على "متطلب العدد الصحيح" الغامض: يمكن الآن تتبعه، إذا جاز التعبير، خطوة أعمق ويتم تبريره في الطبيعة المحدودة التي لا لبس فيها لعنصر معين. الوظيفة المكانية." تم تقديم هذه الدالة، التي سُميت فيما بعد بالدالة الموجية، رسميًا ككمية مرتبطة لوغاريتميًا بعمل النظام. وفي الرسالة الثانية (التي تم تلقيها في 23 فبراير 1926)، تناول شرودنغر الأفكار العامة التي تقوم عليها منهجيته. ومن خلال تطوير تشبيه ميكانيكي بصري، قام بتعميم معادلة الموجة وتوصل إلى نتيجة مفادها أن سرعة الجسيم تساوي سرعة المجموعة لحزمة الموجة. وفقا للعالم، بشكل عام، "يجب تصوير مجموعة متنوعة من العمليات المحتملة على أساس المعادلة الموجية، وليس على المعادلات الأساسية للميكانيكا، والتي هي غير مناسبة لشرح جوهر البنية المجهرية للحركة الميكانيكية مثل الهندسة البصريات هي لشرح الحيود." أخيرًا، استخدم شرودنجر نظريته لحل بعض المشكلات المحددة، ولا سيما مشكلة المذبذب التوافقي، وحصل على حل يتوافق مع نتائج ميكانيكا المصفوفة لهايزنبرج.

في مقدمة الجزء الثالث من المقال (تم استلامها في 10 مايو 1926)، ظهر مصطلح "ميكانيكا الموجات" (ويلينميكانيك) لأول مرة للإشارة إلى النهج الذي طوره شرودنغر. وبتعميم الطريقة التي طورها اللورد رايلي في نظرية الاهتزازات الصوتية، طور العالم النمساوي طريقة للحصول على حلول تقريبية للمشكلات المعقدة في إطار نظريته، المعروفة بنظرية الاضطرابات المستقلة عن الزمن. لقد طبق هذه الطريقة لوصف تأثير ستارك لذرة الهيدروجين وأعطى توافقًا جيدًا مع البيانات التجريبية. وفي الرسالة الرابعة (المستلمة في 21 يونيو 1926)، صاغ العالم معادلة سميت فيما بعد بمعادلة شرودنغر غير الثابتة، واستخدمها لتطوير نظرية الاضطرابات المعتمدة على الزمن. على سبيل المثال، نظر في مشكلة التشتت وناقش القضايا المتعلقة بها؛ على وجه الخصوص، في حالة الاضطراب المحتمل الدوري في الوقت المناسب، توصل إلى استنتاج مفاده أن هناك ترددات مجمعة في الإشعاع الثانوي. وفي نفس العمل تم تقديم تعميم نسبي للمعادلة الأساسية للنظرية، والذي حصل عليه شرودنجر في المرحلة الأولى من عمله (معادلة كلاين-جوردون).

جذب عمل شرودنجر فور ظهوره انتباه كبار علماء الفيزياء في العالم واستقبله بحماس علماء مثل أينشتاين وبلانك وسومرفيلد. بدا من غير المتوقع أن الوصف باستخدام المعادلات التفاضلية المستمرة أعطى نفس النتائج التي أعطتها ميكانيكا المصفوفة مع شكلياتها الجبرية غير العادية والمعقدة واعتمادها على تفرد الخطوط الطيفية المعروفة بالتجربة. بدت ميكانيكا الموجات، القريبة من روح ميكانيكا الاستمرارية الكلاسيكية، مفضلة لدى العديد من العلماء. على وجه الخصوص، تحدث شرودنغر نفسه بشكل نقدي عن نظرية مصفوفة هايزنبرغ: "بالطبع، كنت أعرف عن نظريته، لكنني كنت خائفًا، إن لم يكن منفرًا، من أساليب الجبر التجاوزي التي بدت صعبة للغاية بالنسبة لي وغياب أي وضوح. " ومع ذلك، كان شرودنجر مقتنعًا بالتكافؤ الشكلي لشكليات ميكانيكا الموجة والمصفوفة. وقد قدم الدليل على هذا التكافؤ في مقال بعنوان "حول علاقة ميكانيكا الكم لهايزنبرغ - بورن - جوردان بميكانيكا الكم"، الذي تلقاه محررو مجلة Annalen der Physik في 18 مارس 1926. لقد أظهر أن أي معادلة للميكانيكا الموجية يمكن تمثيلها في شكل مصفوفة، وعلى العكس من ذلك، من المصفوفات المعطاة يمكن للمرء أن ينتقل إلى الدوال الموجية. بشكل مستقل، تم تأسيس العلاقة بين شكلي ميكانيكا الكم من قبل كارل إيكارت وولفغانغ باولي.

تم الاعتراف على الفور بأهمية ميكانيكا موجة شرودنغر من قبل المجتمع العلمي، وفي الأشهر الأولى بعد ظهور الأعمال الأساسية، بدأت جامعات مختلفة في أوروبا وأمريكا في دراسة وتطبيق النظرية الجديدة على مشاكل معينة مختلفة. تم تسهيل الدعاية لأفكار ميكانيكا الموجات من خلال خطابات شرودنجر في اجتماعات الجمعية الفيزيائية الألمانية (الألمانية) في برلين وميونيخ في صيف عام 1926، بالإضافة إلى الجولة الواسعة لأمريكا التي قام بها في ديسمبر 1926 - أبريل. 1927. ألقى خلال هذه الرحلة 57 محاضرة في مؤسسات علمية مختلفة في الولايات المتحدة.

بعد وقت قصير من ظهور أوراق شرودنغر الأساسية، بدأ استخدام الشكليات المريحة والمتسقة المبينة فيها على نطاق واسع لحل مجموعة واسعة من المشاكل في نظرية الكم. ومع ذلك، فإن الشكلية نفسها لم تكن واضحة بما فيه الكفاية في ذلك الوقت. أحد الأسئلة الرئيسية التي طرحها عمل شرودنغر الأساسي كان مسألة ما الذي يهتز في الذرة، أي مشكلة معنى وخصائص الدالة الموجية. في الجزء الأول من مقالته، افترض أنها دالة حقيقية أحادية القيمة وقابلة للاشتقاق مرتين في كل مكان، لكنه في الجزء الأخير سمح بإمكانية وجود قيم معقدة لها. وفي الوقت نفسه، فسر المعامل التربيعي لهذه الوظيفة كمقياس لتوزيع كثافة الشحنة الكهربائية في مساحة التكوين. اعتقد العالم أنه يمكن الآن تمثيل الجسيمات بصريًا كحزم موجية، مكونة بشكل صحيح من مجموعة من الوظائف الذاتية، وبالتالي التخلي تمامًا عن المفاهيم الجسيمية. أصبحت استحالة مثل هذا التفسير واضحة بسرعة كبيرة: في الحالة العامة، تنتشر الحزم الموجية حتمًا، وهو ما يتناقض مع السلوك الجسيمي الواضح للجسيمات في تجارب تشتت الإلكترون. تم تقديم حل المشكلة بواسطة ماكس بورن، الذي اقترح تفسيرًا احتماليًا للدالة الموجية.

بالنسبة لشرودنجر، فإن مثل هذا التفسير الإحصائي، الذي يتناقض مع أفكاره حول موجات ميكانيكا الكم الحقيقية، كان غير مقبول على الإطلاق، لأنه ترك في مكانه القفزات الكمومية وعناصر الانقطاع الأخرى التي أراد التخلص منها. تجلى رفض العالم للتفسير الجديد لنتائجه بشكل واضح في المناقشات مع نيلز بور التي جرت في أكتوبر 1926 أثناء زيارة شرودنغر إلى كوبنهاغن. كتب فيرنر هايزنبرغ، شاهد على هذه الأحداث، فيما بعد:

هذا التفسير، الذي اعتمد على تفسير بورن الاحتمالي للدالة الموجية، ومبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ ومبدأ التكامل لبور، تمت صياغته في عام 1927 وأصبح يعرف باسم تفسير كوبنهاجن. ومع ذلك، لم يتمكن شرودنغر أبدًا من قبول ذلك، ودافع حتى نهاية حياته عن الحاجة إلى تمثيل مرئي لميكانيكا الموجات. ومع ذلك، بناءً على نتائج زيارته إلى كوبنهاغن، أشار إلى أنه على الرغم من كل الخلافات العلمية، فإن «العلاقات مع بور [الذي لم يكن على معرفة به من قبل] وخاصة مع هايزنبرغ... كانت ودية وودية تمامًا. "

وبعد الانتهاء من شكلية الميكانيكا الموجية، تمكن شرودنغر بمساعدتها من الحصول على عدد من النتائج المهمة ذات الطبيعة الخاصة. بحلول نهاية عام 1926، استخدم أسلوبه لوصف تأثير كومبتون بصريًا، وقام أيضًا بمحاولة للجمع بين ميكانيكا الكم والديناميكا الكهربائية. بدءًا من معادلة كلاين-جوردون، حصل شرودنغر على تعبير لموتر زخم الطاقة وقانون الحفظ المقابل لموجات المادة المدمجة والموجات الكهرومغناطيسية. ومع ذلك، فإن هذه النتائج، مثل المعادلة الأصلية، تبين أنها غير قابلة للتطبيق على الإلكترون، لأنها لم تجعل من الممكن أخذ دورانه في الاعتبار (وهذا ما فعله لاحقًا بول ديراك، الذي حصل على معادلته الشهيرة). وبعد سنوات عديدة فقط، أصبح من الواضح أن نتائج شرودنغر كانت صالحة للجسيمات ذات الدوران الصفري، مثل الميزونات. في عام 1930، حصل على تعبير عام لعلاقة هايزنبرغ غير المؤكدة لأي زوج من الكميات الفيزيائية (الأشياء القابلة للملاحظة). في نفس العام، قام لأول مرة بدمج معادلة ديراك للإلكترون الحر، وخلص إلى أن حركته توصف بمجموع الحركة المنتظمة المستقيمة والحركة الارتعاشية عالية التردد (Zitterbewegung) ذات السعة الصغيرة. وتفسر هذه الظاهرة بتداخل أجزاء من الحزمة الموجية المقابلة للإلكترون المرتبطة بالطاقات الإيجابية والسلبية. في 1940-1941، طور شرودنغر بالتفصيل، في إطار ميكانيكا الموجة (أي تمثيل شرودنغر)، طريقة التحليل لحل مشاكل القيمة الذاتية. جوهر هذا النهج هو تمثيل هاملتون النظام كمنتج لاثنين من المشغلين.

عاد شرودنجر أكثر من مرة إلى انتقاد جوانب مختلفة من تفسير كوبنهاجن منذ أواخر عشرينيات القرن الماضي، وناقش هذه المشكلات مع أينشتاين الذي كانا زميلين له في جامعة برلين في ذلك الوقت. استمرت اتصالاتهم حول هذا الموضوع في السنوات اللاحقة من خلال المراسلات، والتي تكثفت في عام 1935 بعد نشر ورقة أينشتاين-بودولسكي-روزن الشهيرة (EPR) حول عدم اكتمال ميكانيكا الكم. في إحدى الرسائل الموجهة إلى أينشتاين (بتاريخ 19 أغسطس 1935)، وكذلك في مقال أرسل في 12 أغسطس إلى مجلة Naturwissenschaften، تم تقديم تجربة فكرية لأول مرة أصبحت تعرف باسم مفارقة "قطة شرودنغر". كان جوهر هذه المفارقة، وفقًا لشرودنجر، هو أن عدم اليقين على المستوى الذري يمكن أن يؤدي إلى عدم اليقين على المستوى العياني ("خليط" من قطة حية وميتة). وهذا لا يفي بشرط أن تكون حالات الكائنات الكبيرة مؤكدة بغض النظر عن ملاحظتها، وبالتالي، "يمنعنا من القبول بهذه الطريقة الساذجة لـ "نموذج الغموض" [أي التفسير القياسي لميكانيكا الكم] كصورة من الواقع." رأى أينشتاين هذه التجربة الفكرية كمؤشر على أن الدالة الموجية تهتم بوصف مجموعة إحصائية من الأنظمة، بدلًا من نظام مصغر فردي. اختلف شرودنجر مع ذلك، معتبرًا أن الدالة الموجية مرتبطة بشكل مباشر بالواقع، وليس بوصفها الإحصائي. في نفس المقالة، قام بتحليل جوانب أخرى من نظرية الكم (على سبيل المثال، مشكلة القياس) وتوصل إلى استنتاج مفاده أن ميكانيكا الكم "لا تزال مجرد خدعة مريحة، ومع ذلك، اكتسبت ... تأثيرًا كبيرًا للغاية" على وجهات نظرنا الأساسية للطبيعة. مزيد من التفكير في مفارقة EPR قاد شرودنغر إلى مشكلة التشابك الكمي المعقدة (بالألمانية: Verschr?nkung، الإنجليزية: Entanglement). تمكن من إثبات نظرية رياضية عامة مفادها أنه بعد تقسيم النظام إلى أجزاء، فإن الدالة الموجية الشاملة ليست منتجًا بسيطًا لوظائف الأنظمة الفرعية الفردية. وفقًا لشرودنجر، فإن سلوك الأنظمة الكمومية هذا يعد عيبًا كبيرًا في النظرية وسببًا لتحسينها. على الرغم من أن حجج أينشتاين وشرودنغر لم تتمكن من زعزعة موقف مؤيدي التفسير القياسي لميكانيكا الكم، الذين يمثلهم في المقام الأول بور وهايزنبرغ، إلا أنها حفزت على توضيح بعض الجوانب المهمة بشكل أساسي، بل وأدت إلى مناقشة النظرية الفلسفية. مشكلة الواقع المادي.

في عام 1927، اقترح شرودنغر ما يسمى بمفهوم الرنين للتفاعلات الكمومية، بناءً على فرضية التبادل المستمر للطاقة بين الأنظمة الكمومية ذات الترددات الطبيعية المماثلة. إلا أن هذه الفكرة، رغم كل آمال المؤلف، لم تستطع أن تحل محل فكرة الحالات الثابتة والتحولات الكمية. في عام 1952، في مقال “هل توجد قفزات كمية؟” عاد إلى مفهوم الرنين، منتقدًا التفسير الاحتمالي. وفي رد تفصيلي على التعليقات الواردة في هذا العمل، توصل ماكس بورن إلى النتيجة التالية:

الكهرومغناطيسية والنسبية العامة

تعرف شرودنغر على أعمال أينشتاين حول النظرية النسبية العامة (GR) في إيطاليا، على شواطئ خليج تريستا، حيث تمركزت وحدته العسكرية خلال الحرب العالمية الأولى. لقد فهم بالتفصيل الشكليات الرياضية (حساب التفاضل والتكامل الموتر) والمعنى الفيزيائي للنظرية الجديدة، وفي عام 1918 نشر عملين صغيرين بنتائجه الخاصة، على وجه الخصوص، المشاركة في المناقشة حول طاقة مجال الجاذبية داخل إطار النسبية العامة. عاد العالم إلى موضوعات النسبية العامة فقط في أوائل ثلاثينيات القرن العشرين، عندما حاول النظر في سلوك موجات المادة في الزمكان المنحني. جاءت الفترة الأكثر إثمارًا في دراسة شرودنغر حول الجاذبية أثناء عمله في دبلن. على وجه الخصوص، حصل على عدد من النتائج المحددة في إطار نموذج دي سيتر الكوني، بما في ذلك الإشارة إلى عمليات ولادة المادة في مثل هذا النموذج للكون المتوسع. في الخمسينيات، كتب كتابين عن النسبية العامة وعلم الكونيات: بنية الزمكان (1950) والأكوان المتوسعة (1956).

كان الاتجاه الآخر لعمل شرودنغر هو محاولات إنشاء نظرية المجال الموحد من خلال الجمع بين نظرية الجاذبية والديناميكا الكهربائية. وقد سبق هذا النشاط مباشرة، ابتداءً من عام 1935، دراسة قام بها عالم نمساوي حول إمكانية التعميم غير الخطي لمعادلات ماكسويل. كان الغرض من هذا التعميم، الذي قام به جوستاف مي (1912) أولاً، ومن ثم ماكس بورن وليوبولد إنفيلد (1934)، هو الحد من حجم المجال الكهرومغناطيسي على مسافات قصيرة، والذي كان من المفترض أن يوفر قيمة محدودة للمجال الكهرومغناطيسي. الطاقة الجوهرية للجسيمات المشحونة. يتم تفسير الشحنة الكهربائية في إطار هذا النهج على أنها خاصية داخلية للمجال الكهرومغناطيسي. منذ عام 1943، واصل شرودنغر محاولات فايل وأينشتاين وآرثر إدينغتون لاستخلاص معادلة مجال موحد من مبدأ الفعل الأقل عن طريق الاختيار الصحيح لشكل لاغرانج في إطار الهندسة المتقاربة. اقتصر شرودنغر، مثل أسلافه، على الاعتبار الكلاسيكي البحت، واقترح إدخال مجال ثالث، والذي كان من المفترض أن يعوض عن صعوبات الجمع بين الجاذبية والكهرومغناطيسية، والذي تم تقديمه في شكل بورن - إنفيلد. لقد ربط هذا المجال الثالث بالقوى النووية، التي كان يُنظر إلى حاملتها في ذلك الوقت على أنها ميزونات افتراضية. وعلى وجه الخصوص، فإن إدخال مجال ثالث في النظرية جعل من الممكن الحفاظ على ثبات مقياسها. وفي عام 1947، قام شرودنغر بمحاولة أخرى للجمع بين المجالات الكهرومغناطيسية والجاذبية عن طريق اختيار زي جديدلاغرانج واشتقاق معادلات مجالية جديدة. وتضمنت هذه المعادلات علاقة بين الكهرومغناطيسية والجاذبية، والتي يمكن، بحسب العالم، أن تكون مسؤولة عن توليد المجالات المغناطيسية عن طريق دوران الكتل، على سبيل المثال، الشمس أو الأرض. لكن المشكلة كانت أن المعادلات لم تسمح بالعودة إلى النقي حقل كهرومغناطيسيعند "إيقاف" الجاذبية. وعلى الرغم من الجهود الكبيرة، لم يتم حل العديد من المشاكل التي تواجه النظرية. لم ينجح شرودنجر، مثل أينشتاين، في إنشاء نظرية المجال الموحد من خلال هندسة المجالات الكلاسيكية، وبحلول منتصف الخمسينيات تخلى عن هذا النشاط. وفقًا لأوتو هيتماير، أحد متعاوني شرودنغر في دبلن، "أفسحت الآمال الكبيرة المجال لخيبة أمل واضحة في هذه الفترة من حياة العالم العظيم".

"ما هي الحياة؟"

إن إنشاء ميكانيكا الكم جعل من الممكن وضع أسس نظرية موثوقة للكيمياء، والتي تم من خلالها الحصول على تفسير حديث لطبيعة الرابطة الكيميائية. وكان لتطور الكيمياء بدوره تأثير عميق على تكوين البيولوجيا الجزيئية. وكتب العالم الشهير لينوس بولينج في هذا الصدد:

تنبع مساهمة شرودنغر المباشرة في علم الأحياء من كتابه ما هي الحياة؟ (1944)، بناءً على محاضرات ألقيت في كلية ترينيتي في دبلن في فبراير 1943. هذه المحاضرات والكتاب مستوحاة من مقال كتبه نيكولاي تيموفيف-ريسوفسكي وكارل زيمر وماكس ديلبروك نُشر في عام 1935 ونقله إلى شرودنغر بواسطة بول إيوالد في أوائل الأربعينيات. هذا المقال مخصص لدراسة الطفرات الجينية التي تنشأ تحت تأثير الأشعة السينية وأشعة جاما وشرح أي من المؤلفين طور نظرية الهدف. وعلى الرغم من أن طبيعة جينات الوراثة لم تكن معروفة بعد في ذلك الوقت، إلا أن النظر إلى مشكلة الطفرات من وجهة نظر الفيزياء الذرية جعل من الممكن التعرف على بعض الأنماط العامة لهذه العملية. استخدم شرودنغر عمل تيموفيف - زيمر - ديلبروك كأساس لكتابه، الذي جذب اهتمامًا واسعًا من الفيزيائيين الشباب. قرر بعضهم (على سبيل المثال، موريس ويلكنز) تحت تأثيرها دراسة البيولوجيا الجزيئية.

الفصول القليلة الأولى من ما هي الحياة؟ مخصصة لمراجعة المعلومات حول آليات الوراثة والطفرات، بما في ذلك أفكار تيموفيف وزيمر وديلبروك. يحتوي الفصلان الأخيران على أفكار شرودنجر الخاصة حول طبيعة الحياة. في إحداها، قدم المؤلف مفهوم الإنتروبيا السلبية (ربما يعود تاريخها إلى بولتزمان)، والتي يجب أن تتلقاها الكائنات الحية من العالم المحيط بها من أجل التعويض عن الزيادة في الإنتروبيا، مما يؤدي بها إلى التوازن الديناميكي الحراري، وبالتالي الموت. . وهذا، بحسب شرودنغر، هو أحد الاختلافات الرئيسية بين الحياة والطبيعة غير الحية. وفقا لبولينج، فإن فكرة الإنتروبيا السلبية، التي صيغت في عمل شرودنغر دون الدقة والوضوح الواجبين، لا تضيف شيئا عمليا إلى فهمنا لظاهرة الحياة. أشار فرانسيس سيمون بعد وقت قصير من نشر الكتاب إلى أن الطاقة الحرة يجب أن تلعب دورًا أكبر بكثير في الكائنات الحية من الإنتروبيا. في الطبعات اللاحقة، أخذ شرودنغر هذه الملاحظة بعين الاعتبار، مشيرًا إلى أهمية الطاقة الحرة، لكنه ترك مناقشة الإنتروبيا في هذا، كما قال ماكس بيروتز الحائز على جائزة نوبل، "الفصل المضلل" دون تغيير.

وفي الفصل الأخير، عاد شرودنغر إلى فكرته المنتشرة في جميع أنحاء الكتاب وهي أن آلية عمل الكائنات الحية (تكاثرها الدقيق) لا تتفق مع قوانين الديناميكا الحرارية الإحصائية (العشوائية على المستوى الجزيئي). وفقًا لشرودنجر، تسمح لنا اكتشافات علم الوراثة باستنتاج أنه لا يوجد مكان فيه للقوانين الاحتمالية التي يجب أن يطيعها سلوك الجزيئات الفردية؛ وبالتالي فإن دراسة المادة الحية يمكن أن تؤدي إلى بعض قوانين الطبيعة الجديدة غير الكلاسيكية (ولكنها في نفس الوقت حتمية). ولحل هذه المشكلة، لجأ شرودنغر إلى فرضيته الشهيرة حول الجين باعتباره بلورة أحادية البعد غير دورية، والتي يعود تاريخها إلى أعمال ديلبروك (كتب الأخير عن البوليمر). ربما تكون البلورة الجزيئية غير الدورية، التي يُكتب فيها "برنامج الحياة"، هي التي تسمح للمرء بتجنب الصعوبات المرتبطة بالحركة الحرارية والاضطراب الإحصائي. ومع ذلك، كما أظهر التطوير الإضافي للبيولوجيا الجزيئية، لتطوير هذا المجال من المعرفة، كانت قوانين الفيزياء والكيمياء الموجودة بالفعل كافية: يتم حل الصعوبات التي ناقشها شرودنغر باستخدام مبدأ التكامل والتحفيز الأنزيمي، مما يجعله إمكانية إنتاج كميات كبيرة من مادة معينة. الاعتراف بدور ما هي الحياة؟ ومع ذلك، في تعميم أفكار علم الوراثة، توصل ماكس بيروتز إلى النتيجة التالية:

وجهات نظر فلسفية

في عام 1960، تذكر شرودنغر الفترة التي تلت نهاية الحرب العالمية الأولى:

فقط بعد وصوله إلى دبلن تمكن من تكريس الاهتمام الكافي للقضايا الفلسفية. من قلمه، خرج عدد من الأعمال ليس فقط حول المشاكل الفلسفية للعلم، ولكن أيضًا ذات طبيعة فلسفية عامة - "العلم والإنسانية" (1952)، "الطبيعة والإغريق" (1954)، "العقل والمادة" (1958). ) و"وجهة نظري حول العالم"، وهو العمل الذي أكمله قبل وقت قصير من وفاته. أولى شرودنغر اهتمامًا خاصًا بالفلسفة القديمة، التي جذبته بوحدتها والأهمية التي يمكن أن تلعبها في حل مشاكل عصرنا. وكتب في هذا الصدد:

وفي أعماله، متوجهًا أيضًا إلى تراث الفلسفة الهندية والصينية، حاول شرودنغر أن ينظر إلى العلم والدين من موقف موحد، مجتمع انسانيوالقضايا الأخلاقية. تمثل مشكلة الوحدة أحد الدوافع الرئيسية لعمله الفلسفي. وفي أعمال يمكن أن تنسب إلى فلسفة العلم، أشار إلى ارتباط العلم الوثيق بتطور المجتمع والثقافة ككل، وناقش مشاكل نظرية المعرفة، وشارك في المناقشات حول مشكلة السببية والسببية. تعديل هذا المفهوم في ضوء الفيزياء الجديدة. تم تخصيص عدد من الكتب ومجموعات المقالات لمناقشة وتحليل جوانب محددة من آراء شرودنغر الفلسفية حول قضايا مختلفة. على الرغم من أن كارل بوبر وصفه بالمثالي، إلا أن شرودنغر دافع باستمرار في أعماله عن إمكانية إجراء دراسة موضوعية للطبيعة:

الجوائز والعضويات

• جائزة هايتنغر (1920)
• وسام ماتيوتشي (1927)
• وسام ماكس بلانك (1937)
• وسام الاستحقاق من جمهورية ألمانيا الاتحادية
• جائزة إروين شرودنغر (1956)
• الوسام الفخري النمساوي للعلوم والفنون (1957)
• عضو في الأكاديمية النمساوية للعلوم، الأكاديمية البروسية للعلوم (1929)، أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (1934، عضو مناظر منذ عام 1928)، الجمعية الملكية في لندن (1949)، الأكاديمية البابوية للعلوم (1937)، الأكاديمية الملكية الأيرلندية (1940) )، الأكاديمية الملكية الإسبانية للعلوم

ذاكرة

• تمت تسمية إحدى الفوهات الموجودة على القمر والوادي القمري () والكويكب () على اسم شرودنغر.
• في الفيزياء، أطلق اسمه على المفارقة الكمومية لقط شرودنغر.
• في عام 1983، أصدرت النمسا ورقة نقدية من فئة 1000 شلن تحمل صورة شرودنغر. وكانت متداولة قبل أن تتحول البلاد إلى اليورو.
• تمت تسمية إحدى ساحات فيينا (Schrödingerplatz)، ومبنى مكتبة العلوم الطبيعية المركزية لجامعة برلين (Erwin-Schrödinger-Zentrum)، ومعهد فيينا للفيزياء الرياضية (معهد الفيزياء الرياضية)، الذي تأسس عام 1993 بعد شرودنغر.
• في عام 1956، أنشأت الأكاديمية النمساوية للعلوم جائزة إروين شرودنغر، والتي أصبح هو نفسه أول الحائز عليها. تمنح الرابطة العالمية للكيمياء البحتة والمحوسبة () وسام شرودنغر إلى "الكيميائي الحسابي المتميز الذي لم يحصل على هذه الجائزة من قبل."

مقالات

كتب

• E. شر؟ دينغر. Abhandlungen zur Wellenmechanik. - لايبزيغ، 1927.
• E. شر؟ دينغر. Vier Vorlesungen ber Wellenmechanik. - برلين 1928. الترجمة الروسية: إ. شرودنغر. أربع محاضرات في ميكانيكا الكم. - خاركوف - كييف 1936.
• E. شر؟ دينغر. ?ber اللاحتمية في دير Physik. Zwei Vortr?ge zur Kritik der naturwissenschaftlichen Erkenntnis. - لايبزيغ، 1932.
• E. شر؟ دينغر. ما هي الحياة؟ الجانب المادي للخلية الحية. - كامبريدج: مطبعة الجامعة، 1944. الترجمة الروسية: إي. شرودنغر. ما هي الحياة؟ الجانب المادي للخلية الحية. - الطبعة الثالثة - إيجيفسك: RHD، 2002.
• E. شر؟ دينغر. الديناميكا الحرارية الإحصائية. - كامبريدج: مطبعة الجامعة، 1946. الترجمة الروسية: إي. شرودنغر. الديناميكا الحرارية الإحصائية. - إيجيفسك: RHD، 1999.
• E. شر؟ دينغر. جيديتشت. - بون 1949. - ديوان شعر شرودنجر
• E. شر؟ دينغر. هيكل الزمان والمكان. - كامبريدج: مطبعة الجامعة، 1950. الترجمة الروسية: إي. شرودنغر. هيكل الزمان والمكان للكون. - م: ناوكا، 1986.
• E. شر؟ دينغر. العلم والإنسانية. - كامبريدج: مطبعة الجامعة، 1952. الترجمة الروسية: إي. شرودنغر. العلم والإنسانية. - إيجيفسك: RHD، 2001.
• E. شر؟ دينغر. الطبيعة والإغريق. - كامبريدج: مطبعة الجامعة، 1954. الترجمة الروسية: إي. شرودنغر. الطبيعة والإغريق. - إيجيفسك: RHD، 2001.
• E. شر؟ دينغر. توسيع الكون. - كامبريدج: مطبعة الجامعة، 1956. الترجمة الروسية: إي. شرودنغر. هيكل الزمان والمكان للكون. - م: ناوكا، 1986.
• E. شر؟ دينغر. العقل والمادة. - كامبريدج: مطبعة الجامعة، 1958. الترجمة الروسية: إي. شرودنغر. العقل والمادة. - إيجيفسك: RHD، 2000.
• E. شر؟ دينغر. ماين فيلتانسيخت. - فيينا، 1961. الترجمة الروسية: إ. شرودنغر. نظرتي للعالم. - م: ليبروكوم، 2009.

أهم المقالات العلمية

• E. شر؟ دينغر. Studien ber Kinetik der Dielektrika, den Schmelzpunkt, Pyround Piezoelektrizit?t // Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften der Wien. - 1912. - المجلد. 121. - ص 1937-1973.
• E. شر؟ دينغر. ?ber die Sch?rfe der mit R?ntgenstrahlen erzeugten Interferenzbilder // Physikalische Zeitschrift. - 1914. - المجلد. 15. - ص 79-86.
• ترجمة روسية:
• E. شر؟ دينغر. ?ber die Kraftfreie Bewegung in der relativistischen Quantenmechanik // Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften. - 1930. - ص 418-428.
• E. شر؟ دينغر. القوانين الميدانية النهائية // وقائع الأكاديمية الملكية الأيرلندية أ. - 1947. - المجلد. 51. - ص163-179.

بعض الأعمال في الترجمة الروسية

• إي شرودنغر. الفكرة الأساسية لميكانيكا الموجة // W. Heisenberg، P. Dirac، E. Schrödinger. ميكانيكا الكم الحديثة. ثلاثة تقارير نوبل. - ل.-م: GTTI، 1934. - ص 37-60.
• إي شرودنغر. مسارات جديدة في الفيزياء: المقالات والخطب. - م: ناوكا، 1971.
• إي شرودنغر. مكونات طاقة مجال الجاذبية // مجموعة أينشتاين 1980-1981. - م: ناوكا، 1985. - ص204-210.

إروين رودولف جوزيف ألكسندر شرودنغر هو عالم فيزياء نظرية نمساوي وحائز على جائزة نوبل في الفيزياء. أحد مطوري ميكانيكا الكم والنظرية الموجية للمادة. في عام 1945، كتب شرودنغر كتاب "ما هي الحياة من وجهة نظر الفيزياء؟"، والذي كان له تأثير كبير على تطور الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية. يلقي هذا الكتاب نظرة فاحصة على العديد من القضايا الحاسمة. والسؤال الأساسي هو: "كيف يمكن للفيزياء والكيمياء تفسير تلك الظواهر في المكان والزمان التي تحدث داخل الكائن الحي؟" النص والرسومات مُستعادة من كتاب نشرته دار نشر الأدب الأجنبي عام 1947.

إي شرودنغر. ما هي الحياة من وجهة نظر الفيزياء؟ – م: ريميس، 2009. – 176 ص.

قم بتنزيل ملخص قصير بتنسيق أو

الفصلI. منهج الفيزيائي الكلاسيكي في تناول الموضوع

الجزء الأكثر أهمية في الخلية الحية - خيط الكروموسوم - يمكن أن يسمى بلورة غير دورية. في الفيزياء، تعاملنا حتى الآن فقط مع البلورات الدورية. لذلك ليس من المستغرب جدًا أن يكون الكيميائي العضوي قد قدم بالفعل مساهمة كبيرة ومهمة في حل مشكلة الحياة، بينما لم يقدم الفيزيائي أي شيء تقريبًا.

لماذا الذرات صغيرة جدا؟ لقد تم تقديم العديد من الأمثلة لتوضيح هذه الحقيقة لعامة الناس، ولكن لم يكن أي منها أكثر إثارة للدهشة من ذلك الذي قدمه اللورد كلفن ذات مرة: لنفترض أنه بإمكانك وضع ملصقات على جميع الجزيئات في كوب من الماء؛ بعد ذلك سوف تصب محتويات الزجاج في المحيط وتخلط المحيط جيدًا بحيث يتم توزيع الجزيئات المميزة بالتساوي في جميع بحار العالم؛ إذا أخذت بعد ذلك كوبًا من الماء إلى أي مكان، في أي مكان في المحيط، فستجد في هذا الكأس حوالي مائة من الجزيئات المميزة لديك.

إن جميع أعضاء حواسنا، المؤلفة من عدد لا يحصى من الذرات، فجة للغاية بحيث لا يمكنها أن تستشعر ضربات ذرة واحدة. لا يمكننا أن نرى أو نسمع أو نشعر بالذرات الفردية. هل من المهم ان تكون هكذا؟ لو لم يكن الأمر كذلك، لو كان الكائن البشري حساسًا لدرجة أن بضع ذرات أو حتى ذرة واحدة يمكن أن تترك انطباعًا ملحوظًا على حواسنا، كيف ستكون الحياة!

هناك شيء واحد فقط يثير اهتمامنا بشكل خاص في أنفسنا، وهو ما يمكننا أن نشعر به ونفكر فيه ونفهمه. فيما يتعلق بتلك العمليات الفسيولوجية المسؤولة عن أفكارنا ومشاعرنا، تلعب جميع العمليات الأخرى في الجسم دورا داعما، على الأقل من وجهة نظر الإنسان.

تمر جميع الذرات بحركات حرارية عشوائية تمامًا طوال الوقت. فقط في مزيج عدد كبير من الذرات تبدأ القوانين الإحصائية في العمل والتحكم في سلوك هذه الارتباطات بدقة تزيد مع عدد الذرات المشاركة في العملية. وبهذه الطريقة تكتسب الأحداث سمات طبيعية حقًا. تعتمد دقة القوانين الفيزيائية على العدد الكبير من الذرات المعنية.

درجة عدم الدقة التي ينبغي توقعها في أي قانون فيزيائي هي . إذا كان لغاز معين عند ضغط ودرجة حرارة معينين كثافة معينة، فيمكنني القول أنه يوجد داخل بعض الحجم نجزيئات الغاز. إذا تمكنت في أي وقت من التحقق من بياني، فستجد أنه غير دقيق وسيكون الانحراف في حدود . لذلك، إذا ن= 100، فستجد أن الانحراف يساوي 10 تقريبًا. لذا فإن الخطأ النسبي هنا هو 10%. لكن إذا كانت n = 1 مليون، فمن المحتمل أن تجد الانحراف حوالي 1000، وبالتالي فإن الخطأ النسبي يساوي 0.1%.

يجب أن يمتلك الكائن الحي بنية ضخمة نسبيًا حتى يتمكن من التمتع بازدهار القوانين الدقيقة تمامًا، سواء في حد ذاته الحياة الداخليةوعند التعامل مع العالم الخارجي. وإلا فإن عدد الجسيمات المعنية سيكون صغيرًا جدًا وسيكون "القانون" غير دقيق للغاية.

الفصلثانيا. آلية الوراثة

لقد توصلنا أعلاه إلى استنتاج مفاده أن الكائنات الحية، مع كل العمليات البيولوجية التي تحدث فيها، يجب أن يكون لها هيكل "متعدد الذرات" للغاية، ومن الضروري بالنسبة لها ألا تلعب الظواهر "أحادية الذرة" العشوائية دورًا كبيرًا فيها. ونحن نعلم الآن أن هذا الرأي ليس صحيحا دائما.

اسمحوا لي أن أستخدم كلمة "نمط" الكائن الحي للإشارة ليس فقط إلى بنية الكائن الحي وعمله في مرحلة البلوغ أو في أي مرحلة محددة أخرى، بل إلى الكائن الحي في تطوره الجيني، من البويضة المخصبة إلى مرحلة النضج عندما تكون يبدأ في التكاثر. ومن المعروف الآن أن هذه الخطة الشاملة بأكملها في الأبعاد الأربعة (المكان + الزمان) تتحدد ببنية خلية واحدة فقط هي البويضة الملقحة. علاوة على ذلك، فإن نواتها، أو بشكل أكثر دقة، زوج من الكروموسومات: مجموعة واحدة تأتي من الأم (خلية البويضة) وواحدة من الأب (الحيوان المنوي المخصب). تحتوي كل مجموعة كاملة من الكروموسومات على كامل الكود المخزن في البويضة المخصبة، والذي يمثل المرحلة الأولى للفرد المستقبلي.

لكن مصطلح رمز التشفير، بالطبع، ضيق للغاية. تعمل هياكل الكروموسومات في نفس الوقت كأدوات تنفذ التطور الذي تتنبأ به. إنهما مجموعة القوانين والسلطة التنفيذية، أو، لاستخدام مقارنة أخرى، هما خطة المهندس المعماري وقوى البناء في نفس الوقت.

كيف تتصرف الكروموسومات أثناء التطور؟ يتم نمو الكائن الحي من خلال انقسامات الخلايا المتعاقبة. يسمى هذا الانقسام الخلوي بالانقسام الفتيلي. في المتوسط، يكفي 50 أو 60 انقسامًا متتاليًا لإنتاج عدد الخلايا الموجودة عند الشخص البالغ.

كيف تتصرف الكروموسومات في الانقسام؟ لقد تمت مضاعفتهما، وتم مضاعفة كلتا المجموعتين، وتم مضاعفة نسختي التشفير. تحتوي كل خلية فردية، حتى الأقل أهمية، على نسخة كاملة (مزدوجة) من رمز التشفير. هناك استثناء واحد لهذه القاعدة - تقسيم الاختزال أو الانقسام الاختزالي (الشكل 1؛ قام المؤلف بتبسيط الوصف قليلاً لتسهيل الوصول إليه).

مجموعة واحدة من الكروموسومات تأتي من الأب، وواحدة من الأم. ولا الصدفة ولا القدر يمكن أن يمنع هذا. لكن عندما تتبع أصل وراثتك إلى أجدادك، يتبين أن الأمر مختلف. على سبيل المثال، مجموعة من الكروموسومات التي أتت لي من والدي، وبالأخص الكروموسوم رقم 5. ستكون هذه نسخة طبق الأصل إما من الرقم 5 الذي تلقاه والدي من والده، أو الرقم 5 الذي تلقاه من والدته. تم تحديد نتيجة القضية (بفرصة 50:50). بالضبط نفس القصة يمكن أن تتكرر فيما يتعلق بالكروموسومات رقم 1، 2، 3... 24 من مجموعة أبي، وفيما يتعلق بكل كروموسومات أمي.

لكن دور الصدفة في اختلاط وراثة الجد والجدة في النسل هو أعظم مما قد يبدو من الوصف السابق، الذي افترض ضمنا أو حتى ذكر بشكل مباشر أن كروموسومات معينةجاء ككل إما من الجدة أو الجد؛ وبعبارة أخرى، فإن الكروموسومات الفردية وصلت غير مقسمة. في الواقع هذا ليس هو الحال أو ليس هو الحال دائمًا. قبل التباعد في تقسيم الاختزال، على سبيل المثال، في الانقسام الذي حدث في جسم الأب، يتلامس كل كروموسومين "متماثلين" بشكل وثيق مع بعضهما البعض ويتبادلان أحيانًا أجزاء كبيرة من نفسيهما مع بعضهما البعض (الشكل 2). إن ظاهرة العبور، كونها ليست نادرة جدًا، ولكنها ليست متكررة جدًا، تزودنا بالمعلومات الأكثر قيمة حول موقع الخصائص في الكروموسومات.

أرز. 2. العبور. على اليسار - اثنان من الكروموسومات المتماثلة على اتصال؛ على اليمين - بعد التبادل والقسمة.

الحد الأقصى لحجم الجيناتالجين - وهو حامل مادي لصفة وراثية معينة - يساوي مكعبًا طول ضلعه 300 . 300 لا يمثل سوى حوالي 100 أو 150 مسافة ذرية، وبالتالي فإن الجين لا يحتوي على أكثر من مليون أو بضعة ملايين من الذرات. وفقًا للفيزياء الإحصائية، فإن هذا الرقم صغير جدًا (من وجهة نظر) لتحديد السلوك المنظم والمنتظم.

الفصلثالثا. الطفرات

ونحن نعلم الآن يقينًا أن داروين كان مخطئًا عندما اعتقد أن المادة التي يعمل عليها الانتقاء الطبيعي هي التغيرات الصغيرة والمستمرة والعشوائية التي من المؤكد أنها تحدث حتى في أكثر السكان تجانسًا. لأنه ثبت أن هذه التغيرات ليست وراثية. إذا أخذت محصولًا من الشعير النقي وقمت بقياس طول المظلة لكل سنبلة، ثم قمت برسم نتيجة إحصائياتك، فسوف تحصل على منحنى على شكل جرس (الشكل 3). في هذا الشكل، يتم رسم عدد الأذنين ذات طول معين للمظلة مقابل طول المظلة المقابل. وبعبارة أخرى، فإن متوسط ​​طول العمود الفقري المعروف هو السائد، وتحدث الانحرافات في كلا الاتجاهين بترددات معينة. اختر الآن مجموعة من السنابل، المشار إليها باللون الأسود، ذات مظلات أطول بشكل ملحوظ من المتوسط، ولكن مجموعة كبيرة بما يكفي بحيث تنتج محصولًا جديدًا عند زرعها في الحقل. في تجربة إحصائية كهذه، كان داروين يتوقع أن يتحول المنحنى إلى اليمين بالنسبة لمحصول جديد. بمعنى آخر، يتوقع أن يؤدي الإنتخاب إلى زيادة في متوسط ​​حجم المظلات. ومع ذلك، في الواقع هذا لن يحدث.

أرز. 3. إحصائيات طول المظلة في الشعير النقي. يجب اختيار المجموعة السوداء للبذر

يفشل التحديد نظرًا لعدم توريث الاختلافات الصغيرة والمستمرة. ومن الواضح أنها لا تحددها بنية المادة الوراثية، فهي عشوائية. اكتشف الهولندي هوغو دي فريس أنه في نسل السلالات النقية تمامًا، يظهر عدد صغير جدًا من الأفراد - على سبيل المثال، اثنان أو ثلاثة من كل عشرات الآلاف - مع تغييرات صغيرة ولكن "تشبه القفزة". إن عبارة "تشنجية" هنا لا تعني أن التغيرات كبيرة جدًا، بل تعني فقط حقيقة الانقطاع، إذ لا توجد أشكال وسيطة بين الأفراد غير المتغيرين والأفراد القلائل المتغيرين. أطلق عليه دي فريس طفره. السمة الأساسية هنا هي على وجه التحديد التقطع. في الفيزياء، تشبه نظرية الكم - حيث لا توجد أيضًا خطوات وسيطة بين مستويين متجاورين من الطاقة.

يتم توريث الطفرات بالإضافة إلى الخصائص الأصلية التي لم تتغير. الطفرة هي بالتأكيد تغيير في الأمتعة الوراثية ويجب أن تكون بسبب تغير ما في المادة الوراثية. نظرًا لقدرتها على الانتقال فعليًا إلى الأحفاد، تعمل الطفرات أيضًا كمواد مناسبة للانتقاء الطبيعي، الذي يمكن أن يعمل عليها وينتج الأنواع، كما وصفها داروين، مما يؤدي إلى القضاء على غير المتكيف والحفاظ على الأصلح.

تحدث طفرة معينة بسبب تغير في منطقة معينة من أحد الكروموسومات. نحن نعلم على وجه اليقين أن هذا التغيير يحدث فقط في كروموسوم واحد ولا يحدث في وقت واحد في "الموضع" المقابل للكروموسوم المتماثل (الشكل 4). في حالة الفرد المتحول، لم تعد "نسختا رمز التشفير" متماثلتين؛ إنهم يمثلون "تفسيرين" مختلفين أو "نسختين".

أرز. 4. متحولة متغايرة. يشير الصليب إلى جين متحور

النسخة التي يتبعها الفرد تسمى المهيمنة، والعكس يسمى المتنحية؛ بمعنى آخر، تسمى الطفرة سائدة أو متنحية اعتمادًا على ما إذا كانت تظهر تأثيرها فورًا أم لا. تعتبر الطفرات المتنحية أكثر شيوعًا من الطفرات السائدة ويمكن أن تكون مهمة جدًا، على الرغم من عدم اكتشافها على الفور. لتغيير خصائص الكائن الحي، يجب أن تكون موجودة على كلا الكروموسومات (الشكل 5).

أرز. 5. طفرات متجانسة يتم الحصول عليها في ربع النسل عن طريق الإخصاب الذاتي للطفرات غير المتجانسة (انظر الشكل 4) أو عن طريق تهجينها مع بعضها البعض

يُشار عادةً إلى إصدار رمز التشفير - سواء كان أصليًا أو متحولًا - بالمصطلح أليل. عندما تكون الإصدارات مختلفة، كما هو موضح في الشكل. 4، ويقال أن الفرد متغاير الزيجوت لهذا الموضع. عندما تكون هي نفسها، على سبيل المثال، في الأفراد غير المتحورين أو في الحالة الموضحة في الشكل. 5- يطلق عليهم متجانسون. وبالتالي، فإن الأليلات المتنحية تؤثر على السمات فقط في الحالة متماثلة الزيجوت، في حين أن الأليلات السائدة تنتج نفس الصفة في كل من الحالات متماثلة الزيجوت ومتغايرة الزيجوت.

يمكن أن يكون الأفراد متشابهين تمامًا في المظهر، لكنهم يختلفون وراثيًا. يقول عالم الوراثة أن الأفراد لديهم نفس النمط الظاهري، ولكن الأنماط الجينية مختلفة. وبالتالي يمكن تلخيص محتويات الفقرات السابقة بعبارات مختصرة ولكنها ذات تقنية عالية: يؤثر الأليل المتنحي على النمط الظاهري فقط عندما يكون النمط الجيني متماثل الزيجوت.

يمكن أن تزيد نسبة الطفرات في النسل – ما يسمى بمعدل الطفرات – عدة أضعاف معدل الطفرات الطبيعية إذا كان الأبوان متوضئين X-الأشعة أو γ -أشعة. الطفرات الناتجة بهذه الطريقة لا تختلف بأي شكل من الأشكال (باستثناء التردد الأعلى) عن تلك التي تنشأ بشكل عفوي.

الفصلرابعا. بيانات ميكانيكا الكم

وفي ضوء المعرفة الحديثة، ترتبط آلية الوراثة ارتباطًا وثيقًا بأساس نظرية الكم. أعظم اكتشاف لنظرية الكم كان سماتها المنفصلة. الحالة الأولى من هذا النوع تتعلق بالطاقة. جسم كبير الحجم يغير طاقته بشكل مستمر. على سبيل المثال، البندول الذي يبدأ بالتأرجح يتباطأ تدريجيًا بسبب مقاومة الهواء. وعلى الرغم من أن هذا غريب تمامًا، إلا أنه يتعين علينا أن نقبل أن النظام الذي بحجم رتبة ذرية يتصرف بشكل مختلف. يمكن للنظام الصغير، بحكم جوهره، أن يكون في حالات تختلف فقط في كميات منفصلة من الطاقة، تسمى مستويات الطاقة المحددة. يعد الانتقال من حالة إلى أخرى ظاهرة غامضة إلى حد ما يشار إليها عادة باسم "القفزة الكمية".

من بين سلاسل الحالات المتقطعة لنظام الذرات، ليس من الضروري، ولكن لا يزال من الممكن، وجود المستوى الأدنى، والذي يتضمن اقتراب النوى من بعضها البعض. الذرات في هذه الحالة تشكل جزيءًا. سيكون للجزيء استقرار معروف. ولا يمكن أن يتغير تكوينه، على الأقل حتى يتم تزويده من الخارج بفارق الطاقة اللازم "لرفع" الجزيء إلى المستوى الأقرب والأعلى. وبالتالي، فإن هذا الاختلاف في المستويات، وهو قيمة محددة تمامًا، يميز كميًا درجة ثبات الجزيء.

عند أي درجة حرارة (فوق الصفر المطلق) هناك احتمال مؤكد، أكبر أو أقل، للارتفاع إلى مستوى جديد، وهذا الاحتمال بالطبع يزيد مع زيادة درجة الحرارة. وأفضل طريقة للتعبير عن هذا الاحتمال هي الإشارة إلى متوسط ​​الوقت الذي ينبغي انتظاره حتى يحدث الارتفاع، أي الإشارة إلى "وقت الانتظار". ويعتمد وقت الانتظار على نسبة طاقتين: فرق الطاقة اللازم للصعود (W)، وشدة الحركة الحرارية عند درجة حرارة معينة (يرمز لها بالرمز T). درجة الحرارة المطلقةومن خلال كيلو تي هذه الخاصية؛ ك - ثابت بولتزمان؛ 3/2 كيلو طن يمثل المتوسط الطاقة الحركيةذرة الغاز عند درجة الحرارة T).

من المثير للدهشة مدى اعتماد وقت الانتظار على تغييرات صغيرة نسبيًا في نسبة W:kT. على سبيل المثال، بالنسبة لـ W الذي يكون أكبر بـ 30 مرة من kT، سيكون وقت الانتظار 1/10 من الثانية فقط، ولكنه يرتفع إلى 16 شهرًا عندما يكون W أكبر بـ 50 مرة من kT، وإلى 30000 سنة عندما يكون W 60 مرة أكبر كيلو طن.

سبب الحساسية هو أن وقت الانتظار، دعنا نسميه t، يعتمد على النسبة W:kT كدالة قدرة، أي

τ - بعض الثوابت الصغيرة في حدود 10-13 أو 10-14 ثانية. هذا العامل له معنى مادي. وتتوافق قيمته مع ترتيب فترة التذبذبات التي تحدث في النظام طوال الوقت. يمكنك، بشكل عام، أن تقول: هذا العامل يعني أن احتمال تراكم الكمية المطلوبة W، على الرغم من أنه صغير جدًا، يتكرر مرارًا وتكرارًا "عند كل اهتزاز"، أي. حوالي 10 13 أو 10 14 مرة خلال كل ثانية.

وظيفة الطاقة ليست ميزة عشوائية. ويتكرر هذا الأمر مرارًا وتكرارًا في النظرية الإحصائية للحرارة، ويشكل العمود الفقري لها. يعد هذا مقياسًا لعدم احتمالية تراكم كمية من الطاقة تساوي W عن طريق الصدفة في جزء معين من النظام، وهذا الاحتمال هو الذي يزيد كثيرًا عندما يكون متوسط ​​الطاقة kT مطلوبًا لتجاوز العتبة W بالعديد من العناصر مرات.

باقتراح هذه الاعتبارات كنظرية للاستقرار الجزيئي، قبلنا ضمنيًا أن القفزة الكمية، التي نسميها "الصعود"، تؤدي، إن لم تكن إلى التفكك الكامل، فعلى الأقل إلى تكوين مختلف تمامًا لنفس الذرات - إلى جزيء متصاوغ. ، كما قيل، سيكون كيميائيًا، أي لجزيء يتكون من نفس الذرات، ولكن بترتيب مختلف (في التطبيق على علم الأحياء، يمكن أن يمثل هذا "أليلًا" جديدًا لنفس "الموضع"، وقفزة كمية سوف تتوافق مع طفرة).

يعرف الكيميائي أن نفس المجموعة من الذرات يمكن أن تتحد بأكثر من طريقة لتكوين الجزيئات. تسمى هذه الجزيئات متصاوغة، أي تتكون من نفس الأجزاء (الشكل 6).

والحقيقة الرائعة هي أن كلا الجزيئين مستقران للغاية، وكلاهما يتصرف كما لو كانا في "المستوى الأدنى". لا توجد انتقالات عفوية من دولة إلى أخرى. عند تطبيقها على علم الأحياء، سنهتم فقط بالتحولات من هذا النوع "الأيزوميري"، عندما تكون الطاقة المطلوبة للانتقال (الكمية التي يرمز إليها بالرمز W) ليست في الواقع اختلافًا في المستويات، بل خطوة من المستوى الأولي إلى المستوى الأولي. العتبة (انظر الأسهم في الشكل 7). التحولات دون عتبة بين الحالات الأولية والنهائية ليست ذات أهمية على الإطلاق، وليس فقط فيما يتعلق بالبيولوجيا. إنها في الواقع لا تغير أي شيء فيما يتعلق بالاستقرار الكيميائي للجزيئات. لماذا؟ ليس لها تأثير دائم ولا يلاحظها أحد. لأنها عندما تحدث، يكاد يتبعها على الفور العودة إلى الحالة الأصلية، إذ لا شيء يمنع مثل هذه العودة.

أرز. 7. عتبة الطاقة 3 بين المستويات الأيزومرية 1 و 2. تشير الأسهم إلى الحد الأدنى من الطاقة المطلوبة للانتقال.

الفصلV. مناقشة والتحقق من نموذج ديلبروك

سوف نقبل أن الجين في بنيته عبارة عن جزيء عملاق، لا يمكنه إلا إجراء تغييرات متقطعة، تصل إلى إعادة ترتيب الذرات لتكوين جزيء متصاوغ (من أجل الملاءمة، ما زلت أسمي هذا التحول المتصاوغ، على الرغم من أنه قد يكون كذلك) ومن السخافة استبعاد إمكانية أي تبادل مع بيئة). يجب أن تكون عتبات الطاقة التي تفصل تكوينًا معينًا عن أي تكوينات متصاوغة محتملة عالية بدرجة كافية (بالنسبة إلى متوسط ​​الطاقة الحرارية للذرة) لجعل التحولات أحداثًا نادرة. وسنتعرف على هذه الأحداث النادرة بطفرات عفوية.

كثيرًا ما يُسأل كيف يمكن لمثل هذا الجسيم الصغير من المادة - نواة البويضة المخصبة - أن يحتوي على رمز تشفير معقد يشمل التطور المستقبلي الكامل للكائن الحي؟ يبدو أن اتحاد الذرات المنظم جيدًا، والذي يتمتع باستقرار كافٍ للحفاظ على انتظامه لفترة طويلة، هو البنية المادية الوحيدة التي يمكن تصورها والتي يكون فيها تنوع التركيبات الممكنة ("الإيزومرية") كبيرًا بما يكفي لاحتواء نظام معقد من العناصر. "القرارات" في مساحة صغيرة.

الفصلالسادس. النظام والفوضى والانتروبيا

من الصورة العامة للمادة الوراثية المرسومة في نموذج ديلبروك، يترتب على ذلك أن المادة الحية، على الرغم من أنها لا تفلت من تأثير "قوانين الفيزياء" المعمول بها حتى الآن، يبدو أنها تحتوي في داخلها على "قوانين فيزيائية أخرى" غير معروفة حتى الآن. دعونا نحاول معرفة ذلك. وقد تم في الفصل الأول توضيح أن قوانين الفيزياء كما نعرفها هي قوانين إحصائية. إنها تتعلق بالميل الطبيعي للأشياء لتصبح مضطربة.

ولكن من أجل التوفيق بين الاستقرار العالي لحاملات الوراثة وصغر حجمها والتحايل على الميل نحو الفوضى، كان علينا "اختراع جزيء"، وهو جزيء كبير بشكل غير عادي، والذي ينبغي أن يكون تحفة فنية شديدة التمايز، ومحمية. بعصا سحريةنظرية الكم. لا يقلل هذا "الاختراع" من قيمة قوانين الصدفة، بل يتغير مظهرها. تمثل الحياة السلوك المنظم والمنتظم للمادة، ولا يعتمد فقط على الميل إلى الانتقال من النظام إلى الفوضى، بل جزئيًا على وجود النظام، الذي يتم الحفاظ عليه طوال الوقت.

ما هي السمة المميزة للحياة؟ عندما نقول عن قطعة من المادة هل هي حية؟ عندما تستمر في "فعل شيء ما"، تتحرك، وتبادل المواد مع البيئة، وما إلى ذلك - وكل هذا لفترة أطول مما نتوقع أن تفعله قطعة غير حية من المادة في ظل ظروف مماثلة. لو نظام غير حيعزل أو وضع في ظروف متجانسة، وعادة ما تتوقف كل الحركة قريبا جدا نتيجة لأنواع مختلفة من الاحتكاك؛ حيث تتساوى الاختلافات في الإمكانات الكهربائية أو الكيميائية، وتتكون منها المواد التي تميل إلى تكوين مركبات كيميائية، وتصبح درجة الحرارة موحدة بسبب التوصيل الحراري. بعد ذلك، يتلاشى النظام ككل، ويتحول إلى كتلة خاملة ميتة من المادة. يتم الوصول إلى حالة ثابتة لا تحدث فيها أي أحداث ملحوظة. يطلق الفيزيائي على هذه الحالة اسم حالة التوازن الديناميكي الحراري أو "الإنتروبيا القصوى".

على وجه التحديد لأن الجسم سيتجنب الانتقال الصارم إلى حالة "التوازن" الخاملة، يبدو الأمر غامضًا للغاية: غامض جدًا لدرجة أن الفكر البشري منذ العصور القديمة افترض أن بعض القوى الخاصة وغير المادية والخارقة للطبيعة تعمل في الجسم.

كيف يتجنب الكائن الحي الانتقال إلى التوازن؟ الجواب بسيط: من خلال الأكل والشرب والتنفس والاستيعاب (في حالة النباتات). يتم التعبير عن ذلك بمصطلح خاص - التمثيل الغذائي (من اليونانية - التغيير أو التبادل). تبادل ماذا؟ في الأصل، بلا شك، كان المقصود من عملية التمثيل الغذائي. ولكن يبدو من السخف أن يكون التمثيل الغذائي هو ما هو ضروري. أي ذرة من النيتروجين والأكسجين والكبريت وغيرها. جيدة مثل أي شيء آخر من نفس النوع. ما الذي يمكن تحقيقه من خلال تبادلهم؟ ما هو إذن ذلك الشيء الثمين الموجود في طعامنا والذي يحمينا من الموت؟

كل عملية، ظاهرة، حدث، كل ما يحدث في الطبيعة يعني زيادة في الإنتروبيا في الجزء الذي تحدث فيه من العالم. وبالمثل، فإن الكائن الحي يزيد باستمرار من الإنتروبيا الخاصة به - أو بعبارة أخرى، ينتج إنتروبيا إيجابية وبالتالي يقترب من الحالة الخطيرة للإنتروبيا القصوى، وهي الموت. ولا يمكنه تجنب هذه الحالة، أي البقاء على قيد الحياة، إلا من خلال استخلاص الإنتروبيا السلبية باستمرار من بيئته. الإنتروبيا السلبية هي ما يتغذى عليه الجسم. أو، بعبارة أقل تناقضًا، الشيء الأساسي في عملية التمثيل الغذائي هو أن الكائن الحي يتمكن من تخليص نفسه من كل الإنتروبيا التي يضطر إلى إنتاجها أثناء حياته.

ما هو الانتروبيا؟ إنها ليست مفهومًا أو فكرة غامضة، ولكنها كمية فيزيائية قابلة للقياس. عند درجة حرارة الصفر المطلق (حوالي -273 درجة مئوية)، تكون إنتروبيا أي مادة صفرًا. إذا قمت بتغيير مادة إلى أي حالة أخرى، فإن الإنتروبيا تزداد بمقدار يتم حسابه عن طريق قسمة كل جزء صغير من الحرارة المنفقة خلال هذا الإجراء على درجة الحرارة المطلقة التي تم إنفاق هذه الحرارة فيها. على سبيل المثال، عند إذابة مادة صلبة، تزداد الإنتروبيا بمقدار حرارة الاندماج مقسومة على درجة الحرارة عند نقطة الانصهار. يمكنك أن ترى من هذا أن الوحدة التي يتم بها قياس الإنتروبيا هي كال/درجة مئوية. والأهم من ذلك بكثير بالنسبة لنا هو الارتباط بين الإنتروبيا والمفهوم الإحصائي للنظام والفوضى، وهو الارتباط الذي اكتشفته دراسات بولتزمان وغيبس في الفيزياء الإحصائية. وهي أيضًا علاقة كمية دقيقة ويتم التعبير عنها

الانتروبيا =كسجلد

أين ك- ثابت بولتزمان و د- مقياس كمي للاضطراب الذري في الجسم قيد النظر.

إذا كان D مقياسًا للاضطراب، فيمكن اعتبار القيمة المتبادلة 1/D كمقياس للنظام. بما أن لوغاريتم 1/D هو نفس اللوغاريتم السالب لـ D، فيمكننا كتابة معادلة بولتزمان بهذه الطريقة:

– (الانتروبيا) =كسجل(1/د)

الآن يمكن استبدال التعبير الغريب "الإنتروبيا السلبية" بتعبير أفضل: الإنتروبيا، إذا ما أخذت بإشارة سلبية، هي في حد ذاتها مقياس للنظام. وسيلة يحافظ الجسم من خلالها على نفسه باستمرار عند مستويات كافية مستوى عالالنظام (= مستوى منخفض إلى حد ما من الإنتروبيا)، يتكون في الواقع من الاستخراج المستمر للنظام من بيئته (بالنسبة للنباتات، مصدرها القوي للإنتروبيا السلبية هو، بالطبع، ضوء الشمس).

الفصلثامنا. هل الحياة مبنية على قوانين الفيزياء؟

كل ما نعرفه عن بنية المادة الحية يقودنا إلى توقع أن نشاط المادة الحية لا يمكن اختزاله في قوانين الفيزياء العادية. وليس لأن هناك "قوة جديدة" أو أي شيء آخر يتحكم في سلوك الذرات الفردية داخل الكائن الحي، ولكن لأن بنيته تختلف عن كل ما درسناه حتى الآن.

تخضع الفيزياء للقوانين الإحصائية. في علم الأحياء نواجه وضعا مختلفا تماما. تنتج مجموعة واحدة من الذرات، الموجودة في نسخة واحدة فقط، ظواهر منتظمة، يتم ضبطها بأعجوبة فيما يتعلق بالأخرى وفيما يتعلق بالبيئة الخارجية، وفقًا لقوانين دقيقة للغاية.

وهنا نواجه ظواهر، يتم تحديد تطورها المنتظم والطبيعي من خلال "آلية" تختلف تمامًا عن "آلية الاحتمالية" في الفيزياء. في كل خلية، يوجد المبدأ التوجيهي في ارتباط ذري واحد، موجود في نسخة واحدة فقط، وهو يوجه الأحداث التي تكون بمثابة نموذج للنظام. لا يتم ملاحظة هذا في أي مكان باستثناء المادة الحية. لم يواجه الفيزيائي والكيميائي، أثناء دراستهم للمادة غير الحية، ظواهر كان عليهم تفسيرها بهذه الطريقة. لم تنشأ مثل هذه الحالة بعد، وبالتالي فإن النظرية لا تغطيها - نظريتنا الإحصائية الجميلة.

إن الانتظام الملحوظ في سير عملية الحياة ينشأ من مصدر آخر. لقد تبين أن هناك "آليتين" مختلفتين يمكن أن تنتجا ظواهر منظمة: "الآلية الإحصائية" التي تخلق "النظام خارج الفوضى"، والآلية الجديدة التي تنتج "النظام خارج النظام".

لشرح ذلك يجب علينا أن نذهب أبعد قليلاً ونقدم توضيحًا، ناهيك عن تحسين، في بياننا السابق بأن جميع القوانين الفيزيائية مبنية على الإحصائيات. هذا البيان، الذي تكرر مرارا وتكرارا، لا يمكن إلا أن يؤدي إلى الجدل. لأن هناك بالفعل ظواهر السمات المميزةوالتي تستند بوضوح إلى مبدأ "النظام من النظام" ويبدو أنها لا علاقة لها بالإحصائيات أو الفوضى الجزيئية.

متى النظام المادييكشف عن "قانون ديناميكي" أو "سمات آلية الساعة"؟ تعطي نظرية الكم إجابة مختصرة على هذا السؤال، وهي عند درجة حرارة الصفر المطلق. ومع اقتراب درجة الحرارة من الصفر، يتوقف الاضطراب الجزيئي عن التأثير على الظواهر الفيزيائية. هذه هي "النظرية الحرارية" الشهيرة لوالتر نيرنست، والتي يطلق عليها أحيانًا، وليس بدون سبب، الاسم الضخم "القانون الثالث للديناميكا الحرارية" (الأول هو مبدأ حفظ الطاقة، والثاني هو مبدأ الحفاظ على الطاقة). إنتروبيا). لا ينبغي أن تعتقد أنه يجب أن تكون درجة الحرارة منخفضة جدًا دائمًا. حتى في درجة حرارة الغرفة، يلعب الإنتروبيا دورًا صغيرًا بشكل مدهش في العديد من التفاعلات الكيميائية.

بالنسبة للساعات البندولية، درجة حرارة الغرفة تعادل الصفر تقريبًا. وهذا هو السبب في أنهم يعملون "بشكل ديناميكي". الساعات قادرة على العمل "ديناميكيًا" لأنها مصنوعة من مواد صلبة لتجنب التأثيرات المدمرة للحركة الحرارية في درجات الحرارة العادية.

الآن، أعتقد أن هناك حاجة إلى بضع كلمات لصياغة أوجه التشابه بين آلية الساعة والكائن الحي. يتلخص الأمر ببساطة وحصريًا في حقيقة أن الأخير مبني أيضًا حول جسم صلب - بلورة غير دورية، تشكل مادة وراثية لا تخضع في المقام الأول لتأثيرات الحركة الحرارية العشوائية.

الخاتمة. حول الحتمية والإرادة الحرة

يتضح مما ذكر أعلاه أن العمليات المكانية والزمانية التي تحدث في جسم الكائن الحي، والتي تتوافق مع تفكيره أو وعيه الذاتي أو أي نشاط آخر، هي إن لم تكن محددة بشكل صارم تمامًا، فهي على الأقل إحصائيًا عازم. ينشأ هذا الشعور غير السار لأنه من المعتاد الاعتقاد بأن مثل هذا المفهوم يتعارض مع الإرادة الحرة، والتي يتم تأكيد وجودها من خلال الاستبطان المباشر. لذلك، دعونا نرى ما إذا كنا لا نستطيع الحصول على نتيجة صحيحة ومتسقة على أساس الفرضيتين التاليتين:

1. يعمل جسدي كآلية نقية، تخضع لقوانين الطبيعة العالمية.
2. ومع ذلك، فأنا أعلم من خلال تجربتي المباشرة التي لا يمكن إنكارها أنني أتحكم في تصرفات جسدي وأتوقع نتائج تلك التصرفات. يمكن أن تكون هذه النتائج ذات أهمية كبيرة في تحديد مصيري، وفي هذه الحالة أشعر وأتحمل المسؤولية الكاملة عن أفعالي.

ويعبر المؤلف هنا بشكل غير دقيق عند الحديث عن موقع "الخصائص" أو "الشخصيات" في الكروموسوم. وكما يشير هو نفسه أيضًا، فإن الكروموسوم لا يحتوي على الخصائص نفسها، بل يحتوي فقط على هياكل مادية معينة (الجينات)، تؤدي الاختلافات فيها إلى تعديلات في خصائص معينة للكائن الحي بأكمله ككل. يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار باستمرار، لأن شرودنغر يستخدم دائما بعبارات قصيرة"ملكيات". - ملحوظة خط

لم أفهم تمامًا هذا المقطع الذي كتبه شرودنغر. وألاحظ أنه في الخاتمة التي كتبها المترجم عام 1947، يتم انتقاد فلسفة شرودنغر من وجهة نظر الماركسية اللينينية... :) ملحوظة باجوزينا

إروين شرودنغر

شرودنجر إروين (1887-1961)، عالم فيزياء نظرية نمساوي، أحد مبدعي ميكانيكا الكم، عضو مراسل أجنبي (1928) وعضو فخري أجنبي (1934) في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. طور (1926) ما يسمى ب. ميكانيكا الموجة، وصاغت معادلتها الأساسية (معادلة شرودنغر)، وأثبتت هويتها بنسخة المصفوفة من ميكانيكا الكم. يعمل في علم البلورات، والفيزياء الرياضية، والنظرية النسبية، والفيزياء الحيوية. جائزة نوبل (1933، بالاشتراك مع ب. أ.م. ديراك).

إروين شرودنغر (1887-1961) - فيزيائي نمساوي، عضو أجنبي في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (منذ عام 1934)، أحد مبدعي ميكانيكا الكم. وفي عام 1926 اكتشف المعادلة الأساسية (التي تسمى الموجة) لميكانيكا الكم. كانت الفكرة الفيزيائية الرائدة لشرودنجر هي فكرة موجات المادة. وفي نظرية المجال الموحد ونظرية الجاذبية المعممة، حاول إثبات أن البنية الجسيمية للمادة، وانقطاعها، مشتقة من بنيتها الموجية، من الاستمرارية. أحد أهم إنجازات شرودنغر هو محاولته (على عكس الحيوية) لتقديم تفسير مادي لظواهر الحياة من وجهة نظر الفيزياء. حظيت أفكار شرودنغر هذه بتطور مثمر في علم الأحياء الجزيئي الحديث.

القاموس الفلسفي. إد. هو - هي. فرولوفا. م.، 1991، ص. 528.

شرودنجر إروين (12 أغسطس 1887، فيينا - 4 يناير 1961، المرجع نفسه) - فيزيائي نمساوي، أحد مبدعي ميكانيكا الكم. تخرج من جامعة فيينا (1910). منذ عام 1911 كان يعمل في جامعة فيينا. في 1914-1918 قاتل على الجبهة الجنوبية (في منطقة تريستا). في 1920-21 - أستاذ في المدرسة التقنية العليا في شتوتغارت وجامعة بريسلاو، وأستاذ في جامعة زيورخ (1921-1927)، وجامعة برلين (1927-1933). وفي عام 1933 هاجر إلى بريطانيا العظمى، حيث كان أستاذاً في جامعة سانت لويس. ماجدالينا في أكسفورد (1933-36). في عام 1936 عاد إلى

وطنه، كان أستاذاً في جامعة غراتس (1936-1938). بعد ضم النمسا من قبل ألمانيا، تم فصله في مارس 1938 لعدم موثوقيته السياسية. منذ عام 1938 مرة أخرى في المنفى؛ من أكتوبر 1938 في دبلن، في 1941-1955 - مدير معهد الدراسات العليا في دبلن، من 1956 - أستاذ في جامعة فيينا. عضو مراسل في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (1928) ، عضو فخري (1934).

الأعمال الرئيسية في مجال الفيزياء الإحصائية، والديناميكا الحرارية، وميكانيكا الكم، والنسبية العامة، والفيزياء الحيوية. قام بتطوير ميكانيكا الموجة (1926) - أحد أشكال ميكانيكا الكم (جائزة نوبل، 1933)، في عام 1926 أظهر تكافؤها مع ميكانيكا المصفوفة لـ W. Heisenberg، M. Born، P. Jordan. عند بناء ميكانيكا الموجات، قدم شرودنغر مفهوم الدالة الموجية (وظيفة psi) - وهو مفهوم أساسي لميكانيكا الكم يصف حالة الجسيمات الدقيقة، واكتشف المعادلة الموجية (معادلة شرودنجر) - وهي معادلة أساسية للقيم غير النسبية. ميكانيكا الكم. لم يقبل شرودنجر التفسير غير الحتمي لميكانيكا الكم، ومثل أينشتاين، اعتبر ميكانيكا الكم نظرية غير مكتملة. من خلال انتقاد تفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم، جسد جوهرها في الشكل المتناقض لـ "قطة شرودنغر"، والتي، وفقًا لوصف ميكانيكا الكم، هي في نفس الوقت، مع احتمال معين، حية وميتة. بعد هجرته إلى أيرلندا، عمل شرودنجر بنشاط في مجال نظرية الجاذبية، ونظرية الميزون، والديناميكا الحرارية، والديناميكا الكهربائية غير الخطية في بورن إنفيلد، وحاول إنشاء نظرية المجال الموحد.

في بحث علمياسترشد شرودنغر بفكرة وحدة الصورة المادية للعالم، والتي تجلت في بناء ميكانيكا الموجات، والتي ضمن إطارها كان شرودنغر يأمل في التغلب على ازدواجية الموجة والجسيم بناءً على وصف الموجة، و في دراسات لاحقة حول نظرية المجال الموحد. لم يكن شرودنجر عالمًا كبيرًا في الفيزياء النظرية فحسب، بل كان أيضًا مفكرًا استثنائيًا. في الفلسفة اليونانية والصينية والهندية، حاول "العثور على حبات الحكمة المفقودة" التي من شأنها أن تساعد في التغلب على أزمة الجهاز المفاهيمي للعلوم الأساسية وتقسيم المعرفة الحديثة إلى العديد من التخصصات المنفصلة. في عام 1944، نشر شرودنغر دراسة أصلية حول تقاطع الفيزياء والبيولوجيا، "ما هي الحياة من وجهة نظر الفيزياء؟" وفي عام 1948 ألقى دورة من المحاضرات حول الفلسفة اليونانية في جامعة كوليدج لندن، والتي شكلت أساس كتابه "الطبيعة والإغريق" (1954). يهتم بمشكلة العلاقة بين الوجود والوعي ("الروح والمادة"، 1958)، والعلم والمجتمع (تقرير في الأكاديمية البروسية للعلوم "هل العلم الطبيعي مشروط بالبيئة؟"، 1932؛ كتاب "العلم" والإنسانية "، 1952). ناقش شرودنغر أيضًا مشاكل السببية وقوانين الطبيعة ("نظرية العلم والإنسان"، 1957؛ "ما هو قانون الطبيعة؟"، 1962). وصدرت له مجموعة من قصائده سنة 1949.

فيا. P. فيزجين، K. A. توميلين

الموسوعة الفلسفية الجديدة. في أربعة مجلدات. / معهد الفلسفة RAS. الطبعة العلمية. نصيحة: V.S. ستيبين، أ.أ. جوسينوف ، جي يو. سيميجين. م، ميسل، 2010، المجلد الرابع، ص. 395-396.

شرادينجر، إروين (1887-1961)، فيزيائي نمساوي، مبتكر ميكانيكا الموجات، حائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1933 (مع ب. ديراك). ولد في 12 أغسطس 1887 في فيينا. في عام 1910 تخرج من جامعة فيينا، لكن حياته المهنية كفيزيائي لم تبدأ إلا بعد إكمال الخدمة العسكرية في عام 1920. عمل في جامعتي فيينا ويينا، في 1920-1921 - أستاذ في المدرسة التقنية العليا في شتوتغارت وبريسلاو. (الآن فروتسواف)، عام 1921 - في المدرسة التقنية العليا في زيورخ. في عام 1927، بعد تقاعد م. بلانك، حصل على كرسي الفيزياء النظرية في جامعة برلين. وفي عام 1933، بعد وصول هتلر إلى السلطة، ترك القسم. في 1933-1935 - أستاذ في جامعة أكسفورد، في 1936-1938 - في جامعة غراتس، في عام 1940 - أستاذ في الأكاديمية الملكية في دبلن، ثم مدير معهد الدراسات العليا الذي أسسه. وفي عام 1956 عاد إلى النمسا وظل أستاذاً في جامعة فيينا حتى نهاية حياته.

تتعلق أعمال شرودنغر الرئيسية بمجالات الفيزياء الإحصائية، ونظرية الكم، وميكانيكا الكم، والفيزياء الحيوية. بناءً على فرضية L. de Broglie حول موجات المادة ومبدأ هاميلتون، طور نظرية لحركة الجسيمات دون الذرية - ميكانيكا الموجة، حيث قدم دالة موجية (وظيفة Y) لوصف حالة هذه الجزيئات. اشتق المعادلة الأساسية لميكانيكا الكم غير النسبية (معادلة شرودنغر) وأعطى حلها للحالات المتكررة. تم إنشاء علاقة بين ميكانيكا الموجات وميكانيكا المصفوفة هايزنبرغوأثبتوا هويتهم الجسدية.

ومع ذلك، شرودنغر، مثل أينشتاين، لم يعتبر نظرية الكم كاملة. كان غير راضٍ عن الوصف المزدوج للأجسام دون الذرية مثل الموجات والجسيمات والطبيعة الاحتمالية لجميع تنبؤات ميكانيكا الكم، وحاول بناء نظرية حصريًا من حيث الموجات. تجربة شرودنجر الفكرية معروفة على نطاق واسع، والتي اقترحها لتوضيح شكوكه حول الطبيعة الاحتمالية البحتة لنظرية ميكانيكا الكم. لنفترض أن قطة تجلس في صندوق مغلق مع نوع من الأجهزة القاتلة المثبتة. تموت القطة أو تظل على قيد الحياة اعتمادًا على ما إذا كانت الكبسولة التي تحتوي على مادة مشعة تنبعث منها في وقت معين جسيم ينشط الجهاز. وبعد فترة معينة، ستكون القطة إما ميتة أو حية. ولذلك، فإن تنبؤات ميكانيكا الكم يجب أن تمثل أكثر من مجرد «احتمالية ملاحظة» الأحداث ذات الصلة.

تم تخصيص المزيد من أبحاث شرودنغر لنظرية الميزونات والديناميكا الحرارية والنسبية العامة. لقد حاول مرارًا وتكرارًا بناء نظرية المجال الموحد. أبدى شرودنجر أيضًا اهتمامًا كبيرًا بعلم الأحياء. صدر كتابه الشهير عام 1943 ما هي الحياة؟ (ما هي الحياة؟). حاول فيه استخدام الأساليب والمفاهيم الفيزيائية لحل مشاكل الكائنات الحية، ولا سيما تحديد طبيعة الجينات. كان لهذا الكتاب تأثير كبير على جيل ما بعد الحرب من علماء الأحياء الجزيئية والفيزياء الحيوية، ومن بينهم ج. واتسون وإف. كريك، مبتكري نموذج الحلزون المزدوج للحمض النووي.

تم استخدام مواد من موسوعة "العالم من حولنا".

شرودنغر إروين

ولد الفيزيائي النمساوي إروين شرودنغر في 12 أغسطس 1887 في فيينا. كان والده، رودولف شرودنغر، صاحب مصنع للأقمشة الزيتية. تلقى إروين تعليمه الابتدائي في المنزل. في عام 1898، دخل شرودنغر إلى صالة الألعاب الرياضية الأكاديمية. في عام 1906 دخل جامعة فيينا. بعد أن دافع عن أطروحة الدكتوراه في عام 1910، أصبح شرودنجر مساعدًا لعالم الفيزياء التجريبية فرانز إكسنر في المعهد الثاني للفيزياء بجامعة فيينا. في عام 1913، شرودنغر وسي.و.ف. حصل كولراوش على جائزة هيتنغر من الأكاديمية الإمبراطورية للعلوم للبحث التجريبي في الراديوم.

في عام 1920، ذهب شرودنجر إلى ألمانيا، حيث أصبح أستاذًا مشاركًا في الجامعة التقنية في شتوتغارت. بعد فصل دراسي واحد غادر شتوتغارت وتولى لفترة وجيزة منصب الأستاذية في بريسلاو (الآن فروتسواف، بولندا). ثم انتقل شرودنغر إلى سويسرا وأصبح أستاذاً متفرغاً هناك. لقد حاول تطبيق الوصف الموجي للإلكترونات على بناء نظرية كم متسقة لم تكن مرتبطة بنموذج بور غير المناسب للذرة. كان ينوي تقريب نظرية الكم من الفيزياء الكلاسيكية، التي جمعت العديد من الأمثلة على الأوصاف الرياضية للموجات. انتهت المحاولة الأولى التي قام بها شرودنجر عام 1925 بالفشل. قام شرودنجر بمحاولته التالية في عام 1926. وبلغت ذروتها في اشتقاق معادلة شرودنغر الموجية، والتي تعطي وصفًا رياضيًا للمادة من حيث الدالة الموجية. أطلق شرودنغر على نظريته اسم ميكانيكا الموجات. كانت حلول المعادلة الموجية متفقة مع الملاحظات التجريبية.

أظهر شرودنغر أن ميكانيكا الموجات وميكانيكا المصفوفة متكافئتان رياضياً. تُعرف هاتان النظريتان الآن باسم ميكانيكا الكم، وقد قدمتا إطارًا مشتركًا لوصف الظواهر الكمومية. في عام 1927، أصبح شرودنغر، بدعوة من بلانك، خليفته في قسم الفيزياء النظرية بجامعة برلين.

وفي عام 1933، حصل شرودنغر وديراك على جائزة نوبل في الفيزياء. جنبا إلى جنب مع أينشتاين ودي برولي، كان شرودنغر من بين المعارضين لتفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم، لأنه كان يشعر بالاشمئزاز بسبب افتقارها إلى الحتمية. يعتمد تفسير كوبنهاغن على علاقة عدم اليقين لهايزنبرغ، والتي بموجبها لا يمكن معرفة موضع الجسيم وسرعته بدقة في نفس الوقت.

في عام 1933، ترك العالم قسم الفيزياء النظرية بجامعة برلين. ومن ألمانيا، ذهب شرودنغر إلى أكسفورد.

في عام 1936، قبل شرودنغر العرض وأصبح أستاذا في جامعة غراتس في النمسا، ولكن في عام 1938، بعد ضم ألمانيا للنمسا، اضطر إلى ترك هذا المنصب، والهروب إلى إيطاليا. ثم انتقل إلى أيرلندا حيث أصبح أستاذاً للفيزياء النظرية في معهد دبلن للبحوث الأساسية وبقي في هذا المنصب سبعة عشر عاماً. كتب شرودنغر العديد من الدراسات الفلسفية في دبلن. وبالتفكير في مشاكل تطبيق الفيزياء على علم الأحياء، طرح فكرة النهج الجزيئي لدراسة الجينات، موضحًا ذلك في كتاب "ما هي الحياة؟ الجوانب الفيزيائية للخلية الحية" (1944). كما نشر شرودنجر مجلدًا من قصائده.

وفي عام 1956 قبل كرسي الفيزياء النظرية في جامعة فيينا. تقاعد عام 1958، عندما كان في الحادية والسبعين من عمره، وتوفي بعد ثلاث سنوات، في 4 يناير 1961، في فيينا.

حصل شرودنجر على ميدالية ماتيوتشي الذهبية من الأكاديمية الوطنية الإيطالية للعلوم، وميدالية ماكس بلانك من الجمعية الفيزيائية الألمانية، وحصل على وسام الاستحقاق من الحكومة الألمانية. حصل شرودنجر على الدكتوراه الفخرية من جامعات غنت ودبلن وإدنبرة، وكان عضوًا في الأكاديمية البابوية للعلوم، والجمعية الملكية في لندن، وأكاديمية برلين للعلوم، وأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، وأكاديمية دبلن للعلوم. أكاديمية مدريد للعلوم.

المواد المستخدمة في الموقع http://100top.ru/encyclopedia/

اقرأ المزيد:

الفلاسفة عشاق الحكمة (فهرس السيرة الذاتية).

المقالات:

Abhandlungen zur Wellenmechanik. لبز، 1928؛

جيديتشت. بون، 1949؛ هيكل الزمان والمكان. كامبر، 1950؛

توسيع الكون. كامبر، 1956؛

مفضل يعمل على ميكانيكا الكم. م، 1976؛

مسارات جديدة في الفيزياء. م، 1971؛

ما هي الحياة؟م، 1972

ما هي الحياة من وجهة نظر الفيزياء؟ م، 1947؛

الديناميكا الحرارية الإحصائية. م، 1948؛

هيكل الزمان والمكان للكون. م.، 1986؛

رؤيتي للعالم - "VF"، 1994، العدد 8، 10.

الأدب:

سكوت دبليو تي إروين شرودنغر. أمهرست، 1967؛ مالينوفسكي أ.أ.خاتمة - في كتاب: شرودنجر إي.ما هي الحياة؟ م، 1947؛

هوفمان د. إروين شرودنغر. 50 عامًا من ميكانيكا الكم. م، 1979.

جهاز تشويش م. تطور مفاهيم ميكانيكا الكم. م، 1985

إروين شرودنغر (الحياة - 1887-1961) - فيزيائي نمساوي يُعرف بأنه أحد مبدعي ميكانيكا الكم. وفي عام 1933 حصل على جائزة نوبل في الفيزياء. إروين شرودنغر هو مؤلف المعادلة الرئيسية في قسم مثل غير النسبية وهي معروفة اليوم باسم معادلة شرودنغر.

الأصل، السنوات الأولى

فيينا هي المدينة التي ولد فيها العديد من الأشخاص المتميزين، بما في ذلك الفيزيائي العظيم إروين شرودنغر. سيرة ذاتية قصيرةولا يزال يحظى باهتمام كبير في عصرنا، وليس فقط في الأوساط العلمية. كان والده رودولف شرودنغر، رجل صناعة وعالم نبات. كانت والدته ابنة أستاذ الكيمياء في جامعة فيينا المحلية. كانت نصف الإنجليزية. حتى عندما كان طفلاً، تعلم إروين شرودنغر، الذي ستجد صورته في هذه المقالة، اللغة الإنجليزية التي كان يعرفها إلى جانب اللغة الألمانية. كانت والدته لوثرية، وكان والده كاثوليكيًا.

في 1906-1910، بعد تخرجه من المدرسة الثانوية، درس إروين شرودنغر مع ف. هاسينرل وإف إس إكسنر. في شبابه، كان مهتما بأعمال شوبنهاور. وهذا ما يفسر اهتمامه بالفلسفة، بما في ذلك الفلسفة الشرقية، ونظرية اللون والإدراك، وفيدانتا.

الخدمة والزواج والعمل كأستاذ

خدم إروين شرودنغر كضابط مدفعية من عام 1914 إلى عام 1918. في عام 1920، تزوج إروين. وكانت زوجته أ. بيرتل. التقى بزوجته المستقبلية في سيماتش في صيف عام 1913، عندما كان يجري تجارب تتعلق بـ. ثم، في عام 1920، أصبح طالبًا في M. Wien، الذي كان يعمل في جامعة جينا. وبعد مرور عام، بدأ إروين شرودنغر العمل في شتوتغارت، حيث كان أستاذًا مشاركًا. بعد ذلك بقليل، في نفس عام 1921، انتقل إلى بريسلاو، حيث كان بالفعل أستاذا كاملا. في الصيف، انتقل إروين شرودنغر إلى زيورخ.

الحياة في زيوريخ

كانت الحياة في هذه المدينة مفيدة جدًا للعالم. والحقيقة هي أن إروين شرودنغر كان يحب تكريس وقته ليس فقط للعلم. حقائق مثيرة للاهتمام من حياة العالم تشمل شغفه بالتزلج وتسلق الجبال. وقد وفرت له الجبال القريبة فرصة جيدة للاسترخاء في زيورخ. بالإضافة إلى ذلك، تواصل شرودنغر مع زملائه بول شيرير وبيتر ديبي وهيرمان فايل، الذين عملوا في كلية الفنون التطبيقية في زيورخ. كل هذا ساهم في الإبداع العلمي.

ومع ذلك، شاب فترة إروين في زيورخ مرض خطير في 1921-1922. أصيب العالم بمرض السل الرئوي، فقضى 9 أشهر في جبال الألب السويسرية، في منتجع أروسا. على الرغم من ذلك، كانت سنوات زيورخ هي الأكثر إثمارًا بالنسبة لإروين من الناحية الإبداعية. وهنا كتب أعماله عن ميكانيكا الموجات، والتي أصبحت كلاسيكية. ومن المعروف أن فايل ساعده بشكل كبير في التغلب على الصعوبات الرياضية التي واجهها إروين شرودنغر.

معادلة شرودنغر

في عام 1926، نشر إروين مقالًا مهمًا جدًا في مجلة علمية. لقد قدمت معادلة نعرفها باسم معادلة شرودنغر. في هذا البحث (Quantisierung als Eigenwertproblem) تم استخدامه فيما يتعلق بمشكلة ذرة الهيدروجين. وبمساعدته، شرح شرودنغر نطاقه. تعتبر هذه المقالة من أهم المقالات في فيزياء القرن العشرين. في ذلك، وضع شرودنغر أسس اتجاه جديد في العلوم - ميكانيكا الموجات.

اعمل في جامعة برلين

فتحت الشهرة التي حلت بالعالم الطريق أمامه إلى جامعة برلين المرموقة. أصبح إروين مرشحًا لمنصب أستاذ الفيزياء النظرية. أصبح هذا المنصب شاغرًا بعد تقاعد ماكس بلانك. قبل شرودنغر هذا العرض، متغلبًا على شكوكه. بدأ مهامه في 1 أكتوبر 1927.

في برلين، وجد إروين أشخاصًا وأصدقاء متشابهين في التفكير في شخصيات ألبرت أينشتاين وماكس بلانك وماكس فون لاو. من المؤكد أن التواصل معهم ألهم العالم. ألقى شرودنجر محاضرات في الفيزياء في جامعة برلين، وأدار ندوات وندوات في الفيزياء. وبالإضافة إلى ذلك، شارك في الأنشطة التنظيمية المختلفة. ومع ذلك، بشكل عام، احتفظ إروين بنفسه. والدليل على ذلك مذكرات معاصريه وكذلك غياب طلابه.

إروين يغادر ألمانيا ويحصل على جائزة نوبل

في عام 1933، عندما وصل هتلر إلى السلطة، غادر إروين شرودنغر جامعة برلين. سيرة حياته، كما ترون، تتميز بالعديد من التحركات. هذه المرة لم يتمكن العالم ببساطة من فعل خلاف ذلك. في صيف عام 1937، قرر شرودنغر الذي لم يعد شابا، والذي لم يرغب في الخضوع للنظام الجديد، التحرك. تجدر الإشارة إلى أن شرودنغر لم يعبر أبدًا عن معارضته للنازية علنًا. ولم يكن يريد الانخراط في السياسة. ومع ذلك، في ألمانيا في ذلك الوقت كان من المستحيل تقريبًا البقاء غير سياسي.

في هذا الوقت قام فريدريك ليندمان، عالم فيزياء بريطاني، بزيارة ألمانيا. دعا شرودنغر للحصول على وظيفة في مجلة ساينتست، فذهب إلى جنوب تيرول لقضاء عطلة الصيف ولم يعد إلى برلين أبدًا. وصل مع زوجته إلى أكسفورد في أكتوبر 1933. بعد وقت قصير من وصوله، علم إروين أنه حصل على جائزة نوبل (مع ب. ديراك).

العمل في أكسفورد

كان شرودنجر في أكسفورد زميلًا في كلية المجدلية. لم يكن لديه أي مسؤوليات التدريس. جنبا إلى جنب مع المهاجرين الآخرين، تلقى العالم الدعم من الشركة الصناعة الكيميائية الإمبراطورية. ومع ذلك، لم يستطع التعود على البيئة غير العادية لهذه الجامعة. أحد الأسباب هو عدم الاهتمام بالفيزياء الحديثة في مؤسسة تعليمية تركز بشكل أساسي على التخصصات اللاهوتية والإنسانية التقليدية. وهذا ما جعل شرودنغر يشعر بأنه لا يستحق مثل هذا الراتب والمنصب المرتفع. كان الجانب الآخر من انزعاج العالم هو خصوصيات الحياة الاجتماعية، التي كانت مليئة بالشكليات والاتفاقيات. وهذا ما قيد حرية شرودنغر، كما اعترف هو نفسه. كل هذه الصعوبات وغيرها، بالإضافة إلى تقليص برنامج التمويل في عام 1936، أجبرت إروين على النظر في عروض العمل. بعد زيارة شرودنغر لإدنبرة، قرر العودة إلى وطنه.

العودة للوطن

في خريف عام 1936، بدأ العالم العمل في جامعة غراتس كأستاذ للفيزياء النظرية. ومع ذلك، كانت إقامته في النمسا قصيرة الأجل. في مارس 1938، تم ضم البلاد وأصبحت جزءًا من ألمانيا النازية. وكتب العالم مستفيدا من نصيحة رئيس الجامعة رسالة مصالحة أبدى فيها استعداده لتحمل الحكومة الجديدة. في 30 مارس تم نشره وتسبب في رد فعل سلبي من الزملاء المهاجرين. ومع ذلك، فإن هذه التدابير لم تساعد إروين. وبسبب عدم موثوقيته السياسية، تم فصله من منصبه. إشعار قانونياستلمها شرودنغر في أغسطس 1938.

روما ودبلن

ذهب العالم إلى روما، لأن إيطاليا الفاشية كانت الدولة الوحيدة التي لم تكن بحاجة إلى تأشيرة للدخول (ربما لم يتم تقديمها لإروين). بحلول هذا الوقت، كان شرودنغر قد اتصل بإيمون دي فاليرا، رئيس وزراء أيرلندا. لقد كان عالم رياضيات بالتدريب وقرر إنشاء مؤسسة تعليمية جديدة في دبلن. حصل دي فاليرا على تأشيرة عبور لإروين وزوجته، مما سمح لهما بالسفر في جميع أنحاء أوروبا. وهكذا وصلوا إلى أكسفورد في خريف عام 1938. بينما كان العمل التنظيمي جاريًا لافتتاح المعهد في دبلن، تولى إيروين منصبًا مؤقتًا في غنت ببلجيكا. تم تمويل هذا المنشور من قبل مؤسسة فرانكي.

وهنا وقعت الحرب العالمية الثانية مع العالم. ساعد تدخل دي فاليرا إروين (الذي كان يعتبر بعد الضم مواطنًا ألمانيًا، أي دولة معادية) على المرور عبر إنجلترا. وصل في 7 أكتوبر 1939.

العمل في معهد دبلن، السنوات الأخيرة من الحياة

تم افتتاح معهد دبلن للدراسات العليا رسميًا في يونيو 1940. وكان إيروين أول أستاذ في قسم الفيزياء النظرية، وهو أحد القسمين الأصليين. وبالإضافة إلى ذلك تم تعيينه مديرا للمعهد. الموظفون الآخرون الذين ظهروا لاحقًا (من بينهم دبليو هيتلر وإل جانوسي وك. لانكزوس، بالإضافة إلى العديد من علماء الفيزياء الشباب) يمكنهم تكريس أنفسهم بالكامل للعمل البحثي.

أدار إروين ندوة وألقى محاضرات وأنشأ مدارس صيفية في المعهد حضرها أبرز علماء الفيزياء في أوروبا. كان الاهتمام العلمي الرئيسي لشرودنجر في السنوات الأيرلندية هو نظرية الجاذبية، بالإضافة إلى القضايا التي تكمن عند تقاطع علمين - الفيزياء والبيولوجيا. في 1940-1945. ومن عام 1949 إلى عام 1956 كان العالم مديرًا لقسم الفيزياء النظرية. ثم قرر العودة إلى وطنه وبدأ العمل في جامعة فيينا كأستاذ للفيزياء النظرية. بعد عامين، قرر العالم، الذي كان مريضا في كثير من الأحيان في ذلك الوقت، التقاعد.

أمضى شرودنغر السنوات الأخيرة من حياته في ألباخ، وهي قرية تيرولية. توفي العالم بسبب تفاقم مرض السل في مستشفى في فيينا. حدث هذا في 4 يناير 1961. ودُفن إروين شرودنغر في ألباخ.

قطة شرودنجر

ربما تكون قد سمعت بالفعل عن وجود هذه الظاهرة. ومع ذلك، فإن الأشخاص البعيدين عن العلم عادة ما يعرفون القليل عنه. يجدر الحديث عن هذا الأمر، حيث تم اكتشاف مهم جدًا ومثير للاهتمام بواسطة إروين شرودنغر.

"قطة شرودنغر" هي تجربة فكرية شهيرة أجراها إيروين. وبمساعدته، أراد العالم أن يُظهر أن ميكانيكا الكم غير مكتملة عندما تنتقل من الجسيمات دون الذرية إلى الأنظمة العيانية.

ظهرت مقالة إروين التي تصف هذه التجربة في عام 1935. إنه يستخدم تقنية المقارنة، بل يمكن للمرء أن يقول التجسيد، للتفسير. يكتب العالم أن هناك قطة وصندوقًا به آلية تحتوي على حاوية غاز سام ونواة ذرية مشعة. في التجربة، تم اختيار المعلمات بحيث يحدث اضمحلال النواة باحتمال 50٪ خلال ساعة. إذا تفككت، فسوف تنفتح حاوية الغاز وتموت القطة. ومع ذلك، إذا لم يحدث هذا، فإن الحيوان سوف يعيش.

نتائج التجربة

لذلك، دعونا نترك الحيوان في الصندوق، وننتظر ساعة ونطرح السؤال: هل القطة حية أم لا؟ وفقا لميكانيكا الكم، فإن النواة الذرية (وبالتالي الحيوان) تكون في جميع الحالات في وقت واحد (التراكب الكمي). نظام "نواة القطة" قبل فتح الصندوق كان باحتمال 50% في الحالة "القطة ماتت، النواة تحللت" وباحتمال 50% "القطة حية، النواة لم تتحلل". اتضح أن الحيوان الموجود بالداخل ميت وغير ميت.

وفقا للقط، فإنه سيظل حيا أو ميتا، دون حالات وسيطة. لا يتم اختيار حالة اضمحلال النواة عند فتح الصندوق، بل عندما تصطدم النواة بالكاشف. بعد كل شيء، لا يرتبط التخفيض في هذه الحالة بمراقب المربع (الشخص)، ولكن مع مراقب النواة (الكاشف).

إليكم تجربة مثيرة للاهتمام أجراها إيروين شرودنغر. أعطت اكتشافاته قوة دافعة لمزيد من التطوير في الفيزياء. وفي الختام أود أن أذكر قولين هو كاتبهما:

• "الحاضر هو الشيء الوحيد الذي ليس له نهاية."
• "أنا أسير ضد التيار، لكن اتجاه التدفق سيتغير."

بهذا نختتم معرفتنا بالفيزيائي العظيم اسمه إروين شرودنغر. تسمح لنا الاقتباسات المذكورة أعلاه بالكشف عن عالمه الداخلي قليلاً.