شرودنجر إروين: حقائق مثيرة للاهتمام من الحياة ، السيرة الذاتية ، الاكتشافات ، الصور ، الاقتباسات. قطة شرودينجر. كيف أدت تجربة فكرية إلى النقل عن بعد والتواصل الكمي

يحتوي كتاب "الأعمال المختارة في ميكانيكا الكم" على الأعمال الرئيسية لإروين شروتينجر حول ميكانيكا الكم والقضايا ذات الصلة.

الكتاب مخصص للفيزيائيين - العلماء وطلاب الدراسات العليا والطلاب وكذلك الكيميائيين ومؤرخو العلوم وغيرهم من المتخصصين المهتمين بمشاكل الفيزياء النظرية.

القط الكمي للكون

يسمى هذا الكتاب 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 ووعاء غاز سام. هناك احتمال بنسبة 50٪ أن القلب سوف يتفكك وينشط الآلية التي تفتح الحاوية. إذا وضعت قطة في هذا الصندوق وأغلقته ، ستظهر مفارقة شرودنجر. وفقًا لميكانيكا الكم ، إذا لم يتم إجراء أي ملاحظة على النواة ، فسيتم وصف حالتها بمزيج من حالتين - نواة متحللة وغير متحللة ، وبالتالي ، فإن القطة التي تجلس في الصندوق هي حية وميتة في نفس الوقت زمن.

لأولئك الذين يريدون معرفة المزيد ، لأولئك الذين يجرؤون على معرفة ما هو بالضبط التناقض في نظرية شرودنغر ، لأولئك الذين يريدون معرفة ماهية الحياة من وجهة نظر الفيزياء ، كتب العالم العظيم آخر وأفضل ما لديه الشغل.

محاضرات فيزياء

يحتوي الكتاب على محاضرات لعالم الفيزياء البارز E. Schrödinger حول الديناميكا الحرارية الإحصائية وميكانيكا الكم ، ويتضمن أيضًا محاضرة نوبل.

وجهة نظري للعالم

يسمى هذا الكتاب 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 المشاكل الفلسفية التي لا تتعلق بالعلوم الطبيعية الحديثة. يوضح شرودنغر بوضوح أنه في الصورة الحديثة للعالم ، يجب مراجعة الأفكار والتقييمات الموروثة من الماضي وجعلها متوافقة مع البيانات الجديدة. كما ينتقد تعاليم المفكرين الغربيين: إبيقور ، وسبينوزا ، وشوبنهاور ، وهيكل ، وبرتراند راسل.

على موجة الكون. مفارقات الكم

صاغ إروين شرودنجر التجربة الفكرية الشهيرة لإثبات عبثية التفسير الفيزيائي لنظرية الكم التي دعا إليها معاصرون مثل نيلز بور وفيرنر هايزنبرغ.

قطة شرودنجر ، بين الحياة والموت ، تنتظر مراقبًا سيقرر مصيره. أصبحت هذه الصورة الحية على الفور رمزًا لميكانيكا الكم ، وهو ما يتعارض مع الحدس بنفس الطريقة التي يتحدى فيها الموقف في القطة ، سواء كانت حية أو ميتة ، الفهم.

ربح شرودنغر هذه المعركة ، لكن اسمه محفور إلى الأبد بأحرف ذهبية في تاريخ العلم بفضل معادلة الموجة - الأداة الرئيسية لوصف العالم المادي على نطاق ذري.

العلم والإنسانية

مؤلف الكتاب هو أحد مؤسسي ميكانيكا الكم والحائز على جائزة جائزة نوبلفي الفيزياء عام 1933 - يثير تساؤلات حول دور العلم في حياة الإنسان ، والقيم معرفة علميةوأخلاقيات المعلم. أسئلة العلاقة بين العقل والمادة ، الشكل والمحتوى ، الاختلافات بين أفكار الفيزياء الحديثة وأفكار "فيزياء ما قبل الكم".

الكتاب موجه لمجموعة واسعة من القراء المهتمين بالمشاكل العالمية للعلم والفلسفة.

الطبيعة والإغريق

يلفت مؤلف الكتاب ، أحد مؤسسي ميكانيكا الكم الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء ، الانتباه إلى ضرورة دراسة الفكر العلمي لليونانيين القدماء ، والذي يشكل أساس المعرفة العلمية الحديثة ويتسم بالنزاهة ، وهو الأخير يفتقر.

هيكل الزمكان للكون

الكتاب هو ترجمة لكتابين مشهورين - دورات محاضرات من قبل أحد أعظم علماء الفيزياء في القرن العشرين إي. شرودنغر (1887-1961) - "هيكل الزمكان" (1950) و "توسيع الأكوان" ( 1956).

في السابق ، لم تتم ترجمة هذه الكتب إلى اللغة الروسية. يحتوي على مخطط موجز للبناء البدهي للهندسة الريمانية لأربعة أبعاد زمكان. بالإضافة إلى المواد التقليدية ، يتم النظر فيما يلي بالتفصيل: قوانين الحفظ في النظرية العامة للنسبية ، وتعميمات هذه النظرية على حالات الاتصال غير المتماثل والمقاييس ، إلخ.

تم تقديم حلول De Sitter لمعادلات آينشتاين الكونية. يتم التعامل مع هندسة وفيزياء أكوان دي سيتر بأناقة كبيرة.

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

العقل والمادة

في هذا الكتاب ، يتناول الفيزيائي النمساوي البارز E. هم واحد ونفس الشيء ، ما هو المكان الذي يحتله الوعي في عملية تطور الحياة ، وما الذي تقوم عليه الأخلاق ، وما إذا كان لا يزال من الممكن توقع التطور البيولوجي للإنسان الحديث وكيف سيحدث تطوره الفكري.

ما هي الحياة من حيث الفيزياء؟

إروين رودولف جوزيف ألكسندر شرودنغر عالم فيزياء نظرية نمساوي ، حائز على جائزة نوبل في الفيزياء.

أحد مطوري ميكانيكا الكم ونظرية الموجة للمادة. في عام 1945 ، كتب شرودنجر 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 الحرجة. السؤال الأساسي هو: "كيف يمكن للفيزياء والكيمياء تفسير تلك الظواهر في المكان والزمان التي تحدث داخل كائن حي؟". لن توفر قراءة هذا الكتاب مادة نظرية شاملة فحسب ، بل ستجعلك تفكر أيضًا في ماهية الحياة في جوهرها؟

ما هي الحياة؟

في هذا الكتاب الصغير ولكن الغني بالمعلومات ، استنادًا إلى محاضرات المؤلف العامة ، نظر عالم الفيزياء النمساوي الشهير إروين شرودنغر في أسئلة محددة لتطبيق الأفكار الفيزيائية في علم الأحياء. من وجهة نظر الفيزياء النظرية ، يناقش شرودنجر المشكلات العامة للنهج الفيزيائي لمختلف ظواهر الحياة ، وأسباب الرؤية العيانية ، والطبيعة المتعددة الذرات للكائن الحي ، وآلية الوراثة والطفرات.

يمتلك شرودنغر عددًا من النتائج الأساسية في مجال نظرية الكم ، والتي شكلت أساس ميكانيكا الموجة: فقد صاغ معادلات الموجة (معادلات شرودنغر الثابتة والمعتمدة على الوقت) ، وأظهر هوية الشكلية التي طورها وميكانيكا المصفوفة ، وطورها. نظرية الاضطراب الميكانيكي الموجي ، وحصلت على حلول لعدد من المشاكل المحددة. اقترح شرودنجر تفسيرًا أصليًا للمعنى المادي لوظيفة الموجة ؛ في السنوات اللاحقة ، انتقد مرارًا وتكرارًا تفسير كوبنهاجن المقبول عمومًا لميكانيكا الكم (مفارقة "قطة شرودنغر" ، إلخ). بالإضافة إلى ذلك ، فهو مؤلف للعديد من الأعمال في مجالات مختلفة من الفيزياء: الميكانيكا الإحصائية والديناميكا الحرارية ، والفيزياء العازلة ، ونظرية الألوان ، والديناميكا الكهربائية ، والنسبية العامة وعلم الكونيات. قام بعدة محاولات لبناء نظرية مجال موحدة. في كتاب ما هي الحياة؟ تحول شرودنغر إلى مشاكل علم الوراثة ، ناظرا في ظاهرة الحياة من وجهة نظر الفيزياء. لقد أولى اهتمامًا كبيرًا بالجوانب الفلسفية للعلوم والمفاهيم الفلسفية القديمة والشرقية والأخلاق والدين.

سيرة شخصية

الأصل والتعليم (1887-1910)

كان إروين شرودنغر الطفل الوحيد في عائلة فيينا الغنية والمثقفة. تميز والده ، رودولف شرودنغر ، صاحب مصنع مشمّع وقماش زيتي مزدهر ، باهتمامه بالعلوم و وقت طويلشغل منصب نائب رئيس جمعية فيينا النباتية وعلم الحيوان. كانت والدة إروين ، جورجينا إميليا بريندا ، ابنة الكيميائي ألكسندر باور ، الذي حضر محاضراته رودولف شرودنغر أثناء دراسته في المدرسة التقنية العليا الإمبراطورية الملكية بفيينا (الألمانية k. k. Technischen Hochschule). ساهم الجو السائد في الأسرة والتواصل مع الآباء المتعلمين تعليماً عالياً في تكوين الاهتمامات المتنوعة للشباب إروين. حتى سن الحادية عشرة ، تلقى تعليمه في المنزل ، وفي عام 1898 التحق بالجيمنازيوم الأكاديمي المرموق (بالألمانية) ، حيث درس المواد الإنسانية بشكل أساسي. كانت الدراسة سهلة بالنسبة لشرودنجر ، حيث أصبح أفضل طالب في كل فصل. كرس الكثير من الوقت للقراءة ودراسة اللغات الأجنبية. كانت جدته لأمه اللغة الإنجليزية ، لذلك أتقن اللغة منذ الطفولة المبكرة. كان يحب زيارة المسرح. كان يحب بشكل خاص المسرحيات التي قدمها فرانز جريلبرزر ، والتي تم عرضها في مسرح بورغ.

بداية مسيرة علمية (1911-1921)

في أكتوبر 1911 ، بعد عام من الخدمة في الجيش النمساوي ، عاد شرودنجر إلى معهد الفيزياء الثاني بجامعة فيينا كمساعد إكسنر. قام بتدريس ورش عمل الفيزياء وشارك أيضًا في الدراسات التجريبية التي أجريت في مختبر Exner. في عام 1913 ، تقدم شرودنغر بطلب للحصول على لقب بريفاتدوزنت ، وبعد المرور بالإجراءات المناسبة (تقديم مقال علمي ، قراءة "محاضرة تجريبية" ، إلخ) ، في بداية عام 1914 ، وافقت عليه الوزارة بهذا العنوان (التأهيل). أخرت الحرب العالمية الأولى بدء مهنة التدريس النشطة لشرودنجر لعدة سنوات. تم تجنيد الفيزيائي الشاب في الجيش وخدم في المدفعية في مناطق هادئة نسبيًا في الجبهة الجنوبية الغربية النمساوية: في رايبلا () ، كوماروم ، ثم في بروسيكو (بروسيكو) وفي منطقة ترييستي. في عام 1917 تم تعيينه محاضرًا في علم الأرصاد الجوية في مدرسة الضباط في وينر نيوستادت. أتاح له هذا النمط من الخدمة وقتًا كافيًا لقراءة المؤلفات المتخصصة والعمل على المشكلات العلمية.

في نوفمبر 1918 ، عاد شرودنجر إلى فيينا ، وحوالي هذا الوقت تلقى عرضًا لتولي منصب أستاذ غير عادي للفيزياء النظرية في جامعة تشيرنيفتسي. ومع ذلك ، بعد انهيار الإمبراطورية النمساوية المجرية ، انتهى المطاف بهذه المدينة في بلد آخر ، لذلك ضاعت هذه الفرصة. أجبره الوضع الاقتصادي الصعب للبلاد ، والأجور المنخفضة ، وإفلاس شركة العائلة ، على البحث عن وظيفة جديدة ، بما في ذلك في الخارج. سنحت فرصة مناسبة في خريف عام 1919 ، عندما دعا ماكس وين ، رئيس معهد الفيزياء في جامعة جينا ، شرودنغر لتولي منصب مساعده وأستاذ مشارك في قسم الفيزياء النظرية. قبل النمساوي هذا العرض بكل سرور وانتقل إلى جينا في أبريل 1920 (حدث هذا بعد زفافه مباشرة). في جينا ، مكث شرودنجر لمدة أربعة أشهر فقط: سرعان ما انتقل إلى شتوتغارت كأستاذ استثنائي في المدرسة التقنية العليا المحلية (الآن جامعة شتوتغارت). كان العامل المهم في مواجهة التضخم المتزايد هو الزيادة الكبيرة في الرواتب. ومع ذلك ، سرعان ما بدأت المؤسسات الأخرى في تقديم ظروف أفضل ومنصب أستاذ الفيزياء النظرية - جامعات بريسلاو وكييل وهامبورغ وفيينا. اختار شرودنغر السابق وغادر شتوتغارت بعد فصل دراسي واحد فقط. في بريسلاو ، ألقى العالم محاضرة خلال الفصل الصيفي ، وفي نهايته غير وظيفته مرة أخرى ، وترأس قسم الفيزياء النظرية المرموق في جامعة زيورخ.

زيورخ - برلين (1921-1933)

انتقل شرودنغر 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 مناسبة للترفيه والتواصل مع الزملاء المشهورين بيتر ديبي ، وبول شيرير ، وهيرمان ويل ، الذين عملوا في زيورخ بوليتكنيك القريبة ، خلقت الجو الضروريللإبداع العلمي. لقد طغى مرض خطير على الوقت الذي أمضيته في زيورخ في 1921-1922. تم تشخيص إصابة شرودنغر بالسل الرئوي ، لذلك اضطر إلى قضاء تسعة أشهر في منتجع أروسا في جبال الألب السويسرية. من الناحية الإبداعية ، أثبتت سنوات زيورخ أنها الأكثر إثمارًا لشرودنغر ، الذي كتب هنا أعماله الكلاسيكية عن ميكانيكا الموجات. من المعروف أن Weyl قدم له مساعدة كبيرة في التغلب على الصعوبات الرياضية.

الشهرة التي جلبها شرودنجر من خلال عمله الرائد جعلته أحد المرشحين الرئيسيين للمنصب المرموق لأستاذ الفيزياء النظرية في جامعة برلين ، الذي تم إخلاؤه بعد استقالة ماكس بلانك. بعد رفض أرنولد سومرفيلد والتغلب على الشكوك حول ما إذا كان الأمر يستحق مغادرة زيورخ المحبوب ، قبل شرودنجر هذا العرض وفي 1 أكتوبر 1927 بدأ في أداء واجباته الجديدة. في برلين ، وجد الفيزيائي النمساوي أصدقاء وأشخاصًا متشابهين في التفكير مثل ماكس بلانك ، ألبرت أينشتاين ، وماكس فون لاو ، الذين شاركوا وجهات نظره المحافظة حول ميكانيكا الكم ولم يتعرفوا على تفسير كوبنهاجن. في الجامعة ، ألقى شرودنغر محاضرات في مختلف فروع الفيزياء ، وقاد ندوات ، وقاد ندوة فيزياء ، وشارك في تنظيم الأحداث التنظيمية ، لكنه وقف بشكل عام ، كما يتضح من غياب الطلاب. وكما لاحظ فيكتور ويسكوبف ، الذي كان يعمل في وقت ما مساعدًا لشرودنغر ، فإن الأخير "لعب دور شخص غريب في الجامعة".

أكسفورد - غراتس - غينت (1933-1939)

وصف شرودنغر الوقت الذي أمضيته في برلين بأنه "السنوات الرائعة التي كنت أدرس فيها ودرست". انتهى هذا الوقت في عام 1933 ، بعد وصول هتلر إلى السلطة. هذا الصيف ، قرر العالم المسن ، الذي لم يرغب في البقاء تحت حكم النظام الجديد ، تغيير الوضع مرة أخرى. وتجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من الموقف السلبي تجاه النازية ، إلا أنه لم يعبر عنها صراحة ولم يرغب في التدخل في السياسة ، وكان من المستحيل تقريبًا الحفاظ على عدم تسييسه في ألمانيا في ذلك الوقت. قال شرودنجر نفسه ، موضحًا أسباب رحيله: "لا أستطيع أن أتحمل الأمر عندما يضايقونني بالسياسة". قام الفيزيائي البريطاني فريدريك ليندمان (بالإنجليزية ، ولاحقًا اللورد شيرويل) ، الذي كان يزور ألمانيا في نفس الوقت ، بدعوة شرودنجر للانضمام إلى جامعة أكسفورد. الذهاب الى راحة الصيففي جنوب تيرول ، لم يعد العالم إلى برلين ، وفي أكتوبر 1933 وصل هو وزوجته إلى أكسفورد. بعد وقت قصير من وصوله ، علم أنه حصل على جائزة نوبل في الفيزياء (مع بول ديراك) "لاكتشاف أشكال مثمرة جديدة للنظرية الذرية". في سيرته الذاتية المكتوبة لهذه المناسبة ، قدم شرودنغر التقييم التالي لأسلوب تفكيره:

في أكسفورد ، أصبح شرودنغر عضوًا في كلية ماجدالين ، دون واجبات تدريسية ، وحصل مع مهاجرين آخرين على تمويل من الصناعة الكيميائية الإمبراطورية. ومع ذلك ، لم ينجح أبدًا في الشعور بالراحة في البيئة المحددة لإحدى أقدم الجامعات في إنجلترا. كان أحد أسباب ذلك عدم الاهتمام بالفيزياء النظرية الحديثة بجامعة أكسفورد ، والتي كانت تركز بشكل أساسي على تدريس العلوم الإنسانية التقليدية والتخصصات اللاهوتية ، مما جعل العالم يشعر بأنه غير مستحق لمنصبه الرفيع وراتبه المرتفع ، والذي كان يسميه أحيانًا بـ نوع من الصدقات. جانب آخر من انزعاج شرودنغر في جامعة أكسفورد هو خصوصيات الحياة الاجتماعية ، المليئة بالتقاليد والشكليات ، والتي ، حسب قوله ، قيدت حريته. كان الوضع معقدًا بسبب الطبيعة غير العادية لشخصيته و حياة عائلية، الأمر الذي تسبب في فضيحة حقيقية في دوائر رجال الدين في أكسفورد. على وجه الخصوص ، دخل شرودنجر في صراع حاد مع أستاذ اللغة الإنجليزية وآدابها ، كلايف لويس. كل هذه المشاكل ، وانتهاء برنامج تمويل العلماء المهاجرين في أوائل عام 1936 ، أجبر شرودنغر على التفكير في خيارات لمتابعة مهنة خارج أكسفورد. بعد زيارة إدنبرة ، في خريف عام 1936 ، قبل عرضًا للعودة إلى وطنه وتولي منصب أستاذ الفيزياء النظرية في جامعة غراتس.

لم تدم إقامة شرودنغر في النمسا طويلاً: في مارس 1938 ، حدث الضم في البلاد ، ونتيجة لذلك أصبحت جزءًا من ألمانيا النازية. بناء على نصيحة رئيس الجامعة ، كتب العالم "خطاب مصالحة" مع حكومة جديدة، الذي نُشر في 30 مارس في صحيفة جراتس تاغسبوست وتسبب في رد فعل سلبي من الزملاء المهاجرين. ومع ذلك ، لم تساعد هذه الإجراءات: تم فصل العالم من منصبه بسبب عدم الموثوقية السياسية ؛ تلقى إخطارًا رسميًا من قبله في أغسطس 1938. إدراكًا أن مغادرة البلاد قد تكون مستحيلة قريبًا ، غادر شرودنجر النمسا بسرعة وتوجه إلى روما (كانت إيطاليا الفاشية في ذلك الوقت الدولة الوحيدة التي لم تتطلب 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 في دبلن نظيرًا لمعهد برينستون للدراسات المتقدمة. حصل دي فاليرا ، الذي كان وقتها في جنيف كرئيس لجمعية عصبة الأمم ، على تأشيرة عبور لشرودنغر وزوجته للسفر عبر أوروبا. في خريف عام 1938 ، بعد توقف قصير في سويسرا ، وصلوا إلى أكسفورد. أثناء تنظيم المعهد في دبلن ، وافق العالم على تولي منصب مؤقت في غينت ، بلجيكا ، مدفوعًا من مؤسسة فرانشي. هنا وجد بداية الحرب العالمية الثانية. بفضل تدخل دي فاليرا ، تمكن شرودنجر ، الذي كان يعتبر بعد أنشلوس مواطنًا ألمانيًا (وبالتالي دولة معادية) ، من المرور عبر إنجلترا ووصل إلى عاصمة أيرلندا في 7 أكتوبر 1939.

دبلن - فيينا (1939-1961)

أقر البرلمان الأيرلندي التشريع المؤسس لمعهد دبلن للدراسات العليا في يونيو 1940. شرودنغر ، الذي أصبح أول أستاذ في أحد 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 جانوشي (المجر) وكورنيليوس لانشوس ، بالإضافة إلى العديد من الفيزيائيين الشباب ، للتركيز بشكل كامل على العمل البحثي. نظم شرودنغر ندوة منتظمة ، ألقى محاضرات في جامعة دبلن ، وأسس مدارس صيفية سنوية في المعهد ، حضرها علماء فيزياء أوروبيون بارزون. خلال السنوات التي قضاها في أيرلندا ، كانت اهتماماته العلمية الرئيسية هي نظرية الجاذبية وأسئلة في تقاطع الفيزياء والبيولوجيا. شغل منصب مدير قسم الفيزياء النظرية في 1940-1945 ومن 1949 إلى 1956 ، عندما قرر العودة إلى وطنه.

على الرغم من أنه بعد نهاية الحرب ، تلقى شرودنغر مرارًا عروض الانتقال إلى النمسا أو ألمانيا ، إلا أنه رفض هذه الدعوات ، لعدم رغبته في مغادرة مكانه المألوف. فقط بعد توقيع معاهدة الدولة النمساوية وانسحاب قوات الحلفاء من البلاد وافق على العودة إلى وطنه. في أوائل عام 1956 ، وافق رئيس النمسا على مرسوم يمنح للعالم منصبًا شخصيًا كأستاذ للفيزياء النظرية في جامعة فيينا. في أبريل من نفس العام ، عاد شرودنغر إلى فيينا وتولى منصبه رسميًا ، وألقى محاضرة بحضور عدد من المشاهير ، بمن فيهم رئيس الجمهورية. كان ممتنًا للحكومة النمساوية التي رتبت له العودة إلى حيث بدأ حياته المهنية. بعد ذلك بعامين ، غادر العالم الذي يعاني كثيرًا من المرض الجامعة أخيرًا ، واستقال. أمضى السنوات الأخيرة من حياته بشكل رئيسي في قرية ألباخ التيرولية. توفي شرودنجر نتيجة تفاقم مرض السل في مستشفى فيينا في 4 يناير 1961 ودفن في ألباخ.

الحياة الشخصية

منذ ربيع عام 1920 ، تزوج شرودنغر من آن ماري بيرتل من سالزبورغ ، والتقى بها في صيف عام 1913 في سيهام ، أثناء إجراء تجارب على كهرباء الغلاف الجوي. استمر هذا الزواج حتى نهاية حياة العالِم ، على الرغم من روايات الزوجين المعتادة "على الجانب". لذلك ، من بين عشاق Annemarie ، كان زوجها Paul Ewald (إنجليزي) و Hermann Weyl. شرودنغر ، بدوره ، كان لديه العديد من العلاقات مع الشابات ، من بينهم اثنان ما زالا مراهقين (مع إحداهن قضى العطلة في أروسا في شتاء عام 1925 ، حيث عمل بشكل مكثف على إنشاء ميكانيكا الموجة). على الرغم من أن إروين وآن ماري لم يكن لديهما أطفال ، إلا أن العديد من أطفال شرودنجر غير الشرعيين معروفون. أصبحت والدة أحدهم ، هيلدا مارش ، زوجة آرثر مارش (الألمانية) ، أحد أصدقاء العالم النمساويين ، "زوجة ثانية" لشرودنغر. في عام 1933 ، غادر ألمانيا ، وتمكن من ترتيب التمويل في أكسفورد ليس فقط لنفسه ولكن أيضًا من أجل Marches ؛ في ربيع عام 1934 ، أنجبت هيلدا ابنة ، روث جورجين مارش ، من قبل شرودنجر. عادت المسيرات إلى إنسبروك في العام التالي. صدمت هذه الطريقة الحرة في الحياة سكان أكسفورد المتزمتين ، وكان ذلك أحد أسباب الانزعاج الذي عانى منه شرودنغر هناك. كان لديه طفلان غير شرعيين آخرين أثناء إقامته في دبلن. ابتداءً من الأربعينيات من القرن الماضي ، كانت آن ماري تدخل المستشفى بانتظام بسبب نوبات الاكتئاب.

لاحظ كتاب السيرة الذاتية والمعاصرون بشكل متكرر تنوع اهتمامات شرودنجر ومعرفته العميقة بالفلسفة والتاريخ. تحدث ست لغات أجنبية (بالإضافة إلى "صالة الألعاب الرياضية" اليونانية القديمة واللاتينية ، هذه هي الإنجليزية والفرنسية والإسبانية والإيطالية) ، وقراءة الأعمال الكلاسيكية في الأصل وترجمها ، وكتب الشعر (تم إصدار مجموعة في عام 1949) مغرمًا بالنحت.

النشاط العلمي

العمل المبكر والتجريبي

في بداية مسيرته العلمية ، أجرى شرودنجر الكثير من الأبحاث النظرية والتجريبية ، والتي كانت تتماشى مع اهتمامات أستاذه فرانز إكسنر - الهندسة الكهربائية ، وكهرباء الغلاف الجوي والنشاط الإشعاعي ، ودراسة خصائص المواد العازلة. في الوقت نفسه ، درس العالم الشاب بنشاط القضايا النظرية البحتة للميكانيكا الكلاسيكية ، ونظرية التذبذبات ، ونظرية الحركة البراونية ، والإحصاء الرياضي. في عام 1912 ، بناءً على طلب جامعي "دليل الكهرباء والمغناطيسية" (Handbuch der Elektrizit؟ t und des Magnetismus) ، كتب مقالة مراجعة كبيرة بعنوان "العوازل" ، والتي كانت دليلًا على الاعتراف بعمله في المجال العلمي. العالمية. في نفس العام ، قدم شرودنجر تقديرًا نظريًا لتوزيع الارتفاع المحتمل للمواد المشعة ، وهو أمر مطلوب لشرح النشاط الإشعاعي المرصود للغلاف الجوي ، وفي أغسطس 1913 في سيهام أجرى القياسات التجريبية المقابلة ، مؤكداً بعض الاستنتاجات. من Viktor Franz Hess حول القيمة غير الكافية لتركيز نواتج الاضمحلال لشرح قياس التأين.الغلاف الجوي. لهذا العمل ، مُنح شرودنغر جائزة Heitinger () من الأكاديمية النمساوية للعلوم في عام 1920. كانت الدراسات التجريبية الأخرى التي أجراها العالم الشاب في عام 1914 هي التحقق من صيغة الضغط الشعري في فقاعات الغاز ودراسة خصائص إشعاع بيتا اللين الذي يظهر عندما تسقط أشعة جاما على سطح المعدن. العمل الاخيرقام بالاشتراك مع صديقه المجرب فريتز كولراوش (ألماني). في عام 1919 ، أجرى شرودنغر تجربته الفيزيائية الأخيرة (دراسة تماسك الأشعة المنبعثة بزاوية كبيرة مع بعضها البعض) وركز بشكل أكبر على دراسات نظرية.

عقيدة اللون

تم إيلاء اهتمام خاص في مختبر إكسنر لعقيدة اللون واستمرار وتطوير عمل توماس يونج وجيمس كليرك ماكسويل وهيرمان هيلمهولتز في هذا المجال. تعامل شرودنجر مع الجانب النظري للقضية ، وقدم مساهمة مهمة في قياس الألوان. تم عرض نتائج العمل المنفذ في مقال كبير نُشر في مجلة Annalen der Physik عام 1920. لم يتخذ العالم أساسًا مثلثًا لونيًا مسطحًا ، بل مساحة لونية ثلاثية الأبعاد ، نواقل أساسية منها ثلاثة ألوان أساسية. توجد ألوان طيفية نقية على سطح شكل معين (مخروط لوني) ، بينما يشغل حجمها ألوان مختلطة (على سبيل المثال ، أبيض). كل لون محدد له متجه نصف قطره الخاص في مساحة اللون هذه. كانت الخطوة التالية في اتجاه ما يسمى بقياس الألوان الأعلى هي التحديد الدقيق لعدد من الخصائص الكمية (مثل السطوع) ، من أجل التمكن من المقارنة الموضوعية لقيمها النسبية للألوان المختلفة. للقيام بذلك ، قدم شرودنجر ، باتباع فكرة هيلمهولتز ، قوانين الهندسة الريمانية في فضاء اللون ثلاثي الأبعاد ، ويجب أن تكون أقصر مسافة بين نقطتين معينتين في مثل هذا الفضاء (على طول الخط الجيوديسي) بمثابة القيمة الكمية للاختلاف بين لونين. علاوة على ذلك ، اقترح مقياسًا معينًا لمساحة اللون ، مما جعل من الممكن حساب سطوع الألوان وفقًا لقانون Weber-Fechner.

في السنوات اللاحقة ، كرس شرودنغر العديد من الأعمال للخصائص الفسيولوجية للرؤية (على وجه الخصوص ، لون النجوم الذي لوحظ في الليل) ، وكتب أيضًا مراجعة كبيرة للإدراك البصري للإصدار التالي من الكتاب المدرسي الشهير مولر بولييه (M؟ ller-Pouillet Lehrbuch der Physik). وفي مقال آخر ، نظر في تطور رؤية الألوان ، محاولًا ربط حساسية العين بالضوء ذي الأطوال الموجية المختلفة بالتركيب الطيفي للإشعاع الشمسي. في الوقت نفسه ، كان يعتقد أن القضبان غير حساسة للألوان (مستقبلات الشبكية المسؤولة عن رؤية الشفق) نشأت في مراحل مبكرة من التطور (ربما حتى بين المخلوقات القديمة التي عاشت أسلوب حياة تحت الماء) من المخاريط. ووفقًا له ، يمكن تتبع هذه التغييرات التطورية في بنية العين. بفضل عمله ، بحلول منتصف العشرينات من القرن الماضي ، اكتسب شرودنجر سمعة باعتباره أحد المتخصصين الرائدين في نظرية الألوان ، ومع ذلك ، منذ ذلك الوقت ، استحوذ انتباهه تمامًا على مشاكل مختلفة تمامًا ، وفي السنوات اللاحقة لم يعد إلى هذا الموضوع.

الفيزياء الإحصائية

تأثر شرودنجر ، الذي تلقى تعليمه في جامعة فيينا ، إلى حد كبير بمواطنه الشهير لودفيج بولتزمان ، وعمله وأساليبه. طبق بالفعل في إحدى مقالاته الأولى (1912) طرق النظرية الحركية لوصف الخواص المغناطيسية للمعادن. على الرغم من أن هذه النتائج قد حققت نجاحًا محدودًا فقط ولا يمكن أن تكون صحيحة بشكل عام في غياب الإحصائيات الكمومية الصحيحة للإلكترونات ، قرر شرودنجر قريبًا تطبيق نهج بولتزمان على مشكلة أكثر صعوبة - لبناء نظرية حركية للمواد الصلبة ، وعلى وجه الخصوص ، وصف عمليات التبلور والذوبان. بناءً على أحدث نتائج بيتر ديباي ، عمم الفيزيائي النمساوي معادلة الحالة للسائل وفسر المعلمة (درجة الحرارة الحرجة) الموجودة فيها على أنها درجة حرارة الانصهار. بعد اكتشاف الحيود في عام 1912 الأشعة السينيةنشأت مشكلة الوصف النظري لهذه الظاهرة ، وعلى وجه الخصوص ، مراعاة تأثير الحركة الحرارية للذرات على بنية أنماط التداخل المرصودة. في مقال نُشر عام 1914 ، اعتبر شرودنجر (بشكل مستقل عن ديباي) هذه المشكلة في إطار نموذج الشبكة الديناميكية بورن-فون كارمان وحصل على اعتماد درجة الحرارة للتوزيع الزاوي لشدة الأشعة السينية. سرعان ما تم تأكيد هذا الاعتماد تجريبياً. كانت هذه الأعمال وغيرها من أعمال شرودنغر المبكرة ذات أهمية بالنسبة له من وجهة نظر إنشاء البنية الذرية للمادة والمزيد من التطوير للنظرية الحركية ، والتي ، في رأيه ، يجب أن تحل أخيرًا محل نماذج الوسائط المستمرة في المستقبل. .

خلال خدمته العسكرية ، درس شرودنجر مشكلة التقلبات الديناميكية الحرارية والظواهر ذات الصلة ، مع إيلاء اهتمام خاص لعمل ماريان سمولوتشوفسكي. بعد نهاية الحرب ، أصبحت الفيزياء الإحصائية واحدة من الموضوعات الرئيسية في عمل شرودنغر ، وخصص لها أكبر عدد من الأعمال التي كتبها في النصف الأول من عشرينيات القرن الماضي. لذلك ، في عام 1921 ، جادل لصالح الفرق بين نظائر نفس العنصر من وجهة نظر الديناميكا الحرارية (ما يسمى بمفارقة جيبس) ، على الرغم من أنه قد لا يمكن تمييزها عمليًا كيميائيًا. في عدد من المقالات ، صقل شرودنغر أو أوضح النتائج المحددة التي حصل عليها زملائه في مختلف قضايا الفيزياء الإحصائية (السعة الحرارية النوعية للمواد الصلبة ، والتوازن الحراري بين الضوء و موجات صوتيةوهلم جرا). استخدمت بعض هذه الأعمال الاعتبارات الكمية ، على سبيل المثال ، في مقال عن السعة الحرارية المحددة للهيدروجين الجزيئي أو في المنشورات حول نظرية الكم للغاز المثالي (المنحل). سبقت هذه الأعمال ظهور أعمال شاتيندراناث بوز وألبرت أينشتاين في صيف عام 1924 ، اللذين أرسيا أسس إحصائيات كمومية جديدة (إحصائيات بوز-آينشتاين) وطبقاها في تطوير نظرية الكم لغاز أحادي الذرة مثالي. شارك شرودنجر في دراسة تفاصيل هذه النظرية الجديدة ، وناقش في ضوءها مسألة تحديد إنتروبيا الغاز. في خريف عام 1925 ، باستخدام 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 الفكرة الجديدة لـ Louis de Broglie حول خصائص موجة المادة من المتطلبات الأساسية لمزيد من البحث الذي أدى إلى إنشاء ميكانيكا الموجة. في العمل الذي سبق ذلك مباشرة ، نحو نظرية غاز أينشتاين ، أظهر شرودنغر أهمية مفهوم دي برولي لفهم إحصائيات بوز-آينشتاين.

في السنوات اللاحقة ، عاد شرودنجر بانتظام في كتاباته إلى أسئلة 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 الكشف عن الأشعة الكونية. في كتاب "الديناميكا الحرارية الإحصائية" (1946) ، الذي كتب على أساس دورة من المحاضرات التي ألقاها ، درس العالم بالتفصيل بعض المشكلات الأساسية التي غالبًا ما لم تعط اهتمامًا كافيًا في الكتب المدرسية العادية (الصعوبات في تحديد الانتروبيا وتكثيف بوز والانحلال ، طاقة نقطة الصفر في البلورات والإشعاع الكهرومغناطيسي ، إلخ). كرّس شرودنجر العديد من المقالات لطبيعة القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، وقابلية عكس القوانين الفيزيائية في الزمن ، والتي ربط اتجاهها بزيادة الانتروبيا (في كتاباته الفلسفية ، أشار إلى أنه ربما يكون الإحساس بالوقت مستحقًا. إلى حقيقة وجود الوعي البشري).

ميكانيكا الكم

في السنوات الأولى من مسيرته العلمية ، تعرف شرودنغر على أفكار نظرية الكم ، والتي تطورت في أعمال ماكس بلانك وألبرت أينشتاين ونيلز بور وأرنولد سومرفيلد وعلماء آخرين. تم تسهيل هذا التعارف من خلال العمل على بعض مشاكل الفيزياء الإحصائية ، ولكن في ذلك الوقت لم يكن العالم النمساوي مستعدًا بعد للتخلي عن الأساليب التقليدية للفيزياء الكلاسيكية. على الرغم من اعتراف شرودنغر بنجاحات نظرية الكم ، إلا أن موقفه تجاهها كان غامضًا ، وحاول قدر الإمكان عدم استخدام مناهج جديدة بكل غموضها. بعد ذلك بوقت طويل ، بعد إنشاء ميكانيكا الكم ، قال ، مذكراً هذه المرة:

بدأت منشورات شرودنجر الأولى حول النظرية الذرية ونظرية الأطياف في الظهور فقط منذ بداية عشرينيات القرن الماضي ، بعد معرفته الشخصية بسومرفيلد وولفغانغ باولي وانتقاله للعمل في ألمانيا ، التي كانت مركزًا لتطوير الفيزياء الجديدة. في يناير 1921 ، أكمل شرودنغر مقالته الأولى حول هذا الموضوع ، بعد أن نظر ، في إطار نظرية بور سومرفيلد ، في تأثير تفاعل الإلكترونات على بعض سمات أطياف الفلزات القلوية. كان من الأمور ذات الأهمية الخاصة بالنسبة له إدخال الاعتبارات النسبية في نظرية الكم. في خريف عام 1922 ، قام بتحليل مدارات الإلكترون في الذرة من وجهة نظر هندسية ، باستخدام طرق عالم الرياضيات الشهير هيرمان ويل. أصبح هذا العمل ، الذي أظهر أن بعض الخصائص الهندسية يمكن أن ترتبط بالمدارات الكمومية ، أصبح خطوة مهمة، الذي توقع بعض ميزات ميكانيكا الموجات. في وقت سابق من ذلك العام ، اشتق شرودنجر صيغة لتأثير دوبلر النسبي للخطوط الطيفية ، بناءً على فرضية الكميات الخفيفة واعتبارات الحفاظ على الطاقة والزخم. ومع ذلك ، كانت لديه شكوك كبيرة حول صحة الاعتبارات الأخيرة في العالم المصغر. كان قريبًا من فكرة أستاذه إكسنر حول الطبيعة الإحصائية لقوانين الحفظ ، لذلك قبل بحماس ظهور مقال في ربيع عام 1924 بقلم بوهر وكرامرز وسلاتر ، والذي اقترح إمكانية انتهاك هذه القوانين في العمليات الذرية الفردية (على سبيل المثال ، في عمليات انبعاث الإشعاع). على الرغم من حقيقة أن تجارب هانز جيجر ووالتر بوث سرعان ما أظهرت عدم توافق هذا الافتراض مع الخبرة ، إلا أن فكرة الطاقة كمفهوم إحصائي جذبت شرودنجر طوال حياته وناقشها في بعض التقارير والمنشورات.

كان الدافع الفوري لتطوير ميكانيكا الموجات هو معرفة شرودنجر في بداية نوفمبر 1925 بأطروحة لويس دي بروجلي التي تحتوي على فكرة الخصائص الموجية للمادة ، بالإضافة إلى مقالة أينشتاين حول نظرية الكم للغازات ، والتي فيها تم الاستشهاد بعمل العالم الفرنسي. تم ضمان نجاح عمل شرودنغر في هذا الاتجاه من خلال امتلاك الجهاز الرياضي المناسب ، على وجه الخصوص ، منهجية حل مشاكل القيم الذاتية. قام شرودنجر بمحاولة لتعميم موجات دي برولي على حالة الجسيمات المتفاعلة ، مع الأخذ في الاعتبار ، مثل العالم الفرنسي ، التأثيرات النسبية. بعد مرور بعض الوقت ، تمكن من تمثيل مستويات الطاقة على أنها قيم ذاتية لبعض المشغلين. ومع ذلك ، تبين أن التحقق من حالة أبسط ذرة - ذرة الهيدروجين - مخيب للآمال: لم تتطابق نتائج الحساب مع البيانات التجريبية. تم تفسير ذلك من خلال حقيقة أنه ، في الواقع ، حصل شرودنغر على معادلة نسبية ، تُعرف الآن باسم معادلة كلاين-جوردون ، وهي صالحة فقط للجسيمات التي ليس لها دوران (لم يكن الدوران معروفًا في ذلك الوقت). بعد هذا الفشل ، ترك العالم هذا العمل ولم يعد إليه إلا بعد مرور بعض الوقت ، ليجد أن مقاربته تعطي نتائج مرضية في التقريب غير النسبي.

في النصف الأول من عام 1926 ، تلقى محررو مجلة Annalen der Physik أربعة أجزاء من عمل شرودنجر الشهير "التكميم كمشكلة قيمة ذاتية". في الجزء الأول (الذي استلمه المحررون في 27 يناير 1926) ، بدءًا من القياس الميكانيكي البصري لهاملتون ، اشتق المؤلف معادلة الموجة ، والمعروفة الآن باسم معادلة شرودنجر المستقلة عن الوقت (الثابتة) ، وطبقها لإيجاد مستويات الطاقة المنفصلة لذرة الهيدروجين. اعتبر العالم أن الميزة الرئيسية لمقاربته هي أن "القواعد الكمية لم تعد تحتوي على" مطلب التكامل "الغامض: يتم الآن تتبعها ، إذا جاز التعبير ، خطوة أعمق وتجد مبررًا لمحدودية وتفرد بعض الوظائف المكانية . " هذه الوظيفة ، التي سميت لاحقًا بالوظيفة الموجية ، تم تقديمها رسميًا ككمية مرتبطة لوغاريتميًا بعمل النظام. في رسالة ثانية (تم تلقيها في 23 فبراير 1926) ، تناول شرودنجر الأفكار العامة التي تقوم عليها منهجيته. عند تطوير القياس الميكانيكي البصري ، قام بتعميم معادلة الموجة وتوصل إلى استنتاج مفاده أن سرعة الجسيم تساوي سرعة المجموعة لحزمة الموجة. وفقًا للعالم ، في الحالة العامة ، "يجب تصوير مجموعة متنوعة من العمليات الممكنة بناءً على معادلة الموجة ، وليس على المعادلات الأساسية للميكانيكا ، والتي لا تصلح لشرح جوهر البنية المجهرية للحركة الميكانيكية مثل الهندسة البصريات لشرح الحيود. " في الختام ، استخدم شرودنغر نظريته لحل بعض المشاكل المحددة ، ولا سيما مشكلة المذبذب التوافقي ، والحصول على حل يتوافق مع نتائج ميكانيكا المصفوفة لهايزنبرغ.

في مقدمة الجزء الثالث من المقال (وردت في 10 مايو 1926) ، ظهر مصطلح "ميكانيكا الموجة" (Wellenmechanik) لأول مرة للإشارة إلى النهج الذي وضعه شرودنجر. بتعميم الطريقة التي طورها اللورد رايلي في نظرية الاهتزازات الصوتية ، طور العالم النمساوي طريقة للحصول على حلول تقريبية للمشاكل المعقدة داخل نظريته ، والمعروفة باسم نظرية الاضطراب المستقل عن الوقت. تم تطبيق هذه الطريقة من قبله على وصف تأثير ستارك لذرة الهيدروجين وأعطى توافقًا جيدًا مع البيانات التجريبية. في الاتصال الرابع (الذي تم تلقيه في 21 يونيو 1926) ، صاغ العالم معادلة تسمى لاحقًا معادلة شرودنغر غير الثابتة (الزمنية) ، واستخدمها لتطوير نظرية الاضطرابات المعتمدة على الوقت. على سبيل المثال ، نظر في مشكلة التشتت وناقش القضايا المتعلقة بها ، على وجه الخصوص ، في حالة احتمال حدوث اضطراب زمني دوري ، توصل إلى استنتاج مفاده أن هناك ترددات مركبة في الإشعاع الثانوي. في نفس العمل ، تم تقديم التعميم النسبي للمعادلة الأساسية للنظرية ، والذي حصل عليه شرودنغر في المرحلة الأولى من العمل (معادلة كلاين-جوردون).

اجتذب عمل شرودنغر فور ظهوره انتباه علماء الفيزياء الرائدين في العالم واستقبل بحماس علماء مثل أينشتاين وبلانك وسومرفيلد. بدا من غير المتوقع أن الوصف بمساعدة المعادلات التفاضلية المستمرة أعطى نفس النتائج مثل ميكانيكا المصفوفة مع شكلياتها الجبرية غير العادية والمعقدة والاعتماد على تمييز الخطوط الطيفية المعروفة من التجربة. بدت ميكانيكا الموجة ، القريبة في روحها من ميكانيكا الاستمرارية الكلاسيكية ، مفضلة لكثير من العلماء. على وجه الخصوص ، كان شرودنجر نفسه ينتقد نظرية المصفوفة لهايزنبرغ: "بالطبع ، كنت على علم بنظريته ، لكنني كنت خائفًا ، إن لم يكن منفرًا ، من طرق الجبر التجاوزي التي بدت صعبة جدًا بالنسبة لي وعدم وجود أي تصور. " ومع ذلك ، كان شرودنجر مقتنعًا بالتكافؤ الرسمي للشكليات لميكانيكا الموجة والمصفوفة. وقد قدم الدليل على هذا التكافؤ في مقاله "حول علاقة ميكانيكا الكم هايزنبرغ-بورن-جوردان بي" ، الذي تسلمه محررو Annalen der Physik في 18 مارس 1926. أظهر أن أي معادلة لميكانيكا الموجة يمكن تمثيلها في شكل مصفوفة ، والعكس صحيح ، يمكن للمرء أن ينتقل من مصفوفات معينة إلى وظائف موجية. تم إنشاء العلاقة بين شكلي ميكانيكا الكم بشكل مستقل بواسطة Karl Eckart و Wolfgang Pauli.

تم التعرف على أهمية ميكانيكا موجات شرودنغر على الفور من قبل المجتمع العلمي ، وبالفعل في الأشهر الأولى بعد ظهور الأعمال الأساسية في مختلف الجامعات في أوروبا وأمريكا ، بدأت الأنشطة في دراسة وتطبيق النظرية الجديدة على مشاكل معينة مختلفة. ساهمت خطابات شرودنجر في اجتماعات الجمعية الفيزيائية الألمانية (الألمانية) في برلين وميونيخ في صيف عام 1926 ، وكذلك جولة واسعة في أمريكا ، والتي قام بها في ديسمبر 1926 - أبريل 1927 ، في الدعاية لأفكار الموجة علم الميكانيكا. خلال هذه الرحلة ، ألقى 57 محاضرة في مؤسسات علمية مختلفة في الولايات المتحدة.

بعد فترة وجيزة من ظهور أوراق شرودنجر الأساسية ، بدأ استخدام الشكليات الملائمة والمتسقة المقدمة فيها على نطاق واسع لحل المشكلات الأكثر تنوعًا في نظرية الكم. ومع ذلك ، فإن الشكلية نفسها لم تكن واضحة بما فيه الكفاية في ذلك الوقت. كان أحد الأسئلة الرئيسية التي طرحها عمل شرودنجر الأساسي هو مسألة ما يهتز في الذرة ، أي مشكلة معنى وخصائص الدالة الموجية. في الجزء الأول من مقالته ، افترض أنها وظيفة حقيقية وذات قيمة واحدة وقابلة للتفاضل مرتين في كل مكان ، ولكن في الجزء الأخير سمح بإمكانية وجود قيم معقدة لها. في الوقت نفسه ، فسر مربع معامل هذه الوظيفة كمقياس لتوزيع كثافة الشحنة الكهربائية في مساحة التكوين. يعتقد العالم أنه يمكن تصور الجسيمات الآن كحزم موجية ، تتكون بشكل صحيح من مجموعة من الوظائف الذاتية ، وبالتالي تتخلى تمامًا عن التمثيلات الجسدية. أصبحت استحالة مثل هذا التفسير واضحة في وقت قريب جدًا: في الحالة العامة ، تنتشر حزم الموجة حتمًا ، وهو ما يتناقض مع السلوك الجسيمي الواضح للجسيمات في تجارب تشتت الإلكترونات. تم تقديم حل المشكلة بواسطة Max Born ، الذي اقترح تفسيرًا احتماليًا لوظيفة الموجة.

بالنسبة لشرودنجر ، فإن مثل هذا التفسير الإحصائي ، الذي يتناقض مع أفكاره حول الموجات الميكانيكية الكمومية الحقيقية ، كان غير مقبول على الإطلاق ، لأنه ترك قفزات كمية وعناصر أخرى من الانقطاع ، والتي أراد التخلص منها. الأكثر وضوحًا ، تجلى رفض العلماء للتفسير الجديد لنتائجه في المناقشات مع نيلز بور التي جرت في أكتوبر 1926 أثناء زيارة شرودنغر إلى كوبنهاغن. كتب فيرنر هايزنبرغ ، شاهد عيان على هذه الأحداث ، فيما بعد:

مثل هذا التفسير ، الذي استند إلى تفسير Born الاحتمالي لوظيفة الموجة ، ومبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ ، ومبدأ بوهر التكميلي ، تمت صياغته في عام 1927 وأصبح معروفًا باسم تفسير كوبنهاجن. ومع ذلك ، لم يكن شرودنغر قادرًا على قبولها أبدًا ، وحتى نهاية حياته دافع عن الحاجة إلى تمثيل مرئي لميكانيكا الموجة. ومع ذلك ، بناءً على نتائج زيارته إلى كوبنهاغن ، أشار إلى أنه على الرغم من كل الخلافات العلمية ، فإن "العلاقة مع بور [الذي لم يكن يعرفه سابقًا] وخاصة مع هايزنبرغ ... . "

بعد الانتهاء من شكلية ميكانيكا الموجة ، تمكن شرودنغر من استخدامها للحصول على عدد من النتائج المهمة ذات الطبيعة الخاصة. بحلول نهاية عام 1926 ، استخدم تقنيته لوصف تأثير كومبتون بصريًا ، وحاول أيضًا الجمع بين ميكانيكا الكم والديناميكا الكهربائية. بدءًا من معادلة كلاين-جوردون ، حصل شرودنجر على تعبير لموتّر زخم الطاقة وقانون الحفظ المقابل لموجات المادة المدمجة والموجات الكهرومغناطيسية. ومع ذلك ، تبين أن هذه النتائج ، مثل المعادلة الأصلية ، غير قابلة للتطبيق على الإلكترون ، لأنها لم تجعل من الممكن أخذ دورانها في الاعتبار (تم إجراء ذلك لاحقًا بواسطة Paul Dirac ، الذي تلقى معادلته الشهيرة). لم يتضح إلا بعد سنوات عديدة أن النتائج التي حصل عليها شرودنجر كانت صالحة للجسيمات ذات اللف المغزلي الصفري ، مثل الميزونات. في عام 1930 ، حصل على تعبير معمم لعلاقة عدم اليقين في هايزنبرغ لأي زوج من الكميات الفيزيائية (الملاحظات). في نفس العام ، قام أولاً بدمج معادلة ديراك للإلكترون الحر ، وخلص إلى أن حركته موصوفة بمجموع حركة موحدة مستقيمة وحركة اهتزاز عالية التردد منخفضة السعة (Zitterbewegung). يتم تفسير هذه الظاهرة من خلال تداخل أجزاء من حزمة الموجة المقابلة للإلكترون ، المتعلقة بالطاقات الإيجابية والسلبية. في 1940-1941 ، طور شرودنغر بالتفصيل في إطار ميكانيكا الموجات (أي تمثيل شرودنغر) طريقة العوامل لحل مشاكل القيمة الذاتية. جوهر هذا النهج هو تمثيل هاميلتوني للنظام كمنتج لمشغلين اثنين.

منذ أواخر عشرينيات القرن الماضي ، عاد شرودنجر مرارًا وتكرارًا إلى انتقادات الجوانب المختلفة لتفسير كوبنهاغن ، وناقش هذه المشكلات مع أينشتاين ، الذي كانا زملاء له في جامعة برلين في ذلك الوقت. استمر تواصلهم حول هذا الموضوع في السنوات اللاحقة بمساعدة المراسلات ، والتي تكثفت في عام 1935 بعد نشر الورقة الشهيرة التي كتبها أينشتاين - بودولسكي - روزين (EPR) حول عدم اكتمال ميكانيكا الكم. في رسالة إلى أينشتاين (بتاريخ 19 أغسطس 1935) ، وكذلك في مقال أرسل في 12 أغسطس إلى مجلة Naturwissenschaften ، تم تقديم تجربة فكرية لأول مرة ، والتي أصبحت تُعرف بمفارقة "قطة شرودنغر". كان جوهر هذه المفارقة ، وفقًا لشرودنجر ، هو أن عدم اليقين على المستوى الذري يمكن أن يؤدي إلى عدم اليقين على المستوى العياني ("مزيج" من قطة حية وقط ميت). هذا لا يفي بمتطلبات أن تكون حالات الكائنات الكبيرة مؤكدة بغض النظر عن ملاحظتها ، وبالتالي "يمنعنا من قبول" النموذج الغامض "(أي التفسير القياسي لميكانيكا الكم) بطريقة ساذجة كصورة للواقع. " رأى أينشتاين هذه التجربة الفكرية كمؤشر على أن وظيفة الموجة كانت تدور حول وصف مجموعة إحصائية للأنظمة بدلاً من نظام صغير واحد. لم يوافق شرودنغر على ذلك ، معتبرا أن وظيفة الموجة مرتبطة بشكل مباشر بالواقع ، وليس بوصفها الإحصائي. في نفس المقالة ، قام بتحليل جوانب أخرى من نظرية الكم (على سبيل المثال ، مشكلة القياس) وخلص إلى أن ميكانيكا الكم "حتى الآن هي مجرد خدعة مناسبة ، والتي ، مع ذلك ، اكتسبت ... تأثيرًا كبيرًا للغاية على منطقتنا. وجهات النظر الأساسية للطبيعة ". مزيد من التفكير في مفارقة EPR قاد شرودنجر إلى مشكلة التشابك الكمي الصعبة (الألمانية: Verschr؟ nkung ، الإنجليزية: Entanglement). لقد نجح في إثبات نظرية رياضية عامة مفادها أنه بعد تقسيم النظام إلى أجزاء ، فإن دالة الموجة الكلية ليست نتاجًا بسيطًا لوظائف الأنظمة الفرعية الفردية. وفقًا لشرودنغر ، فإن هذا السلوك للأنظمة الكمومية هو عيب كبير في النظرية وسبب لتحسينها. على الرغم من أن حجج أينشتاين وشرودنجر فشلت في زعزعة مواقف مؤيدي التفسير القياسي لميكانيكا الكم ، التي يمثلها في المقام الأول بوهر وهايزنبرغ ، فقد حفزت توضيح بعض جوانبها المهمة بشكل أساسي ، بل أدت إلى مناقشة الفلسفية. مشكلة الواقع المادي.

في عام 1927 ، اقترح شرودنجر ما يسمى بمفهوم الرنين للتفاعلات الكمية ، بناءً على فرضية التبادل المستمر للطاقة بين الأنظمة الكمومية ذات الترددات الطبيعية القريبة. ومع ذلك ، فإن هذه الفكرة ، على الرغم من كل آمال المؤلف ، لا يمكن أن تحل محل مفاهيم الحالات الثابتة والانتقالات الكمية. في عام 1952 ، في مقال "هل توجد قفزات كمية؟" عاد إلى مفهوم الرنين ، منتقدًا التفسير الاحتمالي. في رد مفصل على الملاحظات الواردة في هذا العمل ، توصل ماكس بورن إلى الاستنتاج التالي:

الكهرومغناطيسية والنسبية العامة

تعرف شرودنجر على عمل أينشتاين في النظرية العامة للنسبية (GR) في إيطاليا ، على ساحل خليج تريست ، حيث كانت وحدته العسكرية تقع خلال الحرب العالمية الأولى. لقد فهم بالتفصيل الشكلية الرياضية (حساب الموتر) والمعنى المادي للنظرية الجديدة ، وقد نشر بالفعل في عام 1918 ورقتين صغيرتين مع نتائجه الخاصة ، على وجه الخصوص ، حيث شارك في مناقشة حول طاقة مجال الجاذبية في إطار النسبية العامة. عاد العالم إلى الموضوعات النسبية العامة فقط في أوائل الثلاثينيات ، عندما حاول النظر في سلوك موجات المادة في الزمكان المنحني. كانت أكثر فترات دراسة شرودنغر المثمرة للجاذبية هي تلك الفترة التي قضاها في دبلن. على وجه الخصوص ، حصل على عدد من النتائج المحددة في إطار نموذج دي سيتر الكوني ، بما في ذلك عمليات إنتاج المادة في مثل هذا النموذج للكون المتوسع. في الخمسينيات من القرن الماضي ، ألف كتابين عن النسبية العامة وعلم الكونيات ، وهما هيكل الزمكان (1950) والكون المتوسع (1956).

مجال آخر من عمل شرودنجر كان محاولات إنشاء نظرية مجال موحدة من خلال الجمع بين نظرية الجاذبية والديناميكا الكهربائية. سبق هذا النشاط مباشرة ، بدءًا من عام 1935 ، من خلال دراسة قام بها عالم نمساوي لإمكانية التعميم غير الخطي لمعادلات ماكسويل. كان الغرض من هذا التعميم ، الذي قام به Gustav Mie (1912) ولاحقًا من قبل Max Born و Leopold Infeld (1934) ، هو الحد من حجم المجال الكهرومغناطيسي على مسافات صغيرة ، والذي كان من المفترض أن يوفر طاقة ذاتية محدودة لـ الجسيمات المشحونة. يتم التعامل مع الشحنة الكهربائية في إطار هذا النهج كخاصية داخلية للحقل الكهرومغناطيسي. منذ عام 1943 ، واصل شرودنجر جهود Weil و Einstein و Arthur Eddington لاشتقاق معادلة المجال الموحد من مبدأ أقل إجراء باختيار الشكل الصحيح لـ Lagrangian في الهندسة الأفينية. حصر نفسه ، مثل أسلافه ، على اعتبار كلاسيكي بحت ، اقترح شرودنجر إدخال مجال ثالث ، والذي كان من المفترض أن يعوض عن صعوبات توحيد الجاذبية والكهرومغناطيسية ، ممثلة في شكل Born-Infeld. لقد ربط هذا المجال الثالث بالقوى النووية ، والتي كانت ناقلاتها في ذلك الوقت تعتبر ميزونات افتراضية. على وجه الخصوص ، جعل إدخال حقل ثالث في النظرية من الممكن الحفاظ على ثبات مقياسها. في عام 1947 ، قام شرودنجر بمحاولة أخرى لتوحيد المجالات الكهرومغناطيسية والجاذبية عن طريق الاختيار صيغة جديدةلاغرانج واشتقاق معادلات مجال جديدة. احتوت هذه المعادلات على علاقة بين الكهرومغناطيسية والجاذبية ، والتي ، وفقًا للعالم ، يمكن أن تكون مسؤولة عن توليد المجالات المغناطيسية عن طريق تدوير الكتل ، على سبيل المثال ، الشمس أو الأرض. لكن المشكلة كانت أن المعادلات لم تسمح بالعودة إلى النقيض حقل كهرومغناطيسيعند "إيقاف" الجاذبية. على الرغم من الجهود الكبيرة ، لم يتم حل العديد من المشكلات التي تواجه النظرية. لم ينجح شرودنجر ، مثل أينشتاين ، في إنشاء نظرية مجال موحدة من خلال هندسة الحقول الكلاسيكية ، وبحلول منتصف الخمسينيات من القرن الماضي ، تخلى عن هذا النشاط. على حد تعبير أوتو هتمير ، أحد مساعدي شرودنغر في دبلن ، "أفسحت الآمال الكبيرة المجال لخيبة أمل واضحة خلال هذه الفترة من حياة العالم العظيم".

"ما هي الحياة؟"

جعل إنشاء ميكانيكا الكم من الممكن وضع أساس نظري موثوق للكيمياء ، بمساعدة تم الحصول على تفسير حديث لطبيعة الرابطة الكيميائية. كان لتطور الكيمياء ، بدوره ، تأثير عميق على تكوين البيولوجيا الجزيئية. كتب العالم الشهير لينوس بولينج في هذا الصدد:

ترتبط مساهمة شرودنجر المباشرة في علم الأحياء بكتابه ما هي الحياة؟ (1944) ، بناءً على محاضرات ألقيت في Trinity College Dublin في فبراير 1943. استلهمت هذه المحاضرات والكتاب من مقال نُشر في عام 1935 بقلم نيكولاي تيموفيف-ريسوفسكي وكارل زيمر وماكس ديلبروك وأعطاها بول إيوالد لشرودنجر في أوائل الأربعينيات. هذه المقالة مخصصة لدراسة الطفرات الجينية التي تحدث تحت تأثير الأشعة السينية وأشعة جاما وللتفسير الذي طور المؤلفون نظرية الأهداف. على الرغم من أن طبيعة الجينات الوراثية لم تكن معروفة في ذلك الوقت ، إلا أن إلقاء نظرة على مشكلة الطفرات من وجهة نظر الفيزياء الذرية جعل من الممكن الكشف عن بعض الأنماط العامة لهذه العملية. وضع شرودنجر أعمال تيموفيف - زيمر - ديلبروك كأساس لكتابه ، الذي جذب انتباه علماء الفيزياء الشباب على نطاق واسع. قرر بعضهم (على سبيل المثال ، موريس ويلكنز) تحت تأثيرها دراسة علم الأحياء الجزيئي.

الفصول القليلة الأولى من ما هي الحياة؟ لمراجعة المعلومات حول آليات الوراثة والطفرات ، بما في ذلك أفكار Timofeev و Zimmer و Delbrück. 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 لتعويض نمو الإنتروبيا ، مما يؤدي بها إلى التوازن الديناميكي الحراري ، وبالتالي الموت. . هذا ، وفقًا لشرودنغر ، هو أحد الاختلافات الرئيسية بين الحياة والطبيعة غير الحية. وفقًا لبولينج ، فإن مفهوم الانتروبيا السلبية ، الذي تمت صياغته في عمل شرودنجر دون الدقة والوضوح اللازمين ، لا يضيف شيئًا عمليًا إلى فهمنا لظاهرة الحياة. أشار فرانسيس سيمون ، بعد وقت قصير من نشر الكتاب ، إلى أن الطاقة الحرة يجب أن تلعب دورًا أكبر بكثير للكائنات من الإنتروبيا. في الطبعات اللاحقة ، أخذ شرودنغر هذه الملاحظة في الاعتبار ، مشيرًا إلى أهمية الطاقة الحرة ، لكنه ترك المنطق حول الانتروبيا في هذا ، على حد تعبير الحائز على جائزة نوبل ماكس بيروتز ، "الفصل المضلل" دون تغيير.

في الفصل الأخير ، عاد شرودنجر إلى فكره ، الذي يمتد في جميع أنحاء الكتاب ، ويتألف من حقيقة أن آلية عمل الكائنات الحية (قابليتها للتكاثر الدقيق) لا تتوافق مع قوانين الديناميكا الحرارية الإحصائية (العشوائية على المستوى الجزيئي) ). وفقًا لشرودنغر ، فإن اكتشافات علم الوراثة تجعل من الممكن استنتاج أنه لا يوجد مكان فيها للقوانين الاحتمالية ، التي يجب أن يطيعها سلوك الجزيئات الفردية ؛ وبالتالي ، يمكن أن تؤدي دراسة المادة الحية إلى بعض قوانين الطبيعة الجديدة غير الكلاسيكية (ولكن الحتمية في نفس الوقت). لحل هذه المشكلة ، تحول شرودنجر إلى فرضيته الشهيرة حول الجين باعتباره بلورة غير دورية أحادية البعد ، والتي تعود إلى عمل ديلبروك (كتب الأخير عن البوليمر). ربما تكون البلورة الجزيئية غير الدورية ، التي كتب فيها "برنامج الحياة" ، هي التي تجعل من الممكن تجنب الصعوبات المرتبطة بالحركة الحرارية والاضطراب الإحصائي. ومع ذلك ، كما أظهر التطور الإضافي للبيولوجيا الجزيئية ، فإن قوانين الفيزياء والكيمياء الموجودة بالفعل كانت كافية لتطوير هذا المجال المعرفي: تم حل الصعوبات التي ناقشها شرودنغر بمساعدة مبدأ التكامل والحفز الأنزيمي ، والذي يجعل من الممكن إنتاج كميات كبيرة من مادة معينة. الاعتراف بدور ما هي الحياة؟ في تعميم أفكار علم الوراثة ، توصل ماكس بيروتز إلى الاستنتاج التالي:

وجهات نظر فلسفية

في عام 1960 ، تذكر شرودنغر الوقت الذي أعقب نهاية الحرب العالمية الأولى:

فقط بعد وصوله إلى دبلن تمكن من تكريس الاهتمام الكافي للأسئلة الفلسفية. جاء من قلمه عدد من الأعمال ليس فقط عن المشاكل الفلسفية للعلم ، ولكن أيضًا ذات الطبيعة الفلسفية العامة - "العلم والإنسانية" (1952) ، "الطبيعة والإغريق" (1954) ، "العقل والمادة" ( 1958) و "وجهة نظري في العالم" ، وهو مقال أكمله قبل وفاته بوقت قصير. أولى شرودنجر اهتمامًا خاصًا بالفلسفة القديمة ، الأمر الذي جذبه بوحدتها وأهميتها التي يمكن أن تلعبها في حل مشاكل عصرنا. وكتب في هذا الصدد:

في كتاباته ، في إشارة أيضًا إلى تراث الفلسفة الهندية والصينية ، حاول شرودنجر النظر إلى العلم والدين من وجهة نظر موحدة ، مجتمع انسانيوالقضايا الأخلاقية. كانت مشكلة الوحدة أحد الدوافع الرئيسية لعمله الفلسفي. في الأعمال التي يمكن أن تنسب إلى فلسفة العلم ، أشار إلى الارتباط الوثيق بين العلم وتطور المجتمع والثقافة ككل ، وناقش مشاكل نظرية المعرفة ، وشارك في المناقشات حول مشكلة السببية والتعديل. من هذا المفهوم في ضوء الفيزياء الجديدة. تم تخصيص عدد من الكتب ومجموعات المقالات لمناقشة وتحليل جوانب محددة من وجهات نظر شرودنجر الفلسفية حول مختلف القضايا. على الرغم من أن كارل بوبر وصفه بالمثالي ، فقد دافع شرودنجر في كتاباته باستمرار عن إمكانية إجراء دراسة موضوعية للطبيعة:

الجوائز والعضويات

• جائزة Heitinger (1920)
• وسام ماتوتشي (1927)
• وسام ماكس بلانك (1937)
• وسام الاستحقاق من جمهورية ألمانيا الاتحادية
• جائزة اروين شرودنغر (1956)
• وسام الشرف النمساوي "للعلوم والفن" (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

• اسم شرودنغر هو أحد الفوهات الموجودة على القمر ووادي القمر () والكويكب ().
• في الفيزياء ، تحمل المفارقة الكمية لقط شرودنغر اسمه.
• في عام 1983 ، تم إصدار 1000 شلن من الأوراق النقدية مع صورة لشرودنغر في النمسا. كانت متداولة قبل انتقال البلاد إلى اليورو.
• أحد الساحات الفيينية (Schr؟ dingerplatz) ، مبنى المكتبة المركزية للعلوم الطبيعية بجامعة برلين (Erwin-Schr؟ dinger-Zentrum) ، التي أسسها معهد فيينا للفيزياء الرياضية () في عام 1993 ، تحمل اسم شرودنجر.
• في عام 1956 ، أنشأت الأكاديمية النمساوية للعلوم جائزة إروين شرودنغر () ، وكان أول من حصل عليها هو نفسه. تمنح الجمعية العالمية للكيمياء النظرية والحاسوبية () ميدالية شرودنغر إلى "كيميائي حاسوبي متميز لم يحصل على هذه الجائزة من قبل".

التراكيب

كتب

• إي شرودنغر. Abhandlungen zur Wellenmechanik. - لايبزيغ ، 1927.
• إي شرودنغر. Vier Vorlesungen؟ ber Wellenmechanik. - برلين ، 1928. الترجمة الروسية: E. Schrödinger. أربع محاضرات في ميكانيكا الكم. - خاركوف - كييف ، 1936.
• إي شرودنغر. ؟ ber indeterminismus في der Physik. Zwei Vortrege zur Kritik der naturwissenschaftlichen Erkenntnis. - لايبزيغ ، 1932.
• إي شرودنغر. ما هى الحياة؟ الجانب المادي للخلية الحية. - كامبردج: مطبعة الجامعة ، 1944. الترجمة الروسية: E. Schrödinger. ما هي الحياة؟ الجانب المادي للخلية الحية. - الطبعة الثالثة - إيجيفسك: RHD ، 2002.
• إي شرودنغر. الديناميكا الحرارية الإحصائية. - كامبردج: مطبعة الجامعة ، 1946. الترجمة الروسية: E. Schrödinger. الديناميكا الحرارية الإحصائية. - إيجيفسك: RHD ، 1999.
• إي شرودنغر. جيديخت. - بون ، 1949. - مجلد من شعر شرودنغر
• إي شرودنغر. هيكل الزمان والمكان. - كامبردج: مطبعة الجامعة ، 1950. الترجمة الروسية: E. Schrödinger. هيكل الزمكان للكون. - م: نوكا ، 1986.
• إي شرودنغر. العلم والانسانية. - كامبردج: مطبعة الجامعة ، 1952. الترجمة الروسية: E. Schrödinger. العلم والإنسانية. - إيجيفسك: RHD ، 2001.
• إي شرودنغر. الطبيعة والإغريق. - كامبردج: مطبعة الجامعة ، 1954. الترجمة الروسية: E. Schrödinger. الطبيعة والإغريق. - إيجيفسك: RHD ، 2001.
• إي شرودنغر. توسيع الأكوان. - كامبردج: مطبعة الجامعة ، 1956. الترجمة الروسية: E. Schrödinger. هيكل الزمكان للكون. - م: نوكا ، 1986.
• إي شرودنغر. العقل والمادة. - كامبردج: مطبعة الجامعة ، 1958. الترجمة الروسية: E. Schrödinger. العقل والمادة. - إيجيفسك: RHD ، 2000.
• إي شرودنغر. Meine Weltansicht. - فيينا ، 1961. الترجمة الروسية: E. Schrödinger. وجهة نظري للعالم. - م: ليبروكوم ، 2009.

المقالات العلمية الرئيسية

• إي شرودنغر. Studien؟ ber Kinetik der Dielektrika، den Schmelzpunkt، Pyround Piezoelektrizit؟ t // Sitzungsberichte der Akademie der Wissenschaften der Wien. - 1912. - المجلد. 121. - ص 1937-1973.
• إي شرودنغر. ؟ ber die Sch؟ rfe der mit R؟ ntgenstrahlen erzeugten Interferenzbilder // Physikalische Zeitschrift. - 1914. - المجلد. 15. - ص 79-86.
• ترجمة روسية:
• إي شرودنغر. ؟ ber die Kraftfreie Bewegung in der Relativistischen Quantenmechanik // Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften. - 1930. - ص 418-428.
• إي شرودنغر. القوانين الميدانية النهائية // وقائع الأكاديمية الملكية الايرلندية أ. - 1947. - المجلد. 51. - ص 163-179.

بعض الأعمال في الترجمة الروسية

• إي شرودنغر. الفكرة الأساسية لميكانيكا الموجة // V. Heisenberg، P. Dirac، E. Schrödinger. ميكانيكا الكم الحديثة. ثلاث أوراق نوبل. - L.-M: GTTI ، 1934. - S. 37-60.
• إي شرودنغر. مسارات جديدة في الفيزياء: مقالات وخطب. - م: نوكا ، 1971.
• إي شرودنغر. مكونات طاقة مجال الجاذبية // مجموعة أينشتاين 1980-1981. - م: نوكا ، 1985. - س 204-210.

إروين رودولف جوزيف ألكسندر شرودنغر عالم فيزياء نظرية نمساوي وحائز على جائزة نوبل في الفيزياء. أحد مطوري ميكانيكا الكم ونظرية الموجة للمادة. في عام 1945 ، كتب شرودنجر 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 الحرجة. السؤال الأساسي هو: "كيف يمكن للفيزياء والكيمياء تفسير تلك الظواهر في المكان والزمان التي تحدث داخل كائن حي؟". تمت استعادة النص والأرقام من كتاب نشرته دار الأدب الأجنبي عام 1947.

إي شرودنغر. ما هي الحياة من حيث الفيزياء؟ - م: ريميس ، 2009. - 176 ص.

قم بتنزيل ملخص قصير بتنسيق أو

الفصل1. نهج الفيزيائي الكلاسيكي للموضوع

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 وهامة في حل مشكلة الحياة ، بينما لم يقدم الفيزيائي شيئًا تقريبًا.

لماذا الذرات صغيرة جدا؟ تم تقديم العديد من الأمثلة لتوضيح هذه الحقيقة لعامة الناس ، ولكن لم يكن هناك مثال أكثر دلالة من مثال اللورد كلفن: لنفترض أنه يمكنك تسمية جميع الجزيئات في كوب من الماء ؛ بعد ذلك ، سوف تصب محتويات الزجاج في المحيط وتخلط المحيط جيدًا لتوزيع الجزيئات المميزة بالتساوي في جميع بحار العالم ؛ إذا أخذت كوبًا من الماء في أي مكان وفي أي مكان في المحيط ، فستجد في هذا الكوب حوالي مائة من الجزيئات المميزة.

جميع أعضاء حواسنا ، المكونة من عدد لا يحصى من الذرات ، تبين أنها خشنة للغاية بحيث لا تستطيع إدراك ضربات ذرة واحدة. لا يمكننا أن نرى أو نسمع أو نشعر بالذرات الفردية. هل يجب أن يكون مثل هذا؟ إذا لم يكن الأمر كذلك ، إذا كان الكائن البشري حساسًا لدرجة أن بضع ذرات أو حتى ذرة واحدة يمكن أن تترك انطباعًا ملحوظًا على حواسنا ، فكيف ستكون الحياة!

لا يوجد سوى شيء واحد فقط يهمنا بشكل خاص في أنفسنا ، وهذا ما يمكننا أن نشعر به ونفكر فيه ونفهمه. فيما يتعلق بتلك العمليات الفسيولوجية المسؤولة عن أفكارنا ومشاعرنا ، تلعب جميع العمليات الأخرى في الجسم دورًا داعمًا ، على الأقل من وجهة نظر الإنسان.

تمر جميع الذرات بحركات حرارية عشوائية تمامًا طوال الوقت. فقط فيما يتعلق بعدد كبير من الذرات ، تبدأ القوانين الإحصائية في التصرف والتحكم في سلوك هذه الارتباطات بدقة تزيد مع عدد الذرات المشاركة في العملية. بهذه الطريقة تكتسب الأحداث ميزات منتظمة حقًا. تعتمد دقة القوانين الفيزيائية على العدد الكبير من الذرات المعنية.

درجة عدم الدقة المتوقعة في أي قانون فيزيائي هي. إذا كان لغاز معين عند ضغط ودرجة حرارة معينة كثافة معينة ، فيمكنني القول أنه يوجد داخل حجم معين نجزيئات الغاز. إذا تمكنت في وقت ما من التحقق من بياني ، فستجده غير دقيق ، وسيكون الانحراف بترتيب. لذلك ، إذا ن= 100 ، ستجد انحرافًا يقارب 10. لذا فإن الخطأ النسبي هنا هو 10٪. ولكن إذا كان n = 1 مليون ، فمن المحتمل أن تجد الانحراف حوالي 1000 ، وبالتالي فإن الخطأ النسبي هو 0.1٪.

يجب أن يتمتع الكائن الحي بهيكل ضخم نسبيًا من أجل التمتع بازدهار قوانين دقيقة تمامًا ، كلاهما في حد ذاته الحياة الداخليةوكذلك التفاعل مع العالم الخارجي. خلاف ذلك ، سيكون عدد الجسيمات المعنية صغيرًا جدًا و "القانون" غير دقيق للغاية.

الفصلII. آلية الوراثة

أعلاه توصلنا إلى استنتاج مفاده أن الكائنات الحية ، مع جميع العمليات البيولوجية التي تحدث فيها ، يجب أن يكون لها بنية "متعددة الذرات" للغاية ، ومن الضروري بالنسبة لهم أن لا تلعب الظواهر "الأحادية الذرية" العشوائية دورًا كبيرًا فيها. . نحن نعلم الآن أن هذا الرأي ليس صحيحًا دائمًا.

اسمحوا لي أن أستخدم كلمة "نمط" الكائن الحي لا تعني فقط بنية وعمل الكائن الحي في مرحلة البلوغ ، أو في أي مرحلة أخرى معينة ، ولكن الكائن الحي في تطوره الوراثي الجيني ، من البويضة المخصبة إلى مرحلة النضج عندما يبدأ في التكاثر. من المعروف الآن أن هذه الخطة بأكملها في أربعة أبعاد (الفضاء + الوقت) يتم تحديدها من خلال بنية خلية واحدة فقط ، وهي البويضة المخصبة. علاوة على ذلك ، نواتها ، أو بشكل أكثر دقة ، زوج من الكروموسومات: مجموعة واحدة تأتي من الأم (خلية البويضة) والأخرى من الأب (تخصيب الحيوانات المنوية). تحتوي كل مجموعة كاملة من الكروموسومات على الشفرة الكاملة المخزنة في البويضة المخصبة ، والتي تمثل المرحلة الأولى للفرد المستقبلي.

لكن مصطلح رمز التشفير ضيق للغاية بالطبع. تعمل الهياكل الكروموسومية في نفس الوقت كأداة لتنفيذ التطور الذي تنبئ به أيضًا. كلاهما قانون القوانين والسلطة التنفيذية ، أو لاستخدام مقارنة أخرى ، فهما خطة المهندس وسلطات المنشئ في نفس الوقت.

كيف تتصرف الكروموسومات خلال مرحلة التكون؟ يتم نمو الكائن الحي عن طريق الانقسامات الخلوية المتعاقبة. يسمى هذا الانقسام الخلوي بالانقسام. في المتوسط ​​، 50 أو 60 قسماً متتالياً كافية لإنتاج عدد الخلايا التي يمتلكها الشخص البالغ.

كيف تتصرف الكروموسومات أثناء الانقسام؟ يتم مضاعفتهما ، يتم مضاعفة كلتا المجموعتين ، كلا النسختين من التشفير. تحتوي كل خلية فردية ، حتى الأقل أهمية ، بالضرورة على نسخة كاملة (مزدوجة) من رمز التشفير. لا يوجد سوى استثناء واحد لهذه القاعدة - قسم الاختزال أو الانقسام الاختزالي (الشكل 1 ؛ قام المؤلف بتبسيط الوصف قليلاً لجعله أكثر سهولة).

مجموعة واحدة من الكروموسومات تأتي من الأب ، والآخر من الأم. لا فرصة ولا مصير يمكن أن يمنع هذا. لكن عندما تتبع نسبك إلى أجدادك ، فإن الأمور مختلفة. على سبيل المثال ، مجموعة الكروموسومات التي أتت إلي من والدي ، وخاصة رقم الكروموسوم 5. ستكون هذه نسخة طبق الأصل من الرقم 5 الذي تلقاه والدي من والده ، أو الرقم 5 الذي حصل عليه من والدته . تم تحديد نتيجة القضية (مع احتمال 50:50 فرصة). يمكن تكرار نفس القصة بالضبط بالنسبة للكروموسومات رقم 1 و 2 و 3 ... 24 من مجموعة أبوي ولكل كروموسومات أمومي.

لكن دور الصدفة في اختلاط وراثة الأجداد في الأحفاد أكبر مما قد يبدو من الوصف السابق ، الذي افترض ضمنيًا أو حتى ذكر صراحةً أن بعض الكروموسوماتجاء ككل أو من جدتك أو جدك ؛ بعبارة أخرى ، أن الكروموسومات المنفردة وصلت غير مقسمة. في الواقع ، هذا ليس هو الحال ، أو ليس هو الحال دائمًا. قبل الانفصال في قسم الاختزال ، على سبيل المثال ، في القسم الذي حدث في الجسم الأب ، كل كروموسومين "متماثلين" يتلامسان عن كثب مع بعضهما البعض وأحيانًا يتبادلان أجزاء مهمة من أنفسهما مع بعضهما البعض (الشكل 2). إن ظاهرة العبور ، كونها ليست نادرة جدًا ، ولكنها ليست متكررة جدًا ، توفر لنا المعلومات الأكثر قيمة حول موقع الخصائص في الكروموسومات.

أرز. 2. العبور. اليسار - اثنان من الكروموسومات المتجانسة على اتصال ؛ على اليمين - بعد الصرف والانفصال.

الحجم الأقصى للجين.الجين - الناقل المادي لخاصية وراثية معينة - يساوي مكعبًا جانبه 300 . 300 هي فقط حوالي 100 أو 150 مسافة ذرية ، لذلك لا يحتوي الجين على أكثر من مليون أو بضعة ملايين من الذرات. وفقًا للفيزياء الإحصائية ، فإن هذا الرقم صغير جدًا (من حيث) للتسبب في سلوك منظم ومنتظم.

الفصلثالثا. الطفرات

نحن نعلم الآن على وجه اليقين أن داروين كان مخطئًا عندما اعتقد أن المادة التي يعمل عليها الانتقاء الطبيعي هي التغييرات الصغيرة والمستمرة والعشوائية التي من المؤكد أنها ستحدث حتى في أكثر السكان تجانسًا. لأنه ثبت أن هذه التغييرات ليست وراثية. إذا أخذت محصولًا من الشعير النقي وقمت بقياس طول مظلات كل أذن ، ثم قمت برسم الإحصائيات الخاصة بك ، فستحصل على منحنى الجرس (الشكل 3). في هذا الشكل ، يتم رسم عدد الأذنين بطول معين من المظلات مقابل الطول المقابل للمظلات. بمعنى آخر ، يسود متوسط ​​الطول المعروف للمظلات ، وتحدث الانحرافات في كلا الاتجاهين بترددات معينة. حدد الآن مجموعة من الأذنين ، مشار إليها باللون الأسود ، ذات مظلات أطول بشكل ملحوظ من المتوسط ​​، لكن المجموعة عديدة بما يكفي ، عند زرعها في الحقل ، ستعطي محصولًا جديدًا. في إجراء تجربة إحصائية مماثلة ، كان داروين يتوقع أن يتحول المنحنى إلى اليمين بالنسبة للمحصول الجديد. بمعنى آخر ، كان يتوقع أن ينتج عن الاختيار زيادة في متوسط ​​حجم المظلات. ومع ذلك ، في الواقع هذا لن يحدث.

أرز. 3. إحصاء طول العون في الشعير النقي. يجب اختيار المجموعة السوداء للبذر

فشل الاختيار لأن الفروق الصغيرة المستمرة غير موروثة. من الواضح أنها لا تحددها بنية المادة الوراثية ، فهي عشوائية. اكتشف الهولندي هوغو دي فريس أنه في نسل السلالات الأصيلة تمامًا ، يظهر عدد صغير جدًا من الأفراد - على سبيل المثال ، اثنان أو ثلاثة من عشرات الآلاف - مع تغييرات صغيرة ، ولكن "القفز". لا يعني تعبير "القفز" هنا أن التغييرات مهمة للغاية ، بل تعني فقط حقيقة عدم الاستمرارية ، حيث لا توجد أشكال وسيطة بين الأفراد الذين لم يتغيروا وعدد قليل من الأشخاص الذين تم تغييرهم. دعاها دي فريس طفره. الانقطاع هو السمة الأساسية هنا. إنها تشبه الفيزياء في نظرية الكم - هناك أيضًا ، لا توجد خطوات وسيطة بين مستويين متجاورين من الطاقة.

يتم توريث الطفرات تمامًا مثل السمات الأصلية غير المتغيرة. الطفرة هي بالتأكيد تغيير في الأمتعة الوراثية ويجب أن تكون بسبب بعض التغيير في المادة الوراثية. بحكم ملكيتها لكونها تنتقل بالفعل إلى الأبناء ، فإن الطفرات هي أيضًا مادة مناسبة للانتقاء الطبيعي ، والتي يمكن أن تعمل عليها وتنتج الأنواع ، كما وصفها داروين ، وتزيل ما هو غير لائق وتحافظ على الأصلح.

تحدث طفرة معينة بسبب تغيير في منطقة معينة من أحد الكروموسومات. نحن نعلم تمامًا أن هذا التغيير يحدث فقط في كروموسوم واحد ولا يحدث بشكل متزامن في "موضع" الكروموسوم المتماثل (الشكل 4). في حالة الفرد المتحور ، لم تعد "نسختا رمز التشفير" متطابقتين ؛ أنها تمثل "تفسيرات" مختلفة أو نسختين.

أرز. 4. متحولة متغايرة الزيجوت. يتم تمييز الجين المتحور بصليب.

النسخة التي يتبعها الفرد تسمى السائدة ، والعكس يسمى المتنحية ؛ بمعنى آخر ، يُقال إن الطفرة سائدة أو متنحية ، اعتمادًا على ما إذا كان لها تأثيرها على الفور أم لا. 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 الكروموسومين (الشكل 5).

أرز. 5. متحولة متماثلة اللواقح تم الحصول عليها في ربع النسل عن طريق الإخصاب الذاتي للطفرات متغايرة الزيجوت (انظر الشكل 4) أو عن طريق تهجينهم مع بعضهم البعض

عادةً ما يتم الإشارة إلى إصدار رمز التشفير - سواء أكان أصليًا أم متحورًا - بالمصطلح أليل. عندما تكون الإصدارات مختلفة ، كما هو موضح في الشكل. 4 ، يقال أن الفرد متغاير الزيجوت لهذا الموضع. عندما تكون هي نفسها ، على سبيل المثال ، في الأفراد غير المتحولين أو في الحالة الموضحة في الشكل. 5 ، يطلق عليهم متماثل الزيجوت. وبالتالي ، فإن الأليلات المتنحية تؤثر فقط على الصفات في الحالة المتماثلة اللواقح ، بينما تنتج الأليلات السائدة نفس الصفة في كل من الحالة متماثلة اللواقح وغير المتجانسة.

قد يكون الأفراد متشابهين تمامًا في المظهر ومع ذلك يختلفون وراثيًا. يقول عالم الوراثة أن الأفراد لديهم نفس النمط الظاهري ، لكن لديهم نمط وراثي مختلف. وبالتالي يمكن تلخيص محتويات الفقرات السابقة باختصار ولكن بمصطلحات فنية للغاية: يؤثر الأليل المتنحي على النمط الظاهري فقط عندما يكون النمط الجيني متماثل اللواقح.

يمكن زيادة النسبة المئوية للطفرات في النسل - ما يسمى بمعدل الطفرات - عدة مرات على معدل الطفرات الطبيعية إذا كان الوالدان مضيئين. Xالحزم أو γ -أشعة. لا تختلف الطفرات التي تحدث بهذه الطريقة بأي شكل من الأشكال (باستثناء التردد العالي) عن تلك التي تنشأ تلقائيًا.

الفصلرابعا. بيانات ميكانيكا الكم

في ضوء المعرفة الحديثة ، ترتبط آلية الوراثة ارتباطًا وثيقًا بأساس نظرية الكم. كان أعظم اكتشاف لنظرية الكم هو سمات التمييز. الحالة الأولى من هذا النوع تتعلق بالطاقة. يغير الجسم الكبير طاقته باستمرار. على سبيل المثال ، البندول الذي يبدأ في التأرجح يتباطأ تدريجياً بسبب مقاومة الهواء. على الرغم من أن هذا غريب نوعًا ما ، يجب على المرء أن يقبل أن النظام الذي يحتوي على ترتيب ذري للحجم يتصرف بشكل مختلف. يمكن أن يكون النظام الصغير ، بطبيعته ، في حالات تختلف فقط في كميات منفصلة من الطاقة ، تسمى مستويات الطاقة الخاصة به. يعتبر الانتقال من حالة إلى أخرى ظاهرة غامضة إلى حد ما يشار إليها عادة باسم "القفزة الكمية".

من بين سلسلة الحالات المتقطعة لنظام من الذرات ، ليس بالضرورة ، ولكن مع ذلك ، قد يكون هناك أدنى مستوى ، مما يشير إلى اقتراب قريب من النوى لبعضها البعض. الذرات في هذه الحالة تشكل جزيء. سيكون للجزيء استقرار معروف ؛ لا يمكن تغيير تكوينه ، على الأقل حتى يتم تزويده من الخارج بفرق الطاقة اللازم "لرفع" الجزيء إلى المستوى الأعلى التالي. وبالتالي ، فإن هذا الاختلاف في المستوى ، وهو قيمة محددة تمامًا ، يميز كميًا درجة استقرار الجزيء.

في أي درجة حرارة (فوق الصفر المطلق) هناك احتمال أكبر أو أقل للارتفاع إلى مستوى جديد ، وهذا الاحتمال ، بالطبع ، يزداد مع زيادة درجة الحرارة. أفضل طريقة للتعبير عن هذا الاحتمال هي الإشارة إلى متوسط ​​وقت الانتظار حتى حدوث الارتفاع ، أي للإشارة إلى "وقت الانتظار". يعتمد وقت الانتظار على نسبة طاقتين: فرق الطاقة الضروري للارتفاع (W) ، وشدة الحركة الحرارية عند درجة حرارة معينة (يُشار إليها بواسطة T درجة الحرارة المطلقةومن خلال kT هذه الخاصية ؛ ك هو ثابت بولتزمان ؛ 3 / 2kT هو المتوسط الطاقة الحركيةذرة غاز عند درجة حرارة T).

من المثير للدهشة مدى قوة اعتماد وقت الانتظار على التغييرات الصغيرة نسبيًا في نسبة W: kT. على سبيل المثال ، بالنسبة لـ W 30 مرة kT ، يكون وقت الانتظار هو 1/10 من الثانية فقط ، لكنه يرتفع إلى 16 شهرًا عندما يكون W يساوي 50 ضعف kT ، وإلى 30000 سنة عندما يكون W أكبر بـ 60 مرة من كيلوطن.

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

τ - ثابت صغير بترتيب 10-13 أو 10-14 ثانية. هذا العامل له معنى مادي. تتوافق قيمته مع ترتيب فترة التذبذبات ، طوال الوقت الذي يحدث في النظام. يمكنك أن تقول ، بعبارات عامة: هذا العامل يعني أن احتمال تراكم القيمة المطلوبة لـ W ، على الرغم من صغرها ، يتكرر مرارًا وتكرارًا "عند كل اهتزاز" ، أي حوالي 10 13 أو 10 14 مرة في كل ثانية.

وظيفة الطاقة ليست ميزة عشوائية. إنها تكرر نفسها مرارًا وتكرارًا في النظرية الإحصائية للحرارة ، وتشكل ، كما كانت ، العمود الفقري لها. هذا مقياس لعدم احتمالية تراكم كمية من الطاقة تساوي W بشكل عرضي في جزء معين من النظام ، وهذه الاحتمالية هي التي تزيد كثيرًا عندما تتطلب زيادة متعددة في متوسط ​​kT من أجل التغلب عليها العتبة W.

من خلال تقديم هذه الاعتبارات كنظرية لاستقرار الجزيئات ، فقد قبلنا ضمنيًا أن القفزة الكمية ، التي نسميها "الصعود" ، تؤدي ، إن لم تكن إلى التفكك الكامل ، على الأقل إلى تكوين مختلف تمامًا من نفس الذرات - إلى جزيء متماثل ، كما قال الكيميائي ، أي جزيء مكون من نفس الذرات ولكن بترتيب مختلف (في علم الأحياء قد يمثل هذا "أليلًا" جديدًا من نفس "الموضع" وتتوافق قفزة كمية مع طفره).

يعرف الكيميائي أن نفس مجموعة الذرات يمكن أن تتحد بأكثر من طريقة لتشكيل الجزيئات. تسمى هذه الجزيئات isomeric ، أي تتكون من نفس الأجزاء (الشكل 6).

الحقيقة الرائعة هي أن كلا الجزيئين مستقران للغاية - كلاهما يتصرفان كما لو كانا "المستوى الأدنى". لا توجد انتقالات عفوية من حالة إلى أخرى. كما هو مطبق على علم الأحياء ، سنكون مهتمين فقط بالتحولات من هذا النوع "المتماثل" ، عندما لا تكون الطاقة المطلوبة للانتقال (القيمة المشار إليها بواسطة W) في الواقع فرقًا في المستوى ، ولكنها خطوة من المستوى الأولي إلى العتبة (انظر الأسهم في الشكل 7). التحولات بدون عتبة بين الحالة الأولية والنهائية ليست ذات أهمية على الإطلاق ، وليس فقط فيما يتعلق بالبيولوجيا. إنهم في الحقيقة لا يغيرون أي شيء في الاستقرار الكيميائي للجزيئات. لماذا ا؟ فهي لا تعطي تأثيرًا دائمًا ولا يلاحظها أحد. فعند حدوثها ، تتبعها على الفور تقريبًا العودة إلى الحالة الأصلية ، حيث لا شيء يمنع مثل هذه العودة.

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

الفصلV. مناقشة والتحقق من نموذج Delbrück

سنفترض أن الجين ، في بنيته ، عبارة عن جزيء عملاق قادر على إجراء تغييرات متقطعة فقط ، مما يرقى إلى إعادة ترتيب الذرات لتشكيل جزيء متماثل (للراحة ، ما زلت أسمي هذا انتقالًا متماثلًا ، على الرغم من أنه من شأنه تكون سخيفة لاستبعاد إمكانية أي تبادل مع بيئة). يجب أن تكون عتبات الطاقة التي تفصل تكوينًا معينًا عن أي تكوينات متساوية محتملة عالية بدرجة كافية (مقارنة بمتوسط ​​الطاقة الحرارية للذرة) لإجراء انتقالات أحداث نادرة. سوف نحدد هذه الأحداث النادرة مع الطفرات العفوية.

غالبًا ما يُسأل كيف يمكن لجسيم صغير جدًا - نواة البويضة المخصبة - أن يحتوي على رمز تشفير معقد يتضمن كل التطور المستقبلي للكائن الحي؟ يبدو أن الارتباط الجيد التنظيم بين الذرات ، والذي يتمتع باستقرار كافٍ للحفاظ على انتظامه لفترة طويلة ، هو البنية المادية الوحيدة التي يمكن تصورها حيث يكون تنوع التوليفات الممكنة ("الأيزومرية") كبيرًا بما يكفي لاحتواء نظام معقد من "قرارات" ضمن مساحة صغيرة.

الفصلالسادس. النظام والفوضى والنتروبيا

من الصورة العامة للمادة الوراثية ، المرسومة في نموذج دلبروك ، يترتب على ذلك أن المادة الحية ، على الرغم من أنها لا تتجنب عمل "قوانين الفيزياء" التي تم تأسيسها حتى الآن ، إلا أنها تحتوي على ما يبدو على "قوانين فيزيائية أخرى" غير معروفة. دعنا نحاول معرفة ذلك. تم توضيح في الفصل الأول أن قوانين الفيزياء كما نعرفها هي قوانين إحصائية. عليهم أن يتعاملوا مع الميل الطبيعي للأشياء إلى الاضطراب.

ولكن من أجل التوفيق بين الاستقرار العالي لحاملات الوراثة وصغر حجمها والتغلب على الميل نحو الفوضى ، كان علينا "اختراع الجزيء" ، وهو جزيء كبير بشكل غير عادي يجب أن يكون تحفة ذات ترتيب متمايز للغاية محمي بواسطة عصا سحريةنظرية الكم. لا يقلل هذا "الاختراع" من قيمة قوانين الصدفة ، ولكن تم تغيير مظهرها. الحياة هي السلوك المنظم والمنتظم للمادة ، لا يعتمد فقط على ميل واحد للانتقال من النظام إلى الفوضى ، ولكن جزئيًا على وجود نظام يتم الحفاظ عليه طوال الوقت.

ما هي صفة الحياة؟ عندما نتحدث عن مادة هل هي حية؟ عندما تستمر في "القيام بشيء ما" ، التحرك ، تبادل المواد مع البيئة ، وما إلى ذلك - وكل هذا لفترة أطول مما يمكن ، وفقًا لتوقعاتنا ، أن تفعل قطعة غير حية من المادة في ظل ظروف مماثلة. اذا كان نظام غير حيللعزل أو وضعه في ظروف متجانسة ، عادة ما تتوقف أي حركة في وقت قريب جدًا نتيجة لأنواع مختلفة من الاحتكاك ؛ تتساوى اختلافات الجهد الكهربائي أو الكيميائي ، المواد التي تميل إلى تكوين مركبات كيميائية تشكلها ، تصبح درجة الحرارة موحدة بسبب التوصيل الحراري. بعد ذلك ، يتلاشى النظام ككل ، ويتحول إلى كتلة ميتة خاملة من المادة. تم الوصول إلى حالة مستقرة لا تحدث فيها أحداث يمكن ملاحظتها. يسمي الفيزيائي هذا حالة التوازن الديناميكي الحراري ، أو "الانتروبيا القصوى".

نظرًا لأن الكائن الحي يتجنب انتقالًا صارمًا إلى حالة خاملة من "التوازن" ، فإنه يبدو غامضًا للغاية: غامض للغاية لدرجة أن الفكر البشري افترض منذ العصور القديمة أن هناك قوة خاصة غير جسدية وخارقة للطبيعة تعمل في الجسم.

كيف يتجنب الكائن الحي الانتقال إلى التوازن؟ الجواب بسيط: من خلال الطعام والشراب والتنفس و (في حالة النباتات) الاستيعاب. يتم التعبير عن هذا بمصطلح خاص - التمثيل الغذائي (من اليونانية - التغيير أو التبادل). صرف ماذا؟ في الأصل ، بلا شك ، كان التمثيل الغذائي ضمنيًا. لكن يبدو أنه من العبث أن التمثيل الغذائي ضروري. أي ذرة من النيتروجين والأكسجين والكبريت وما إلى ذلك. جيدة مثل أي شخص آخر من نفس النوع. ما الذي يمكن تحقيقه من خلال تبادلهم؟ إذن ما هذا الشيء الثمين في طعامنا الذي يمنعنا من الموت؟

كل عملية ، ظاهرة ، حدث ، كل ما يحدث في الطبيعة يعني زيادة في الإنتروبيا في ذلك الجزء من العالم حيث يحدث. وبالمثل ، يزيد الكائن الحي باستمرار إنتروبيا - أو ، بعبارة أخرى ، ينتج إنتروبيا إيجابية ، وبالتالي يقترب من الحالة الخطرة للإنتروبيا القصوى ، وهي الموت. يمكنه تجنب هذه الحالة ، أي البقاء على قيد الحياة ، فقط من خلال استخراج الانتروبيا السلبية من بيئته باستمرار. الانتروبيا السلبية هو ما يتغذى عليه الكائن الحي. أو ، بعبارة أقل تناقضًا ، ما هو أساسي في عملية التمثيل الغذائي هو أن الكائن الحي يتمكن من تخليص نفسه من كل الانتروبيا التي يجب أن ينتجها أثناء وجوده على قيد الحياة.

ما هو الانتروبيا؟ هذه ليست فكرة أو فكرة غامضة ، ولكنها كمية مادية قابلة للقياس. عند درجة حرارة الصفر المطلق (حوالي -273 درجة مئوية) ، فإن إنتروبيا أي مادة تساوي صفرًا. إذا قمت بنقل المادة إلى أي حالة أخرى ، فإن الانتروبيا تزداد بمقدار محسوب عن طريق قسمة كل جزء صغير من الحرارة المنفقة أثناء هذا الإجراء على درجة الحرارة المطلقة التي يتم فيها إنفاق هذه الحرارة. على سبيل المثال ، عندما تصهر مادة صلبة ، تزداد الإنتروبيا بواسطة حرارة الانصهار مقسومة على درجة الحرارة عند نقطة الانصهار. ترى من هذا أن الوحدة التي يتم قياس الإنتروبيا بها هي كال / درجة مئوية. الأهم من ذلك بالنسبة لنا هو ارتباط الإنتروبيا بالمفهوم الإحصائي للنظام والاضطراب ، وهي علاقة اكتشفها بحث بولتزمان وجيبس في الفيزياء الإحصائية. إنها أيضًا علاقة كمية دقيقة ويتم التعبير عنها

إنتروبيا =كسجلد

أين كهو ثابت بولتزمان و دهو مقياس كمي للاضطراب الذري في الجسم قيد الدراسة.

إذا كانت D مقياسًا للاضطراب ، فيمكن اعتبار مقلوب 1 / D مقياسًا للنظام. نظرًا لأن لوغاريتم 1 / D هو نفسه اللوغاريتم السالب لـ D ، يمكننا كتابة معادلة بولتزمان على النحو التالي:

– (إنتروبيا) =كسجل(1 / د)

الآن يمكن استبدال التعبير المحرج "الإنتروبيا السلبية" بتعبير أفضل: الإنتروبيا ، المأخوذة بعلامة سلبية ، هي في حد ذاتها مقياس للنظام. الوسائل التي من خلالها يحافظ الجسم على نفسه باستمرار من أجل الاكتفاء مستوى عالالنظام (= مستوى منخفض بدرجة كافية من الإنتروبيا) يتألف حقًا من استخلاص النظام باستمرار من بيئته (بالنسبة للنباتات ، بالطبع ، ضوء الشمس هو مصدرها القوي "للإنتروبيا السلبية").

الفصلثامنا. هل الحياة مبنية على قوانين الفيزياء؟

كل ما نعرفه عن بنية المادة الحية يجعلنا نتوقع أن نشاط المادة الحية لا يمكن اختزاله إلى قوانين الفيزياء المعتادة. وليس بسبب وجود "قوة جديدة" أو شيء آخر يتحكم في سلوك الذرات الفردية داخل كائن حي ، ولكن لأن بنيتها تختلف عن كل ما درسناه حتى الآن.

تخضع الفيزياء لقوانين إحصائية. في علم الأحياء نلتقي بموقف مختلف تمامًا. تنتج مجموعة واحدة من الذرات ، الموجودة في نسخة واحدة فقط ، ظواهر منتظمة ، تضبط إحداها بأعجوبة بالنسبة إلى الأخرى وفيما يتعلق بالبيئة الخارجية ، وفقًا لقوانين دقيقة للغاية.

نحن هنا نواجه ظواهر يتم تحديد انتشارها المنتظم والمنتظم بواسطة "آلية" مختلفة تمامًا عن "آلية الاحتمال" في الفيزياء. في كل خلية ، يتم تضمين المبدأ الحاكم في ارتباط ذري واحد موجود في نسخة واحدة فقط ، وهو يوجه الأحداث التي تعمل كنمط من النظام. لا يلاحظ هذا في أي مكان إلا في المادة الحية. لم يصادف الفيزيائي والكيميائي ، في دراسته للمادة الجامدة ، ظواهر يجب أن يفسراها بهذه الطريقة. لم تظهر مثل هذه الحالة بعد ، وبالتالي فإن النظرية لا تغطيها - نظريتنا الإحصائية الجميلة.

يأتي النظام الملحوظ في عملية الحياة من مصدر مختلف. اتضح أن هناك "آليتين" مختلفتين يمكن أن تنتج ظواهر منظمة: "آلية إحصائية" تخلق "النظام من الفوضى" وآلية جديدة تنتج "النظام من النظام".

من أجل شرح ذلك ، يجب أن نذهب إلى أبعد من ذلك قليلاً ونقدم تنقيحًا ، ناهيك عن التحسين ، لتأكيدنا السابق بأن جميع القوانين الفيزيائية تستند إلى الإحصائيات. هذا البيان ، الذي تكرر مرارا وتكرارا ، لا يمكن إلا أن يؤدي إلى تناقض. في الواقع هناك ظواهر السمات المميزةالتي تستند بوضوح إلى مبدأ "الترتيب من النظام" ولا يبدو أن لها أي علاقة بالإحصاءات أو الاضطراب الجزيئي.

متي النظام المادييكشف عن "قانون ديناميكي" أو "ميزات آلية الساعة"؟ تعطي نظرية الكم إجابة قصيرة على هذا السؤال ، أي عند درجة حرارة الصفر المطلق. مع اقتراب درجة الحرارة من الصفر ، يتوقف الاضطراب الجزيئي عن التأثير على الظواهر الفيزيائية. هذه هي "النظرية الحرارية" الشهيرة لوالتر نرنست ، والتي أحيانًا ، وليس بدون سبب ، تُعطى الاسم الصاخب لـ "القانون الثالث للديناميكا الحرارية" (الأول هو مبدأ الحفاظ على الطاقة ، والثاني هو مبدأ إنتروبيا). لا ينبغي التفكير في أنه يجب أن تكون دائمًا درجة حرارة منخفضة جدًا. حتى في درجة حرارة الغرفة ، تلعب الإنتروبيا دورًا صغيرًا بشكل ملحوظ في العديد من التفاعلات الكيميائية.

بالنسبة لساعات البندول ، فإن درجة حرارة الغرفة تكافئ عمليًا الصفر. هذا هو سبب عملهم "بشكل ديناميكي". الساعات قادرة على العمل "ديناميكيًا" لأنها مصنوعة من مواد صلبة لتجنب التأثيرات المزعجة للحركة الحرارية في درجات الحرارة العادية.

الآن ، على ما أعتقد ، هناك حاجة إلى بضع كلمات لصياغة 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 بشكل أساسي لتأثيرات الحركة الحرارية العشوائية.

الخاتمة. على الحتمية والإرادة الحرة

مما ذكر أعلاه ، من الواضح أن عمليات الزمكان التي تحدث في جسم كائن حي ، والتي تتوافق مع تفكيره أو وعيه بالذات أو أي نشاط آخر ، إن لم تكن محددة تمامًا ، إذن على الأقل إحصائيًا. ينشأ هذا الشعور غير السار لأنه من المعتاد الاعتقاد بأن مثل هذه الفكرة تتعارض مع الإرادة الحرة ، والتي يتم تأكيد وجودها من خلال المراقبة الذاتية المباشرة. لذلك دعونا نرى ما إذا كنا لا نستطيع الحصول على استنتاج صحيح ومتسق من الفرضيتين التاليتين:

1. يعمل جسدي كآلية خالصة ، يطيع قوانين الطبيعة العالمية.
2. ومع ذلك ، فأنا أعلم من التجربة المباشرة التي لا يمكن دحضها أنني أتحكم في تصرفات جسدي وأتوقع نتائج هذه الأفعال. يمكن أن تحدث هذه النتائج فرقًا كبيرًا في تحديد مصيري ، وفي هذه الحالة أشعر وأتحمل بوعي المسؤولية الكاملة عن أفعالي.

يعبر المؤلف هنا عن نفسه بشكل غير دقيق ، ويتحدث عن ترتيب "الخصائص" أو "السمات" في الكروموسوم. كما يشير هو نفسه أيضًا ، لا توجد الخصائص نفسها في الكروموسوم ، ولكن توجد فقط بعض الهياكل المادية (الجينات) ، وهي الاختلافات التي تؤدي إلى تعديلات في خصائص معينة للكائن الحي ككل. يجب أن يوضع هذا في الاعتبار دائمًا ، لأن شرودنغر يستخدمه دائمًا تعبير قصير"الخصائص". - ملحوظة. لكل.

لم أفهم تمامًا مقطع شرودنغر هذا. لاحظت أنه في الكلمة الأخيرة التي كتبها المترجم عام 1947 ، تعرضت فلسفة شرودنغر للنقد من وجهة نظر الماركسية اللينينية ... 🙂 ملحوظة. باجوزينا

إروين شرودنغر

Schrödinger (Schrodinger) Erwin (1887-1961) ، عالم الفيزياء النظرية النمساوي ، أحد مؤسسي ميكانيكا الكم ، عضو أجنبي مناظر (1928) وعضو فخري أجنبي (1934) في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. طور (1926) ما يسمى. أثبتت ميكانيكا الموجات ، التي صاغت معادلتها الأساسية (معادلة شرودنغر) ، هويتها لنسخة المصفوفة لميكانيكا الكم. إجراءات في علم البلورات والفيزياء الرياضية ونظرية النسبية والفيزياء الحيوية. جائزة نوبل (1933 ، بالاشتراك مع P. A. M. Dirac).

إروين شرودنجر (1887-1961) - عالم فيزياء نمساوي ، عضو أجنبي في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (منذ عام 1934) ، أحد مؤسسي ميكانيكا الكم. في عام 1926 اكتشف المعادلة الأساسية (ما يسمى بالموجة) لميكانيكا الكم. كانت فكرة شرودنجر الفيزيائية الرائدة هي فكرة موجات المادة. في نظرية المجال الموحد والنظرية المعممة للجاذبية ، حاول إثبات أن البنية الجسدية للمادة ، وانقطاعها ، هي مشتقات لبنيتها الموجية ، والاستمرارية. واحدة من أهم مزايا شرودنغر هي محاولة (على عكس الحيوية) للتفسير المادي لظواهر الحياة من وجهة نظر الفيزياء. تم تطوير أفكار شرودنغر هذه بشكل مثمر في علم الأحياء الجزيئي الحديث.

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

كان إروين شرودنجر (12 أغسطس 1887 ، فيينا - 4 يناير 1961 ، المرجع نفسه) فيزيائيًا نمساويًا ، وأحد مؤسسي ميكانيكا الكم. تخرج من جامعة فيينا (1910). من عام 1911 عمل في جامعة فيينا. في 1914-1918 قاتل في الجبهة الجنوبية (بالقرب من ترييستي). في 1920-21 - أستاذ في المدرسة التقنية العليا في شتوتغارت وجامعة بريسلاو ، أستاذ في جامعة زيورخ (1921-1927) ، جامعة برلين (1927-1933). في عام 1933 هاجر إلى بريطانيا العظمى ، حيث كان أستاذاً في كلية سانت بطرسبرغ. مجدلين في أكسفورد (1933-1936). في عام 1936 عاد إلى

المنزل ، كان أستاذا في جامعة جراتس (1936-1938). بعد ضم النمسا من قبل ألمانيا ، تم فصله في مارس 1938 لعدم الثقة 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).

أعمال رئيسية في مجال الفيزياء الإحصائية ، الديناميكا الحرارية ، ميكانيكا الكم ، النسبية العامة ، الفيزياء الحيوية. تم تطوير ميكانيكا الموجة (1926) - أحد أشكال ميكانيكا الكم (جائزة نوبل ، 1933) ، في عام 1926 أظهر تكافؤه مع ميكانيكا المصفوفة لـ W. Heisenberg، M. Born، P. Jordan. عند بناء ميكانيكا الموجة ، قدم شرودنجر مفهوم الدالة الموجية (psi-function) - المفهوم الأساسي لميكانيكا الكم ، ووصف حالة الجسيمات الدقيقة ، واكتشف معادلة الموجة (معادلة شرودنجر) - المعادلة الأساسية للغير النسبية. ميكانيكا الكم. لم يقبل شرودنجر التفسير اللاحتمي لميكانيكا الكم ، ومثل أينشتاين ، اعتبر ميكانيكا الكم نظرية غير مكتملة. من خلال انتقاده لتفسير كوبنهاجن لميكانيكا الكم ، جسد جوهره في الشكل المتناقض لـ "قطة شرودنغر" ، والتي ، وفقًا لوصف ميكانيكا الكم ، حية وميتة مع وجود احتمال معين في نفس الوقت. بعد الهجرة إلى أيرلندا ، عمل شرودنجر بنشاط في مجال نظرية الجاذبية ، ونظرية الميزون ، والديناميكا الحرارية ، والديناميكا الكهربية غير الخطية بورن-إنفيلد ، وحاول إنشاء نظرية مجال موحدة.

في بحث علمياسترشد شرودنجر بفكرة وحدة الصورة المادية للعالم ، والتي تجلت في بناء ميكانيكا الموجات ، حيث كان شرودنجر يأمل في التغلب على ازدواجية الموجة والجسيم بناءً على وصف الموجة ، وفي دراسات لاحقة على نظرية المجال الموحد. لم يكن شرودنجر فيزيائيًا نظريًا كبيرًا فحسب ، بل كان أيضًا مفكرًا غير عادي. في الفلسفة اليونانية والصينية والهندية ، حاول "العثور على حبيبات الحكمة المفقودة" التي من شأنها أن تساعد في التغلب على أزمة الجهاز المفاهيمي للعلوم الأساسية وانقسام المعرفة الحديثة إلى العديد من التخصصات المنفصلة. في عام 1944 ، نشر شرودنغر دراسة أصلية في تقاطع الفيزياء والبيولوجيا ، "ما هي الحياة من وجهة نظر الفيزياء؟". في عام 1948 ألقى محاضرات عن الفلسفة اليونانية في كلية لندن الجامعية ، والتي شكلت أساس كتابه الطبيعة والإغريق (1954). إنه مهتم بمشكلة العلاقة بين الوجود والوعي ("الروح والمادة ، 1958) ، العلم والمجتمع (تقرير في الأكاديمية البروسية للعلوم" هل العلوم الطبيعية مشروطة بالبيئة؟ "، 1932 ؛ الكتاب" العلم والإنسانية "، 1952). ناقش شرودنجر أيضًا مشاكل السببية وقوانين الطبيعة (Theory of Science and Man، 1957؛ What is the Law of Nature؟، 1962). في عام 1949 تم نشر مجموعة من قصائده.

فيا. P. فيزجين ، ك.أ.توميلين

موسوعة فلسفية جديدة. في أربعة مجلدات. / معهد الفلسفة RAS. الطبعة العلمية. نصيحة: V.S. ستيبين ، أ. حسينوف ، ج. سيميجين. م ، الفكر ، 2010 ، المجلد الرابع ، ص. 395 - 396.

شرودنجر ، إروين (1887-1961) ، فيزيائي نمساوي ، مبتكر ميكانيكا الموجات ، جائزة نوبل في الفيزياء عام 1933 (مع ب. ديراك). من مواليد 12 أغسطس 1887 في فيينا. في عام 1910 تخرج من جامعة فيينا ، لكن حياته المهنية في الفيزياء لم تبدأ إلا بعد انتهاء الخدمة العسكرية في عام 1920. عمل في جامعتي فيينا وجينا ، في 1920-1921 - أستاذًا في المدرسة التقنية العليا في شتوتغارت وبريسلاو (فروتسواف الآن) ، في عام 1921 - المدرسة التقنية العليا في زيورخ. في عام 1927 ، بعد تقاعده ، تلقى إم. بلانك كرسي الفيزياء النظرية في جامعة برلين. في عام 1933 ، بعد وصول هتلر إلى السلطة ، غادر القسم. في 1933-1935 - أستاذ في جامعة أكسفورد ، 1936-1938 - جامعة غراتس ، 1940 - أستاذًا في الأكاديمية الملكية في دبلن ، ثم مدير معهد الدراسات العليا الذي أسسه. في عام 1956 عاد إلى النمسا وبقي حتى نهاية حياته أستاذاً في جامعة فيينا.

تنتمي الأعمال الرئيسية لشرودنجر إلى مجال الفيزياء الإحصائية ونظرية الكم وميكانيكا الكم والفيزياء الحيوية. استنادًا إلى فرضية L. de Broglie حول موجات المادة ومبدأ هاملتون ، طور نظرية حركة الجسيمات دون الذرية - ميكانيكا الموجة ، مقدمًا دالة موجية (دالة Y) لوصف حالة هذه الجسيمات. اشتق المعادلة الأساسية لميكانيكا الكم غير النسبية (معادلة شرودنغر) وقدم حلها للحالات المتكررة. أسس الاتصال بين ميكانيكا الموجات وميكانيكا المصفوفة هايزنبرغوأثبتوا هويتهم الجسدية.

ومع ذلك ، لم يعتبر شرودنجر ، مثل أينشتاين ، أن نظرية الكم كاملة. لم يكن راضيًا عن الوصف المزدوج للأجسام دون الذرية مثل الموجات والجسيمات والطبيعة الاحتمالية لجميع تنبؤات ميكانيكا الكم ، وحاول بناء نظرية من حيث الموجات فقط. تجربة شرودنجر الفكرية ، التي اقترحها لتوضيح شكوكه حول الطبيعة الاحتمالية البحتة لنظرية ميكانيكا الكم ، معروفة على نطاق واسع. لنفترض أن القطة تجلس في صندوق مغلق ، حيث يتم تثبيت نوع من الأجهزة الفتاكة. تموت القطة أو تبقى على قيد الحياة ، اعتمادًا على ما إذا كانت الكبسولة المشعة ، في وقت معين ، تنبعث منها جسيمًا يعمل على تشغيل الجهاز. بعد وقت معين ، ستصبح القطة حية أو ميتة. لذلك ، يجب أن تمثل التنبؤات الميكانيكية الكمية شيئًا أكثر من "احتمالية الملاحظة" للأحداث ذات الصلة.

كرست دراسات شرودنغر الإضافية لنظرية الميزونات والديناميكا الحرارية والنظرية العامة للنسبية. حاول مرارًا وتكرارًا بناء نظرية حقل موحد. أظهر شرودنغر أيضًا اهتمامًا كبيرًا بالبيولوجيا. في عام 1943 تم نشر كتابه الشهير. ما هي الحياة؟ (ما هى الحياة؟). في ذلك ، حاول استخدام الأساليب والمفاهيم الفيزيائية لحل مشاكل الأحياء ، على وجه الخصوص ، لتحديد طبيعة الجينات. كان لهذا الكتاب تأثير كبير على جيل ما بعد الحرب من علماء الأحياء الجزيئية وعلماء الفيزياء الحيوية ، ومن بينهم J. Watson و F. Crick ، ​​مبتكري نموذج الحلزون المزدوج للحمض النووي.

تم استخدام مواد موسوعة "العالم من حولنا".

شرودنجر إروين

وُلد الفيزيائي النمساوي إروين شرودنغر في 12 أغسطس 1887 في فيينا. كان والده ، رودولف شرودنغر ، صاحب مصنع قماش زيتي. تلقى إروين تعليمه الابتدائي في المنزل. في عام 1898 ، دخل شرودنغر إلى صالة الألعاب الرياضية الأكاديمية. في عام 1906 التحق بجامعة فيينا. بعد أن دافع عن أطروحة الدكتوراه عام 1910 ، أصبح شرودنجر مساعدًا للفيزيائي التجريبي فرانز إكسنر في معهد الفيزياء الثاني بجامعة فيينا. في عام 1913 ، شرودنجر و K.W.F. حصل كولراوش على جائزة هايتنجر للأكاديمية الإمبراطورية للعلوم للبحث التجريبي عن الراديوم.

في عام 1920 ، ذهب شرودنغر إلى ألمانيا ، حيث أصبح أستاذًا مساعدًا في جامعة شتوتغارت للتكنولوجيا. بعد فصل دراسي واحد ، غادر شتوتغارت وتولى لفترة قصيرة منصب الأستاذية في بريسلاو (الآن فروتسواف ، بولندا). ثم ينتقل شرودنغر إلى سويسرا ويصبح أستاذاً هناك. لقد حاول تطبيق الوصف الموجي للإلكترونات في بناء نظرية كمية متسقة ، لا تتعلق بنموذج بوهر غير المناسب للذرة. كان ينوي تقريب نظرية الكم من الفيزياء الكلاسيكية ، التي جمعت العديد من الأمثلة على الوصف الرياضي للموجات. المحاولة الأولى ، التي قام بها شرودنغر في عام 1925 ، انتهت بالفشل. قام شرودنجر بمحاولته التالية في عام 1926. وبلغت ذروتها في اشتقاق معادلة شرودنجر الموجية ، والتي تعطي وصفًا رياضيًا للمادة من حيث دالة الموجة. أطلق شرودنغر على نظريته اسم ميكانيكا الموجة. كانت حلول معادلة الموجة متوافقة مع الملاحظات التجريبية.

أظهر شرودنغر أن ميكانيكا الموجات وميكانيكا المصفوفة متكافئتان رياضياً. قدمت هاتان النظريتان ، المعروفتان اليوم تحت الاسم العام لميكانيكا الكم ، أساسًا مشتركًا لوصف الظواهر الكمومية. في عام 1927 ، أصبح شرودنجر ، بدعوة من بلانك ، خليفته في قسم الفيزياء النظرية بجامعة برلين.

في عام 1933 ، مُنح شرودنجر وديراك جائزة نوبل في الفيزياء. إلى جانب أينشتاين ودي برولي ، كان شرودنجر من بين المعارضين لتفسير كوبنهاغن لميكانيكا الكم لأنه كان ينفر من افتقارها إلى الحتمية. يعتمد تفسير كوبنهاجن على علاقة عدم اليقين في هايزنبرغ ، والتي بموجبها لا يمكن معرفة موقع وسرعة الجسيم بالضبط في نفس الوقت.

في عام 1933 ، غادر العالم قسم الفيزياء النظرية في جامعة برلين. من ألمانيا ، ذهب شرودنغر إلى أكسفورد.

في عام 1936 ، قبل شرودنغر العرض وأصبح أستاذاً في جامعة جراتس في النمسا ، ولكن في عام 1938 ، بعد ضم النمسا من قبل ألمانيا ، أجبر على ترك هذا المنصب أيضًا ، هربًا إلى إيطاليا. ثم انتقل إلى أيرلندا ، حيث أصبح أستاذًا للفيزياء النظرية في معهد دبلن للأبحاث الأساسية وبقي في هذا المنصب لمدة سبعة عشر عامًا. كتب شرودنغر العديد من الدراسات الفلسفية في دبلن. بعد التفكير في مشاكل تطبيق الفيزياء على علم الأحياء ، طرح فكرة النهج الجزيئي لدراسة الجينات ، ووضعها في كتاب ما هي الحياة؟ الجوانب الفيزيائية للخلية الحية (1944). نشر شرودنغر أيضًا مجلدًا من شعره.

في عام 1956 قبل كرسي الفيزياء النظرية في جامعة فيينا. تقاعد عام 1958 ، عن عمر يناهز 71 عامًا ، وتوفي بعد ذلك بثلاث سنوات ، في 4 يناير 1961 ، في فيينا.

حصل شرودنغر على ميدالية ماتيوتشي الذهبية للأكاديمية الوطنية الإيطالية للعلوم ، وميدالية ماكس بلانك للجمعية الفيزيائية الألمانية ، وحصل على وسام الاستحقاق من الحكومة الألمانية. كان شرودنجر طبيبًا فخريًا في جامعات غينت 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 ، و أكاديمية مدريد للعلوم.

مواد الموقع المستخدمة http://100top.ru/encyclopedia/

اقرأ المزيد:

الفلاسفة وعشاق الحكمة (فهرس السيرة الذاتية).

التراكيب:

Abhandlungen zur Wellenmechanik. Lpz ، 1928 ؛

جيديخت. 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 حيث الفيزياء؟ م ، 1947 ؛

الديناميكا الحرارية الإحصائية. م ، 1948 ؛

هيكل الزمكان للكون. م ، 1986 ؛

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

المؤلفات:

سكوت دبليو تي اروين شرودنجر. امهيرست ، 1967 ؛ Malinovsky A. A. Afterword. - في كتاب: Schrödinger E. ما هي الحياة؟ م ، 1947 ؛

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

جهاز Jammer M. تطور مفاهيم ميكانيكا الكم. م ، 1985

إروين شرودنجر (سنوات الحياة - 1887-1961) - عالم فيزياء نمساوي ، يُعرف بأنه أحد مبتكري ميكانيكا الكم. في عام 1933 حصل على جائزة نوبل في الفيزياء. شرودنجر إروين 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 الشخصيات البارزة ، بما في ذلك الفيزيائي العظيم إروين شرودنغر. سيرة ذاتية قصيرةإنه ذو أهمية كبيرة في عصرنا ، وليس فقط في الأوساط العلمية. كان والده رودولف شرودنجر ، وهو رجل صناعي وعالم نبات. كانت والدته ابنة أستاذ الكيمياء في جامعة فيينا المحلية. كانت نصف إنجليزية. عندما كان طفلاً ، تعلم إروين شرودنغر ، الذي ستجد صورته في هذا المقال ، اللغة الإنجليزية ، التي كان يعرفها إلى جانب اللغة الألمانية. كانت والدته لوثرية وكان والده كاثوليكيًا.

في 1906-1910 ، بعد تخرجه من صالة الألعاب الرياضية ، درس إروين شرودنغر مع F. Hasenerl و F. S. Exner. في شبابه ، كان مغرمًا بعمل شوبنهاور. وهذا ما يفسر اهتمامه بالفلسفة ، بما في ذلك الفلسفة الشرقية ، ونظرية اللون والإدراك ، وفيدانتا.

الخدمة والزواج والعمل أستاذا

شغل إروين شرودنغر منصب ضابط مدفعية بين عامي 1914 و 1918. في عام 1920 تزوج اروين. أصبح أ. برتل زوجته. التقى بزوجته المستقبلية في زيماش في صيف عام 1913 ، عندما أجرى تجارب تتعلق بنفس الوقت ، في عام 1920 ، أصبح طالبًا في M. Wien ، الذي عمل في جامعة جينا. بعد ذلك بعام ، بدأ شرودنجر إروين العمل في شتوتغارت ، حيث كان أستاذًا مشاركًا. بعد ذلك بقليل ، في نفس عام 1921 ، انتقل إلى بريسلاو ، حيث كان بالفعل أستاذًا كاملاً. في الصيف ، انتقل إروين شرودنغر إلى زيورخ.

الحياة في زيورخ

كانت الحياة في هذه المدينة مفيدة جدًا للعالم. الحقيقة هي أن إروين شرودنغر كان يحب أن يكرس 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 ، تحدث شرودنجر مع زملائه بول شيرير وبيتر ديبي وهيرمان ويل ، الذين عملوا في زيورخ بوليتكنيك. كل هذا ساهم في الإبداع العلمي.

ومع ذلك ، فإن فترة إروين في زيورخ شابها مرض خطير في 1921-1922. أصيب العالم بمرض السل الرئوي ، لذلك أمضى 9 أشهر في جبال الألب السويسرية ، في منتجع أروسا. على الرغم من ذلك ، كانت سنوات زيورخ أكثر إبداعًا مثمرة لإروين. هنا كتب أعماله عن ميكانيكا الموجات ، والتي أصبحت كلاسيكيات. من المعروف أن فايل ساعده كثيرًا في التغلب على الصعوبات الرياضية التي واجهها إروين شرودنغر.

معادلة شرودنجر

في عام 1926 ، نشر إروين مقالًا مهمًا جدًا في مجلة علمية. قدمت معادلة معروفة لنا باسم معادلة شرودنغر. في هذه المقالة (Quantisierung als Eigenwertproblem) تم استخدامه فيما يتعلق بمشكلة ذرة الهيدروجين. مع ذلك ، أوضح شرودنغر طيفه. هذه المقالة هي واحدة من أهم المقالات في الفيزياء في القرن العشرين. في ذلك ، وضع شرودنغر الأسس لاتجاه جديد في العلم - ميكانيكا الموجة.

العمل في جامعة برلين

فتحت الشهرة التي نالها العالم الطريق أمامه إلى جامعة برلين المرموقة. أصبح إروين مرشحًا لمنصب أستاذ الفيزياء النظرية. تم إخلاء هذا المنصب بعد تقاعد ماكس بلانك. قبل شرودنغر هذا العرض ، متغلبًا على الشكوك. تولى مهامه في 1 أكتوبر 1927.

في برلين ، وجد إروين أشخاصًا متشابهين في التفكير وأصدقاء مثل ألبرت أينشتاين وماكس بلانك وماكس فون لاو. التواصل معهم ، بالطبع ، ألهم العالم. حاضر شرودنغر في الفيزياء في جامعة برلين ، وعقد الندوات ، وندوة الفيزياء. بالإضافة إلى ذلك ، شارك في العديد من الأنشطة التنظيمية. على العموم ، رغم ذلك ، احتفظ إروين لنفسه. يتضح هذا من خلال ذكريات المعاصرين ، وكذلك غياب طلابه.

إروين يترك ألمانيا ، جائزة نوبل

في عام 1933 ، عندما وصل هتلر إلى السلطة ، غادر إروين شرودنغر جامعة برلين. سيرة حياته ، كما ترون ، تتميز بحركات عديدة. هذه المرة ، لم يستطع العالم ببساطة أن يفعل غير ذلك. في صيف عام 1937 ، قرر شرودنغر المسن بالفعل ، والذي لم يرغب في الخضوع للنظام الجديد ، الانتقال. وتجدر الإشارة إلى أن شرودنجر لم يعبر صراحةً عن رفضه للنازية. لم يكن يريد الانخراط في السياسة. ومع ذلك ، كان من المستحيل تقريبًا في ألمانيا في تلك السنوات الحفاظ على اللاسياسة.

في هذا الوقت فقط ، قام الفيزيائي البريطاني فريدريك ليندمان بزيارة ألمانيا. دعا شرودنغر للحصول على وظيفة في ساينتست ، بعد أن ذهب إلى جنوب تيرول لقضاء عطلة صيفية ، لم 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).

يعمل في أكسفورد

كان شرودنجر في أكسفورد عضوًا في كلية ماجدالين. لم يكن لديه واجبات 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. هذا جعل شرودنغر يشعر بأنه لا يستحق مثل هذا الراتب المرتفع والمنصب المرتفع. جانب آخر من انزعاج العالم هو خصوصيات الحياة الاجتماعية ، المليئة بالشكليات والاتفاقيات. لقد قيد هذا حرية شرودنغر ، كما اعترف هو نفسه. كل هذه الصعوبات وغيرها ، بالإضافة إلى تقليص برنامج التمويل في عام 1936 ، أجبرت إروين على التفكير في عروض العمل. بعد أن زار شرودنجر إدنبرة ، قرر العودة إلى وطنه.

العودة للوطن

في خريف عام 1936 ، بدأ العالم العمل في جامعة جراتس كأستاذ للفيزياء النظرية. ومع ذلك ، فإن إقامته في النمسا لم تدم طويلاً. في مارس 1938 ، كانت الدولة أنشلوس وأصبحت جزءًا من ألمانيا النازية. استفاد العالم من نصيحة رئيس الجامعة ، وكتب خطاب مصالحة ، أعرب فيه عن استعداده لتحمل الحكومة الجديدة. في 30 مارس ، تم نشره وتسبب في رد فعل سلبي من الزملاء المهاجرين. ومع ذلك ، فإن هذه الإجراءات لم تساعد إروين. بسبب عدم الموثوقية السياسية ، تم فصله من منصبه. إشعار قانونياستقبل شرودنغر في أغسطس 1938

روما ودبلن

ذهب العالم إلى روما ، حيث كانت إيطاليا الفاشية الدولة الوحيدة التي لم تطلب تأشيرة للدخول (ربما لم يتم منحها إلى إروين). بحلول هذا الوقت ، اتصل شرودنجر بإيمون دي فاليرا ، رئيس وزراء أيرلندا. كان عالم رياضيات بالتدريب وقرر إنشاء مؤسسة تعليمية جديدة في دبلن. اشترى دي فاليرا تأشيرة عبور لإروين وزوجته ، والتي فتحت المرور عبر أوروبا. لذلك وصلوا إلى أكسفورد في خريف عام 1938. بينما كان العمل التنظيمي جاريًا لفتح معهد في دبلن ، تولى إروين منصبًا مؤقتًا في جنت البلجيكية. تم تمويل هذا المنشور من قبل مؤسسة فرانشي.

هنا ألقت الحرب العالمية الثانية القبض على العالم. ساعد تدخل دي فاليرا إروين (الذي كان يعتبر بعد أنشلوس مواطنًا ألمانيًا ، أي دولة معادية) على المرور عبر إنجلترا. وصل في 7 أكتوبر 1939.

عمل في معهد دبلن آخر سنوات حياته

افتتح معهد دبلن للدراسات المتقدمة رسميًا في يونيو 1940. كان إروين أول أستاذ في قسم الفيزياء النظرية ، أحد القسمين الأولين. بالإضافة إلى ذلك ، تم تعيينه مديرًا للمعهد. يمكن للمتعاونين الآخرين الذين ظهروا لاحقًا (من بينهم دبليو هيتلر ، وإل جانوشي وكيه لانشوس ، بالإضافة إلى العديد من الفيزيائيين الشباب) تكريس أنفسهم بالكامل للعمل البحثي.

قاد إروين ندوة ، وألقى محاضرات ، وأطلق مدارس صيفية في المعهد ، حضرها أبرز الفيزيائيين في أوروبا. كان الاهتمام العلمي الرئيسي لشرودنجر في السنوات الأيرلندية هو نظرية الجاذبية ، وكذلك القضايا التي تكمن في تقاطع علمين - الفيزياء والبيولوجيا. في 1940-45. 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 مريضًا في ذلك الوقت ، التقاعد.

قضى شرودنغر السنوات الأخيرة من حياته في قرية ألباخ التيرولية. توفي العالم بسبب تفاقم مرض السل في مستشفى في فيينا. حدث هذا في 4 يناير 1961. دفن إروين شرودنجر في ألباخ.

قطة شرودينجر

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 ، حيث تم اكتشاف اكتشاف مهم للغاية ومثير للاهتمام بواسطة Erwin Schrödinger.

قطة شرودنغر هي تجربة فكرية شهيرة أجراها إروين. أراد العالم استخدامه لإثبات أن ميكانيكا الكم غير مكتملة عندما تنتقل من الجسيمات دون الذرية إلى الأنظمة العيانية.

ظهرت مقالة إروين التي تصف هذه التجربة منذ عام 1935. في ذلك ، للتوضيح ، يتم استخدام طريقة المقارنة ، حتى يمكن للمرء أن يقول ، التجسيد. يكتب العالم أن هناك قطًا وصندوقًا توجد فيه آلية تحتوي على وعاء به غاز سام ونواة ذرية مشعة. في التجربة ، تم اختيار المعلمات بحيث يحدث اضمحلال النواة باحتمالية 50٪ في غضون ساعة. إذا تحللت ، ستفتح حاوية الغاز وتموت القطة. ومع ذلك ، إذا لم يحدث هذا ، سيعيش الحيوان.

نتائج التجربة

لذا ، دعنا نترك الحيوان في الصندوق ، وننتظر ساعة ونطرح السؤال: هل القط على قيد الحياة أم لا؟ وفقًا لميكانيكا الكم ، فإن النواة الذرية (وبالتالي الحيوان) موجودة في نفس الوقت في جميع الحالات (التراكب الكمي). كان نظام "cat-core" قبل فتح الصندوق يحتمل أن يكون بنسبة 50٪ في الحالة "القط ميت ، واللب قد تفكك" وباحتمال 50٪ "القط ما زال على قيد الحياة ، ولم يتحلل القلب. ". اتضح أن الحيوان في الداخل ميت وليس في نفس الوقت.

وفقًا للقط ، ستظل حية أو ميتة ، بدون أي حالة وسيطة. لا يتم تحديد حالة اضمحلال النواة عند فتح الصندوق ، ولكن عندما تصطدم النواة بالكاشف. بعد كل شيء ، لا يرتبط التخفيض في هذه الحالة بمراقب الصندوق (الرجل) ، ولكن بمراقب النواة (الكاشف).

هذه تجربة مثيرة للاهتمام أجراها إروين شرودنغر. أعطت اكتشافاته زخما لمزيد من تطوير الفيزياء. في الختام ، أود أن أستشهد ببيانين من تأليفه:

• "الحاضر هو الشيء الوحيد الذي لا نهاية له".
• "أنا أذهب عكس التيار ، لكن اتجاه التيار سيتغير".

بهذا نختتم معرفتنا بالفيزيائي العظيم ، واسمه إروين شرودنغر. الاقتباسات أعلاه تسمح لك بفتح عالمه الداخلي قليلاً.