Эрвин Шредингер – выдающийся физик, один из «отцов» квантовой механики. Шредингер Эрвин: биография и открытия физика

Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер (Шредингера, ; нем. Erwin Rudolf Josef Alexander Schrodinger; 12 августа 1887 Вена – 4 января 1961, там же) – австрийский физик-теоретик, один из основателей квантовой механики, лауреат Нобелевской премии по физике (1933).
Бюст Эрвина Шредингера в Венском университете С 1939 года – директор основанного им Института передовых исследований (англ. Institute for Advanced Studies) в Дублине; разработал квантовую механику и волновую теорию материи.
Шредингер записал основное уравнение нерелятивистской квантовой механики, известное как уравнение Шредингера.
Биография
Ранние годы
Эрвин Шредингер родился в Вене в семье ботаника и промышленника Рудольфа Шредингера. Его мамой была дочь профессора химии Венского университета Александра Бауэра Георгина Эмилия Бренда, наполовину англичанка. Эрвин выучил английский язык наряду с немецким еще в детстве. Его отец был католиком, мама – лютеранкой.
После окончания гимназии, в период между 1906 и 1910 годами, Шредингер учился у Франца Серафина Экснер и Фридриха Газенерля. В молодом возрасте Шредингер зачитывался Шопенгауэром, что обусловило его интерес к теории цвета, философии, теории восприятия и восточной философии, веданты.
В 1914 Шредингер был Габилитован. С 1914 по 1918 он отслужил артиллерийским офицером. В 1920 году он женился на Аннемари Бертель и стал учеником Макса Вина в Йенском университете. В 1921 году он стал ассоциированным профессором в Штутгардта, позже в том же году полным профессором в Бреслау, еще позже перебрался в Цюрих.
Вклад в квантовую механику
В 1926 Шредингер опубликовал в журнале Annalen der Physik статью под названием «Quantisierung als Eigenwertproblem» (Квантование как задача на собственные значения), в которой предложил уравнение, известное теперь как уравнение Шредингера. В статье уравнения применялось для рассмотрения задачи об атоме водорода, успешно объясняя его спектр. Эта статья считается одной из виднейших в физике 20 века – она заложила основы волновой механики. Через четыре недели Шредингер прислал в журнал вторую статью, в которой рассматривались задачи о гармоничном осциллятор, жесткий ротатор и двухатомных молекул, а также предлагалось новое «доводки» уравнения Шредингера. В третьей работе Шредингер показал эквивалентность своего подхода к подходу Гайзенберга и рассмотрел эффект Штарка. В четвертой работе Шредингер продемонстрировал, как в рамках, предложенного им подхода, рассматривать задачи рассеяния. Эти четыре работы стали вершиной творчества Шредингера, сразу же получили признание и революционизировали физику.
В 1927 Шредингер стал преемником Макса Планка в Берлинском университете Фридриха Вильгельма. Однако после прихода к власти нацистов в 1933 он покинул Берлин и перебрался в Оксфорд, поскольку с отвращением относился к антисемитизму. В том же году он получил Нобелевскую премию вместе с Полем Дираком. В Оксфорде Шредингер не смог задержаться надолго. В 1934 он читал лекции в Принстонском университете, где ему предложили постоянное место, но он отказался. В 1936 году Шредингер принял предложение профессуры в Грацком университете.
После интенсивной переписки с Альбертом Эйнштейном Шредингер предложил квантовый парадокс, мысленный эксперимент, известный под названием «кошки Шредингера».
Поздние годы жизни
После аншлюса в 1939 в Шредингера возникли проблемы из-за его отношением к антисемитизму. Он вынужден был публично объявить, что сожалеет о своей позиции. Затем он лично извинялся перед Эйнштейном. Однако это не помогло. Он был уволен из университета из неблагонадежность, ему было запрещено выезжать за пределы страны. Однако он бежал в Италию, а оттуда дальше, принимая приглашение визита в Оксфорд и Гента. В 1940 по приглашению правительства Ирландии Шредингер перебрался в Дублин, чтобы помочь организовать Институт передовых исследований, в котором он стал директором Школы теоретической физики. Там Шредингер работал 17 лет, получил ирландское гражданство и написал более 50 научных работ, посвященных преимущественно объединенной теории поля.
В 1944 Шредингер написал книгу «Что такое жизнь?», В которой рассматривались биологические проблемы и дискутировалась проблема сложной органической молекулы с генетическим кодом. Эта книга имела большое влияние на биологов, занимавшихся проблемами генетики, в частности на первооткрывателей ДНК Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика.
Шредингер ушел на пенсию в 1955. В 1956 он вернулся в Вену. Перед смертью он отказался поддерживать идею корпускулярно-волнового дуализма, пропагандируя только волновой подход. Умер Шредингер от туберкулеза, которым болел всю жизнь.
Личная жизнь
Шредингер любил женщин и большинство жизни имел жену, любовницу и другие связи. Его жена знала о неверности мужа и сама имела любовника – математика Германа Вейля. Нетрадиционное отношение к семье, видимо, было причиной того, что Шредингеру не удавалось надолго задержаться в Оксфорде и Принстоне – в те времена на такое смотрели косо. Не угомонился он и в Дублине – имел связи со студентками, внебрачных детей.
Памяти
В честь Шредингера назван кратер Шредингера на обратной стороне Луны. В 1993 в Вене был организован Международный институт математической физики имени Эрвина Шредингера. Однако память о физике лучше всего сохраняется в терминах: уравнение Шредингера, кошка Шредингера.

Австрийский физик-теоретик.

Лауреат Нобелевской премии по физике.

Выводу Эрвином Шрёдингером своего уравнения способствовала гипотеза Луи де Бройля .

«К 1927 году в квантовой физике, сложилась драматическая ситуация - это была драма идей.
Шрёдингер был убеждён, что в основу знания о квантовых процессах следует положить понятие непрерывных волн.
Гейзенберг же был убеждён в обратном - в основу новой квантовой механики следует взять понятие дискретных событий, квантовых скачков.
И тот и другой действовали в соответствии с принципом редукции. Только Шрёдингер стремился всё свести к непрерывности, Гейзенберг настаивал на возможности всё свести к дискретности.
Бор не мог принять ни ту, ни другую позицию.
Он стремился построить квантовую теорию таким образом, чтобы и дискретные и непрерывные процессы органически входили в картину природных процессов».

Овчинников Н.Ф., Методологические принципы в истории научной мысли, М., «Эдиториал УРСС», 1997 г., с. 185-186.

«… Шрёдингер поселился в Дублине. В 1944 году вышла его книга «Что такое жизнь?» - захватывающая, но неудачная попытка применить квантовую физику к живым организмам. Его идеи основывались на концепции «негэнтропии» - тенденции живого не подчиняться второму закону термодинамики (или как-то обходить его действие). Шрёдингер подчеркивал, что гены живых существ должны представлять собой некие сложные молекулы, содержащие закодированные инструкции. Эти молекулы теперь называются ДНК, но их структура была открыта только в 1953 году Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном , вдохновлёнными - отчасти - Шредингером. В Ирландии Шредингер не изменял своему свободному отношению к сексуальности, вступая в связи со студентками и став отцом двух детей от разных матерей».

Иэн Стюарт, Истина и красота: Всемирная история симметрии, М., «Астрель»; «Сorpus», 2010 г., с. 318-319.

Эрвин Шрёдингер в книге: Что такое жизнь, с точки зрения физика? «… показал, что работа против энтропии не может производиться иначе как за счёт «потребления упорядоченности», т.е. ценой роста энтропии других систем. При внешнем изобилии открытые неравновесные системы наращивают объём антиэнтропийной работы, захватывая в меру возможностей пространство жизнедеятельности. Рано или поздно экстенсивный рост приводит к исчерпанию доступных ресурсов - и в результате обостряется специфический кризис в отношениях между неравновесной системой и средой».

Панов А.Д. , Инварианты универсальной эволюции и эволюция в Мультиверсе, в Сб.: Универсальный эволюционизм и глобальные проблемы / Отв. ред.: В.В. Казютинский, Е.А. Мамчур, М., ИФ РАН, 2007 г., с. 67.

«... Существует тенденция забывать, что все естественные науки связаны с общечеловеческой культурой и что научные открытия, даже кажущиеся в настоящий момент наиболее передовыми и доступными пониманию немногих избранных, всё же бессмысленны вне своего культурного контекста . Та теоретическая наука, которая не признаёт, что её построения, актуальнейшие и важнейшие, служат в итоге для включения в концепции, предназначенные для надёжного усвоения образованной прослойкой общества и превращения в органическую часть общей картины мира; теоретическая наука, повторяю, представители которой внушают друг другу идеи на языке, в лучшем случае понятном лишь малой группе близких попутчиков, - такая наука непременно оторвётся от остальной человеческой культуры; в перспективе она обречена на бессилие и паралич, сколько бы ни продолжался и как бы упрямо ни поддерживался этот стиль для избранных, в пределах этих изолированных групп, специалистов».

Эрвин Шрёдингер, Существуют ли квантовые скачки? / Избранные труды по квантовой механике, М., «Наука», 1976 г., с. 261.

«Мы ясно чувствуем, что только теперь начинаем приобретать надёжный материал для того, чтобы объединить в одно целое всё, что нам известно, но, с другой стороны, становится почти невозможным для одного ума овладеть более чем какой-либо небольшой специальной частью науки. Я не вижу выхода из этого положения... если только некоторые из нас не рискнут взяться за синтез фактов и теорий, хотя наше знание в некоторых из этих областей будет в этом случае неполным...»

Эрвин Шрёдингер, Что такое жизнь с точки зрения физика, М., «Атомиздат», 1972 г., с. 10-11.

Эрвин Шрёдингер ввёл в научный оборот термин «объектность описания» , то есть способность научной теории описывать реальность без ссылки на наблюдателя…

Эрвин Шрёдингер знал шесть языков.

Замечу, что в СССР биолог А.А. Малиновский (сынА.А. Богданова ) «… на свой страх и риск перевёл и издал небольшую, но замечательно глубокую книгу одного из основателей квантовой механики Эрвина Шрёдингера «Что такое жизнь? С точки зрения физика», за что подвергся ядовитой ругани со стороны Лысенко , был изгнан с работы, и только после трёхлетних мытарств его осмелился взять к себе на работу знаменитый офтальмолог Филатов в Одессе».

Кацура А.В., В погоне за белым листом, М., «Радуга», 2000 г., с. 189.

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

Происхождение, ранние годы

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

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

Служба, женитьба, работа профессором

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

Жизнь в Цюрихе

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

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

Уравнение Шредингера

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

Работа в Берлинском университете

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

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

Эрвин покидает Германию, Нобелевская премия

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

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

Работа в Оксфорде

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

Возвращение на родину

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

Рим и Дублин

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

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

Работа в Дублинском институте, последние годы жизни

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

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

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

Кот Шредингера

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

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

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

Итоги эксперимента

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

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

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

• "Настоящее - это единственная вещь, не имеющая конца".
• "Я иду против течения, но направление потока изменится".

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

Об ученом-одиночке, о его коте, который на самом деле не кот, и об интересах богатых в конце XIX века рассказывает наш очередной выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Несколько дней назад физики из Китая и Австрии квантово-защищенной информацией при помощи запущенного в 2016 году спутника «Мо-Цзы». Из китайской обсерватории Синлун в австрийский Грац отправили закодированное изображение философа Мо-Цзы, в честь которого космический аппарат и получил свое название, а обратно передали фотографию Эрвина Шредингера, одного из основоположников квантовой механики. О нем и пойдет речь в новом выпуске рубрики «Как получить Нобелевку».

Шредингер в молодости

Wikimedia Commons

Эрвин Шредингер

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

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

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

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

Фриц Хазенерль

Wikimedia Commons

Дальше последовал Венский университет (1906-1910). В год поступления в университете произошли трагические события. Профессор теоретической физики и профессор натурфилософии Венского университета, основатель статистической механики и молекулярно-кинетической теории Людвиг Больцман 5 сентября 1906 года повесился в гостиничном номере в итальянском Дуино. От депрессии не спасла победа над соперником Эрнстом Махом…

Кафедру отдали молодому Фрицу Хазенерлю, который оказал большое влияние на молодого Шредингера. Во-первых, он был блестящим лектором и читал огромный курс лекций: восемь семестров, пять часов в неделю. Кто знает, быть может, без этого курса и не было бы того Шредингера, которого мы знаем: будущий великий физик терпеть не мог учиться по книгам. А во-вторых, спустя десять лет после окончания университета именно Хазенерль внушил своему ученику мысль, что пришло его время сказать свое слово в теоретической физике.

Впрочем, сначала пришлось поработать руками. Еще во время университетской жизни он начал научную работу под руководством Франца Эхнера. Год службы в австрийской армии и четыре года работы ассистентом-практикантом Эхнера показали, что экспериментатор из Шредингера не очень. Может быть, поэтому, а может, из патриотизма, Шредингер отслужил всю Первую мировую на передовой артиллеристом (наверняка родители могли избавить его от фронта, но мысли об этом не возникло). Отслужил весь срок «без ранений и заболеваний и с немногими отличиями», фронт был спокойным.

Франц Эхнер

Wikimedia Commons

Кстати, забавный факт: Эрвин Шредингер мог стать звездой украинской физики. В 1918 году ему предложили занять кафедру Черновицкого университета. Шредингер предложение принял, но сразу же пришло известие о том, что Буковина вместе с Черновцами отходит к Румынии... А то бы мы имели первого украинского (по современной аффилиации) Нобелевского лауреата. А так пришлось ехать в Йену по приглашению двоюродного брата нобелевского лауреата Вильгельма Вина, Макса Вина. Впрочем, достаточно быстро Шредингер обосновался в Цюрихском университете, где он и создал главную свою тетралогию.

Во вступлении к своей Нобелевской лекции Шредингер очень четко сформулировал свое место в науке и свой путь: «В моих научных трудах, как и в жизни вообще, я не придерживался какой-то главной линии или программы, заданной на длительное время. Хотя, к сожалению, мне тяжело работать в каком-то коллективе, а также с учениками. Но все-таки моя работа не является совершенно изолированной, так как мои интересы всегда основывались на тех или иных возникших проблемах, которые интересовали и других ученых. Мое слово редко бывает первым, но часто вторым. Я побуждаюсь желанием способствовать уточнению, разумному смысловому развитию при выявлении возникших противоречий, которые служат только как привязки к дальнейшим разработкам». Именно так австриец и ворвался в создание квантовой механики.

Удивительное время было в начале 1920-х (недаром Поль Дирак назовет его необычайной эпохой): за два года помощник Макса Борна, вчерашний студент Вернер Гейзенберг и мало кому известный Эрвин Шредингер дважды заложили основы квантовой механики. Если Гейзенберг, однажды осененный на острове Гельголанд в Северном море, куда он сбежал от сенной лихорадки, изложил свои уравнения в матричной форме, то чуть позже Эрвин Шредингер изложил то же самое в формате волновых уравнений.

Еще одна интересная рифма истории: Вильгельм Вин, едва не поставивший крест на карьере Гейзенберга, горячо поддержал идеи Шредингера.

Нужно сказать, что работа над созданием квантовой механики у Шредингера началась не с Гейзенберга. Да, он сказал второе слово после немца, но вслед за другим великим физиком, Луи де Бройлем. В ноябре 1925 года он познакомился с его диссертацией, в которой говорилось о волновых свойствах вещества.

В первые шесть месяцев 1926 года редакция журнала Annalen der Physik получила четыре части знаменитой работы Шредингера «Квантование как задача о собственных значениях». Как потом признавался ученый, эти статьи, принесшие ему Нобелевскую премию (точнее, половину ее, вторую половину получил Поль Дирак, сделавший потрясающей глубины выводы из работ и Шредингера, и Гейзенберга), были наполовину написаны в один присест в Цюрихе.

27 января, 23 февраля, 10 мая и 21 июня 1926 года стали важнейшими датами в истории современной физики. Судя по всему, именно из-за того, что в своих первых знакомствах с теориями друг друга Гейзенберг и Шредингер восприняли работы конкурента не очень гладко, во всем Нобелевском выступлении Шредингера ни разу не упоминался Гейзенберг, уже получивший к тому времени Нобелевскую премию, только де Бройль.

Конечно, говоря о Шредингере, нельзя не вспомнить про его кота, тем более в нашей стране, где это животное стало названием успешного научно-популярного журнала. Мне часто приходится слышать, что именно за него великий австриец получил Нобелевскую премию. Увы, свой мысленный эксперимент Эрвин Шредингер поставил в ответ на другой знаменитый опыт - опыт Эйнштейна - Подольского - Розена. И был этот эксперимент отчасти даже троллингом и Гейзенберга, и современного состояния квантовой механики. Давайте прочитаем, как писал об этом эксперименте сам Шредингер:

Можно построить и случаи, в которых довольно бурлеска. Некий кот заперт в стальной камере вместе со следующей адской машиной (которая должна быть защищена от прямого вмешательства кота): внутри счетчика Гейгера находится крохотное количество радиоактивного вещества, столь небольшое, что в течение часа может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться; если же это случится, считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молот, который разбивает колбочку с синильной кислотой. Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то можно сказать, что кот будет жив по истечении этого времени, коль скоро распада атома не произойдет. Первый же распад атома отравил бы кота. Пси-функция системы в целом будет выражать это, смешивая в себе или размазывая живого и мертвого кота (простите за выражение) в равных долях.

Шредингер Эрвин, биография которого будет рассмотрена в статье, родился в 1887 г., 12 августа в Вене. Скончался он там же, в 1961 г., 4 января. Шредингер Эрвин - физик , обладатель Нобелевской премии. Он также являлся членом нескольких академий наук.

Общие сведения

Шредингер Эрвин, фото которого представлено выше, сформулировал зависящее от времени и стационарное волновые уравнения. Им была предложена оригинальная трактовка сути волновой функции. Ученый также показал тождественность матричной механики и формализма, разработал теорию возмущений, вывел решения для ряда задач. Им было создано множество научных трудов. Шредингер Эрвин - создатель квантовой механики . Он работал над общей теорией относительности, предпринял ряд попыток построения единой концепции поля.

Происхождение

Отцом ученого был Рудольф Шредингер. Эрвин являлся единственным ребенком в семье. Отец был успешным предпринимателем. Он владел фабрикой по выпуску линолеума и клеенки. Мать ученого являлась дочерью Александра Бауэра - химика. Его лекции Эрвин посещал в период обучения в Венской техшколе. Обстановка в семье, прекрасное образование родителей способствовали развитию разнообразных интересов ребенка. До 11 лет Эрвин обучался дома. В 1898 г. он был принят в Академическую гимназию. В ней изучались преимущественно гуманитарные науки. В каждом классе лучшим учеником всегда становился Шредингер. Эрвин любил учиться, много читал, изучал иностранные языки. Кроме этого, ему нравился театр.

Образование

Сдав экзамены в школе, Шредингер Эрвин был зачислен в Венский университет. Произошло это в 1906 году. В университете он выбрал курсы физики и математики. Особое влияние на формирование интересов юноши оказал Ф. Экснер. Он читал лекции по физике и большое значение придавал философским и методологическим вопросам науки. После знакомства с Ф. Хазенерлем, у Эрвина появился интерес к теоретическим аспектам физики. Именно от него будущий ученый узнал о насущных проблемах и сложностях, которые возникают при попытках их решить. В процессе обучения в университете Эрвин в совершенстве овладел всеми математическими методами в физике. Диссертационная работа молодого ученого, однако, была экспериментальной. Труд был посвящен исследованию влияния влажности на электрические характеристики некоторых изоляционных материалов (янтарь, эбонит, стекло). После сдачи экзаменов и защиты Шредингер Эрвин получил докторскую степень.

Начало карьеры

В 1911 году, в октябре Шредингер Эрвин возвращается во 2-й физический институт при Венском университете. Здесь он становится ассистентом Экснера. Эрвин ведет занятия физического практикума и участвует в исследованиях. В 1913 году он подал ходатайство на присуждение звания приват-доцента. В следующем году Эрвин его получил. Далее он хотел начать активную преподавательскую деятельность, но планы нарушила Первая мировая. Молодого ученого призвали в армию. Эрвин служил на сравнительно спокойных участках фронта. В 1917 г. его назначили преподавателем метеорологии в Винер-Нойштадте. Режим службы позволял ему читать литературу и работать над проблемами науки.

Переезды

В 1918 г. Шредингер возвращается в Вену. Приблизительно в это же время он получает предложение занять пост экстраординарного профессора в университете г. Черновцы. Но Австро-Венгерская империя распалась, и город оказался в другом государстве. Австрия находилась в тяжелом экономическом кризисе, семья Шредингера обанкротилась. Молодой ученый был вынужден искать новую работу. Осенью 1919 г. ему поступило предложение от Макса Вина. Он возглавлял Физический институт в Йенском университете. Вин предложил Шредингеру стать его ассистентом и доцентом кафедры. В 1920 г., в апреле последний приехал в Йену. Однако задержался он там только на 4 месяца. После этого Шредингер отправился в Штутгарт, в Высшую техшколу. Здесь он стал экстраординарным профессором. Однако и здесь он проработал недолго. Ему стали поступать предложения и из других университетов. В итоге Шредингер Эрвин выбрал институт в Бреслау. Здесь он читал свои лекции в течение летнего семестра. По его завершении Шредингер снова сменил работу.

Цюрих

В этот город Шредингер переехал в 1921 г., став главой престижной кафедры в местном университете. В Цюрихе его финансовое положение было более устойчиво. Кроме этого, здесь было множество возможностей для отдыха (Эрвин любил лыжные походы и альпинизм), встреч с ведущими учеными, творческой деятельности. Однако время пребывания в Цюрихе омрачилось болезнью. У Шредингера диагностировали туберкулез. Из-за этого 9 месяцев он провел в Швейцарских Альпах. Что касается творческой деятельности, годы, проведенные в Цюрихе, стали самыми плодотворными.

Берлин

Работу, которую вел Эрвин Шредингер, книги , изданные им в Цюрихе, принесли ему известность в научных кругах. Вскоре он стал одним из главных кандидатов на должность профессора в Берлинском университете. В 1927 г., 1 октября ученый принял предложение и приступил к работе. В Берлине он познакомился с величайшими научными деятелями: Эйнштейном, Планком, Максом фон Лауэ. Они разделяли его консервативный взгляд на квантовую механику, отрицали копенгагенскую ее интерпретацию. В университете ученый читал лекции, проводил семинары, участвовал в организационных мероприятиях. Но в целом он держался особняком.

Оксфорд

Шредингер характеризовал время, проведенное в Берлине, как "лучшие годы учебы и преподавания". Однако прекрасный период закончился с приходом Гитлера. Будучи уже немолодым, Эрвин не желал жить и работать в новом режиме. Он решает снова сменить обстановку. Несмотря на негативное отношение к нацизму, Шредингер открыто не высказывал своего мнения. Более того, он не хотел вмешиваться в процессы, стремясь отстраниться от политики. Но сохранить такую позицию было в то время крайне сложно. Объясняя причины отъезда, ученый говорил, что не терпит, когда его донимают политикой. В 1933 году Шредингер получил приглашение в Оксфорд. Вскоре ему сообщили о присуждении Нобелевской премии.

Самооценка

Особый интерес представляют мемуары, которые писал Шредингер Эрвин. Цитаты из них достаточно ярко характеризуют его как личность. Например, он дает оценку своему мышлению. В своих работах, как и в жизни в целом, он не следовал какой-то конкретной генеральной линии, рассчитанной на продолжительный период. Шредингер говорил: "Интерес к чему-либо всегда зависел от интереса, который проявляют к вопросу другие. В редких случаях я говорю первым, но часто произношу второе слово. Побудительным фактором является желание исправить или возразить…".

Возвращение на родину

После завершения войны Шредингер часто получал приглашения приехать в Германию или Австрию, но отклонял их. Свое согласие на возвращение он дал только после того, как был подписан Австрийский договор. Президент республики в начале 1956 г. утвердил постановление, которым ученому предоставлялась персональная должность профессора в Венском университете. Уже в апреле этого же года Шредингер начал работу на родине. Через 2 года, однако, он вынужден был покинуть пост из-за болезни. Последние годы ученый провел в деревне Альпбах.

Шредингер Эрвин: открытия

Большое влияние на деятельность ученого оказала работа Луи де Бройля. В ней присутствовала идея о волновых характеристиках вещества. Кроме этого, ученый изучал статью Эйнштейна о квантовой теории газа. Успех деятельности в этом направлении обеспечивался владением математическим аппаратом. Шредингер попытался обобщить волны Бройля в случае взаимодействующих частиц с учетом релятивистских эффектов. Спустя время он предложил энергетические уровни, представив их как собственные значения некоторого оператора. Но проверка для простейшего водородного атома дала разочаровывающие результаты. Ученый оставил на некоторое время эту работу. Впоследствии, вернувшись к ней, он выяснил, что подход дает удовлетворительный результата при нерелятивистском приближении.

В 1926 г. Шредингер сформулировал волновое уравнение, применив его к нахождению энергетических дискретных уровней водородного атома. Впоследствии, обобщив формулу, он пришел к выводу о тождественности скорости одной частицы групповой интенсивности волнового пакета. Кроме этого, ученый, используя свой подход, решил задачу о гармоническом осцилляторе. В своей работе Шредингер впервые стал использовать понятие "волновая механика". Обобщив метод, который был создан лордом Рэлеем, в концепции акустических колебаний, он сформулировал метод получения приближенных решений для сложных задач. Этот метод использовался при описании эффекта Штарка для водородного атома. Впоследствии ученый создал формулу, позже названную нестационарной. Уравнение использовалось для развития теории возмущений, зависящих от времени.

Труд Эрвина Шредингера "Что такое жизнь?"

Достижения ученого позволили заложить теоретические основы химии. Развитие этой науки, в свою очередь, сильно повлияло на становление молекулярной биологии. Непосредственный вклад в этот процесс внес труд Эрвина Шредингера "Что такое жизнь ?". Он основывается на лекциях, прочитанных в Тринити-колледже Дублина в 1943 г. Труд был создан под влиянием статьи Делбрюка, Циммера и Тимофеева-Ресовского в 1935 г. Публикация посвящена исследованию генетических мутаций, возникающих под действием гамма- и рентгеновских излучений. Для объяснения изменений авторы использовали теорию мишеней. Несмотря на то что в тот период природа наследственности не была изучена, использование атомной физики при рассмотрении проблемы мутагенеза позволило определить некоторые закономерности. Статья была положена в основу работы Шредингера, которая заинтересовала многих молодых физиков. В первых нескольких главах рассматриваются механизмы мутаций и наследственности. В последних двух разделах Шредингер высказывает свои мысли о вопросе природы жизни. В частности, автор вводит понятие отрицательной энтропии. Ее организмы должны получать из внешней среды. Она позволяет компенсировать рост энтропии, приводящей к термодинамическому равновесию и смерти.

Мысленный эксперимент

В ходе своей научной деятельности Шредингер в одном из исследований хотел продемонстрировать неполноту теории квантовой механики в конкретной ситуации. В частности, изучался переход от субатомных структур к макроскопическим. Что предложил Эрвин Шредингер? Кот помещается в закрытую стальную камеру вместе с адской машиной. Последняя представляет собой счетчик Гейгера, внутри которого находится радиоактивное вещество. Но его настолько мало, что за час может распасться только 1 атом. Однако с такой же вероятностью этого может и не произойти. Что особенно подчеркивал Эрвин Шредингер - кот не должен иметь прямой доступ к машине. Если распад произойдет, считывающая трубка разрядится, сработает реле, которым опускается молот, разбивающий колбу с синильной кислотой. Далее предлагается предоставить систему на час самой себе. В результате, заключает Эрвин Шредингер, черный ящик преобразует неопределенность, изначально ограниченную атомным миром, в макроскопическую. Она может устраняться прямым наблюдением. Это обстоятельство мешает воспринимать "модель размытия" как отражающую реальность. Предоставив систему на час самой себе, можно заключить, что кот останется живым по истечении времени, если распада не случится. При первом же расщеплении животное погибнет. В соответствии с квантовой механикой, при отсутствии наблюдения за ядром, то оно будет описываться с использованием суперпозиции. Она, в свою очередь, представляет собой распавшееся и нераспавшееся состояния. Соответственно, сидящий в камере кот одновременно и живой, и мертвый. Если открыть ее, то наблюдатель увидит только одно состояние. Вопрос в том, когда перестает существовать система и выбирает одну позицию? Эксперимент направлен на то, чтобы показать неполноту квантовой механики без определенных правил. Они указывают на условия, при которых случается коллапс. Понятно, что кот должен быть или мертвым, или живым, поскольку в реальности не существует состояния смешения. Аналогичное правило действует и в отношении ядра. Оно будет обязательно распавшимся или целым.

Учение о цвете

Ему уделялось особое внимание в лаборатории Экснера. Шредингер изучал теоретический аспект вопроса. Итоги его работы были изложены в статье, опубликованной в 1920 г. В качестве основы ученый использовал не плоский треугольник цветов, а трехмерное пространство с тремя базисными векторами. Чистые спектральные оттенки расположены на поверхности определенной фигуры (конуса). Объем заполняют смешанные цвета (белый, к примеру). Для каждого оттенка предусмотрен свой радиус-вектор. Далее определяется ряд количественных характеристик (яркость, например). Это позволяет объективно сопоставлять относительные значения для разных цветов. Шредингер вводит в трехмерное пространство закономерности римановой геометрии. Минимальное расстояние между двумя точками должно являться количественным показателем отличия цветов. Впоследствии ученый предложил метрику пространства, позволяющую вычислять яркость, согласно закону Вебера-Фехнера. Несколько работ Шредингер посвятил физиологическим особенностям зрительного аппарата, написал обширный обзор по цветовосприятию. В одной из статей он пытался связать чувствительность глаз к свету с различной длиной волны и спектральный состав излучения Солнца. Ученый считал, что палочки, нечувствительные к цвету (рецепторы в сетчатке, отвечающие за ночное видение), появились на начальных стадиях эволюции, еще раньше, чем колбочки. Эти изменения, как утверждал Шредингер, можно обнаружить в строении глаза. Его работы позволили ему приобрести к середине 1920-х гг. репутацию одного из главных специалистов по вопросам исследования цвета. Но с этого времени его внимание было обращено на совсем другие проблемы. Впоследствии к исследованию цветов он больше не возвращался.