Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шрёдингер ( Великобритания : / ˈ ʃ r ɜː d ɪ ŋ ər / , США : / ʃ r oʊ -/ ; [2] немецкий: [ˈɛɐ̯vɪn ˈʃʁøːdɪŋɐ] ; 12 августа 1887 г. - 4 января 1961 г.), иногда пишется как Шредингер или Шредингер , был лауреатом Нобелевской премии австрийским и натурализованным ирландским физиком , который разработал фундаментальные результаты в квантовой теории . В частности, он получил признание за постулирование уравнения Шрёдингера — уравнения, которое позволяет вычислить волновую функцию системы и понять, как она динамически изменяется во времени . Он ввёл термин « квантовая запутанность », [3] [4] [5] и был первым, кто обсудил его, сделав это в 1932 году. [6]
Кроме того, он написал множество работ по различным аспектам физики : статистической механике и термодинамике , физике диэлектриков, теории цвета , электродинамике , общей теории относительности и космологии , а также предпринял несколько попыток построить единую теорию поля . В своей книге «Что такое жизнь?» Шрёдингер обратился к проблемам генетики, взглянув на явление жизни с точки зрения физики. Он также уделял большое внимание философским аспектам науки, древним и восточным философским концепциям, этике и религии. [7] Он также писал по философии и теоретической биологии. В массовой культуре он наиболее известен своим мысленным экспериментом « Кот Шрёдингера ». [8] [9]
Проведя большую часть своей жизни в качестве академика, занимая должности в различных университетах, Шредингер вместе с Полем Дираком получил Нобелевскую премию по физике в 1933 году за свои работы по квантовой механике; в том же году он покинул Германию из-за своей оппозиции нацизму . В личной жизни он жил как со своей женой, так и со своей любовницей, что, возможно, привело к проблемам, из-за которых он покинул свою должность в Оксфорде . Впоследствии, до 1938 года, он занимал должность в Граце , Австрия, до захвата власти нацистами , когда он бежал, наконец найдя долгосрочное соглашение в Дублине , Ирландия, где он оставался до выхода на пенсию в 1955 году и где у него было несколько сексуальных отношений с несовершеннолетние. Он умер в Вене от туберкулеза, когда ему было 73 года.
Шредингер родился в Эрдберге , Вена , Австрия , 12 августа 1887 года в семье Рудольфа Шредингера (производителя ткани, ботаника [10] ) [11] и Джорджины Эмилии Бренды Шрёдингер (урожденной Бауэр) (дочери Александра Бауэра). , профессор химии Венского технического университета ). [12] Он был их единственным ребенком.
Его мать была наполовину австрийкой, наполовину англичанкой; его отец был католиком , а мать была лютеранкой . Он сам был атеистом . [13] Однако у него был сильный интерес к восточным религиям и пантеизму , и он использовал религиозную символику в своих работах. [14] Он также считал, что его научная работа представляет собой подход к Божественности в интеллектуальном смысле. [15]
Он также мог изучать английский язык вне школы, поскольку его бабушка по материнской линии была британкой. [16] Между 1906 и 1910 годами (год, когда он получил докторскую степень) Шредингер учился в Венском университете у физиков Франца С. Экснера (1849–1926) и Фридриха Хазенёрля (1874–1915). Докторскую степень он получил в Вене под руководством Хазенёрля. Он также проводил экспериментальную работу с Карлом Вильгельмом Фридрихом «Фрицем» Кольраушем. В 1911 году Шредингер стал помощником Экснера. [11]
В 1914 году Шрёдингер получил хабилитацию ( venia Legendi ). В период с 1914 по 1918 год участвовал в военной работе в должности офицера артиллерии австрийских крепостей ( Гориция , Дуино , Систиана , Просекко, Вена). В 1920 году он стал помощником Макса Вина в Йене , а в сентябре 1920 года достиг должности ао. Профессор ( ausserordentlicher Professor ), примерно эквивалентный Ридеру (Великобритания) или доценту (США), в Штутгарте . В 1921 году он стал о. Проф. ( ordentlicher Professor , т.е. полный профессор) в Бреслау (ныне Вроцлав, Польша). [11]
В 1921 году он переехал в Цюрихский университет . В 1927 году он сменил Макса Планка в Университете Фридриха Вильгельма в Берлине. В 1933 году Шредингер решил покинуть Германию, поскольку категорически не одобрял антисемитизм нацистов. Он стал членом Колледжа Магдалины Оксфордского университета . Вскоре после приезда он получил Нобелевскую премию вместе с Полем Дираком . Его положение в Оксфорде не сложилось; его нетрадиционные домашние условия, когда он делил жилое помещение с двумя женщинами, [17] не были встречены признанием. В 1934 году Шрёдингер читал лекции в Принстонском университете ; ему предложили там постоянную должность, но он не принял ее. Опять же, его желание поселиться с женой и любовницей могло создать проблему. [18] У него была перспектива получить должность в Эдинбургском университете , но произошли задержки с визой, и в конце концов он занял должность в Университете Граца в Австрии в 1936 году. Он также принял предложение занять должность заведующего кафедрой. физики, Аллахабадский университет в Индии. [19]
В разгар этих проблем с пребыванием в должности в 1935 году, после обширной переписки с Альбертом Эйнштейном , он предложил то, что сейчас называется мысленным экспериментом с котом Шредингера . [20]
В 1938 году, после аншлюса , у Шредингера были проблемы в Граце из-за его бегства из Германии в 1933 году и его известного противостояния нацизму . [21] Он выступил с заявлением, в котором отрекся от этой оппозиции (позже он пожалел об этом и объяснил причину Эйнштейну ). [22] Однако это не полностью успокоило новое правление, и Университет Граца уволил его с поста за политическую ненадежность. Он подвергся преследованиям, и ему было приказано не покидать страну. Однако он и его жена бежали в Италию. Оттуда он отправился на выездные должности в Оксфордском и Гентском университетах . [22] [21]
В том же году он получил личное приглашение от ирландского премьера Эамона де Валеры , который сам был математиком, поселиться в Ирландии и согласился помочь в создании Института перспективных исследований в Дублине. [23] Он переехал на Кинкора-роуд, Клонтарф, Дублин , и жил скромно. Мемориальная доска установлена в его резиденции в Клонтарфе и по адресу его работы на Меррион-сквер . [24] [25] [26] Шрёдингер считал, что, будучи австрийцем, он имел уникальные отношения с Ирландией. В октябре 1940 года писатель из Irish Press взял интервью у Шредингера, который говорил о кельтском наследии австрийцев, говоря: «Я считаю, что между нами, австрийцами, и кельтами существует более глубокая связь. Говорят, что названия мест в австрийских Альпах имеют кельтское происхождение. источник." [27] Он стал директором Школы теоретической физики в 1940 году и оставался там в течение 17 лет. Он стал натурализованным гражданином Ирландии в 1948 году, но сохранил при этом австрийское гражданство. [28] Он написал около 50 дальнейших публикаций по различным темам, включая исследования единой теории поля . [29]
В 1944 году он написал «Что такое жизнь?» , который содержит обсуждение негэнтропии и концепции сложной молекулы с генетическим кодом живых организмов . Согласно мемуарам Джеймса Д. Уотсона « ДНК, тайна жизни », книга Шрёдингера вдохновила Уотсона на исследование гена , что привело к открытию структуры двойной спирали ДНК в 1953 году. Точно так же Фрэнсис Крик в своей автобиографической книге В книге What Mad Pursuit описывалось, как на него повлияли предположения Шрёдингера о том, как генетическая информация может храниться в молекулах. [30]
Шредингер оставался в Дублине до выхода на пенсию в 1955 году.
Рукопись «Фрагмент из неопубликованного диалога Галилея» [31] того времени недавно вновь появилась в школе-интернате Королевской больницы в Дублине [32] после того, как она была написана для школьного издания «Синего пальто» 1955 года, чтобы отпраздновать его отъезд из Дублина в занять должность заведующего кафедрой физики Венского университета. [33]
В 1956 году он вернулся в Вену (председатель совета директоров ). На важной лекции во время Всемирной энергетической конференции он отказался говорить о ядерной энергетике из-за своего скептицизма по этому поводу и вместо этого прочитал философскую лекцию. В этот период Шредингер отошел от основного квантовомеханического определения дуальности волна-частица и продвигал только волновую идею , вызвав много споров. [34] [35]
Шредингер болел туберкулезом и несколько раз в 1920-е годы останавливался в санатории в Арозе в Швейцарии. Именно там он сформулировал свое волновое уравнение. [36] 4 января 1961 года Шредингер умер от туберкулеза в возрасте 73 лет в Вене . [37] Он оставил Анни вдовой и был похоронен в Альпбахе , Австрия, на католическом кладбище. Хотя он не был католиком, священник, отвечающий за кладбище, разрешил захоронение, узнав, что Шредингер был членом Папской академии наук . [38]
6 апреля 1920 года Шредингер женился на Аннемари (Анни) Бертель. [37] [39]
Когда он эмигрировал в Ирландию в 1938 году, он получил визы для себя, своей жены, а также еще одной женщины, Хильды Марч. Марч была женой австрийского коллеги, и Шредингер родил от нее дочь в 1934 году. [40] Шредингер написал Taoiseach лично Эамону де Валере , чтобы получить визу на март. В октябре 1939 года ménage à trois должным образом обосновался в Дублине. [40] Его жена Анни (родилась 3 декабря 1896 г.) умерла 3 октября 1965 г.
Один из внуков Шредингера, Терри Рудольф , пошел по его стопам как квантовый физик и преподает в Имперском колледже Лондона . [41] [42]
В возрасте 39 лет Шредингер обучал 14-летнего мальчика по имени Ити Юнгер. Уолтер Мур рассказывает в своей биографии Шредингера 1989 года, что уроки «включали «изрядное количество ласк и объятий»», и Шредингер «влюбился в своего ученика». [43] Далее Мур рассказывает, что «вскоре после ее семнадцатого дня рождения они стали любовниками». Отношения продолжились, и в 1932 году она забеременела (тогда ей было 19 лет). «Эрвин пытался убедить ее родить ребенка; он сказал, что позаботится о нем, но не предлагал развестись с [женой] Анни… в отчаянии Ити устроил аборт».
Мур описывает, что у Шрёдингера «комплекс Лолиты». Он цитирует дневник Шредингера того времени, где он сказал, что «мужчин с сильным, подлинным интеллектом чрезвычайно привлекают только женщины, которые, образуя самое начало интеллектуального ряда, так же близко связаны с предпочтительными источниками природы, как и они». В статье Irish Times в 2021 году это было резюмировано как «пристрастие к девочкам-подросткам», а Шредингер назван «серийным насильником, поведение которого соответствовало профилю педофила в широко понимаемом смысле этого термина» [44]. Внук Шрёдингера и его мать были недовольны обвинением Мура, и как только биография была опубликована, их семья разорвала с ним связь. [45]
Карло Ровелли отмечает в своей книге «Гельголанд» , что Шредингер «всегда поддерживал сразу несколько отношений - и не скрывал своего увлечения девочками подросткового возраста». В Ирландии, как пишет Ровелли, он стал отцом детей от двух студентов [46] , указанных в статье Der Standard как 26-летнего женатого политического активиста неизвестного возраста. [45] В книге Мура описаны оба этих эпизода, в качестве псевдонима для первого дается имя Кейт Нолан, а для второго - Шейла Мэй, хотя ни один из них не был студенткой. [47] В книге также описан эпизод, когда Шредингер «увлекся» двенадцатилетней девочкой Барбарой МакЭнти во время пребывания в Ирландии. Он отказался от внимания после «серьезного слова» от кого-то, а позже «причислил ее к безответной любви всей своей жизни». [48] Этот эпизод из книги был освещен в статье Irish Times и других статьях. [45]
Уолтер Мур заявил, что отношение Шредингера к женщинам было «отношением сторонника мужского превосходства», [49] , но ему не нравилось «официальное женоненавистничество» в Оксфорде, которое социально исключало женщин. Хельге Краг в своем обзоре биографии Мура сказал, что «покорение женщин, особенно очень молодых, было солью жизни для этого искреннего романтика и мужчины-шовиниста». [50]
В январе 2022 года физический факультет Дублинского Тринити-колледжа объявил, что порекомендует переименовать лекционный зал, носивший имя Шредингера с 1990-х годов, в свете его истории сексуального насилия [51] , а фотографию ученого убрать. и будет рассмотрен вопрос о переименовании одноименного цикла лекций. [52] На веб-странице колледжа «История физического факультета» в настоящее время размещена фотография с надписью «Вид на стойку регистрации и доску в лекционном зале по физике». [53]
В начале своей жизни Шредингер экспериментировал в области электротехники , атмосферного электричества и атмосферной радиоактивности , но обычно он работал со своим бывшим учителем Францем Экснером. Он также изучал теорию колебаний , теорию броуновского движения и математическую статистику . В 1912 году по просьбе редакции «Справочника по электричеству и магнетизму » Шрёдингер написал статью под названием «Диэлектризм» . В том же году Шредингер дал теоретическую оценку вероятного распределения радиоактивных веществ по высоте, которая необходима для объяснения наблюдаемой радиоактивности атмосферы, а в августе 1913 года провел несколько экспериментов в Зехаме, подтвердивших его теоретическую оценку и оценку Виктора Франца Гесса. . За эту работу Шредингер был удостоен в 1920 году премии Хайтингера (Haitinger-Preis) Австрийской академии наук. [54] Другими экспериментальными исследованиями, проведенными молодым исследователем в 1914 году, были проверка формул для капиллярного давления в газовых пузырьках и изучение свойств мягкого бета-излучения, создаваемого гамма-лучами, падающими на металлическую поверхность. Последнюю работу он исполнил вместе со своим другом Фрицем Кольраушем. В 1919 году Шрёдингер выполнил свой последний физический эксперимент по когерентному свету и впоследствии сосредоточился на теоретических исследованиях. [ нужна цитата ]
В первые годы своей карьеры Шрёдингер познакомился с идеями старой квантовой теории , развитыми в работах Макса Планка , Альберта Эйнштейна , Нильса Бора , Арнольда Зоммерфельда и других. Эти знания помогли ему в работе над некоторыми проблемами теоретической физики , однако австрийский учёный в то время ещё не был готов расстаться с традиционными методами классической физики . [55]
Первые публикации Шредингера по теории атома и теории спектра стали появляться лишь с начала 1920-х годов, после его личного знакомства с Зоммерфельдом и Вольфгангом Паули и переезда в Германию. В январе 1921 года Шрёдингер закончил свою первую статью на эту тему, об обосновании эффекта Бора-Зоммерфельда взаимодействия электронов на некоторых особенностях спектров щелочных металлов. Особый интерес для него представляло введение релятивистских соображений в квантовую теорию. Осенью 1922 года он проанализировал орбиты электронов в атоме с геометрической точки зрения, используя методы, разработанные математиком Германом Вейлем (1885–1955). Эта работа, в которой было показано, что квантовые орбиты связаны с определенными геометрическими свойствами, стала важным шагом в предсказании некоторых особенностей волновой механики . Ранее в том же году он создал уравнение Шредингера релятивистского эффекта Доплера для спектральных линий, основанное на гипотезе квантов света и соображениях энергии и импульса. Ему понравилась идея своего учителя Экснера о статистической природе законов сохранения, поэтому он с энтузиазмом воспринял статьи Бора, Крамерса и Слейтера , в которых предполагалась возможность нарушения этих законов в отдельных атомных процессах (например, в процесс испускания радиации). Хотя эксперименты Ганса Гейгера и Вальтера Боте вскоре поставили это под сомнение, идея энергии как статистической концепции всю жизнь привлекала Шредингера, и он обсуждал ее в некоторых отчетах и публикациях. [56]
В январе 1926 года Шредингер опубликовал в журнале Annalen der Physik статью « Quantisierung als Eigenwertproblem » (Квантование как проблема собственных значений ) [57] по волновой механике и представил то, что сейчас известно как уравнение Шредингера . В этой статье он дал «вывод» волнового уравнения для независимых от времени систем и показал, что оно дает правильные собственные значения энергии для водородоподобного атома. Эта статья была повсеместно отмечена как одно из наиболее важных достижений двадцатого века и произвела революцию в большинстве областей квантовой механики, а также во всей физике и химии. Всего четыре недели спустя была представлена вторая статья, в которой были решены проблемы квантового гармонического осциллятора , жесткого ротора и двухатомных молекул , а также дан новый вывод уравнения Шредингера. Третья статья, опубликованная в мае, показала эквивалентность его подхода подходу Гейзенберга и дала трактовку эффекта Штарка . Четвертая статья из этой серии показала, как решать задачи, в которых система изменяется со временем, например, задачи рассеяния. В этой статье он представил комплексное решение волнового уравнения , чтобы предотвратить появление дифференциальных уравнений четвертого и шестого порядков. Шредингер в конечном итоге снизил порядок уравнения до единицы. [58]
Шредингера не совсем устраивали последствия квантовой теории, называя свою теорию «волновой механикой». [59] [60] Он написал о вероятностной интерпретации квантовой механики, сказав: «Мне это не нравится, и мне жаль, что я когда-либо имел к этому какое-то отношение». (Именно для того, чтобы высмеять копенгагенскую интерпретацию квантовой механики, он придумал знаменитый мысленный эксперимент под названием « парадокс кошки Шрёдингера» [61] и, как говорят, гневно жаловался своим ученикам, что « теперь проклятые геттингенские физики используют мою прекрасную волновую механику для вычислений». их дерьмовые матричные элементы . " [62] )
После своей работы по квантовой механике Шредингер посвятил значительные усилия работе над единой теорией поля , которая объединила бы гравитацию , электромагнетизм и ядерные силы в рамках базовой теории относительности , выполняя эту работу в расширенной переписке с Альбертом Эйнштейном. [63] В 1947 году он объявил о результате, «Теория аффинного поля», [64] в докладе в Королевской ирландской академии, но это заявление было раскритиковано Эйнштейном как «предварительное» и не привело к желаемой единой теории. [63] После провала попытки объединения Шредингер отказался от работы над объединением и обратился к другим темам. Кроме того, как сообщается, Шредингер никогда не сотрудничал с крупными физиками до конца своей карьеры. [63]
Шредингер сильно интересовался психологией , в частности цветовосприятием и колориметрией (нем. Farbenmetrik ). Он посвятил этим вопросам немало лет своей жизни и опубликовал ряд статей в этой области:
Его работа по психологии восприятия цвета следует за шагами Ньютона , Максвелла и фон Гельмгольца в той же области. Некоторые из этих статей были переведены на английский язык, и их можно найти в: Sources of Color Science , Ed. Дэвид Л. МакАдам, MIT Press (1970) и в « Теории цвета Эрвина Шредингера, переведенной с современными комментариями» , под ред. Кейт К. Найл, Спрингер (2017). ISBN 978-3-319-64619-0 doi : 10.1007/978-3-319-64621-3.
Шрёдингер имел глубокий интерес к философии и находился под влиянием работ Артура Шопенгауэра и Баруха Спинозы . В своей лекции «Разум и материя» 1956 года он сказал, что «Мир, простирающийся в пространстве и времени, — это всего лишь наше представление ». [65] Это повторение первых слов основного произведения Шопенгауэра. Работы Шопенгауэра также познакомили его с индийской философией , в частности с интерпретацией Упанишад и Адвайта Веданты . Однажды он придерживался определенной мысли: «Если мир действительно создан нашим актом наблюдения, таких миров должно быть миллиарды, по одному для каждого из нас. Почему ваш мир и мой мир одинаковы? Если что-то происходит в моем мире, происходит ли это и в вашем мире? Что заставляет все эти миры синхронизироваться друг с другом?».
«Очевидно, существует только одна альтернатива, а именно объединение умов или сознаний. Их множественность только кажущаяся, на самом деле существует только один разум. Это учение Упанишад». [66]
В своих лекциях и трудах Шрёдингер обсуждал такие темы, как сознание , проблема разума и тела , чувственное восприятие , свободная воля и объективная реальность . [66] [67] [68]
Отношение Шрёдингера к отношениям между восточной и западной мыслью было благоразумным, он выражал высокую оценку восточной философии, но при этом признавал, что некоторые идеи не соответствуют эмпирическим подходам к натурфилософии. [69] Некоторые комментаторы предполагают, что Шрёдингер был настолько глубоко погружен в недуалистическую точку зрения, подобную ведантической, что она могла служить широкой основой или подсознательным источником вдохновения для большей части его работ, включая работы по теоретической физике. [69] Шредингер выразил симпатию к идее тат твам аси , заявив, что «вы можете броситься на землю, растянувшись на Матери-Земле , с определенным убеждением, что вы едины с ней, а она с вами». [70]
Шредингер сказал: «Сознание не может быть объяснено в физических терминах . Поскольку сознание абсолютно фундаментально. Его нельзя объяснить с точки зрения чего-либо еще». [71]
Философские вопросы, поднятые котом Шрёдингера, до сих пор обсуждаются и остаются его самым прочным наследием в популярной науке , в то время как уравнение Шредингера — его самое прочное наследие на более техническом уровне. Шрёдингер — один из нескольких человек, которых называют « отцом квантовой механики ». В его честь назван большой кратер Шрёдингер [ 72] на обратной стороне Луны . Международный институт математической физики Эрвина Шредингера был основан в Вене в 1992 году. [73]
Портрет Шредингера был главной особенностью дизайна австрийской банкноты номиналом 1000 шиллингов 1983–1997 годов , второго по величине номинала. [74]
Его именем названо здание в Университете Лимерика в Лимерике, Ирландия, [75], а также «Центр Эрвина Шрёдингера» в Адлерсхофе в Берлине [76] и Маршрут Шрёдингера в ЦЕРН , Превессен , Франция.
126-летие со дня рождения Шредингера в 2013 году было отмечено дудлом Google . [77] [78]
Кот Шредингера назван в его честь. См. также Список вещей, названных в честь Эрвина Шрёдингера .
В представлении научной проблемы другой игрок — добрый Господь. Он не только поставил задачу, но и разработал правила игры — но они не полностью известны, половину из них вам предстоит открыть или вывести. Я очень удивлен тем, что научная картина реального мира вокруг меня очень несовершенна. Оно дает много фактической информации, приводит в великолепный порядок весь наш опыт, но устрашающе умалчивает обо всем, что действительно близко нашему сердцу, что действительно имеет для нас значение. Оно не может сказать нам ни слова о красном и синем, горьком и сладком, физической боли и телесном наслаждении; он ничего не знает о прекрасном и безобразном, хорошем и плохом, Боге и вечности. Наука иногда претендует на ответы на вопросы в этих областях, но ответы очень часто настолько глупы, что мы не склонны воспринимать их всерьез. Я совсем кратко упомяну здесь пресловутый атеизм науки. Теисты упрекают его в этом снова и снова. Несправедливо. Личный Бог не может встретиться в картине мира, которая становится доступной только ценой исключения из нее всего личного. Мы знаем, что всякий раз, когда переживается Бог, это переживание столь же реально, как прямое чувственное впечатление, столь же реально, как и собственная личность. Таким образом, Он должен отсутствовать в пространственно-временной картине. «Я не встречаюсь с Богом в пространстве и времени», — так говорит честный научный мыслитель, и за это его упрекают те, в чьем катехизисе все-таки сказано: «Бог есть Дух». Откуда я пришел и куда я иду? Это великий непостижимый вопрос, один и тот же для каждого из нас. У науки нет ответа на этот вопрос
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )Лекционный театр Шрёдингера будет переименован в Лекционный театр по физике, как он был известен в начале-середине 20 века. ... «...было ясно, что подавляющее большинство как сотрудников, так и студентов теперь выступают за изменение названия лекционного зала в здании Фицджеральда, который носит его имя с 1990-х годов» ... «Нынешний подход продолжает чтить бесспорный научный вклад Эрвина Шрёдингера, одновременно признавая тревожную информацию – большая часть которой взята из собственных дневников Шредингера – которая теперь также известна». ... из здания Фицджеральда уберут портрет Шрёдингера.
