Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер ForMemRS [2] ( Великобритания : / ˈ ʃ r ɜː d ɪ ŋ ə , ˈ ʃ r oʊ d ɪ ŋ ə / , США : / ˈ ʃ r oʊ d ɪ ŋ ər / ; [3] Немецкий: [ˈɛɐ̯vɪn ˈʃʁøːdɪŋɐ] ; 12 августа 1887 — 4 января 1961), иногда пишется как Шрёдингер или Шредингер , был австрийским и натурализованным ирландским физиком , лауреатом Нобелевской премии , который разработал фундаментальные результаты в квантовой теории . В частности, он известен тем, что постулировал уравнение Шредингера , уравнение, которое дает способ вычисления волновой функции системы и того, как она динамически изменяется во времени. Он ввел термин « квантовая запутанность », [4] [5] [ 6] и был одним из первых, кто обсудил это, сделав это в 1932 году. [7]
Кроме того, он написал много работ по различным аспектам физики : статистическая механика и термодинамика , физика диэлектриков , теория цвета , электродинамика , общая теория относительности и космология , а также предпринял несколько попыток построить единую теорию поля . В своей книге « Что такое жизнь?» Шредингер обратился к проблемам генетики , рассматривая феномен жизни с точки зрения физики. Он также уделил большое внимание философским аспектам науки, древним и восточным философским концепциям, этике и религии. [8] Он также писал по философии и теоретической биологии. В популярной культуре он наиболее известен своим мысленным экспериментом « Кот Шредингера » . [9] [10]
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 свою работу по квантовой механике, в том же году он покинул Германию из-за своей оппозиции нацизму . В своей личной жизни он жил и со своей женой, и с любовницей, что могло привести к проблемам, заставившим его покинуть свою должность в Оксфорде . Впоследствии, до 1938 года, он занимал должность в Граце , Австрия, до нацистского захвата , когда он бежал, наконец, найдя долгосрочное соглашение в Дублине , Ирландия, где он оставался до выхода на пенсию в 1955 году, и где он имел несколько сексуальных отношений с несовершеннолетними.
Шредингер родился в Эрдберге , Вена , Австрия , 12 августа 1887 года в семье Рудольфа Шредингера (производителя цереклота, ботаника [11] ) [12] и Джорджины Эмилии Бренды Шредингер (урожденной Бауэр) (дочери Александра Бауэра , профессора химии Технического университета Вены ). [13] Он был их единственным ребенком.
Его мать была наполовину австрийского, наполовину английского происхождения; его отец был католиком , а мать — лютеранкой . Сам он был атеистом . [14] Однако он имел сильный интерес к восточным религиям и пантеизму , и он использовал религиозную символику в своих работах. [15] Он также считал, что его научная работа была подходом к божественности в интеллектуальном смысле. [16]
Он также смог выучить английский язык вне школы, так как его бабушка по материнской линии была британкой. [17] В период с 1906 по 1910 год (год получения докторской степени) Шредингер учился в Венском университете у физиков Франца С. Экснера (1849–1926) и Фридриха Хазенёрля (1874–1915). Он получил докторскую степень в Вене у Хазенёрля. Он также проводил экспериментальную работу с Карлом Вильгельмом Фридрихом «Фрицем» Кольраушем. В 1911 году Шредингер стал ассистентом Экснера. [12]
В 1914 году Шредингер получил степень доктора наук ( venia legendi ). Между 1914 и 1918 годами он участвовал в военных работах в качестве офицера в австрийской крепостной артиллерии ( Гориция , Дуино , Систиана , Просекко, Вена). В 1920 году он стал помощником Макса Вина в Йене , а в сентябре 1920 года он получил должность ao. Prof. ( ausserordentlicher Professor ), что примерно соответствует должности Reader (Великобритания) или доцента (США), в Штутгарте . В 1921 году он стал o. Prof. ( ordentlicher Professor , т.е. полный профессор) в Бреслау (ныне Вроцлав, Польша). [12]
В 1921 году он перешел в Цюрихский университет . В 1927 году он стал преемником Макса Планка в Берлинском университете имени Фридриха Вильгельма . В 1933 году Шредингер решил покинуть Германию, поскольку он решительно осуждал антисемитизм нацистов. Он стал членом колледжа Магдалины в Оксфордском университете . Вскоре после прибытия он получил Нобелевскую премию по физике вместе с Полем Дираком . Его положение в Оксфорде не сложилось; его нетрадиционные домашние условия, разделявшие жилые помещения с двумя женщинами, [18] не были приняты. В 1934 году Шредингер читал лекции в Принстонском университете ; ему предложили там постоянную должность, но он ее не принял. Опять же, его желание обосноваться вместе с женой и любовницей могло создать проблему. [19] У него была перспектива получить должность в Эдинбургском университете , но возникли 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 на кафедре физики Аллахабадского университета в Индии. [20]
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 « Кот Шредингера » . [21]
В 1938 году, после аншлюса , у Шрёдингера возникли проблемы в Граце из-за его бегства из Германии в 1933 году и его известной оппозиции нацизму . [22] Он сделал заявление, в котором отрекся от этой оппозиции. [23] Позже он пожалел об этом и объяснил причину Эйнштейну: «Я хотел остаться свободным — и не мог сделать этого без большой двуличности». [23] Однако это не полностью удовлетворило новое устроение, и Университет Граца уволил его с должности за политическую неблагонадежность. Он подвергался преследованиям и получил указание не покидать страну. Однако он и его жена бежали в Италию. Оттуда он отправился на гостевые должности в Оксфорд и Гентский университет . [23] [22]
В том же году он получил личное приглашение от премьер-министра Ирландии , Имона де Валеры , который сам был математиком, поселиться в Ирландии и согласился помочь основать Институт передовых исследований в Дублине. [24] Он переехал на Кинкора-роуд, Клонтарф, Дублин , и жил скромно. На его резиденции в Клонтарфе и по адресу его рабочего места на Меррион-сквер была установлена мемориальная доска . [25] [26] [27] Шредингер считал, что как австриец он имел уникальную связь с Ирландией. В октябре 1940 года писатель из Irish Press взял интервью у Шредингера, который рассказал о кельтском наследии австрийцев, сказав: «Я считаю, что между нами, австрийцами, и кельтами существует более глубокая связь. Говорят, что названия мест в австрийских Альпах имеют кельтское происхождение». [28] 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 также сохранил свое австрийское гражданство. [29] Он написал около 50 дальнейших публикаций на различные темы, включая его исследования единой теории поля . [30]
В 1944 году он написал « Что такое жизнь? », в которой обсуждается негэнтропия и концепция сложной молекулы с генетическим кодом для живых организмов . Согласно мемуарам Джеймса Д. Уотсона « ДНК, секрет жизни» , книга Шредингера вдохновила Уотсона на исследование гена , что привело к открытию структуры двойной спирали ДНК в 1953 году. Аналогичным образом Фрэнсис Крик в своей автобиографической книге «Что за безумная погоня » описал, как на него повлияли рассуждения Шредингера о том, как генетическая информация может храниться в молекулах. [31]
Шредингер оставался в Дублине до выхода на пенсию в 1955 году.
Рукопись «Фрагмент неопубликованного диалога Галилея » [32] того времени вновь всплыла в школе-интернате при Королевском госпитале в Дублине [33] после того, как она была написана для школьного издания «Blue Coat» 1955 года в честь его отъезда из Дублина для назначения на должность заведующего кафедрой физики в Венском университете. [34]
В 1956 году он вернулся в Вену (председатель ad personam ). На важной лекции во время Всемирной энергетической конференции он отказался говорить о ядерной энергии из-за своего скептицизма по этому поводу и вместо этого прочитал философскую лекцию. В этот период Шредингер отошел от определения корпускулярно-волнового дуализма в общепринятой квантовой механике и продвигал только идею волны , вызвав много споров. [35] [36]
Шредингер страдал от туберкулеза и несколько раз в 1920-х годах останавливался в санатории в Арозе в Швейцарии. Именно там он сформулировал свое волновое уравнение. [37] 4 января 1961 года Шредингер умер от туберкулеза в возрасте 73 лет в Вене . [38] Он оставил Энни вдовой и был похоронен в Альпбахе , Австрия, на католическом кладбище. Хотя он не был католиком, священник, отвечавший за кладбище, разрешил похороны, узнав, что Шредингер был членом Папской академии наук . [39]
6 апреля 1920 года Шредингер женился на Аннемари (Анни) Бертель. [38] [40]
Когда он переехал 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. [41] Шредингер лично написал Taoiseach , Имону де Валера , чтобы получить визу для Марч. В октябре 1939 года ménage à trois должным образом обосновались в Дублине. [41] Его жена, Энни (родилась 3 декабря 1896 года), умерла 3 октября 1965 года.
Один из внуков Шредингера, Терри Рудольф , пошел по его стопам как квантовый физик и преподает в Имперском колледже Лондона . [42] [43]
В возрасте 39 лет Шредингер обучал 14-летнюю девочку по имени «Ити» Юнгер. Вальтер Мур рассказывает в своей биографии Шредингера 1989 года, что уроки «включали в себя „изрядное количество ласк и объятий “ », и Шредингер «влюбился в свою ученицу». [44] Мур далее рассказывает, что «вскоре после ее семнадцатилетия они стали любовниками». Отношения продолжались, и в 1932 году она забеременела (тогда ей было 20 лет [45] ). «Эрвин пытался убедить ее родить ребенка; он сказал, что позаботится о нем, но он не предлагал разводиться с [женой] Энни... в отчаянии Ити организовала аборт».
Мур описывает Шредингера как имеющего «комплекс Лолиты». Он цитирует дневник Шредингера того времени, где тот сказал, что «мужчины с сильным, подлинным интеллектом испытывают огромное влечение только к женщинам, которые, образуя самое начало интеллектуальной серии, так же близки к предпочтительным источникам природы, как и они». Статья Irish Times 2021 года резюмировала это как «пристрастие к девочкам-подросткам» и осудила Шредингера как «серийного насильника, чье поведение соответствовало профилю педофила в широко понимаемом смысле этого слова». [46] Внук Шредингера и его мать были недовольны обвинением, выдвинутым Муром, и как только биография была опубликована, их семья прервала с ним связь. [47]
Карло Ровелли отмечает в своей книге «Гельголанд» , что Шредингер «всегда поддерживал несколько отношений одновременно — и не скрывал своего увлечения девочками предподросткового возраста». В Ирландии, пишет Ровелли, он стал отцом детей от двух студенток [48], идентифицированных в статье Der Standard как 26-летняя и женатая политическая активистка неизвестного возраста. [47] Книга Мура описывает оба этих эпизода, давая имя Кейт Нолан в качестве псевдонима для первой и называя другую как Шейлу Мэй, хотя ни одна из них не была студенткой. [49] В книге также описывается эпизод, когда Шредингер был «увлечен» двенадцатилетней девочкой, Барбарой МакЭнти, во время пребывания в Ирландии. Он воздерживался от знаков внимания после «серьёзного слова» от кого-то, а позже «перечислил её среди безответных любовей своей жизни». [50] Этот эпизод из книги был отмечен в статье Irish Times и других. [47]
Уолтер Мур заявил, что отношение Шрёдингера к женщинам было «отношением сторонника мужского превосходства» [51] , но что ему не нравилась «официальная женоненавистничество» в Оксфорде, которая исключала женщин из общества. Хельге Краг в своем обзоре биографии Мура сказал, что «завоевание женщин, особенно очень молодых, было солью жизни для этого искреннего романтика и шовиниста мужского пола». [52]
В январе 2022 года физический факультет Тринити-колледжа в Дублине объявил, что рекомендует переименовать лекционный зал, который с 1990-х годов носит имя Шредингера, в связи с его историей сексуального насилия [53], а также удалить фотографию ученого и рассмотреть возможность переименования одноименной серии лекций. [54]
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 редакторов Handbook of Electricity and Magnetism Шредингер написал статью под названием Dielectrism . В том же году Шредингер дал теоретическую оценку вероятного распределения радиоактивных веществ по высоте, которая необходима для объяснения наблюдаемой радиоактивности атмосферы, и в августе 1913 года выполнил несколько экспериментов в Зеехаме, которые подтвердили его теоретическую оценку и оценку Виктора Франца Гесса. За эту работу Шредингер был удостоен премии Хайтингера (Haitinger-Preis) Австрийской академии наук 1920 года. [55] Другие экспериментальные исследования, проведенные молодым исследователем в 1914 году, включали проверку формул для капиллярного давления в газовых пузырьках и изучение свойств мягкого бета-излучения, создаваемого гамма-лучами, падающими на металлическую поверхность. Последнюю работу он выполнил совместно со своим другом Фрицем Кольраушем. В 1919 году Шредингер провел свой последний физический эксперимент с когерентным светом и впоследствии сосредоточился на теоретических исследованиях. [ необходима цитата ]
В первые годы своей карьеры Шредингер познакомился с идеями старой квантовой теории , развитыми в трудах Эйнштейна, Макса Планка , Нильса Бора , Арнольда Зоммерфельда и др. Эти знания помогли ему работать над некоторыми проблемами теоретической физики , однако австрийский учёный в то время ещё не был готов расстаться с традиционными методами классической физики . [56]
Первые публикации Шрёдингера по атомной теории и теории спектров начали появляться только с начала 1920-х годов, после его личного знакомства с Зоммерфельдом и Вольфгангом Паули и переезда в Германию. В январе 1921 года Шредингер закончил свою первую статью на эту тему о рамках квантования 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 электронные орбиты в атоме с геометрической точки зрения, используя методы, разработанные его другом Германом Вейлем . 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 световых квантов и соображениях энергии и импульса. Ему нравилась идея его учителя Экснера о статистической природе законов сохранения, поэтому он с энтузиазмом воспринял теорию БКС Бора, Ганса Крамерса и Джона К. Слейтера , которая предполагала возможность нарушения этих законов в отдельных атомных процессах (например, в процессе испускания излучения). Хотя эксперимент по совпадению Боте-Гейгера вскоре поставил это под сомнение, идея энергии как статистической концепции была пожизненным увлечением Шредингера, и он обсуждал ее в некоторых отчетах и публикациях. [57]
В январе 1926 года Шредингер опубликовал в Annalen der Physik статью « Quantisierung als Eigenwertproblem » (Квантование как проблема собственных значений ) [58] по волновой механике и представил то, что сейчас известно как уравнение Шредингера. В этой статье он дал «вывод» волнового уравнения для систем, не зависящих от времени, и показал, что оно дает правильные собственные значения энергии для водородоподобного атома. Эта статья была повсеместно отмечена как одно из важнейших достижений двадцатого века и произвела революцию в большинстве областей квантовой механики и, по сути, во всей физике и химии. Вторая статья была представлена всего четыре недели спустя, в которой были решены проблемы квантового гармонического осциллятора , жесткого ротора и двухатомной молекулы , а также был дан новый вывод уравнения Шредингера. Третья статья, опубликованная в мае, показала эквивалентность его подхода к матричной механике Вернера Гейзенберга и дала трактовку эффекта Штарка . Четвертая статья в этой серии показала, как рассматривать проблемы, в которых система изменяется со временем, как в задачах рассеяния. В этой статье он ввел комплексное решение волнового уравнения, чтобы предотвратить возникновение дифференциальных уравнений четвертого и шестого порядков. Шредингер в конечном итоге уменьшил порядок уравнения до одного. [59]
Шредингер не был полностью доволен выводами квантовой теории, называя свою теорию «волновой механикой». [60] [61] Он писал о вероятностной интерпретации квантовой механики, говоря: «Она мне не нравится, и я сожалею, что когда-либо имел с ней дело». (Просто для того, чтобы высмеять копенгагенскую интерпретацию квантовой механики, он придумал знаменитый мысленный эксперимент, названный парадоксом кота Шредингера [62] и, как говорят, гневно жаловался своим студентам, что « теперь проклятые физики из Геттингена используют мою прекрасную волновую механику для вычисления своих дерьмовых матричных элементов » . [63] )
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 общей теории относительности , выполняя эту работу в длительной переписке с Альбертом Эйнштейном. [64] В 1947 году он объявил о результате, «Аффинной теории поля», [65] в докладе в Королевской Ирландской академии, но это объявление было раскритиковано Эйнштейном как «предварительное» и не привело к желаемой единой теории. [64] После провала своей попытки объединения Шредингер отказался от своей работы по объединению и обратился к другим темам. Кроме того, как сообщается, Шредингер никогда не сотрудничал с крупными физиками до конца своей карьеры. [64]
Шредингер имел сильный интерес к психологии , в частности, цветовосприятию и колориметрии (нем. Farbenmetrik ). Он провел довольно много лет своей жизни, работая над этими вопросами, и опубликовал ряд статей в этой области:
Его работа по психологии восприятия цвета следует по стопам Исаака Ньютона , Джеймса Клерка Максвелла и Германа фон Гельмгольца в той же области. Некоторые из этих статей были переведены на английский язык и их можно найти в: Sources of Colour Science , Ed. David L. MacAdam, MIT Press (1970) и в Erwin Schrödinger's Color Theory, Translated with Modern Commentary , Ed. Keith K. Niall, Springer (2017). ISBN 978-3-319-64619-0 doi :10.1007/978-3-319-64621-3.
Шредингер глубоко интересовался философией и находился под влиянием трудов Артура Шопенгауэра и Баруха Спинозы . В своей лекции 1956 года «Разум и материя» он сказал, что «Мир, протяженный в пространстве и времени, есть лишь наше представление ». [66] Это повторение первых слов основного труда Шопенгауэра. Труды Шопенгауэра также познакомили его с индийской философией , в частности с Упанишадами и интерпретацией Адвайта-Веданты . Однажды он придерживался особой линии мысли: «Если мир действительно создан нашим актом наблюдения, то должны быть миллиарды таких миров, по одному для каждого из нас. Как получается, что 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, что существует только одна альтернатива, а именно объединение умов или сознаний. Их множественность лишь кажущаяся, на самом деле есть только один ум. Это учение Упанишад. [67]
В своих лекциях и трудах Шредингер обсуждал такие темы, как сознание , проблема разума и тела , чувственное восприятие , свободная воля и объективная реальность . [67] [68] [69]
Отношение Шрёдингера к отношениям между восточной и западной мыслью было благоразумным, он выражал признательность восточной философии, но при этом признавал, что некоторые идеи не соответствовали эмпирическим подходам к естественной философии. [70] Некоторые комментаторы предполагали, что Шредингер был настолько глубоко погружен в недуалистические ведантические взгляды, что они могли послужить широкой основой или подсознательным вдохновением для большей части его работ, включая работы по теоретической физике. [70] Шредингер выразил симпатию к идее Тат Твам Аси , заявив, что «вы можете броситься плашмя на землю, растянувшись на Матери-Земле , с твердой уверенностью, что вы едины с ней, а она с вами». [71]
Шредингер сказал, что «Сознание не может быть объяснено в физических терминах. Ибо сознание абсолютно фундаментально. Его нельзя объяснить в терминах чего-либо еще». [72]
Философские вопросы, поднятые котом Шредингера, до сих пор обсуждаются и остаются его самым прочным наследием в популярной науке , в то время как уравнение Шредингера является его самым прочным наследием на более техническом уровне. Шредингер является одним из нескольких людей, которых называют «отцом квантовой механики». Большой кратер Шредингер [ 73] на обратной стороне Луны назван в его честь. Международный институт математической физики имени Эрвина Шредингера был основан в Вене в 1992 году. [74]
Портрет Шредингера был главной особенностью дизайна австрийской банкноты достоинством 1000 шиллингов 1983–1997 годов , второй по величине купюры. [75]
В его честь названо здание в Лимерикском университете в Лимерике, Ирландия [76] , а также «Центр Эрвина Шрёдингера» в Адлерсхофе в Берлине [77] и Маршрут Шрёдингера в ЦЕРНе в Превессене , Франция.
126-я годовщина со дня рождения Шредингера в 2013 году была отмечена в Google Doodle . [78] [79]
См. также Список вещей, названных в честь Эрвина Шредингера .
В представлении научной проблемы другой игрок — добрый Господь. Он не только поставил проблему, но и придумал правила игры, но они не полностью известны, половину из них вам предстоит открыть или вывести. Я очень удивлен, что научная картина реального мира вокруг меня очень несовершенна. Она дает много фактической информации, упорядочивает весь наш опыт в великолепном последовательном порядке, но ужасно молчит обо всем, что действительно близко нашему сердцу, что действительно имеет для нас значение. Она не может сказать нам ни слова о красном и синем, горьком и сладком, физической боли и физическом наслаждении; она ничего не знает о прекрасном и уродливом, хорошем или плохом, Боге и вечности. Наука иногда претендует на то, чтобы отвечать на вопросы в этих областях, но ответы очень часто настолько глупы, что мы не склонны воспринимать их всерьез. Я довольно кратко упомяну здесь пресловутый атеизм науки. Теисты упрекают ее в этом снова и снова. Несправедливо. Личного Бога нельзя встретить в картине мира, которая становится доступной только ценой исключения из нее всего личного. Мы знаем, что всякий раз, когда Бог переживается, это переживание точно такое же реальное, как непосредственное чувственное впечатление, такое же реальное, как собственная личность. Как таковой Он должен отсутствовать в пространственно-временной картине. «Я не встречаюсь с Богом в пространстве и времени», — так говорит честный научный мыслитель, и по этой причине его упрекают те, в чьем катехизисе тем не менее утверждается: «Бог есть Дух». Откуда пришел я и куда иду я? Это великий непостижимый вопрос, один и тот же для каждого из нас. На него у науки нет ответа
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )Лекционный театр Шредингера будет переименован в Физический лекционный театр, как он был известен в начале-середине 20-го века. ... «...было ясно, что подавляющее большинство как сотрудников, так и студентов теперь выступают за изменение названия [лекционного театра] в здании Фицджеральда, которое носит его имя с 1990-х годов» ... «Нынешний подход продолжает чтить неоспоримый научный вклад Эрвина Шредингера, признавая при этом тревожную информацию — большую часть из собственных дневников Шредингера, — которая теперь также известна». ... портрет Шредингера будет удален из здания Фицджеральда.
