Ервин Шрьодингер и експериментът с котки на Шрьодингер

Ервин Рудолф Йозеф Александър Шрьодингер (роден на 12 август 1887 г. във Виена, Австрия) е физик, който провежда новаторска работа в квантова механика, поле, което изучава как енергията и материята се държат при много малки мащаби на дължината. През 1926 г. Шрьодингер разработва уравнение, което предвижда къде в атом ще бъде разположен електрон. През 1933 г. получава а Нобелова награда за тази работа, заедно с физик Пол Дирак.

Бързи факти: Ервин Шрьодингер

Шрьодингер може би е по-известен с „Котка на Шрьодингер, “Мисловен експеримент, който той разработва през 1935 г., за да илюстрира проблеми с обща интерпретация на квантовата механика.

Шрьодингер беше единственото дете на Рудолф Шрьодингер - работник от фабриката за линолеум и клей, който имаше наследява бизнеса от баща си - и Джорджина, дъщеря на професор по химия на Рудолф. Възпитанието на Шрьодингер подчертава културната оценка и напредък както в науката, така и в изкуството.

Шрьодингер беше възпитан от преподавател и от баща си у дома. На 11-годишна възраст постъпва в Академише гимназия във Виена, училище, фокусирано върху класическото образование и обучение по физика и математика. Там той се радваше да учи класически езици, чужда поезия, физика и математика, но мразеше да запаметява това, което нарича „случайни“ дати и факти.

Шрьодингер продължава обучението си във Виенския университет, в който постъпва през 1906 г. Той печели докторска степен по физика през 1910 г. под ръководството на Фридрих Хасенхорл, когото Шрьодингер счита за едно от най-големите си интелектуални влияния. Хасенхорл е ученик на физика Лудвиг Болцман, известен учен, известен с работата си в статистическа механика.

След като Schrödinger получи докторска степен, той работи като асистент на Франц Екснер, друг студент от Болцман, докато не бъде изготвен в началото на Първата световна война.

През 1920 г. Шрьодингер се жени за Анемари Бертел и се премества с нея в Йена, Германия, за да работи като асистент на физика Макс Виен. Оттам той за кратко време става преподавател в редица университети, като първо става младши професор в Щутгарт, след това редовен професор в Бреслау, преди да се присъедини към университета в Цюрих като професор в 1921. Последвалите шест години на Шрьодингер в Цюрих бяха едни от най-важните в професионалната му кариера.

В университета в Цюрих Шрьодингер разработва теория, която значително усъвършенства разбирането на квантовата физика. Той публикува поредица от документи - около един на месец - за вълновата механика. По-специално първата книга, „Квантоване като проблем на собствената стойност, "въведе това, което ще стане известно като Уравнение на Шрьодингер, сега централна част от квантовата механика. Шрьодингер е носител на Нобелова награда за това откритие през 1933г.

Уравнението на Шрьодингер математически описва "вълнообразната" природа на системите, управлявани от квантовата механика. С това уравнение Шрьодингер предостави начин не само да изучи поведението на тези системи, но и да предвиди как се държат. Въпреки че имаше много начални дебати за това какво означава уравнението на Шрьодингер, в крайна сметка учените го интерпретираха като вероятността да се намери електрон някъде в космоса.

Шрьодингер формулира този мисловен експеримент в отговор на Копенхагенско тълкуване на квантовата механика, която гласи, че частица, описана от квантовата механика, съществува във всички възможни състояния едновременно, докато не бъде наблюдавана и не е принудена да избере едно състояние. Ето един пример: помислете за светлина, която може да свети или червена, или зелена. Когато не гледаме към светлината, приемаме, че и двете са червени и зелено. Когато го гледаме обаче, светлината трябва да се принуди да бъде или червена, или зелена и това е цветът, който виждаме.

Шрьодингер не беше съгласен с това тълкуване. Той създаде различен мисловен експеримент, наречен котката на Шрьодингер, за да илюстрира притесненията си. При експеримента на Шрьодингер с котка котка се поставя вътре в запечатана кутия с радиоактивно вещество и отровен газ. Ако радиоактивното вещество се разпадне, то ще освободи газа и ще убие котката. Ако не, котката щеше да е жива.

Тъй като не знаем дали котката е жива или мъртва, тя се счита и двете живи и мъртви, докато някой не отвори кутията и види сам за себе си какво е състоянието на котката. По този начин, просто като погледнете в кутията, някой магически е направил котката жива или мъртва, въпреки че това е невъзможно.

Шрьодингер не е оставил много информация за учените и теориите, които са повлияли на работата му. Въпреки това историците са събрали някои от тези влияния, които включват:

• Луи дьо Бройл, физик, въведе концепцията за „въпрос вълни. "Шрьодингер бе прочел тезата на Де Бройли, както и бележка под линия, написана от Алберт Айнщайн, което говори положително за работата на Броли. Шрьодингер също беше помолен да обсъди работата на Броли на семинар, организиран както от Университета в Цюрих, така и от друг университет, ETH Цюрих.
• Болцман. Шрьодингер смята статистическия подход на Болцман към физиката за своята „първа любов в науката“ и голяма част от научното му образование следва в традицията на Болтцман.
• Предишната работа на Шрьодингер върху квантовата теория на газовете, която е изследвала газовете от гледна точка на квантовата механика. В една от своите доклади за квантовата теория на газовете, „За теорията на газа на Айнщайн“, Шрьодингер прилага теорията на Дьо Брой на материални вълни, за да обясни поведението на газовете.

През 1933 г., същата година, когато печели Нобелова награда, Шрьодингер подава оставка на професора си в университета на Берлин, към който той се присъедини през 1927 г. в отговор на нацисткото превземане на Германия и уволнението на евреин учени. Впоследствие се премества в Англия, а по-късно и в Австрия. През 1938 г. обаче Хитлер нахлува в Австрия, принуждавайки Шрьодингер, вече утвърден антинацист, да избяга в Рим.

През 1939 г. Шрьодингер се премества в Дъблин, Ирландия, където остава до завръщането си във Виена през 1956 г. Шрьодингер умира от туберкулоза на 4 януари 1961 г. във Виена, градът, в който е роден. Той беше на 73 години.

• Фишер Е. Всички сме аспекти на едно единствено същество: Въведение в Ервин Шрьодингер.Soc Res, 1984; 51(3): 809-835.
• Хайтлер W. “Ервин Шрьодингер, 1887-1961.” Биогр Мем сътрудници Royal Soc, 1961; 7: 221-228.
• Майстори Б. “Пътят на Ервин Шрьодингер към механиката на вълните.” Opt Photonics News, 2014; 25(2): 32-39.
• Moore W. Schrödinger: Живот и мисъл. Cambridge University Press; 1989.
• Schrödinger: Столетен празник на полимат. Ед. Клайв Килмистър, Cambridge University Press; 1987.
• Schrödinger E. “Quantisierung als Eigenwertproblem, erste Mitteilung.”Ан. Физ., 1926; 79: 361-376.
• Терези Д. Самотният рейнджър на квантовата механика. Уебсайтът на New York Times. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html. 1990.