Эрвин Шредингер и эксперимент Шредингера с кошкой

Эрвин Рудольф Йозеф Александр Шредингер (родился 12 августа 1887 года в Вене, Австрия) был физиком, который проводил новаторские работы в квантовая механикаполе, которое изучает, как энергия и вещество ведут себя в очень малых масштабах длины. В 1926 году Шредингер разработал уравнение, которое предсказывало, где электрон будет находиться в атоме. В 1933 году он получил Нобелевская премия за эту работу вместе с физиком Пол Дирак.

Быстрые факты: Эрвин Шредингер

Шредингер может быть более известен как «Кот Шредингера«Мысленный эксперимент, который он разработал в 1935 году, чтобы проиллюстрировать проблемы с общей интерпретацией квантовой механики.

Шредингер был единственным ребенком Рудольфа Шредингера - работника фабрики по производству линолеума и клеенки унаследовал бизнес от своего отца - и Джорджина, дочери профессора химии Рудольфа. Воспитание Шредингера подчеркивало культурную признательность и прогресс в науке и искусстве.

Шредингер получил образование от наставника и его отца дома. В возрасте 11 лет он поступил в Академическую гимназию в Вене, которая специализируется на классическом образовании и обучении физике и математике. Там он любил изучать классические языки, иностранную поэзию, физику и математику, но ненавидел запоминать то, что он называл «случайными» датами и фактами.

Шредингер продолжил обучение в Венском университете, в который он поступил в 1906 году. Он получил докторскую степень в области физики в 1910 году под руководством Фридриха Хазенёрля, которого Шредингер считал одним из своих величайших интеллектуальных влияний. Hasenöhrl был студентом физика Людвига Больцмана, известного ученого, известного своей работой в статистическая механика.

После того, как Шредингер получил докторскую степень, он работал ассистентом у Франца Экснера, еще одного ученика Больцмана, пока не был подготовлен в начале Первая Мировая Война.

В 1920 году Шредингер женился на Аннемари Бертель и переехал с ней в Йену, Германия, чтобы работать ассистентом физика Макса Вена. Оттуда он стал преподавателем в нескольких университетах за короткий период времени, сначала став младшим профессор в Штутгарте, затем полный профессор в Бреслау, прежде чем поступить в Цюрихский университет в качестве профессора в 1921. Последующие шесть лет Шредингера в Цюрихе были одними из самых важных в его профессиональной карьере.

В Цюрихском университете Шредингер разработал теорию, которая значительно продвинула понимание квантовой физики. Он опубликовал серию работ - около одной в месяц - по волновой механике. В частности, первая статья «Квантование как проблема собственных значений"ввел то, что станет известным как Уравнение Шредингера, теперь центральная часть квантовой механики. Шредингер был удостоен Нобелевской премии за это открытие в 1933 году.

Уравнение Шредингера математически описывает «волнообразную» природу систем, управляемых квантовой механикой. С помощью этого уравнения Шредингер предоставил способ не только изучить поведение этих систем, но и предсказать, как они ведут себя. Хотя было много начальных дебатов о том, что означало уравнение Шредингера, ученые в конечном итоге интерпретировали его как вероятность найти электрон где-нибудь в космосе.

Шредингер сформулировал этот мысленный эксперимент в ответ на Копенгагенская интерпретация квантовой механики, которая утверждает, что частица, описываемая квантовой механикой, существует во всех возможных состояниях одновременно, пока она не наблюдается и не вынуждена выбирать одно состояние. Вот пример: рассмотрим свет, который может загореться красным или зеленым. Когда мы не смотрим на свет, мы предполагаем, что он красный и зеленый. Однако, когда мы смотрим на него, свет должен заставить себя быть красным или зеленым, и именно этот цвет мы видим.

Шредингер не согласился с такой интерпретацией. Он создал другой мысленный эксперимент под названием «Кот Шредингера», чтобы проиллюстрировать свои опасения. В эксперименте с котом Шредингера кошка помещается в герметичную коробку с радиоактивным веществом и ядовитым газом. Если радиоактивное вещество распадется, оно выпустит газ и убьет кошку. Если нет, кот был бы жив.

Поскольку мы не знаем, является ли кот живым или мертвым, это считается и то и другое жив и мертв, пока кто-нибудь не откроет коробку и не увидит для себя, в каком состоянии находится кошка. Таким образом, просто заглянув в коробку, кто-то волшебным образом сделал кошку живой или мертвой, хотя это невозможно.

Шредингер не оставил много информации об ученых и теориях, которые повлияли на его собственную работу. Тем не менее, историки объединили некоторые из этих влияний, которые включают в себя:

• Луи де Бройльфизик ввел понятие «иметь значение волны. "Шредингер прочитал тезис де Бройля, а также сноску, написанную Альберт Эйнштейн, что положительно сказалось на творчестве де Бройля. Шредингера также попросили обсудить работу де Бройля на семинаре, организованном как Университетом Цюриха, так и другим университетом, ETH Zurich.
• Больцмана. Шредингер считал статистический подход Больцмана к физике своей «первой любовью в науке», и большая часть его научного образования следовала традиции Больцмана.
• Предыдущая работа Шредингера по квантовой теории газов, которая изучала газы с точки зрения квантовой механики. В одной из своих работ по квантовой теории газов «О газовой теории Эйнштейна» Шредингер применил теорию де Бройля о волнах вещества, чтобы помочь объяснить поведение газов.

В 1933 году, в том же году он получил Нобелевскую премию, Шредингер оставил свою профессорскую должность в Университете Берлин, к которому он присоединился в 1927 году, в ответ на нацистский захват Германии и увольнение евреев ученые. Впоследствии он переехал в Англию, а затем в Австрию. Однако в 1938 году Гитлер вторгся в Австрию, вынудив Шредингера, теперь уже признанного антинацистом, бежать в Рим.

В 1939 году Шредингер переехал в Дублин, Ирландия, где он оставался до своего возвращения в Вену в 1956 году. Шредингер умер от туберкулеза 4 января 1961 года в Вене, городе, где он родился. Ему было 73 года.

• Фишер Э. Все мы являемся аспектами единого существа: введение в Эрвина Шредингера.Soc Res, 1984; 51(3): 809-835.
• Гейтлер В. “Эрвин Шредингер, 1887-1961.” Biogr Mem Fellows Royal Soc, 1961; 7: 221-228.
• Мастера Б. “Путь Эрвина Шредингера к волновой механике.” Опт Фотоникс Новости, 2014; 25(2): 32-39.
• Мур В. Шредингер: Жизнь и мысль. Издательство Кембриджского университета; 1989.
• Шредингер: 100-летие празднования многоженства. Издание Клайв Килмистер, издательство Кембриджского университета; 1987.
• Шредингер Э. “Quantisierung als Eigenwertproblem, erste Mitteilung.”Энн. Phys., 1926; 79: 361-376.
• Тереси Д. Одинокий рейнджер квантовой механики. Сайт New York Times. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html. 1990.