今日數學家 |
Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (IPA: [ˈɛrviːn ˈʃrøːdɪŋɐ]; August 12, 1887 – January 4, 1961) |
當年今日數學家 |
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Erwin Schrodinger
埃爾溫·薛丁格
出生 1887年8月12日
奧地利維也納
逝世 1961年1月4日
奧地利維也納
研究領域 物理學家
著名 薛丁格方程
國籍 奧地利
居住地 奧地利
研究機構 弗羅茨瓦夫大學
蘇黎世大學
柏林大學
牛津大學
格拉茨大學
都柏林高級研究學院
母校 維也納大學
導師 弗裡德里希·哈澤內爾
獲獎 諾貝爾物理學獎(1933年)
薛丁格的肖像曾經印在奧地利1000先令的鈔票上。歐文·薛丁格[1](Erwin Schrodinger,又譯薛定諤或水丁格,1887年8月12日—1961年1月4日,原名埃爾文·魯道夫·約瑟夫·亞歷山大·薛丁格),生於維也納埃德伯格 (Wien Erdberg),卒於維也納。奧地利理論物理學家,量子力學的奠基人之一。1933年和英國物理學家狄拉克共同獲得了諾貝爾物理學獎,被稱為量子物理學 之父。
他的父親魯道夫·薛丁格是生產油布和防水布的工廠主同時也是一名園藝家。她的母親喬治亞娜·艾米莉·布蘭達是維也納高等技術大學的教授亞歷山大·鮑爾的女兒。
生平
薛丁格1887年出生在奧地利維也納附近的埃德伯格,1898年進入了文理高中,從1906年至1910年在維也納大學學習物理與數學並在1910年取得 博士學位。此後在維也納物理研究所工作,他當時的同事包括弗蘭茨·瑟拉芬·埃克斯納(Franz Serafin Exner),弗雷德里希·哈瑟諾爾(Friedrich Hasenohrl)和柯勞什(Kohlrausch)。在大學期間薛丁格還同園藝家弗朗茨·弗利摩爾(Franz Frimmel)保持了很深密的友誼。
薛丁格參加了第一次世界大戰,此後在耶拿大學(Universitat Jena),斯圖加特大學(Universitat Stuttgart),佈雷斯勞大學(Universitat Breslau)和蘇黎世大學(Universitat Zurich )教書。特別是在蘇黎世大學他所擔任的理論物理學的教授以前曾由愛因斯坦(Albert Einstein)和馬克思·馮·勞恩(Max von Laune)擔任過。在這裡他提出了著名的薛丁格方程,創立了波動力學學說用以來描述量子力學。
1920年4月6日他同安娜瑪麗·貝特爾(Annemarie Bertel)結婚。
1927年薛丁格遷往柏林,接替馬克思·普蘭克(Max Planck)在洪堡大學擔任理論物理學教授,並成為了普魯士科學院院士。在那裡他感受到了自由進行科學研究的濃厚氣氛。當時在柏林匯聚了世界頂尖的物理 學家,比如他的同事維克托·維斯科普夫。在納粹黨1933年奪取政權後,薛丁格決定離開德國移居英國牛津,在馬格達倫學院擔任訪問學者,同年他獲得了諾貝 爾物理學獎。
1936年他返回奧地利並在格拉茨的卡爾·弗朗岑斯大學任教。1938年薛丁格由於種種原因又一次離開祖國遷往都柏林,在那裡他於1940年建立了理論物理學院並一直擔任主任。
1956年薛丁格返回維也納,在維也納大學理論物理研究所教學直到去世。當他參加完在阿爾卑包赫村(Alpbach)舉行的高校活動後,由於但地風 景優美而決定死後葬在此地。薛丁格因患肺結核在1961年1月4日病逝於維也納,死後如願被埋在了阿爾卑包赫村,他的墓碑上刻著以他命名的薛丁格方程。
成果與榮譽
1926年他提出著名的薛丁格方程,為量子力學奠定了堅實的基礎。方程的提出只是稍晚於海森伯格的矩陣力學學說,此方程至今仍被認為是絕對的標準,它使用 了物理學上所通用的語言即微分方程。這使薛丁格一舉成名,他還在同年證明了自己的波動力學是與海森伯格和玻恩的矩陣力學在數學上是等價的。
1937年被授予馬克思·普蘭克獎章。
1944年薛丁格出版了《生命是什麼》,此書中提出了Negentropie的概念。他自己發展了分子生物學,想通過用物理的語言來描述生物學中的課題。他還發表了許多的科普論文,它們至今仍然是進入到廣義相對論和統計力學的世界的最好嚮導。
最著名的思想試驗是薛丁格的貓,在這個試驗中他把量子力學中的反直觀的效果轉嫁到日常生活中的事物上來,並想以此來表達他對想要用一般的統計學說來解釋量子物理的拒絕。
此外薛丁格還發表了50餘本著作涉及到不同的題目,還進行了統一的語義場論的努力。
薛丁格的肖像曾經印在奧地利1000先令的鈔票上。
薛丁格方程式是由奧地利物理學家薛丁格提出的量子力學中的一個基本方程式,也是量子力學的一個基本假定,其正確性只能靠實驗來檢驗。
其中是哈密頓算符。並且 U是系統的勢能。
在量子力學中,一類基本的問題是哈密頓算符不是時間的函數的情況。這時薛丁格方程式成為定態薛丁格方程式,可以分解成一個只與空間有關的函數和一個只與時間有關的函數乘積,即。把它帶入薛丁格方程式,就會得到。而則滿足如下方程式:
薛丁格的貓
薛丁格的貓薛丁格的貓是奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格試圖證明量子力學在宏觀條件下的不完備性而提出的一個思想實驗。實驗內容如下:
薛丁格的貓
把一隻貓放進一個封閉的盒子裡,然後把這個盒子連接到一個包含一個放射性原子核和一個裝有有毒氣體的容器的實驗裝置。設想這個放射性原子核在一個小 時內有50%的可能性發生衰變。如果發生衰變,它將會發射出一個粒子,而發射出的這個粒子將會觸發這個實驗裝置,打開裝有毒氣的容器,從而殺死這隻貓。根 據量子力學,未進行觀察時,這個原子核處於已衰變和未衰變的疊加態,但是,如果在一個小時後把盒子打開,實驗者只能看到「衰變的原子核和死貓」或者「未衰 變的原子核和活貓」兩種情況。
現在的問題是:這個系統從什麼時候開始不再處於兩種不同狀態的疊加態而成為其中的一種?在打開盒子觀察以前,這隻貓是死了還是活著抑或半死半活?這個實驗的原意是想說明,如果不能對波函數塌縮以及對這隻貓所處的狀態給出一個合理解釋的話,量子力學本身是不完備的。
這個思想實驗的意義是,將量子理論從微觀領域帶到了宏觀領域,而導出和一般常識相衝突的結果。根據哥本哈根學派的解釋,當觀察者未打開盒子之前,貓處於一 種「半死半活」的狀態,該狀態可以用一個波函數來描述,而波函數可由薛丁格方程解出。一旦觀察者打開盒子觀察,波函數會坍塌(Collapse),貓呈現 在觀察者面前的只會是「生」或「死」的狀態之一。這導致了對世界客觀性和人意識的作用的討論。
根據多世界理論,當觀察者打開盒子的一刻,世界會分裂成多個世界,而觀察者只能進入眾多的世界其中的一個,而觀察結果就因此只有一個,貓是「生」或「死」。而在其他世界裡貓的狀態會由薛丁格方程決定。其生存的機率越大,貓倖存下來而處於其中的世界的數目就越多。
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