Erwin Schrödinger a Schrödingerův experiment s kočkou

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (narozen 12. srpna 1887 ve Vídni, Rakousko) byl fyzik, který vedl průkopnické práce v kvantová mechanika, pole, které studuje, jak se energie a hmota chovají ve velmi malých délkách. V 1926, Schrödinger vyvinul rovnici, která předpovídala kde elektron by byl lokalizován v atomu. V roce 1933 obdržel Nobelova cena za tuto práci, spolu s fyzikem Paul Dirac.

Rychlá fakta: Erwin Schrödinger

Schrödinger může být více populárně známý pro „Schrödingerova kočka“Myšlenkový experiment, který vymyslel v roce 1935, aby ilustroval problémy s běžnou interpretací kvantové mechaniky.

Schrödinger byl jediným dítětem Rudolfa Schrödingera - dělníka továrny na linoleum a ropné látky zdědil firmu od svého otce - a Georginy, dcery profesora chemie Rudolfa. Schrödingerova výchova zdůrazňovala kulturní uznání a pokrok ve vědě i umění.

Schrödinger byl vychován učitelem a jeho otcem doma. Ve věku 11 let vstoupil do Akademische Gymnasium ve Vídni, školy zaměřené na klasické vzdělávání a výcvik ve fyzice a matematice. Tam se rád učil klasické jazyky, cizí poezii, fyziku a matematiku, ale nenáviděl zapamatování toho, co nazval „náhodnými“ daty a fakty.

Schrödinger pokračoval ve studiích na vídeňské univerzitě, do které vstoupil v roce 1906. Doktorát z fyziky získal v roce 1910 pod vedením Friedricha Hasenöhrla, kterého Schrödinger považoval za jeden z největších intelektuálních vlivů. Hasenöhrl byl studentem fyziky Ludwiga Boltzmanna, renomovaného vědce známého pro svou práci v statistická mechanika.

Poté, co Schrödinger obdržel doktorát, pracoval jako asistent dalšího studenta Boltzmanna Franze Exnera, dokud nebyl vypracován na začátku první světová válka.

V roce 1920 se Schrödinger oženil s Annemarie Bertel a přestěhoval se s ní do Jeny v Německu, kde pracoval jako asistent fyziky Maxe Wien. Od té doby se stal fakultou na několika univerzitách v krátkém časovém období, nejprve se stal juniorem profesor ve Stuttgartu, poté profesor v Breslau, poté, co nastoupil na univerzitu v Curychu jako profesor v 1921. Dalších šest let Schrödingera v Curychu patřil k nejdůležitějším v jeho profesní kariéře.

Na univerzitě v Curychu vyvinul Schrödinger teorii, která významně pokročila v chápání kvantové fyziky. Publikoval sérii článků - asi jeden měsíc - o vlnové mechanice. Zejména první dokument „Kvantifikace jako problém vlastní hodnoty, "představil to, co by se stalo známým jako Schrödingerova rovnice, nyní centrální část kvantové mechaniky. Schrödinger získal za tento objev Nobelovu cenu v roce 1933.

Schrödingerova rovnice matematicky popsala „vlnovou“ povahu systémů řízených kvantovou mechanikou. S touto rovnicí Schrödinger poskytl způsob, jak nejen studovat chování těchto systémů, ale také předpovídat, jak se chovají. Ačkoli tam byla hodně počáteční debata o co Schrödinger rovnice znamenala, vědci nakonec interpretovali to jako pravděpodobnost nalezení elektron někde ve vesmíru.

Schrödinger formuloval tento myšlenkový experiment v reakci na Kodaňská interpretace kvantové mechaniky, která říká, že částice popsaná kvantovou mechanikou existuje ve všech možných stavech současně, dokud není pozorována a není nucena zvolit jeden stav. Zde je příklad: zvažte světlo, které může rozsvítit červené nebo zelené. Když se nedíváme na světlo, předpokládáme, že je obě červené a zelený. Když se však na to podíváme, musí se světlo nutit buď červené nebo zelené, a to je barva, kterou vidíme.

Schrödinger s tímto výkladem nesouhlasil. Vytvořil jiný myšlenkový experiment, nazvaný Schrödingerova kočka, aby ilustroval jeho obavy. V experimentu Schrödingerovy kočky je kočka umístěna uvnitř uzavřené krabice s radioaktivní látkou a jedovatým plynem. Pokud by se radioaktivní látka rozpadla, uvolnil by plyn a zabil kočku. Pokud ne, kočka by byla naživu.

Protože nevíme, zda je kočka naživu nebo mrtvá, uvažujeme o ní oba živý a mrtvý, dokud někdo neotevře krabici a neuvidí, jaký je stav kočky. Tak, jednoduše tím, že podívá se do krabice, někdo kouzelně přiměl kočku živý nebo mrtvý, ačkoli to je nemožné.

Schrödinger nezanechal mnoho informací o vědcích a teoriích, které ovlivňovaly jeho vlastní práci. Historici však spojili některé z těchto vlivů, mezi něž patří:

• Louis de Broglie, fyzik, představil koncept „hmota vlny. “Schrödinger četl de Broglieho tezi i poznámku pod čarou Albert Einstein, který pozitivně hovořil o práci de Broglieho. Schrödinger byl také požádán, aby diskutoval o de Broglieho práci na semináři pořádaném univerzitou v Curychu a další univerzitou, ETH v Curychu.
• Boltzmann. Schrödinger považoval Boltzmannův statistický přístup k fyzice za svou „první lásku ve vědě“ a hodně z jeho vědeckého vzdělání následoval v tradici Boltzmanna.
• Schrödingerova předchozí práce na kvantové teorii plynů, která studovala plyny z pohledu kvantové mechaniky. V jednom ze svých článků o kvantové teorii plynů „Na Einsteinovu teorii plynů“ aplikoval Schrödinger de Broglieho teorii na hmotové vlny, aby vysvětlil chování plynů.

V roce 1933, téhož roku, kdy získal Nobelovu cenu, Schrödinger rezignoval na profesuru na University of Berlín, ke kterému se připojil v roce 1927, v reakci na nacistické převzetí Německa a propuštění Židů vědci. Následně se přestěhoval do Anglie a později do Rakouska. V roce 1938 však Hitler napadl Rakousko a nutil Schrödingera, nyní zavedeného protinacisty, aby uprchl do Říma.

V roce 1939 se Schrödinger přestěhoval do irského Dublinu, kde zůstal až do svého návratu do Vídně v roce 1956. Schrödinger zemřel na tuberkulózu 4. ledna 1961 ve Vídni, ve městě, kde se narodil. Bylo mu 73 let.

• Fischer E. Všichni jsme jedním aspektem jediné bytosti: úvod do Erwina Schrödingera.Soc Res, 1984; 51(3): 809-835.
• Heitler W. “Erwin Schrödinger, 1887-1961.” Biogr Mem Fellows Royal Soc, 1961; 7: 221-228.
• Masters B. “Cesta Erwina Schrödingera k mechanice vlnění.” Zprávy z oblasti fotoniky, 2014; 25(2): 32-39.
• Moore W. Schrödinger: Život a myšlení. Cambridge University Press; 1989.
• Schrödinger: Sté výročí polymath. Ed. Clive Kilmister, Cambridge University Press; 1987.
• Schrödinger E. “Quantisierung als Eigenwertproblem, erste Mitteilung.”Ann. Phys., 1926; 79: 361-376.
• Teresi D. Osamělý strážce kvantové mechaniky. Webové stránky New York Times. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html. 1990.