Ervins Šrēdingers un Šrēdingera kaķu eksperiments

Ervins Rūdolfs Josfs Aleksandrs Šrēdingers (dzimis 1887. gada 12. augustā Vīnē, Austrijā) bija fiziķis, kurš veica revolucionāro darbu kvantu mehānika, lauks, kas pēta, kā enerģija un matērija uzvedas ļoti mazos mērogos. 1926. gadā Šrēdingers izstrādāja vienādojumu, kas paredzēja, kur elektrons atradīsies atomā. 1933. gadā viņš saņēma a Nobela prēmija par šo darbu kopā ar fiziķi Pols Diraks.

Fakti: Ervīns Šrēdingers

Iespējams, ka Šrēdingers vairāk pazīstams kā “Šrēdingera kaķis, ”Domāts eksperiments, kuru viņš izstrādāja 1935. gadā, lai parādītu problēmas ar kopīgu kvantu mehānikas interpretāciju.

Šrēdingers bija vienīgais Rūdolfa Šrēdingera bērns - linoleja un eļļas auduma rūpnīcas darbinieks, kuram bija biznesu mantoja no tēva - un Georgija, Ķīmijas ķīmijas profesora meita Rūdolfa. Šrēdingera audzināšana uzsvēra kultūras atzinību un progresu gan zinātnes, gan mākslas jomā.

Šrēdingeru mājās izglītoja pasniedzējs un viņa tēvs. Pēc 11 gadu vecuma viņš iestājās Akademische ģimnāzijā Vīnē, skolā, kas koncentrējās uz klasisko izglītību un fizikas un matemātikas apmācību. Tur viņam patika mācīties klasiskās valodas, svešzemju dzeju, fiziku un matemātiku, bet viņš ienāca atmiņā, ko viņš sauca par “gadījuma” datumiem un faktiem.

Šrēdingers turpināja studijas Vīnes universitātē, kurā iestājās 1906. gadā. Fizikas doktora grādu viņš nopelnīja 1910. gadā Fridriha Hasenöhrla vadībā, kuru Šrēdingers uzskatīja par vienu no viņa lielākajām intelektuālajām ietekmēm. Hasenöhrl bija fiziķa Ludviga Boltzmanna, pazīstama zinātnieka, pazīstams ar savu darbu statistiskā mehānika.

Pēc tam, kad Šrēdingers ieguva doktora grādu, viņš strādāja par Franz Exner, kas ir cits Boltzmann's students, asistentu, līdz viņš tika iecelts amata sākumā. Pirmais pasaules karš.

1920. gadā Šrēdingers apprecējās ar Annemariju Bertelu un kopā ar viņu pārcēlās uz Jenu, Vācijā, lai strādātu par fiziķa Maksa Viena asistentu. Pēc tam īsā laika posmā viņš kļuva par fakultāti daudzās universitātēs, vispirms kļūstot par junioru profesors Štutgartē, pēc tam Breslavas pilntiesīgs profesors, pirms iestāšanās Cīrihes universitātē kā profesors Vācijā 1921. Šrēdingera sekojošie seši gadi Cīrihē bija vieni no vissvarīgākajiem viņa profesionālajā karjerā.

Cīrihes universitātē Šrīdingers izstrādāja teoriju, kas ievērojami uzlaboja izpratni par kvantu fiziku. Viņš publicēja virkni rakstu - apmēram vienu mēnesī - par viļņu mehāniku. Proti, pirmais raksts “Kvantizācija kā nevērtības problēma, "iepazīstināja ar to, kas kļūs pazīstams kā Šrindingera vienādojums, tagad ir kvantu mehānikas centrālā daļa. Šrēdingeram par šo atklājumu 1933. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.

Šrēdingera vienādojums matemātiski aprakstīja kvantu mehānikā pārvaldīto sistēmu "viļņveidīgo" raksturu. Izmantojot šo vienādojumu, Šrēdingers nodrošināja veidu, kā ne tikai izpētīt šo sistēmu uzvedību, bet arī paredzēt, kā tās uzvedas. Lai arī sākotnēji bija daudz diskusiju par to, ko nozīmēja Šrēdingera vienādojums, galu galā zinātnieki to interpretēja kā varbūtību atrast elektronu kaut kur kosmosā.

Schrödinger formulēja šo domu eksperimentu, reaģējot uz Kopenhāgenas interpretācija kvantu mehānikā, kurā teikts, ka daļiņa, ko apraksta kvantu mehānika, pastāv visos iespējamos stāvokļos vienlaikus, līdz tā tiek novērota un ir spiesta izvēlēties vienu stāvokli. Šis ir piemērs: ņemiet vērā gaismu, kas var iedegties sarkanā vai zaļā krāsā. Kad mēs neskatāmies uz gaismu, mēs pieņemam, ka tā ir gan sarkana un zaļš. Tomēr, kad mēs to skatāmies, gaismai ir jāpiespiež sevi būt sarkanai vai zaļai, un tieši tādu krāsu mēs redzam.

Šrēdingers nepiekrita šai interpretācijai. Viņš izveidoja atšķirīgu domu eksperimentu, sauktu par Šrēdingera kaķi, lai ilustrētu savas bažas. Eksperimentā Schrödinger's Cat kaķis tiek ievietots aizzīmogotā kastē ar radioaktīvu vielu un indīgu gāzi. Ja radioaktīvā viela sadalītos, tā atbrīvotu gāzi un nogalinātu kaķi. Ja nē, kaķis būtu dzīvs.

Tā kā mēs nezinām, vai kaķis ir dzīvs vai miris, tas tiek uzskatīts gan dzīvs un miris, līdz kāds atver kasti un pats redz, kāds ir kaķa stāvoklis. Tādējādi, vienkārši ieskatoties kastē, kāds maģiski ir padarījis kaķi dzīvu vai mirušu, kaut arī tas nav iespējams.

Schrödinger neatstāja daudz informācijas par zinātniekiem un teorijām, kas ietekmēja viņa paša darbu. Tomēr vēsturnieki ir apkopojuši dažas no šīm ietekmēm, tostarp:

• Luiss de Brogijs, fiziķis, ieviesa jēdzienu “matērija viļņi. "Šrēdingers bija lasījis de Broglie disertāciju, kā arī zemsvītras piezīmi, ko rakstījis Alberts Einšteins, kas pozitīvi runāja par de Broglie darbu. Šrindingeram tika lūgts arī apspriest De Broglie darbu seminārā, ko rīkoja gan Cīrihes universitāte, gan cita universitāte, ETH Cīrihe.
• Boltzmann. Schrödinger uzskatīja Boltzmann statistisko pieeju fizikai par viņa “pirmo mīlestību zinātnē”, un liela daļa viņa zinātniskās izglītības sekoja Boltzmann tradīcijai.
• Šrēdingera iepriekšējais darbs pie gāzu kvantu teorijas, kurā gāzes tika pētītas no kvantu mehānikas perspektīvas. Vienā no dokumentiem par gāzu kvantu teoriju “Einšteina gāzu teorijā” Šrēdingers piemēroja De Broglie teoriju matērijas viļņos, lai palīdzētu izskaidrot gāzu uzvedību.

1933. gadā tajā pašā gadā, kad viņš ieguva Nobela prēmiju, Šrēdingers atteicās no profesora amata Berlīne, kurai viņš bija pievienojies 1927. gadā, atbildot uz nacistu pārņemto Vāciju un ebreju atlaišanu zinātnieki. Pēc tam viņš pārcēlās uz Angliju un vēlāk uz Austriju. Tomēr 1938. gadā Hitlers iebruka Austrijā, piespiežot Šrēdingeru, kas tagad ir izveidojies anti-nacists, bēgt uz Romu.

1939. gadā Šrēdingers pārcēlās uz Dublinu, Īrijā, kur palika līdz atgriešanās brīdim Vīnē 1956. gadā. Šrēdingers nomira no tuberkulozes 1961. gada 4. janvārī Vīnē, pilsētā, kurā viņš dzimis. Viņam bija 73 gadi.

• Fišers E Mēs visi esam vienas būtnes aspekti: ievads Ervinam Šrēdingeram.Soc Res, 1984; 51(3): 809-835.
• Heitlers W. “Ervins Šrēdingers, 1887.-1961.” Biogr Mem Fellows Royal Soc, 1961; 7: 221-228.
• Meistari B. “Ervina Šrēdingera ceļš uz viļņu mehāniku.” Izvēlēties fotonikas ziņas, 2014; 25(2): 32-39.
• Moore W. Schrödinger: Dzīve un doma. Cambridge University Press; 1989.
• Šrēdingers: Polimāta simtgades svinības. Ed. Clive Kilmister, Cambridge University Press; 1987.
• Šrēdingers E. “Quantisierung als Eigenwertproblem, erste Mitteilung.”Ann. Fiz., 1926; 79: 361-376.
• Teresi D. Kvantu mehānikas vientuļais mežzinis. Vietne The New York Times. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html. 1990.