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埃尔温·薛定谔(奥地利物理学家、诺贝尔物理学奖获得者)
埃尔温·薛定谔(德语:Erwin Schrödinger,1887—1961)
埃尔温·薛定谔(德语:Erwin Schrödinger,英语:Erwin Schroedinger,别译:埃勒温·索丹哥,1887年8月12日—1961年1月4日),奥地利理论物理学家,生于维也纳埃德伯格,维也纳大学物理学博士,量子力学奠基人之一。因提出薛定谔方程与狄拉克共同获得1933年诺贝尔物理学奖,代表著作包括《波动力学四讲》《生命是什么?——活细胞的物理面貌》 。
薛定谔1910年获博士学位后于维也纳物理研究所工作,一战期间任奥地利军队炮兵军官仍坚持科研 。1921年加入苏黎世大学任教授,1926年提出薛定谔方程并建立波动力学,1935年构思"薛定谔的猫"思想实验 [9] [11]。1927年接替普朗克任柏林大学物理系主任,1933年因纳粹迫害移居英国并获诺贝尔奖,1939年赴爱尔兰都柏林高级研究所工作 [6-8]。1944年提出负熵概念,推动分子生物学发展。1956年返回维也纳大学任荣誉教授,1961年病逝后葬于阿尔卑包赫村,墓碑刻有薛定谔方程 。
主要成就
1.科研综述
1913年,与R.W.F.科尔劳施合写了关于大气中镭 A(即Po)含量测定的实验物理论文,为此获得了奥地利帝国科学院的海廷格奖金。
2.薛定谔方程
1926年,在阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)关于单原子理想气体的量子理论和路易·维克多·德布罗意(Louis Victor·Duc de Broglie)的物质波假说的启发下,从经典力学和几何光学间的类比,提出了对应于波动光学的波动力学方程,后称薛定谔方程,奠定了波动力学的基础。1926年1—6月,一连发表了四篇论文,题目都是《量子化就是本征值问题》,系统地阐明了波动力学理论,并证明了波动力学与海森伯矩阵力学在数学上是等价的。
3.薛定谔的猫
埃尔温·薛定谔提出薛定谔猫思想实验,试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。其大意是:在一个封闭的盒子里装有一只猫和一个与放射性物质相连的释放装置。在一段时间之后,放射性物质有可能发生原子衰变,通过继电器触发释放装置,放出毒气,也有可能不发生衰变,因此依据常识,这只猫或是死的,或是活的。而依据量子力学中通用的解释,波包塌缩依赖于观察,在观察之前,这只猫应处于不死不活的叠加态,这显然有悖于人们的常识,从而凸显出这种解释的困境。为摆脱这种困境,人们设想出了种种方案,但似乎并不能填平这种常识与微观特异性之间的鸿沟。例如格利宾本人所赞成的多世界解释,认为猫死与猫活这两种结果分属两个独立平行且真实存在的世界,是我们的观察行为选择了其中之一为我们的世界。这似乎不仅没有消除,反倒是增加了人们的困惑。
主要作品
薛定谔发表了50余本著作涉及到不同的题目。主要著作有《波动力学四讲》《统计热力学》《生命是什么?——活细胞的物理面貌》等 。《生命是什么?——活细胞的物理面貌》于1944年出版,根据1943年在爱尔兰都柏林三一学院的系列公开演讲整理而成,由剑桥大学出版社出版。书中引入了非周期晶体和负熵概念,探讨了生命的物理学基础,预言了遗传物质的性质 [13] [17-18]。该书对分子生物学产生了深远影响,被誉为“世纪巨著的世纪之问”,直接启发了包括DNA双螺旋结构发现者沃森和克里克在内的众多科学家 。薛定谔还著有《自然与希腊人;科学与人文主义》,该书汇集了对科学史与哲学的核心思考,探讨科学精神与人文主义的交融。《科学与人类禀性》讨论了科学和自然、哲学、文化、社会的关系。《薛定谔讲演录》收录了薛定谔在量子力学领域的奠基性文献,包括其1928年于英国皇家研究院发表的波动力学演讲及1926年的原创论文 [15]。此外,他的著作还包括《量子力学的解释》《统计力学》《收集的论文》《我的世界观》《扩展宇宙》《Space-Time Structure》《生命是什么?&精神与物质》等。埃尔温·薛定谔发展了分子生物学,是量子力学奠基人之一。
1925年圣诞假期,薛定谔在瑞士阿尔卑斯山度假时,带着德布罗意的“物质波”论文,在雪山散步间思考如何将波动与能量的关系联系起来,最终于1926年推导出了薛定谔方程。
1926年,薛定谔方程提出后,爱因斯坦在写给薛定谔的信中赞叹道:“这不是胡言乱语,而是真正的天才之作。”
1935年,薛定谔在回应爱因斯坦提出的EPR佯谬时创造了“量子纠缠”一词,并提出了著名的“薛定谔的猫”思想实验。 薛定谔提出这个例子时,带着明显的讽刺意味,旨在揭示将量子理论外推到宏观世界可能产生的荒诞结论,而非主张猫真的处于“半死半活”状态。 薛定谔本人也称之为“完全滑稽的例子”。
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