埃爾溫·魯道夫·約瑟夫·亞歷山大·薛定諤(Erwin Rudolf Josef Alexander Schr?dinger,1887年8月12日—1961年1月4日),生于維也納埃德伯格,是魯道夫·薛定諤的獨生子,奧地利物理學家,諾貝爾物理學獎獲得者,維也納大學理論物理研究所榮譽教授。
埃爾溫·薛定諤于1910年獲得維也納大學博士學位后在維也納物理研究所工作;1920年擔任M.威廉·維恩的物理實驗室的助手;1927年接替馬克斯·普朗克擔任柏林大學物理系主任;1933年因納粹迫害猶太人,離開德國移居英國牛津,在馬格達倫學院擔任訪問學者;同年獲得諾貝爾物理學獎;1939年轉到愛爾蘭,在都柏林高級研究所理論物理學研究組工作;1956年返回維也納,擔任維也納大學物理研究所榮譽教授;1961年1月4日因患肺結核病逝于維也納,死后被埋在了阿爾卑包赫村。
埃爾溫·薛定諤在德布羅意物質波理論的基礎上,建立了波動力學,推動了分子生物學發展。埃爾溫·薛定諤發表了50余本著作涉及到不同的題目,其代表作品有《波動力學四講》《統計熱力學》《生命是什么——活細胞的物理面貌》等。
人物生平
早年經歷
埃爾溫·薛定諤于1887年8月12日出生于維也納,是魯道夫·薛定諤的獨生子。1897年,埃爾溫·薛定諤進入學園中學(Akademische Gymnasium),這是一所強調古典教育、拉丁語和希臘語的一流文法學校。
教育經歷
1906年至1910年,埃爾溫·薛定諤在維也納大學學習,在1910年獲得博士學位,學習期間他受到了玻爾茲曼繼任者弗里茨·哈澤內爾的強烈影響。在第一次世界大戰期間,埃爾溫·薛定諤擔任炮兵軍官,同時利用閑暇時間堅持研究理論物理學。
工作經歷
1911年,埃爾溫·薛定諤成為實驗物理研究所的一位助手;1920年,埃爾溫·薛定諤擔任馬克斯·維恩的助理,隨后在斯圖加特(特聘教授)、布雷斯勞(普通教授)和蘇黎世大學(取代馮·勞厄)任職。
1926年,埃爾溫·薛定諤發現薛定諤的波動方程;1927年,埃爾溫·薛定諤作為馬克斯·普朗克的繼任者搬到了柏林。1933年因納粹迫害猶太人,埃爾溫·薛定諤主動辭去了柏林洪堡大學理論物理學教授職位,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,與保羅·狄拉克(Paul Dirac)共同獲得諾貝爾物理學獎。
1934年,埃爾溫·薛定諤應邀在普林斯頓大學講課,并獲得了那里的永久職位,但他沒有接受;1936年,埃爾溫·薛定諤被卡爾·弗朗岑斯格拉茨大學聘用。1939 年轉到愛爾蘭,在都柏林高級研究所工作了 17 年。1956年,埃爾溫·薛定諤返回維也納,任維也納大學物理研究所榮譽教授,在維也納大學理論物理研究所教學直到去世,隨后獲得奧地利政府頒發的第一屆薛定諤獎。
1957年,埃爾溫·薛定諤接受了德國高級榮譽勛章,被許多大學和科學團體授予榮譽學位,其中包括英國倫敦皇家學會、柏林普魯士科學院、奧地利科學院等。
寫作經歷
1913年,埃爾溫·薛定諤與R.W.F.科爾勞施合寫了關于大氣中鐳A(即Po)含量測定的實驗物理論文,為此獲得了奧地利帝國科學院的海廷格獎金。
1926年,在阿爾伯特·愛因斯坦關于單原子理想氣體的量子理論和路易·維克多·德布羅意的物質波假說的啟發下,從經典力學和幾何光學間的類比,埃爾溫·薛定諤提出了對應于波動光學的波動力學方程(用波動方程描述微觀粒子運動狀態的理論):波動力學和矩陣力學在數學上是等價的,是量子力學的兩種形式,可以通過數學變換從一個理論轉換到另一個理論,被稱為薛定諤方程,奠定了波動力學的基礎。1926年上半年,埃爾溫·薛定諤一連發表了四篇論文,題目都是《量子化就是本征值問題》,系統地闡明了波動力學理論,奠定了近代量子力學的基礎。
1944年,埃爾溫·薛定諤著《生命是什么》一書,試圖用熱力學、量子力學和化學理論來解釋生命的本性,提出了負熵(Negentropie)的概念。這本書使許多青年物理學家開始注意生命科學中提出的問題,引導人們用物理學、化學方法去研究生命的本性,使薛定諤成為蓬勃發展的分子生物學的先驅。
個人生活
家庭生活
埃爾溫·薛定諤母親是維也納技術學院化學教授亞歷山大·鮑爾的女兒。血統是一半奧地利和一半英國,英國的一方是來自利明頓,是一位路德教派的信徒。
埃爾溫·薛定諤父親來自一個巴伐利亞家庭,幾代人之前就定居在維也納。是一個受過廣泛教育的天才。
健康狀況
1957年埃爾溫·薛定諤病危。1961年1月4日,埃爾溫·薛定諤因患肺結核病逝于維也納,死后被埋在了阿爾卑包赫村,他的墓碑上刻著以他命名的薛定諤方程。
相關著作
科學成就
創立波動力學
埃爾溫·薛定諤除了較少的實驗性研究外,把全部注意力都集中于理論物理學問題的研究。1924年,法國物理學家德布羅意首先提出了物質波理論,即一切微觀粒子,象光一樣也都具有波粒二象性。在這一理論的基礎上,薛定諤于1926年獨立地創立了波動力學,提出了薛定諤方程,確定了波函數的變化規律。這與海森伯等人幾乎同時創立的矩陣力學成為量子力學的雙胞胎。這些理論現在已成為研究原子、分子等微觀粒子的有力工具,并奠定了基本粒子相互作用的理論基礎。薛定諤的理論,與海森伯所發展的形式不同,這個理論的數學式子便于實際應用。盡管形式上好象兩種完全不同的理論,但是薛定諤能夠證明它們在數學上是等價的。薛定諤波動方程提出之后,在微觀物理學中得到了廣泛的應用。薛定諤的許多科學論著中,以1927年和1928年發表的《波動力學論文集》和《關于波動力學的四次演講》最為著名。對于固體的比熱、統計熱力學、原子光譜、鐳、時間與空間等方面,他都發表過研究論文。
推動分子生物學的發展
1944年,埃爾溫·薛定諤還發表了《生命是什么?》一書(英文版,1948;中譯本,1973)。在此書中,薛定諤試圖用熱力學、量子力學和化學理論來解釋生命的本性,引進了非周期性晶體、負、遺傳密碼、自發輻射式的突變等概念。這本書使許多青年物理學家開始注意生命科學中提出的問題,引導人們用物理學、化學方法去研究生命的本性,使薛定諤成了今天蓬勃發展的分子生物學的先驅。晚年,他致力于物理學基礎和有關哲學問題的研究,寫了《科學和人文主義—當代的物理學》(英文版,1951)等哲學性著作。
薛定諤的貓
1935年,薛定諤構思了“薛定諤的貓”思想實驗,試圖證明量子力學在宏觀條件下的不完備性。這里必須要認識量子行為的一個現象——觀測。微觀物質有不同的存在形式,即粒子和波。通常,微觀物質以波的疊加混沌態存在;一旦觀測后,它們立刻選擇成為粒子。實驗是這樣的,在一個封閉的盒子里有一只貓,以及少量放射性物質。之后,有50%的概率放射性物質將會衰變,通過繼電器觸發釋放裝置放出毒氣殺死這只貓,同時有50%的概率放射性物質不會衰變而貓將活下來。
根據經典物理學并依據常識,在盒子里必將發生這兩個結果之一,而外部觀測者只有打開盒子才能知道里面的結果。依據量子力學中通用的解釋,在量子的世界里,在觀察之前,這只貓應處于不死不活的疊加態(即波包塌縮依賴于觀察,在觀察前系統保持不確定性的波態),貓到底是死是活必須在盒子打開后,外部觀測者觀測時才能確定。這項實驗旨在論證量子力學對微觀粒子世界超乎常理的認識和理解,可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理,客觀規律不以人的意志為轉移,貓既活又死違背了邏輯思維,從而凸顯出這種解釋的困境。
成果及榮譽
成果
1926年埃爾溫·薛定諤提出著名的薛定諤方程,為量子力學奠定了堅實的基礎。方程的提出只是稍晚于沃納·海森堡的矩陣力學學說,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。這使薛定諤一舉成名,他還在同年證明了自己的波動力學是與海森堡和玻恩的矩陣力學在數學上是等價的。
1944年埃爾溫·薛定諤出版了《生命是什么?》,此書中提出了負(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向導。
榮譽
1933年,埃爾溫·薛定諤獲得諾貝爾物理學獎。
1937年,埃爾溫·薛定諤被授予馬克斯·普朗克獎章。
1957年,埃爾溫·薛定諤獲得奧地利政府頒發的第一屆薛定諤獎
人物軼事
奧地利的薛定諤獎金??
1956年埃爾溫·薛定諤回奧地利,奧地利政府給予他以極大的榮譽,設立了以薛定諤的名字命名的國家獎金,由奧地利科學院授給。第一次獎金于1957年授與薛定諤本人。
普朗克和愛因斯坦的贊揚
埃爾溫·薛定諤論文的發表,引起了知名物理學家的普遍關注,科學界把他的方程命名為“薛定諤方程”。對于薛定諤論文的反響,在《原子時代的先驅者》一書中有著這樣的記載:“當普朗克于1926年4月接到波動力學的第一篇論文的單行本時,立即給薛定諤寫信,表示贊揚,信中說:‘我正像一個好奇的兒童聽他久久苦思的謎語那樣,聚精會神地拜讀您的論文,并為在我眼前展現的美而感到高興。’幾個星期之后,他又以極大的熱情寫信告訴薛定諤:‘您可以想象,我懷著怎樣的興趣和振奮的心情,沉浸在對這篇具有劃時代的著作的研究之中,盡管現在我在這特殊的思維過程中進行得十分緩慢。’愛因斯坦認為:‘薛定諤的構思,證實著真正的獨創性?!?/p>
薛定諤方程的創立,打破了某種以往看來是十分神秘的觀念,為波動力學的建立奠定了牢固的基礎。它是量子力學中,描述運動速度遠比光速小的微觀粒子(如電子、質子、中子等)運動狀態的基本規律,在量子力學的發展歷史中,其地位如同牛頓運動定律在牛頓力學中一樣的重要。量子力學中的又一次風暴之后,科學面目煥然一新,其步伐更加矯健有力了。
虛心聽取不同意見
1926年,愛因斯坦在多次通信中高度評價了薛定諤的工作:“我確信,通過你(指薛定諤)的關于量子條件的公式表述,你已作出了決定性的進展?!薄霸谶@些對量子規則作深刻闡明的新嘗試中,我最滿意的是薛定諤的表達方式?!薄把Χㄖ@的構思,證實著真正的獨創性?!钡茄Χㄖ@卻非常謙虛地說:建立波動力學是受到德布羅意的影響,并在給愛因斯坦的信上說:如果如果不是愛因斯坦和德布羅意的啟發,如果不是德布羅意的想法的重要性,波動力學不可能建立,可能永遠不會建立。
矩陣力學的創建者們,在當時對薛定諤理論并不是贊賞的。海森伯在1926年的一篇論文中公開批評薛定諤的方法“并沒有得到德布羅意意義上的自洽的波動理論”。泡利在一封信中說:“我越掂量薛定諤理論的物理部分,我越感到憎惡?!蓖瑯?,薛定諤也對矩陣力學提出了批評,可是沒有拒絕海森伯的論文,而是鉆研它。1926年4月,薛定諤發表了題為《關于海森伯-玻恩-約爾丹的量子力學與我的波動力學的關系》的論文。在這篇論文中,他證實了矩陣力學和波動力學的等價性,指出可以通過數學變換從一個理論轉換到另一個理論。后來人們便將波動力學和矩陣力學合在一起,統稱量子力學。
人物評價
他就像一直被追逐著:他的天才把他從一個問題追到另一個問題,20世紀的政治權力斗爭把他從一個國家追到另一個國家。他是一個充滿矛盾的人?!锢韺W家沃爾特·蒂林(Walter Thirring)
后世紀念
參考資料 >
Erwin Schr?dinger.Biographical .2023-11-04
Erwin Schr?dinger, 1887-1961.The Royal Society .2023-11-04
薛定諤.湖南人文科技學院-應用物理研究所.2023-11-04
看了這些大科學家寫的詩,有多少詩人會汗顏?.今日頭條.2023-11-04
自然與希臘人 科學與人文主義.豆瓣讀書.2023-11-05
統計熱力學.豆瓣讀書.2023-11-05
生命是什么.豆瓣讀書.2023-11-05
關于波動力學的四次演講.豆瓣讀書.2023-11-05
物理大師薛定諤——一個充滿矛盾的人.今日頭條.2023-11-05
生活大爆炸 第一季.優酷.2023-11-05