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奧地利理論物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤(ErwinSchr?dinger, 1887-1961),量子力學(xué)的奠基人之一,他建立了量子力學(xué)的另一形式——波動(dòng)力學(xué),提出著名的薛定諤方程,并證明自己的波動(dòng)力學(xué)與海森堡、玻恩和約當(dāng)所創(chuàng)立的矩陣力學(xué)在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的,令整個(gè)物理學(xué)界為之震驚。他因發(fā)展了原子理論與狄拉克(Paul Dirac)共獲1933年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 他的生平——努力與成就 天才=興趣+努力 薛定諤1887年8月12日誕生在維也納,父親是一個(gè)知識(shí)淵博的企業(yè)主。薛定諤的啟蒙教育是在家中進(jìn)行的。他的父親給他買(mǎi)顯微鏡等儀器,以激發(fā)他對(duì)科學(xué)的興趣。進(jìn)中學(xué)后,他不僅喜歡數(shù)學(xué)、物理,也喜歡古代語(yǔ)言和德國(guó)詩(shī)歌。1906-1910年,他成了維也納大學(xué)的學(xué)生。學(xué)習(xí)之余,他是一位出色的登山運(yùn)動(dòng)員,又是劇院里的熱心觀眾。
1910年,薛定諤獲得了哲學(xué)博士學(xué)位。次年,他當(dāng)了助教,負(fù)責(zé)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)工作。 第一次世界大戰(zhàn)期間,他在奧地利南方方面軍服役,曾經(jīng)是要塞炮兵軍官,他抓緊點(diǎn)滴的空余時(shí)間閱讀專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)。
1920年起,他在大學(xué)里擔(dān)任了教授職務(wù)。先后在斯圖加特大學(xué)、布雷斯勞大學(xué),1921年起又在蘇黎世大學(xué)工作了六年。他早期受玻爾茲曼理論的影響較深,從事統(tǒng)計(jì)理論的研究。
1924年,德布羅意提出了物質(zhì)波理論,即一切微觀粒子,象光一樣也都具有波粒二象性。1925年11月3日,薛定諤在給愛(ài)因斯坦的信中寫(xiě)道:“幾天前,我懷著極大的興趣拜讀了德布羅意的獨(dú)創(chuàng)性論文,并終于掌握了它。有了這篇論文,我就第一次清楚地理解了您的論文(指愛(ài)因斯坦發(fā)表的《單原子理想氣體的量子理論》等兩篇論文)?!钡Χㄖ@對(duì)德布羅意的工作感到不滿(mǎn)足,因?yàn)樗皼](méi)有從普遍性上加以說(shuō)明?!闭沁@種對(duì)普遍規(guī)律的尋找,使薛定諤刻意創(chuàng)立新力學(xué)。
薛定諤最初找到的一個(gè)波動(dòng)方程,當(dāng)他用它去解氫原子問(wèn)題時(shí),發(fā)現(xiàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)完全不符,這使他感到十分失望。不久,在蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院任教的德拜邀請(qǐng)薛定諤介紹德布羅意的論文,使薛定諤繼續(xù)研究波動(dòng)理論。在1926年1月、2月、5月和6月的《物理年鑒》上以《作為一個(gè)獨(dú)立問(wèn)題的量子化》為題,相繼發(fā)表了四篇論文,完成了波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)立工作。
在原子物理學(xué)的世界文獻(xiàn)中,薛定諤方程是屬于應(yīng)用最廣泛的公式。玻恩贊揚(yáng)薛定諤的工作說(shuō):“在理論物理學(xué)中,還有什么比他在波動(dòng)力學(xué)方面最初幾篇論文更出色的呢?”1926年4月普朗克在收到波動(dòng)力學(xué)第一篇文章后給薛定諤寫(xiě)信說(shuō):“我正象一個(gè)好奇的兒童聽(tīng)解他久久苦思的謎語(yǔ)那樣,聚精會(huì)神地拜讀您的論文,并為在我眼前展現(xiàn)的美而感到高興”。愛(ài)因斯坦也認(rèn)為“薛定諤的著作的構(gòu)思證實(shí)著真正的獨(dú)創(chuàng)性”。 但是矩陣力學(xué)的創(chuàng)立者對(duì)薛定諤的理論并不贊同,海森堡提出責(zé)難說(shuō):“我越是思考薛定諤理論的物理內(nèi)容,我就對(duì)它越討厭”。薛定諤也對(duì)矩陣力學(xué)提出了批評(píng),認(rèn)為“這種超越代數(shù)的方法簡(jiǎn)直無(wú)法想象,它如果不使我拒絕的話,至少也使我氣餒”。但是,薛定諤耐心地對(duì)海森堡的論文進(jìn)行了深入的鉆研,并在1926年4月發(fā)表了《關(guān)于海森堡-波恩-約當(dāng)?shù)牧孔恿W(xué)與我的波動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系》論文。在這篇論文中,薛定諤證實(shí)了矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)的等價(jià)性。
雖然薛定諤本人證明了量子現(xiàn)象兩種解釋的等價(jià),但他和愛(ài)因斯坦一樣,堅(jiān)決反對(duì)承認(rèn)量子論的統(tǒng)計(jì)解釋是令人滿(mǎn)意的和詳盡無(wú)遺的。1926年9月,薛定諤應(yīng)玻爾的邀請(qǐng)到哥本哈根講學(xué),并商定就原子問(wèn)題展開(kāi)全面的討論。研究所內(nèi)外的許多物理學(xué)家都來(lái)參加。討論會(huì)認(rèn)為,薛定諤的研究是極為重要的。但當(dāng)薛定諤極力主張摒棄量子躍遷的概念,而用三維空間的限制波來(lái)代替時(shí),話音未落,立即有六、七個(gè)物理學(xué)家大喊大叫地表示反對(duì),爭(zhēng)論開(kāi)始了。在這一個(gè)星期里,氣氛一直是激烈的。
在一次使人疲勞的長(zhǎng)會(huì)結(jié)束后,薛定諤愁眉苦臉地說(shuō):“如果我早知道它(波動(dòng)理論)會(huì)引起一場(chǎng)如此鄭重其事的討論的話,我寧愿永遠(yuǎn)不發(fā)現(xiàn)這個(gè)理論?!辈柣卮鹫f(shuō):“我們大家可是感謝你做出了這個(gè)發(fā)現(xiàn)的,你在澄清量子理論上作出了許多貢獻(xiàn)。你成功地發(fā)展了一種波動(dòng)理論的方法,這種方法開(kāi)拓了新的道路,對(duì)于原子物理學(xué)的大發(fā)展,肯定具有決定性的重大作用?!闭f(shuō)完后就挽著薛定諤的手走出講演廳,去共進(jìn)豐盛晚餐了。
1927年,薛定諤在周游美國(guó)三個(gè)月的講學(xué)后,收到了請(qǐng)他在柏林大學(xué)作普朗克的繼任者的建議,他接受了。 薛定諤痛恨法西斯主義,1933年,他借口科學(xué)休假自愿出國(guó),在英國(guó)牛津大學(xué)、馬格達(dá)蘭學(xué)院擔(dān)任了三年的客座教授和研究員。他從牛津前往斯德哥爾摩,以便領(lǐng)取1933年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。從1936年秋天起,薛定諤在格拉茨大學(xué)任教。但是過(guò)了兩年,當(dāng)奧地利被希特勒德國(guó)占領(lǐng)后,他再一次到了英國(guó)。在都伯林的現(xiàn)代科學(xué)研究院擔(dān)任理論物理學(xué)院院長(zhǎng),一直到1955年退休。 1956年,這位69歲的老人返回自己的故鄉(xiāng),成為維也納大學(xué)物理系的名譽(yù)教授。
無(wú)論是對(duì)整個(gè)科學(xué)生涯,還是個(gè)人生活,薛定諤從來(lái)不想規(guī)定一個(gè)特定的目標(biāo),也不追求任何廣泛的計(jì)劃。他總是難以同別人一起工作,即使同他自己的門(mén)生也是如此。他喜歡獨(dú)來(lái)獨(dú)往,甚至在參加布魯塞爾索爾維會(huì)議這種場(chǎng)合,他也總是把他所需的東西放在背包里背著,從車(chē)站走到旅館。 1960年年底,薛定諤生了一場(chǎng)重病,剛復(fù)原不久,又得了一場(chǎng)重病,于1961年1月4日在維也納逝世。
他的生活——有自己的方式 感情生活與他的貓一樣神秘 不同于一般的科學(xué)家形象,據(jù)已有的傳記看來(lái),薛定諤似乎是一位性情中人,或者說(shuō)一位多情的人,他的感情生活與他的貓一樣神秘。 薛定諤作為獨(dú)生子,生在一個(gè)多是女性的家庭,從小就悟出了討好女性的要領(lǐng)。加上才華橫溢,魅力非凡,風(fēng)流倜儻,俘獲了無(wú)數(shù)女友的芳心。 舞臺(tái)劇編導(dǎo)、紐約劇作家馬修韋爾斯特意寫(xiě)了個(gè)舞臺(tái)劇——《薛定諤的女朋友》,講述薛定諤一生的情感糾葛。 《薛定諤的女朋友》劇照 至于薛定諤到底交過(guò)幾個(gè)女朋友,怕是只有他本人知道了。這位物理大師的愛(ài)情道德觀顯然跟普通人不一樣,他的出格古怪行為也一直受到人們所非議。 他的實(shí)驗(yàn)——薛定諤的貓 “死活疊加態(tài)”—既死了又活著 借用《生活大爆炸》的舉例子,假如把一只貓放進(jìn)一個(gè)密閉且不透明的盒子里,盒子里有一個(gè)毒瓶,毒瓶與一個(gè)放射性原子核組成一個(gè)理想裝置,假定該原子核一小時(shí)內(nèi)有50%的可能發(fā)生衰變,并且該原子核衰變時(shí)會(huì)觸發(fā)裝置打開(kāi)毒瓶,那么在你不打開(kāi)盒子的情況下你就不會(huì)知道貓是活著還是死了。 '薛定諤的貓'是被作為質(zhì)疑量子力學(xué)的極端例子提出來(lái)的,但圍繞著它的一系列量子力學(xué)基本問(wèn)題的研究,都具有深刻意義。
薛定諤的貓衍生出更深刻的問(wèn)題——關(guān)于原子、分子所構(gòu)成的生物與微觀粒子遵從的量子力學(xué)規(guī)律之間的關(guān)系,于是的作為物理學(xué)家的薛定諤“不安分”地從物理學(xué)闖入生物學(xué)。 薛定諤說(shuō):按照量子力學(xué)的解釋?zhuān)渲兄執(zhí)幱凇八溃畀B加態(tài)”——既死了又活著。要等到打開(kāi)箱子看貓一眼才決定其生死。這使量子力學(xué)的微觀不確定性變?yōu)楹暧^不確定性,微觀的混沌變?yōu)楹暧^的荒謬——貓要么死了,要么活著,兩者必居其一,不可能同時(shí)既死又活。 來(lái)源:工程事 |
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來(lái)自: Esniper > 《數(shù)學(xué)物理》