Ервін Шредінгер. Біографія вченого

БІОГРАФІЇ ВЕЛИКИХ ВЧЕНИХ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Біографії великих вчених

Шредінгер Ервін Рудольф Йозеф Олександр. Біографія вченого

Біографії великих вчених

Ервін Шредінгер (1887-1961).

Австрійський фізик Ервін Рудольф Йозеф Олександр Шредінгер народився 12 серпня 1887 року у Відні. Його батько, Рудольф Шредінгер, був власником фабрики з виробництва клейонки, захоплювався живописом і цікавився ботанікою. Єдина дитина в сім'ї, Ервін отримав початкову освіту вдома. Його першим учителем був батько, про якого згодом Шредінгер відгукувався як про "друга, вчителя і співрозмовника, що не знає втоми". У 1898 році Шредінгер вступив до Академічної гімназії, де був першим учнем з грецької мови, латині, класичної літератури, математики та фізики. У гімназійні роки у Шредінгера виникла любов до театру.

У 1906 році він вступив до Віденського університету і наступного року почав відвідувати лекції з фізики Фрідріха Газенерля, чиї блискучі ідеї справили на Ервіна глибоке враження. Захистивши 1910 року докторську дисертацію, Шредінгер стає асистентом фізика-експериментатора Франца Екснера у 2-му фізичному інституті при Віденському університеті. На цій посаді він був аж до початку Першої світової війни. В 1913 Шредінгер і К. В. Ф. Кольрауш отримують премію Хайтингера Імператорської академії наук за експериментальні дослідження радію.

Під час війни Шредінгер служив офіцером-артилеристом у глухому гарнізоні, розташованому в горах, далеко від лінії фронту. Продуктивно використовуючи вільний час, він вивчав загальну теорію відносності Альберта Ейнштейна. Після закінчення війни він повертається до 2-го фізичного інституту у Відні, де продовжує свої дослідження щодо загальної теорії відносності, статистичної механіки (що займається вивченням систем, що складаються з дуже великої кількості взаємодіючих об'єктів, наприклад, молекул газу) та дифракції рентгенівського випромінювання. Тоді ж Шредінгер проводить великі експериментальні та теоретичні дослідження з теорії кольору та сприйняття кольору.

У 1920 році Шредінгер одружився з Аннемарією Бертель, дітей у подружжя не було. У тому ж році Шредінгер вирушив до Німеччини, де став асистентом Макса Вина в Єнському університеті, але за чотири місяці стає ад'юнкт-професором Штутгартського технічного університету. Через один семестр він залишає Штутгарт і на короткий час обіймає посаду професора в Бреслау (нині Вроцлав, Польща). Потім Шредінгер переїжджає до Швейцарії і стає там повним професором, а також наступником Ейнштейна та Макса фон Лауе на кафедрі фізики Цюріхського університету.

У Цюріху, де Шредінгер залишається з 1921 по 1927 рік, він займається в основному термодинамікою та статистичною механікою та їх застосуванням для пояснення природи газів та твердих тіл. Цікавлячись широким колом фізичних проблем, він стежить і за успіхами квантової теорії, але не зосереджує свою увагу на цій галузі аж до 1925, коли з'явився сприятливий відгук Ейнштейна з приводу хвильової теорії матерії Луї де Бройля.

Квантова теорія народилася в 1900 році, коли Макс Планк запропонував теоретичний висновок про співвідношення між температурою тіла і випромінюванням, що випускається цим тілом, висновок, який довгий час вислизав від інших учених. Потім до цієї теорії "приклали руку" Ейнштейн, Нільс Бор, Ернест Резерфорд.

Нова істотна особливість квантової теорії виявилася в 1924 році, коли де Бройль висунув радикальну гіпотезу про хвильовий характер матерії: якщо електромагнітні хвилі, наприклад світло, іноді поводяться як частинки (що показав Ейнштейн), то частки, наприклад електрон за певних обставин, можуть вести себе як хвилі. У формулюванні де Бройля частота, відповідна частинці, пов'язана з її енергією, як у випадку фотона (частки світла), але запропонований де Бройлем математичний вираз був еквівалентним співвідношенням між довжиною хвилі, масою частинки та її швидкістю (імпульсом). Існування електронних хвиль було експериментально доведено в 1927 Клінтоном Дж. Девіссоном і Лестером Г. Джермером в Сполучених Штатах і Дж. П. Томсоном в Англії.

Під враженням від коментарів Ейнштейна щодо ідей де Бройля Шредінгер зробив спробу застосувати хвильовий опис електронів до побудови послідовної квантової теорії, не пов'язаної з неадекватною моделлю атома Бора. У певному сенсі він мав намір зблизити квантову теорію з класичною фізикою, яка нагромадила чимало прикладів математичного опису хвиль. Перша спроба, зроблена Шредінгером у 1925 році, закінчилася невдачею. Швидкості електронів у теорії Шредінгера були близькі до швидкості світла, що вимагало включення до неї спеціальної теорії відносності Ейнштейна та обліку передбачуваного нею значного збільшення маси електрона за дуже великих швидкостей. Однією з причин невдачі, що спіткала вченого, було те, що він не врахував наявності специфічної властивості електрона, відомого нині під назвою спина (обертання електрона навколо власної осі на кшталт дзиги), про яке в той час було мало відомо.

Наступну спробу Шредінгер зробив у 1926 році. Швидкості електронів цього разу були обрані їм настільки малими, що необхідність залучення теорії відносності відпадала сама собою. Друга спроба увінчалася висновком хвильового рівняння Шредінгера, що дає математичний опис матерії термінах хвильової функції. Шредінгер назвав свою теорію хвильовою механікою. Рішення хвильового рівняння перебували у злагоді з експериментальними спостереженнями і надали глибоке впливом геть подальше розвиток квантової теорії.

Незадовго до того Вернер Гейзенберг, Макс Борн і Паскуаль Йордан опублікували інший варіант квантової теорії, який отримав назву матричної механіки, яка описувала квантові явища за допомогою таблиць величин, що спостерігаються. Ці таблиці є певним чином упорядковані математичні множини, звані матрицями, над якими за відомими правилами можна проводити різні математичні операції. Матрична механіка також дозволяла досягти згоди з експериментальними даними, що спостерігаються, але на відміну від хвильової механіки не містила жодних конкретних посилань на просторові координати або час. Гейзенберг особливо наполягав на відмові будь-яких простих наочних уявлень чи моделей на користь лише таких властивостей, які можна визначити з експерименту.

Шредінгер показав, що хвильова механіка та матрична механіка математично еквівалентні. Відомі нині під загальною назвою квантової механіки ці дві теорії дали довгоочікувану загальну основу опису квантових явищ. Багато фізиків віддавали перевагу хвильовій механіці, оскільки її математичний апарат був їм більш знайомий, а її поняття здавалися більш "фізичними"; операції ж над матрицями – більш громіздкими.

У 1927 році Шредінгер на запрошення Планка став його наступником на кафедрі теоретичної фізики Берлінського університету.

Незабаром після того, як Гейзенберг і Шредінгер розробили квантову механіку, П. А. М. Дірак запропонував загальнішу теорію, в якій елементи спеціальної теорії відносності Ейнштейна поєднувалися з хвильовим рівнянням. Рівняння Дірака застосовується до частинок, що рухаються з довільними швидкостями. Спин і магнітні властивості електрона випливали з теорії Дірака без будь-яких додаткових припущень. Крім того, теорія Дірака передбачала існування античастинок, таких як позитрон та антипротон, - двійників частинок із протилежними за знаком електричними зарядами.

У 1933 році Шредінгер і Дірак були удостоєні Нобелівської премії з фізики "за відкриття нових продуктивних форм атомної теорії". На церемонії презентації Ганс Плейель, член Шведської королівської академії наук, віддав належне Шредінгеру за створення нової системи механіки, яка справедлива для руху всередині атомів і молекул. За словами Плейеля, хвильова механіка дає не тільки "вирішення низки проблем в атомній фізиці, але й простий та зручний метод дослідження властивостей атомів і молекул і стала потужним стимулом розвитку фізики".

Поряд з Ейнштейном і де Бройлем Шредінгер був серед противників копенгагенської інтерпретації квантової механіки (названої так на знак визнання заслуг Нільса Бора, який багато зробив для становлення квантової механіки; Бор жив і працював у Копенгагені), оскільки його відштовхувала відсутність у ній детермін. В основу копенгагенської інтерпретації покладено співвідношення невизначеності Гейзенберга, згідно з яким положення та швидкість частки не можуть бути точно відомі одночасно. Чим точніше виміряно положення частинки, тим невизначеніша швидкість, і навпаки. Субатомні події можуть бути передбачені лише як ймовірність різних результатів експериментальних вимірювань. Шредінгер заперечував копенгагенський погляд на хвильову і корпускулярну моделі як на "додаткові", що співіснують з картиною реальності, і продовжував пошуки опису поведінки матерії в термінах самих лише хвиль. Однак цим шляхом він зазнав невдачі, і копенгагенська інтерпретація стала домінуючою.

1933 року вчений залишив кафедру теоретичної фізики Берлінського університету після приходу до влади нацистів, на знак протесту проти переслідування інакодумців і, зокрема, проти нападу на вулиці на одного з його асистентів, єврея за національністю. З Німеччини Шредінгер вирушив як запрошений професор в Оксфорд, куди незабаром після його прибуття прийшла звістка про присудження йому Нобелівської премії.

У 1936 році, незважаючи на погані передчуття щодо свого майбутнього, Шредінгер прийняв пропозицію і став професором Грацького університету в Австрії, але в 1938 році, після анексії Австрії Німеччиною, змушений був залишити і цей пост, утікши до Італії. Прийнявши запрошення, він переїхав потім до Ірландії, де став професором теоретичної фізики Дублінського інституту фундаментальних досліджень і залишався на цій посаді сімнадцять років, займаючись дослідженнями з хвильової механіки, статистики, статистичної термодинаміки, теорії поля і особливо загальної теорії відносності.

Після війни австрійський уряд намагався схилити Шредінгера повернутися до Австрії, але він відмовлявся, доки країна була окупована радянськими військами. 1956 року він прийняв кафедру теоретичної фізики Віденського університету. Це був останній пост, який він обіймав у своєму житті.

Все життя він був любителем природи та пристрасним туристом. Серед своїх колег Шредінгер був відомий як людина замкнута, диваковата, мала мало однодумців. Дірак так описує прибуття Шредінгера на престижний Сольвіївський конгрес у Брюсселі: "Весь його скарб вміщався в рюкзаку. Він виглядав як бродяга, і знадобилося досить довго переконувати портьє, перш ніж той відвів Шредінгер номер у готелі".

Шредінгер глибоко цікавився як науковими, а й філософськими аспектами фізики, написав у Дубліні кілька філософських досліджень. Розмірковуючи над проблемами застосування фізики до біології, він висунув ідею молекулярного підходу до вивчення генів, виклавши її в книзі "Що таке життя? Фізичні аспекти живої клітини" (1944), що вплинула на деяких біологів, у тому числі Френсіса Крика і Моріса Уілкінса. Шредінгер опублікував також томик своїх поезій.

Він вийшов у відставку 1958 року, коли йому виповнився сімдесят один рік, і помер через три роки, 4 січня 1961 року, у Відні.

Крім Нобелівської премії, Шредінгер був удостоєний багатьох нагород та почестей, у тому числі золотої медалі Маттеучі Італійської національної академії наук, медалі Макса Планка Німецького фізичного товариства, та нагороджений урядом ФРН орденом "За заслуги". Шредінгер був почесним доктором університетів Гента, Дубліна та Единбурга, був членом Папської академії наук, Лондонського королівського товариства, Берлінської академії наук, Академії наук СРСР, Дублінської академії наук та Мадридської академії наук.

Автор: Самін Д.К.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Біографії великих вчених:

▪ Архімед. Біографія

▪ Менделєєв Дмитро. Біографія

▪ Майкл Фарадей. Біографія

Дивіться інші статті розділу Біографії великих вчених.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Новий матеріал ловить молекули вуглекислого газу 20.10.2019

Дослідники з Університету Кіото, Університету Токіо (Японія) та Університету Цзянсу (Китай) розробили новий матеріал, який може вибірково захоплювати молекули вуглекислого газу (CO2) та ефективно перетворювати їх на корисні органічні матеріали.

Новий матеріал є пористим координаційним полімером (PCP, також відомий як MOF, метал-органічний каркас) - каркас, що складається з іонів металу цинку. Дослідники перевірили свій матеріал за допомогою рентгеноструктурного аналізу та виявили, що він може вибірково захоплювати лише молекули CO2 з десятикратною ефективністю порівняно з іншими PCP.

Споживання людиною викопного палива призвело до збільшення глобальних викидів CO2, що призвело до серйозних проблем, пов'язаних із глобальним потеплінням та зміною клімату. Один із способів, який допоможе цьому протистояти, - "видалити" вуглець з атмосфери, але сучасні методи подібної "очищення" дуже енергоємні. Низька реакційна здатність вуглекислого газу ускладнює його уловлювання та перетворення.

Як новий матеріал схоплює молекули вуглекислого газу? Він має органічний компонент з молекулярною структурою, схожою на пропелер: коли молекули CO2 наближаються до матеріалу, ці "пропелери" обертаються і перебудовуються, щоб забезпечити захоплення СО2, що призводить до невеликих змін у молекулярних каналах PCP. Матеріал діє як молекулярне сито, здатне розпізнавати молекули вуглекислого газу за розміром та формою. Важлива перевага PCP: його можна переробляти та використовувати повторно. Під час експериментів ефективність не знижувалась навіть після десяти реакційних циклів.

І з спійманих молекул вуглекислого газу теж можна отримати вигоду: діоксид вуглецю можна переробити на цінні хімічні речовини, такі як циклічні карбонати, які можна використовувати в нафтохімії та фармацевтиці.

Інші цікаві новини:

▪ Поставлено рекорд швидкості обертання

▪ Наночастки змінюють форму

▪ HPP845 - цифрові та аналогові датчики вологості TE Connectivity

▪ Нова родина мікропотужних компараторів

▪ Портативні тверді диски Stream S03 з інтерфейсом USB 3.0

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Історії з життя радіоаматорів. Добірка статей

▪ стаття Політика є мистецтвом можливого. Крилатий вислів

▪ стаття Яка із сучасних риб найбільша? Детальна відповідь

▪ стаття Машиніст закатувальних машин. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Синець для білизни. Прості рецепти та поради

▪ стаття Зайвий квадрат. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт