Видите кота? А он есть! Как Эрвин Шредингер заложил основы квантовой механики

Видите кота? А он есть! Как Эрвин Шредингер заложил основы квантовой механики, фото
  • Дата рождения
    12 Августа 1887
  • Род деятельности
    физик, физик-теоретик, преподаватель, ученый, профессор, исследователь, математик
  • Страна рождения
    Австрия
  • Город рождения
    Вена
  • Дата смерти
    04 Января 1961
  • Пол
    Мужской
  • Семейное положение
    Женат
  • Образование
    Венский университет
  • В браке с
    Аннемари Бертель
  • Родители
    Рудольф Шредингер, Георгина Эмилия Бренда
  • Дети
    Рут Браунизер, Рут Джорджи Эрика
  • Полное имя
    Эрвин Шредингер
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Мысленный эксперимент Эрвина Шредингера ушел далеко за пределы физики и прочно вошел в поп-культуру. В мультфильме «Футурама» персонажа с таким именем даже наказывает полиция — за нарушение законов науки! Но несмотря на абсурдность, описанный парадокс навсегда изменил понимание квантовой теории.

Не мог не стать ученым: детство и образование Эрвина Шредингера

Эрвин Шредингер появился на свет в обеспеченной интеллигентной семье. Его отец, Рудольф Шредингер, руководил фабричным производством и на досуге занимался ботаникой и зоологией. Мать будущего ученого, Георгина Эмилия Бренда, увлекалась химической наукой.

Эрвин Шредингер, 1920-е годы
Эрвин Шредингер, 1920-е годы
Cuaderno de Cultura Científica
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Родители занимались образованием Эрвина самостоятельно, а в 1898 году отдали сына в Академическую гимназию. Школьные задания давались мальчику легко. Ему особенно нравилась литература и иностранные языки, и уже в юном возрасте он приобщился к театру.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В 1906 году Шредингер поступил в Венский университет, где изучал математику и физику. От «книжной» науки его спасли наставники Франц Экснер и Фридрих Хазенерль. Эрвин уже с первых курсов начал работать в лаборатории. Всего через 4 года он получил степень доктора философии.

Однако физик оказался не самым лучшим экспериментатором. Расставить все «по полочкам» ему помогла служба. До 1918 года он преподавал метеорологию в офицерском училище и в свободное время изучал научные статьи. По окончании Первой мировой войны Эрвин Шредингер работал в университетах Йены, Штутгарта, Бреслау, Цюриха и Берлина.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Кот Шредингера: главные открытия в квантовой механике

Квантовая теория была совсем молодой. Ее разработал Макс Планк в начале 1900-х годов. И хоть формулы противоречили классической физике, она все же смогла объяснить фотоэлектрический эффект и энергетические уровни, а также рассмотреть особенности массы атомного ядра.

Эрвин Шредингер в университетской лаборатории
Эрвин Шредингер в университетской лаборатории
Getty Images
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В 1924 году де Бройль выдвинул гипотезу о волновой материи. Это значило, что электромагнитные волны, например, свет могли вести себя как частицы, и наоборот. Идею также развивал и один из близких друзей Эрвина Альберт Эйнштейн. Шредингер заинтересовался наблюдениями коллег и решил развить их.

До Шредингера существовала матричная механика, которую сформулировал Вернер Гейзенберг. Он писал, что частицы — это абстрактные алгебраические матрицы с бесконечным числом столбцов и строк. Шредингер предложил более «наглядную» модель: каждая частица ведет себя как волна, и ее состояние задается волновой функцией.

Эрвин Шредингер вывел самую главную формулу квантовой механики и доказал, что волна частицы меняется со временем под действием энергии. Для этого он описал эксперимент, в котором участвовал знаменитый всем персонаж.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Зачем Шредингеру все же понадобился кот

Эрвин Шредингер считал, что любое явление или предмет находятся в суперпозиции — состоянии, когда частицы «плавают» везде и сразу. Как это работает? Волновая функция становится такой, какая она есть, только во время нашего наблюдения.

Ученый иллюстрировал гипотезу следующим образом. Представьте закрытую коробку, в которой находятся два необычных соседа: кот и специальная машинка с размещенным внутри радиоактивным атомом. Шанс того, что атом случайно распадется и кот умрет, равен 50%. Пока мы не открыли коробку, квантовая механика говорит: атом одновременно и распался, и не распался. А вместе с ним «одновременно» жив и мертв наш пушистый товарищ.

Так а что же насчет кота? Кошка у Эрвина Шредингера и правда была. Но во время эксперимента она не принимала никакого участия.

При этом физик считал, что волновая функция могла иметь реальную физическую величину. Во время посещения Копенгагена ученый вступил в полемику с Нильсом Бором, который отрицал идею Шредингера. Бор был уверен, что функция помогает найти «вероятность» частицы в той или иной точке.

Эрвин Шредингер
Эрвин Шредингер
Архивы пресс-службы
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

По воспоминаниям Гейзенберга, во время спора Эрвин Шредингер тяжело заболел. Пока ученый лежал в постели, Бор сидел на краю кровати и продолжал твердить коллеге: «Вы все-таки должны понять, что...»

Найти середину действительно удалось, правда, Шредингер отказывался принимать ее до конца своей жизни. А вот научное сообщество восторженно приняло новую трактовку квантовой теории. Она была связана с физикой, а не с абстрактной алгеброй, из-за чего казалась значительно проще, чем модель Гейзенберга.

В 1933 году Эрвин Шредингер получил Нобелевскую премию «за открытие новых продуктивных форм атомной теории».
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Последние годы жизни Эрвина Шредингера

В 1933 году ученый покинул Берлин из-за несогласия с новой политикой. Он продолжил преподавать сначала в Оксфордском университете, а после в Грацком университете в Австрии.

В 1938 году Шредингер снова бежал. Он переехал сначала в Италию, а после — в Ирландию. Там физик занял должность профессора теоретической физики Дублинского института фундаментальных исследователей.

Эрвин Шрёдингер, 1940-е годы
Эрвин Шрёдингер, 1940-е годы
Архивы пресс-службы

Его просили вернуться в Австрию, однако Эрвин не хотел работать на аннексированное врагами государство. В 1956 году он получил должность на кафедре Венского университета и занимал ее вплоть до самой смерти.

В свободное время Шредингер писал стихи, изучал философию и филологию, а также написал книгу «Что такое жизнь? Физические аспекты живой клетки». За всю жизнь он был удостоен многих наград, в том числе золотой медали Маттеуччи Итальянской национальной академии наук и медали Макса Планка Германского физического общества.

Чем еще знаменит Эрвин Шредингер

Вы просмотрели 5 из 6 материалов