Erwin Schrödinger og Schrödingers katteeksperiment

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (født den 12. august 1887 i Wien, Østrig) var en fysiker, der udførte banebrydende arbejde i kvantemekanik, et felt, der studerer, hvordan energi og stof opfører sig i meget små længder. I 1926 udviklede Schrödinger en ligning, der forudsagde, hvor et elektron ville befinde sig i et atom. I 1933 modtog han en Nobel pris til dette arbejde sammen med fysiker Paul Dirac.

Hurtige fakta: Erwin Schrödinger

Schrödinger er muligvis mere populært kendt for “Schrödingers Cat, ”Et tankeeksperiment, han udtænkte i 1935 for at illustrere problemer med en fælles fortolkning af kvantemekanikken.

Schrödinger var det eneste barn af Rudolf Schrödinger - en fabriksarbejder i linoleum og olietøj, der havde arvet forretningen fra sin far - og Georgine, datter af en kemi professor i Rudolfs. Schrödingers opdragelse understregede kulturel værdsættelse og fremskridt inden for både videnskab og kunst.

Schrödinger blev uddannet af en tutor og af sin far derhjemme. I en alder af 11 gik han ind i Akademische Gymnasium i Wien, en skole med fokus på klassisk uddannelse og træning i fysik og matematik. Der nød han at lære klassiske sprog, fremmed poesi, fysik og matematik, men hadede at huske, hvad han kaldte ”tilfældige” datoer og fakta.

Schrödinger fortsatte sine studier på Wien-universitetet, som han kom ind i 1906. Han fik sin ph.d. i fysik i 1910 under ledelse af Friedrich Hasenöhrl, som Schrödinger betragtede som en af ​​hans største intellektuelle påvirkninger. Hasenöhrl var studerende af fysiker Ludwig Boltzmann, en berømt videnskabsmand kendt for sit arbejde i statistisk mekanik.

Efter at Schrödinger fik sin ph.d., arbejdede han som assistent for Franz Exner, en anden studerende ved Boltzmanns, indtil han blev udvalgt i begyndelsen af Første verdenskrig.

I 1920 giftede Schrödinger sig med Annemarie Bertel og flyttede med hende til Jena, Tyskland for at arbejde som assistent for fysiker Max Wien. Derfra blev han fakultet ved en række universiteter over en kort periode og blev først junior professor i Stuttgart, derefter fuld professor ved Breslau, før han tiltrådte universitetet i Zürich som professor i 1921. Schrödingers efterfølgende seks år i Zürich var nogle af de vigtigste i hans professionelle karriere.

På universitetet i Zürich udviklede Schrödinger en teori, der signifikant avancerede forståelsen af ​​kvantefysik. Han udgav en række papirer - cirka en pr. Måned - om bølgemekanik. Især det første papir, "Kvantisering som et Eigenvalue-problem, "introducerede det, der ville blive kendt som Schrödinger ligning, nu en central del af kvantemekanikken. Schrödinger blev tildelt Nobelprisen for denne opdagelse i 1933.

Schrödingers ligning beskrev matematisk den "bølgende" natur af systemer styret af kvantemekanik. Med denne ligning gav Schrödinger en måde at ikke kun studere opførelsen af ​​disse systemer, men også forudsige, hvordan de opfører sig. Selvom der var meget indledende debat om, hvad Schrödingers ligning betød, fortolkede forskere det til sidst som sandsynligheden for at finde et elektron et sted i rummet.

Schrödinger formulerede dette tankeeksperiment som svar på Københavns fortolkning af kvantemekanik, som siger, at en partikel, der er beskrevet af kvantemekanik, findes i alle mulige tilstande på samme tid, indtil den observeres og tvinges til at vælge en tilstand. Her er et eksempel: overvej et lys, der kan lyse op enten rødt eller grønt. Når vi ikke ser på lyset, antager vi, at det begge er rødt og grøn. Når vi ser på det, skal lyset imidlertid tvinge sig til at være enten rødt eller grønt, og det er den farve, vi ser.

Schrödinger var ikke enig i denne fortolkning. Han skabte et andet tankeeksperiment, kaldet Schrödingers Cat, for at illustrere sine bekymringer. I Schrödingers katteeksperiment placeres en kat inde i en forseglet kasse med et radioaktivt stof og en giftig gas. Hvis det radioaktive stof forfaldt, ville det frigive gassen og dræbe katten. Hvis ikke, ville katten være i live.

Fordi vi ikke ved, om katten er i live eller død, betragtes den begge levende og død, indtil nogen åbner kassen og selv ser, hvad katten er. Således, blot ved at kigge ind i kassen, har nogen magisk gjort katten levende eller død, selvom det er umuligt.

Schrödinger efterlod ikke meget information om de videnskabsmænd og teorier, der påvirkede hans eget arbejde. Historikere har imidlertid samlet nogle af disse påvirkninger, som inkluderer:

• Louis de Broglie, en fysiker, introducerede begrebet "stof bølger. ”Schrödinger havde læst de Broglies afhandling samt en fodnote skrevet af Albert Einstein, der talte positivt om de Broglies arbejde. Schrödinger blev også bedt om at diskutere de Broglies arbejde på et seminar, der var vært for både Universitetet i Zürich og et andet universitet, ETH Zurich.
• Boltzmann. Schrödinger betragtede Boltzmanns statistiske tilgang til fysik som hans ”første kærlighed i videnskab”, og meget af hans videnskabelige uddannelse fulgte i Boltzmanns tradition.
• Schrödingers tidligere arbejde med kvanteteorien om gasser, der studerede gasser fra kvantemekanikens perspektiv. I et af sine artikler om kvanteteorien for gasser, "På Einsteins gasteori", anvendte Schrödinger de Broglies teori om materiebølger for at hjælpe med at forklare gassers opførsel.

I 1933, samme år som han vandt Nobelprisen, fratræden Schrödinger sit professorat ved University of Berlin, som han havde tilsluttet sig i 1927, som svar på den nazistiske overtagelse af Tyskland og afskedigelsen af ​​jødisk videnskabsmænd. Derefter flyttede han til England og senere til Østrig. I 1938 invaderede Hitler Østrig og tvang Schrödinger, nu en etableret anti-nazist, til at flygte til Rom.

I 1939 flyttede Schrödinger til Dublin, Irland, hvor han forblev indtil hans tilbagevenden til Wien i 1956. Schrödinger døde af tuberkulose den 4. januar 1961 i Wien, byen hvor han blev født. Han var 73 år gammel.

• Fischer E. Vi er alle aspekter af et enkelt væsen: En introduktion til Erwin Schrödinger.Soc Res, 1984; 51(3): 809-835.
• Heitler W. “Erwin Schrödinger, 1887-1961.” Biogr Mem Fellows Royal Soc, 1961; 7: 221-228.
• Masters B. “Erwin Schrödingers vej til bølgemekanik.” Opt Photonics News, 2014; 25(2): 32-39.
• Moore W. Schrödinger: Liv og tanke. Cambridge University Press; 1989.
• Schrödinger: Centenary fejring af en polymath. Ed. Clive Kilmister, Cambridge University Press; 1987.
• Schrödinger E. “Quantisierung als Eigenwertproblem, erste Mitteilung.”Ann. Phys., 1926; 79: 361-376.
• Teresi D. Kvantemekanikens ensomme ranger. New York Times websted. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html. 1990.