欧文·薛定谔和薛定谔的猫思维实验

埃尔文·鲁道夫·约瑟夫·亚历山大·薛定谔(1887年8月12日生于奥地利维也纳)是一位物理学家,他在量子力学领域进行了开创性的工作,该领域研究能量和物质在非常小的长度尺度下的行为。1926年,薛定谔发展了一个方程式,可以预测电子在原子中的位置。1933年,他与物理学家保罗·狄拉克一起获得了诺贝尔奖。...

埃尔文·鲁道夫·约瑟夫·亚历山大·薛定谔(1887年8月12日生于奥地利维也纳)是一位物理学家,他在量子力学领域进行了开创性的工作,该领域研究能量和物质在非常小的长度尺度下的行为。1926年,薛定谔发展了一个方程式,可以预测电子在原子中的位置。1933年,他与物理学家保罗·狄拉克一起获得了诺贝尔奖。

American shorthair cat in a cardboard box

快速事实:埃尔文·薛定谔

  • 全名:埃尔文·鲁道夫·约瑟夫·亚历山大·薛定谔
  • 以:物理学家而闻名,他发展了薛定谔方程,这标志着量子力学的一大步。还开发了被称为“薛定谔猫”的思维实验
  • 出生日期:1887年8月12日,奥地利维也纳
  • 逝世:1961年1月4日于奥地利维也纳
  • 父母:鲁道夫和乔治施丁格
  • 配偶:Annemarie Bertel
  • 孩子:露丝·乔治·艾丽卡(生于1934年)
  • 教育:维也纳大学
  • 奖项:1933年,保罗·狄拉克与量子理论家一起获得诺贝尔物理学奖。
  • 出版物:什么是生活?《自然与希腊人》(1954)和《我的世界观》(1961)。

薛定谔可能因“薛定谔的猫”而更广为人知,他在1935年设计了一个思维实验,用量子力学的一般解释来说明问题。

早年与教育

薛定谔是鲁道夫·薛定谔(Rudolf Schrödinger)——一位油毡和油布工厂工人,从父亲那里继承了这项业务——和鲁道夫化学教授的女儿乔治娜(Georgine)的独生子。薛定谔的成长过程强调文化欣赏和科学与艺术的进步。

薛定谔接受家庭教师和父亲的教育。11岁时,他进入了维也纳的阿卡德米希体育馆,这是一所专注于古典教育以及物理和数学培训的学校。在那里,他喜欢学习古典语言、外国诗歌、物理和数学,但讨厌记住他所谓的“偶然”日期和事实。

薛定谔继续在维也纳大学学习,他于1906进入。1910年,在弗里德里希·哈森赫尔(Friedrich Hasenöhrl)的指导下,他获得了物理学博士学位,薛定谔认为哈森赫尔是他最伟大的智力影响之一。哈森赫尔是物理学家路德维希·波尔兹曼(Ludwig Boltzmann)的学生,他是一位以统计力学工作而闻名的科学家。

在薛定谔获得博士学位后,他作为另一位波尔兹曼学院的学生弗兰兹·埃克斯纳的助手工作,直到第一次世界大战开始时被征召入伍。

职业开端

1920年,薛定谔与安妮玛丽·贝特尔结婚,并与她一起搬到德国耶拿,担任物理学家马克斯·维恩的助手。从那时起,他在短期内成为多所大学的教师,首先成为斯图加特的初级教授,然后成为弗罗茨瓦夫的一名教授,之后于1921年加入苏黎世大学担任教授。薛定谔随后在苏黎世的六年是他职业生涯中最重要的几年。

在苏黎世大学,薛定谔创立了一个理论,它大大提高了对量子物理学的理解。他发表了一系列关于波浪力学的论文——大约每月一篇。特别是,第一篇论文“量子化为特征值问题”介绍了薛定谔方程,它现在是量子力学的核心部分。薛定谔因这一发现于1933年获得诺贝尔奖。

薛定谔方程

薛定谔方程从数学上描述了受量子力学支配的系统的“类波”性质。通过这个方程,薛定谔提供了一种方法,不仅可以研究这些系统的行为,还可以预测它们的行为。虽然最初对薛定谔方程的含义有很多争论,但科学家最终将其解释为在空间某处发现电子的可能性。

薛定谔猫

薛定谔根据量子力学的哥本哈根解释制定了这一思想实验,该解释指出,量子力学描述的粒子同时存在于所有可能的状态中,直到被观察到并被迫选择一种状态为止。这里有一个例子:考虑一个可以照亮红色或绿色的光。当我们不看灯时,我们假设它是红色和绿色的。然而,当我们看到它时,光必须强迫自己变成红色或绿色,这就是我们看到的颜色。

薛定谔不同意这种解释。他创造了一个不同的思维实验,称为薛定谔猫,来说明他的担忧。在薛定谔的猫实验中,一只猫被放在一个装有放射性物质和有毒气体的密封盒子里。如果放射性物质腐烂,它会释放出气体杀死猫。如果不是这样,猫就活了。

因为我们不知道猫是活的还是死的,只有当有人打开盒子,亲眼看到猫的状态时,我们才会认为它是活的还是死的。因此,只要看看盒子,就有人神奇地让猫活了或死了,尽管这是不可能的。

对薛定谔工作的影响

薛定谔没有留下多少关于影响他自己工作的科学家和理论的信息。然而,历史学家们拼凑了其中一些影响,其中包括:

  • 物理学家路易斯·德布罗意提出了“物质波”的概念。薛定谔曾读过德布罗意的论文以及阿尔伯特·爱因斯坦写的一个脚注,他对德布罗意的工作进行了积极的评价。薛定谔还被邀请在苏黎世大学和苏黎世联邦理工大学另一所大学举办的研讨会上讨论德布罗意的工作。
  • 波尔兹曼。薛定谔将玻尔兹曼的物理学统计方法视为“科学的初恋”,他的大部分科学教育遵循玻尔兹曼的传统。
  • 薛定谔以前在气体量子理论方面的工作,从量子力学的角度研究气体。在他的一篇关于气体量子理论的论文《论爱因斯坦的气体理论》中,薛定谔应用了德布罗意关于物质波的理论来帮助解释气体的行为。

后世

1933,同一年,他获得诺贝尔奖,施罗丁格辞去了他在柏林大学的教授,他在1927加入,以回应纳粹接管德国和解散犹太科学家。他后来移居英国,后来又移居奥地利。然而,1938年,希特勒入侵奥地利,迫使现已确立的反纳粹势力薛定谔逃往罗马。

1939年,薛定谔搬到爱尔兰的都柏林,一直呆在那里,直到1956年回到维也纳。1961年1月4日,薛定谔在他出生的城市维也纳死于肺结核。他73岁。

来源

  • 我们都是一个单一存在的所有方面:埃尔文·薛定谔简介。《社会理事会决议》,1984年;51(3): 809-835.
  • 埃尔文·薛定谔,1887-1961年〉,英国皇家社会科学院生物研究所,1961年;7: 221-228.
  • 硕士B.《欧文·薛定谔通向波力学的道路》,《光学光子学新闻》,2014年;25(2): 32-39.
  • 摩尔·W·薛定谔:《生活与思想》。剑桥大学出版社;1989
  • 薛定谔:一位博学者的百年庆典。Ed.Clive Kilmister,剑桥大学出版社;1987
  • 薛定谔E.“数量问题”,安。Phys.,1926年;79: 361-376.
  • 特蕾西D。量子力学的独行侠。纽约时报网站。https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html. 1990

  • 发表于 2021-09-10 07:57
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  • 分类:科学

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