اروین شرودینگر کیست؟ مروری بر زندگی فیزیکدان برجسته قرن بیستم

از جمله نام‌های شناخته شده فیزیکدانان قرن بیستم که هر کدام در زمان خود به پیشرفت عظیم این رشته کمک کردند، نام «اروین شرودینگرمی درخشد. شرودینگر در راستای مطالعات خود توانست فرمول خاصی از مکانیک کوانتومی را ارائه دهد که یکی از مشهورترین نظریه های امروزی است. در این مقاله به بررسی بیوگرافی این دانشمند برجسته می پردازیم.

اروین شرودینگر

“اروین رودولف الکساندر شرودینگراو در 12 آگوست 1887 در وین، پایتخت اتریش به دنیا آمد. مادررودلف شرودینگر“، گیاه شناس و استاد دانشگاه بود. مادرش همجورج بائراو فرزند یک استاد شیمی بود.

اروین تنها فرزند این زوج بود. او دانش آموزی با استعداد بود و علاوه بر این، حضور در خانواده ای علمی به او کمک می کرد تا استعدادهای خود را بهتر شناسایی و شکوفا کند. اروین علاقه زیادی به ریاضیات و فیزیک داشت و همان طور که گفته شد به راحتی در موضوعات جدید تسلط داشت. او همچنین به مطالعه زبان های باستانی و جدید و نیز شعر علاقه داشت.

اروین پس از اتمام تحصیلات دبیرستان خود در وین با ممتاز در سال 1906 وارد دانشگاه وین شد و در سال 1910 دکترای خود را دریافت کرد. موضوع پایان نامه اش.رسانایی الکتریسیته روی سطح مقره ها در هوای مرطوببود

مسیر شغلی اروین شرودینگر

ایروین پس از اخذ مدرک دکترا به عنوان استادیار مشغول به کار شد.فرانتس اکسنر» کار تحقیقاتی خود را در دانشگاه آغاز کرد. وی در این دوره بیشتر بر بررسی آثار علمی سایر دانشجویان متمرکز بود و همین موضوع دید وسیع و جامعی به زیر شاخه های مختلف علوم به او داد.

با شروع جنگ جهانی اول، اروین شرودینگر مجبور شد سمت دانشگاهی خود را به عنوان دستیار در دانشگاه وین ترک کند و به عنوان افسر ارشد توپخانه وارد ارتش شود.

چندین سال بعد، در حدود سال 1920، ایروین به عنوان استادیار در دانشگاه …اشتوتگارت“به عنوان دستیار”مکس وین“در”جنااو کار خود را در دنیای علم از سر گرفت. اما این همکاری زیاد دوام نیاورد و شرودینگر یک سال بعد استادیار شد – البته این سمت چندان دوام نیاورد و کمتر از یک سال پس از انتصابش مجبور شد راهی دانشگاه زوریخ شود.

اروین حدود شش سال در دانشگاه زوریخ ماند و از زمان ورودش به این دانشگاه در سال 1921 به مطالعه ساختار اتمی پرداخت. در سال 1924 به طور خاص در رشته آمار کوانتومی تحصیل کرد و در اینجا موفق به نوشتن معادلات موجی شد که نقش اصلی را دارند. و نقش گسترده در مکانیک کوانتومی. در زیر به بررسی مهمترین معادلاتی که در مکانیک کوانتومی نقش اساسی دارند می پردازیم. تنها در عرض چند ماه، او مکانیک موج را در چهار مقاله به شکل نهایی خود توسعه داد.

در سال 1926 پس از فیزیکدان “ماکس پلانکاو از دانشگاه برلین بازنشسته شد و شرودینگر جای او را به عنوان استاد گرفت. در اینجا او و دوستان فیزیکدانش گنجانده شده اندآلبرت انیشتینپلانک وتلفن زنده» آنها به طور مداوم مکانیک امواج را مطالعه کردند. در نتیجه توانست در سال 1933 جایزه نوبل فیزیک را از آن خود کند.

در سال 1940، شرودینگر به دعوت وزیر قرار ملاقاتی برای کمک به تأسیس مؤسسه مطالعات پیشرفته در دوبلین، ایرلند دریافت کرد. او در این سال به دوبلین نقل مکان کرد و در آنجا کار خود را به عنوان مدیر دانشکده فیزیک نظری آغاز کرد. وی در طول فعالیت خود در این مرکز بیش از 50 مقاله در موضوعات مختلف از جمله زیست شناسی و تاریخ علم نوشت. از جمله این مقالات می توان به تحقیقات و مطالعات وی در زمینه “تئوری همه چیزوی اشاره کرد که در تلاش است تا نیروهای اصلی جهان را متحد کند. کتابزندگی چیست؟“یا”زندگی چیستوی در این کتاب نشان می دهد که چگونه می توان از فیزیک کوانتومی برای توضیح پایداری ساختارهای ژنتیکی استفاده کرد که در سال 1944 منتشر شد.

در سال 1955 شرودینگر از این مرکز بازنشسته شد و سال بعد به وین زادگاهش بازگشت و تا آخرین لحظات زندگی خود به فراگیری نسبیت عام، ریاضیات، عرفان و ادبیات پرداخت.

اروین شرودینگر; بنیانگذار فیزیک کوانتومی

مطالعات شرودینگر در زمینه‌های ترمودینامیک و مکانیک آماری به او کمک کرد تا یکی از پایه‌های مکانیک کوانتومی را در سال 1926 ایجاد کند. در واقع، او امسال معادله‌ای دیفرانسیل نوشت که به طور گسترده در این شاخه از فیزیک استفاده می‌شود. امروزه این معادله نامیده می شودمعادله شرودینگرما در فیزیک می دانیم. این معادله دیفرانسیل برای توصیف چگونگی تغییر وضعیت کوانتومی یک سیستم فیزیکی با زمان استفاده می شود. در تصویر زیر ساختار واضح این معادله را می بینیم.

آنچه در بالا دیدید در واقع معادله شرودینگر یک بعدی برای یک ذره آزاد است. اگرچه معادله شرودینگر را نمی توان از سایر اصول بنیادی فیزیک استخراج کرد، اما مشخص شد که این معادله در پیش بینی آزمایش ها بسیار دقیق و موفق بوده است. به عبارت دیگر می توان گفت که این معادله خود یک اصل اساسی در فیزیک است.

شرودینگر برای استخراج این معادله از یک نظریه فیزیکی به نام «لویی دوبرویل“، که بیان می کند که ذرات بنیادی در جهان – مانند الکترون ها، پروتون ها، فوتون ها و غیره – ماهیت دوگانه دارند و گاهی مانند ذرات یا امواج رفتار می کنند. آنچه شرودینگر در این معادله روی آن تمرکز می کند، رفتار موجی ذرات است. راه حل های این معادله دیفرانسیل از مفهومی به نام “امکانصحبت می کنند. جالب اینجاست که برخی از منتقدان علم معتقدند که این معادله یکی از مهمترین دستاوردهای علمی بشر در قرن بیستم است.

مفهوم احتمال در معادله شرودینگر

برای درک بهتر مفهوم احتمال، لازم است نظریه معادله شرودینگر با معادلات نیوتن مقایسه شود. در معادلات نیوتن با دانستن سرعت و جرم یک جسم (ذره) می توان موقعیت آن را برای لحظات زیر محاسبه کرد. به عنوان مثال، اگر یک ذره با سرعت و جرم معین در نقطه فرضی x وجود داشته باشد، در پنج ثانیه کجا خواهد بود. اما در مکانیک کوانتومی – که معادله شرودینگر یکی از معادلات اساسی آن است – موقعیت یک ذره را هرگز نمی توان با این دقت و قطعیت تعیین کرد. به عبارت دیگر با حل این معادلات احتمال قرار گرفتن ذره در موقعیت فرضی x را می یابیم. این مفهوم انتزاعی تر از آن چیزی است که در فیزیک کلاسیک با آن مواجه می شویم. بنابراین مکانیک کوانتومی با احتمال وقوع رویدادهای فیزیکی مرتبط است.

نظریه میدان کوانتومی

شرودینگر پس از کار بر روی نظریه مکانیک کوانتومی، زمان خاصی را صرف کار بر روی نظریه میدان کوانتومی کرد تا گرانش، الکترومغناطیس، و نیروهای هسته ای قوی و ضعیف را در چارچوب اساسی نسبیت عام متحد کند – نظریه ای که آلبرت انیشتین نیز برای سال ها آن را توسعه داد. من روی آن کار کردم. این نظریه امروزه نامیده می شودنظریه واحدمی دانیم که موضوع هنوز ساختار جامعی که مورد قبول علما باشد به خود نگرفته است.

شرودینگر پس از چندین شکست در طراحی این نظریه، این مشکل را رها کرد و به بررسی مسائل دیگر روی آورد.

فراتر از فیزیک

شرودینگر از میان تمام فیزیکدانان نسل خود، متمایز بود و به خاطر تطبیق پذیری فکری خارق العاده اش مشهور بود. او به فلسفه و ادبیات غرب نیز علاقه داشت. اگرچه زبان مادری او اتریشی است، اما بیشتر نوشته های او به زبان انگلیسی است. زبانی که در کودکی آموخت. مطالعات او در مورد علم و فلسفه یونان باستان موجود در کتاب «طبیعت و یونانیاناین کتاب در سال 1954 منتشر شد و به دیدگاه یونانیان در مورد علم ادای احترام می کند.

از طرفی کتابنگاه من به دنیانوشته های اروین شرودینگر که در سال 1961 منتشر شد، دیدگاه او را نسبت به متافیزیک و عرفان بیان می کند.

شرودینگر به روانشناسی نیز علاقه خاصی داشت و مقالات متعددی در این زمینه نوشت.

او همچنین مقالات فلسفی را با پشتکار فراوان دنبال می کرد و اندیشه هایش تحت تأثیر آثارش بود.آرتور شوپنهاور“و”باروخ اسپینوزااو می دانست. در سخنرانی او در سال 1956 با عنوان “ذهن و مادهاو یک مشکل داشت می گفت که جهان در حال گسترش در فضا و زمان فقط انعکاسی از ماست. این در واقع بیانی متفاوت از عقاید و جملات شوپنهاور است که شرودینگر در سخنرانی خود به کار برد.

شرودینگر به دلیل استعدادهای خارق‌العاده‌اش توانست تقریباً در تمام شاخه‌های علم و فلسفه در طول زندگی‌اش سهم بسزایی داشته باشد. این یک دستاورد تقریبا منحصر به فرد در زمانی است که روند کلی به سمت افزایش تخصص فنی در علم بود. شهرت علمی او باعث شد که تصویر او به مدت 15 سال بر روی اسکناس های اتریش چاپ شود و دهانه ای در ماه به نام او نامگذاری شود.

اروین شرودینگر در 4 ژانویه 1961 در سن 73 سالگی بر اثر بیماری سل در زادگاهش وین اتریش درگذشت. جنازه او در شهر استآلپباخ«او به خاک سپرده شد.

خلاصه

اروین شرودینگر فیزیکدان اتریشی است که در سال 1933 برنده جایزه نوبل فیزیک شد. شرودینگر را می توان یکی از برجسته ترین چهره های قرن بیستم دانست. به ویژه، او به دلیل توسعه معادله ای که اکنون به عنوان معادله شرودینگر شناخته می شود، مشهور شد. معادله شرودینگر در واقع راهی برای محاسبه تابع موج یک سیستم و نحوه تغییر آن به صورت پویا با زمان ارائه می دهد. شرودینگر همچنین مفهوم درهم تنیدگی کوانتومی را مطرح کرد.

سوالات متداول