Erwin Schrödinger - Erwin Schrödinger

Erwin Schrödinger
Erwin Schrödinger (1933).jpg
Nato
Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger

( 1887-08-12 )12 agosto 1887
Morto 4 gennaio 1961 (1961-01-04)(73 anni)
Nazionalità austriaco
Cittadinanza
Alma mater Università di Vienna
Conosciuto per
Coniugi
Annemarie Bertel
( M.  1920)
Premi Medaglia Matteucci (1927)
Premio Nobel per la Fisica (1933)
Medaglia Max Planck (1937)
Carriera scientifica
Campi Fisica
Istituzioni
Tesi Über die Leitung der Elektrizität auf der Oberfläche von Isolatoren an feuchter Luft (Sulla conduzione dell'elettricità sulla superficie degli isolanti nell'aria umida)  (1910)
Consulente di dottorato Friedrich Hasenöhrl
Altri consulenti accademici Franz S. Exner
Firma
Erwin Schrödinger signature.svg
Busto di Schrödinger, nel porticato del cortile dell'edificio principale, Università di Vienna , Austria

Erwin Josef Rudolf Alexander Schrödinger ( UK : / ʃ r ɜː d ɪ ŋ ər / , US : / ʃ R - / ; tedesco: [ɛɐ̯viːn ʃʁøːdɪŋɐ] ; 12 agosto, 1887 - 4 gennaio 1961), a volte scritto come Erwin Schrodinger o Erwin Schroedinger ( "oe" è la corretta traslitterazione del tedesco "o"), è stato un austriaco-irlandese vincitore del premio Nobel fisico che ha sviluppato una serie di risultati fondamentali nella teoria dei quanti : l' equazione di Schrödinger fornisce un modo per calcolare l' onda funzione di un sistema e come cambia dinamicamente nel tempo .

Inoltre, scrisse molte opere su vari aspetti della fisica : meccanica statistica e termodinamica , fisica dei dielettrici, teoria del colore , elettrodinamica , relatività generale e cosmologia , e fece diversi tentativi per costruire una teoria di campo unificata . Nel suo libro Cos'è la vita? Schrödinger ha affrontato i problemi della genetica, guardando il fenomeno della vita dal punto di vista della fisica. Ha prestato grande attenzione agli aspetti filosofici della scienza, dei concetti filosofici antichi e orientali, dell'etica e della religione. Scrisse anche di filosofia e biologia teorica. È anche noto per il suo esperimento mentale " Il gatto di Schrödinger ".

Biografia

Nei primi anni

Schrödinger nacque a Erdberg  [ de ] , Vienna , Austria , il 12 agosto 1887 da Rudolf Schrödinger  [ de ] ( produttore di cerulei , botanico) e Georgine Emilia Brenda Schrödinger (nata Bauer) (figlia di Alexander Bauer  [ de ] , professore di chimica, TU Vienna ). Era il loro unico figlio.

Sua madre era di origine metà austriaca e metà inglese; suo padre era cattolico e sua madre era luterana . Sebbene fosse cresciuto in una famiglia religiosa come luterano , lui stesso era ateo . Tuttavia, aveva forti interessi nelle religioni orientali e nel panteismo e usava il simbolismo religioso nelle sue opere. Credeva anche che il suo lavoro scientifico fosse un approccio alla Divinità , anche se in senso intellettuale.

È stato anche in grado di imparare l'inglese al di fuori della scuola, poiché sua nonna materna era britannica. Tra il 1906 e il 1910 (anno in cui conseguì il dottorato) Schrödinger studiò all'Università di Vienna con i fisici Franz S. Exner (1849–1926) e Friedrich Hasenöhrl (1874–1915). Ha conseguito il dottorato a Vienna sotto Hasenöhrl. Ha anche condotto lavori sperimentali con Karl Wilhelm Friedrich "Fritz" Kohlrausch.

Nel 1911 Schrödinger divenne assistente di Exner. In tenera età, Schrödinger fu fortemente influenzato da Arthur Schopenhauer . Come risultato della sua ampia lettura delle opere di Schopenhauer, si interessò profondamente per tutta la vita alla teoria e alla filosofia del colore . Nella sua conferenza "Mente e materia", ha affermato che "Il mondo esteso nello spazio e nel tempo non è che la nostra rappresentazione ". Questa è una ripetizione delle prime parole dell'opera principale di Schopenhauer. Le opere di Schopenhauer lo introdussero nella filosofia indiana, più specificamente nell'interpretazione dell'upanishad e dell'advaita vedanta. Una volta ha assunto una linea di pensiero peculiare. Se il mondo è davvero creato dal nostro atto di osservazione, dovrebbero esserci miliardi di tali mondi, uno per ciascuno di noi. Come mai il tuo mondo e il mio mondo sono uguali? Se succede qualcosa nel mio mondo, succede anche nel tuo mondo? Cosa fa sì che tutti questi mondi si sincronizzino tra loro?

Trovò la sua risposta, sempre come altri, nelle Upanishad.

“C'è ovviamente solo un'alternativa, vale a dire l'unificazione delle menti o delle coscienze. La loro molteplicità è solo apparente, in verità c'è una sola mente. Questa è la dottrina delle Upanishad».

anni di mezzo

Erwin Schrödinger da giovane

Nel 1914 Erwin Schrödinger ottenne l' abilitazione ( venia legendi ). Tra il 1914 e il 1918 partecipò ai lavori bellici come sottufficiale nell'artiglieria da fortezza austriaca ( Gorizia , Duino , Sistiana , Prosecco, Vienna). Nel 1920 divenne assistente di Max Wien , a Jena , e nel settembre 1920 ottenne la posizione di ao. Prof. ( ausserordentlicher Professor ), approssimativamente equivalente a Reader (Regno Unito) o professore associato (Stati Uniti), a Stoccarda . Nel 1921 divenne o. Prof. ( Ordentlicher Professor , cioè professore ordinario), a Breslavia (ora Wrocław, Polonia).

Nel 1921 si trasferì all'Università di Zurigo . Nel 1927 succedette a Max Planck all'Università Friedrich Wilhelm di Berlino. Nel 1933, Schrödinger decise di lasciare la Germania perché non amava l'antisemitismo dei nazisti. E 'diventato un Fellow del Magdalen College presso l' Università di Oxford . Poco dopo il suo arrivo, ricevette il Premio Nobel insieme a Paul Dirac . La sua posizione a Oxford non ha funzionato bene; i suoi accordi domestici non convenzionali, condividendo l'alloggio con due donne, non furono accolti con favore. Nel 1934 Schrödinger insegnò all'Università di Princeton ; gli fu offerto un posto fisso lì, ma non lo accettò. Ancora una volta, il suo desiderio di mettere su casa con sua moglie e la sua amante potrebbe aver creato un problema. Aveva la prospettiva di un posto all'Università di Edimburgo ma si sono verificati ritardi nel visto, e alla fine ha preso un posto all'Università di Graz in Austria nel 1936. Aveva anche accettato l'offerta di una cattedra presso il Dipartimento di Fisica, Università di Allahabad in India.

Nel mezzo di questi problemi di mandato nel 1935, dopo un'ampia corrispondenza con Albert Einstein , propose quello che oggi è chiamato l' esperimento mentale del gatto di Schrödinger .

Anni dopo

Nel 1938, dopo l' Anschluss , Schrödinger ebbe problemi a Graz a causa della sua fuga dalla Germania nel 1933 e della sua nota opposizione al nazismo . Ha rilasciato una dichiarazione ritrattando questa opposizione (in seguito si è pentito di averlo fatto e ha spiegato il motivo ad Einstein ). Tuttavia, questo non placò completamente la nuova dispensa e l'Università di Graz lo licenziò dal suo incarico per inaffidabilità politica. Ha subito molestie e gli è stato ordinato di non lasciare il paese. Lui e sua moglie, però, fuggirono in Italia. Da lì, è andato a posizioni in visita a Oxford e all'Università di Gand .

Schrödinger (prima fila 2a da destra) e De Valera (prima fila 4a da sinistra) al Dublin Institute for Advanced Studies nel 1942

Nello stesso anno ricevette un invito personale dal Taoiseach d' Irlanda , Éamon de Valera – lui stesso matematico – a risiedere in Irlanda e ad accettare di aiutare a fondare un Istituto di Studi Avanzati a Dublino. Si trasferì a Kincora Road, Clontarf, Dublino e visse modestamente. Una targa è stata eretta nella sua residenza Clontarf e all'indirizzo del suo posto di lavoro in Merrion Square . Divenne Direttore della Scuola di Fisica Teorica nel 1940 e vi rimase per 17 anni. Divenne cittadino irlandese naturalizzato nel 1948, ma mantenne anche la cittadinanza austriaca. Ha scritto circa 50 ulteriori pubblicazioni su vari argomenti, comprese le sue esplorazioni della teoria dei campi unificati .

Nel 1944 scrisse Che cos'è la vita? , che contiene una discussione sulla negentropia e sul concetto di molecola complessa con il codice genetico degli organismi viventi . Secondo il libro di memorie di James D. Watson , DNA, the Secret of Life , il libro di Schrödinger ha dato a Watson l'ispirazione per la ricerca sul gene , che ha portato alla scoperta della struttura a doppia elica del DNA nel 1953. Allo stesso modo, Francis Crick , nel suo libro autobiografico libro What Mad Pursuit , ha descritto come è stato influenzato dalle speculazioni di Schrödinger su come le informazioni genetiche potrebbero essere immagazzinate nelle molecole.

Schrödinger rimase a Dublino fino al ritiro nel 1955. Ha avuto un interesse permanente per la filosofia Vedanta dell'Induismo , che ha influenzato le sue speculazioni alla fine di What Is Life? sulla possibilità che la coscienza individuale sia solo una manifestazione di una coscienza unitaria che pervade l' universo . Schrödinger ha espresso simpatia per l'idea di tat tvam asi , affermando "puoi buttarti a terra, disteso sulla Madre Terra , con la sicura convinzione di essere uno con lei e lei con te".

Un manoscritto "Frammento da un dialogo inedito di Galileo" di questo periodo è recentemente riemerso al collegio del King's Hospital di Dublino dopo essere stato scritto per l'edizione del 1955 della Scuola del loro Blue Coat per celebrare la sua partenza da Dublino per assumere la sua nomina a presidente di Fisica presso l'Università di Vienna.

Nel 1956 torna a Vienna (cattedra ad personam ). A un'importante conferenza durante la Conferenza mondiale sull'energia si rifiutò di parlare dell'energia nucleare a causa del suo scetticismo al riguardo e tenne invece una conferenza filosofica. Durante questo periodo Schrödinger si allontanò dalla definizione tradizionale della meccanica quantistica della dualità onda-particella e promosse l' idea dell'onda da sola , causando molte controversie.

Vita privata

Il 6 aprile 1920, Schrödinger sposò Annemarie (Anny) Bertel. Schrödinger soffriva di tubercolosi e più volte negli anni '20 soggiornò in un sanatorio ad Arosa . Fu lì che formulò la sua equazione d'onda. Come è stato notato sopra, Schrödinger aveva una vita personale non convenzionale. Quando emigrò in Irlanda nel 1938, ottenne i visti per se stesso, sua moglie e anche un'altra donna, la signora Hilde March. March era la moglie di un collega austriaco e Schrödinger aveva avuto una figlia con lei nel 1934. Schrödinger scrisse personalmente al Taoiseach , Éamon de Valera , per ottenere il visto per la signora March. Nell'ottobre 1939 il ménage à trois si stabilì regolarmente a Dublino. Schrödinger generò altre due figlie da due donne diverse durante il suo periodo in Irlanda.

la tomba di Annemarie ed Erwin Schrödinger; sopra la targhetta è inscritta l' equazione d'onda della meccanica quantistica di Schrödinger :

Il 4 gennaio 1961 Schrödinger morì di tubercolosi, all'età di 73 anni, a Vienna . Lasciò Anny vedova e fu sepolto ad Alpbach , in Austria, in un cimitero cattolico. Sebbene non fosse cattolico, il sacerdote responsabile del cimitero permise la sepoltura dopo aver appreso che Schrödinger era membro della Pontificia Accademia delle Scienze . Sua moglie, Anny (nata il 3 dicembre 1896), morì il 3 ottobre 1965. L'unico nipote di Schrödinger, Terry Rudolph , ha seguito le sue orme come fisico quantistico e insegna all'Imperial College di Londra .

Interesse per la filosofia

Schrödinger aveva un profondo interesse per la filosofia e fu influenzato dalle opere di Arthur Schopenhauer e Baruch Spinoza . Ha discusso argomenti come la coscienza , il problema mente-corpo , la percezione sensoriale , il libero arbitrio e la realtà oggettiva nelle sue conferenze e scritti.

Attività scientifiche

All'inizio della sua vita, Schrödinger sperimentato nei campi della ingegneria elettrica , elettricità atmosferica , e d'atmosfera la radioattività , ma di solito ha lavorato con il suo ex insegnante di Franz Exner. Studiò anche la teoria vibrazionale , la teoria del moto browniano e la statistica matematica . Nel 1912, su richiesta degli editori del Manuale di elettricità e magnetismo , Schrödinger scrisse un articolo intitolato Dieelectrism . Nello stesso anno Schrödinger fornì una stima teorica della probabile distribuzione in altezza delle sostanze radioattive, necessaria per spiegare la radioattività osservata dell'atmosfera, e nell'agosto 1913 eseguì diversi esperimenti a Zeehame che confermarono la sua stima teorica e quelle di Victor Franz Hess. . Per questo lavoro, Schrödinger è stato insignito del 1920 Haitinger Prize (Haitinger-Preis) dell'Accademia austriaca delle scienze. Altri studi sperimentali condotti dal giovane ricercatore nel 1914 riguardavano la verifica delle formule per la pressione capillare nelle bolle di gas e lo studio delle proprietà della radiazione beta morbida prodotta dai raggi gamma che colpiscono la superficie metallica. L'ultimo lavoro che ha eseguito insieme al suo amico Fritz Kohlrausch. Nel 1919, Schrödinger eseguì il suo ultimo esperimento fisico sulla luce coerente e successivamente si concentrò sugli studi teorici.

Meccanica quantistica

Nuova teoria quantistica

Nei primi anni della sua carriera Schrödinger conobbe le idee della vecchia teoria dei quanti , sviluppate nelle opere di Max Planck , Albert Einstein , Niels Bohr , Arnold Sommerfeld e altri. Questa conoscenza lo aiutò a lavorare su alcuni problemi di fisica teorica , ma lo scienziato austriaco dell'epoca non era ancora pronto a separarsi dai metodi tradizionali della fisica classica .

Le prime pubblicazioni di Schrödinger sulla teoria atomica e sulla teoria degli spettri cominciarono ad emergere solo dall'inizio degli anni '20, dopo la sua conoscenza personale con Sommerfeld e Wolfgang Pauli e il suo trasferimento in Germania. Nel gennaio 1921, Schrödinger terminò il suo primo articolo su questo argomento, sulla struttura dell'effetto Bohr-Sommerfeld dell'interazione degli elettroni su alcune caratteristiche degli spettri dei metalli alcalini. Di particolare interesse per lui fu l'introduzione di considerazioni relativistiche nella teoria dei quanti. Nell'autunno del 1922 analizzò le orbite degli elettroni in un atomo da un punto di vista geometrico , utilizzando metodi sviluppati dal matematico Hermann Weyl (1885-1955). Questo lavoro, in cui è stato dimostrato che le orbite quantistiche sono associate a determinate proprietà geometriche, è stato un passo importante nella previsione di alcune delle caratteristiche della meccanica ondulatoria . All'inizio dello stesso anno creò l'equazione di Schrödinger dell'effetto Doppler relativistico per le righe spettrali, basata sull'ipotesi dei quanti di luce e su considerazioni di energia e quantità di moto. Gli piacque l'idea del suo maestro Exner sulla natura statistica delle leggi di conservazione, così abbracciò con entusiasmo gli articoli di Bohr, Kramers e Slater , che suggerivano la possibilità di violazione di queste leggi nei singoli processi atomici (ad esempio, nel processo di emissione di radiazioni). Sebbene gli esperimenti di Hans Geiger e Walther Bothe abbiano presto messo in dubbio questo, l'idea di energia come concetto statistico è stata un'attrazione per tutta la vita per Schrödinger e ne ha discusso in alcuni rapporti e pubblicazioni.

Creazione della meccanica ondulatoria

Nel gennaio 1926, Schrödinger pubblicò su Annalen der Physik il documento " Quantsierung als Eigenwertproblem " (Quantizzazione come problema agli autovalori ) sulla meccanica delle onde e presentò quella che oggi è nota come equazione di Schrödinger . In questo articolo, ha fornito una "derivazione" dell'equazione d'onda per sistemi indipendenti dal tempo e ha mostrato che fornisce gli autovalori energetici corretti per un atomo simile all'idrogeno. Questo documento è stato universalmente celebrato come uno dei risultati più importanti del ventesimo secolo e ha creato una rivoluzione nella maggior parte delle aree della meccanica quantistica e in effetti di tutta la fisica e la chimica. Un secondo documento è stato presentato solo quattro settimane dopo che ha risolto i problemi dell'oscillatore armonico quantistico , del rotore rigido e della molecola biatomica e ha fornito una nuova derivazione dell'equazione di Schrödinger. Un terzo articolo, pubblicato a maggio, ha mostrato l'equivalenza del suo approccio a quello di Heisenberg e ha fornito il trattamento dell'effetto Stark . Un quarto articolo di questa serie ha mostrato come trattare i problemi in cui il sistema cambia nel tempo, come nei problemi di dispersione. In questo articolo ha introdotto una soluzione complessa all'equazione delle onde al fine di prevenire il verificarsi di equazioni differenziali del quarto e del sesto ordine. (Questo fu probabilmente il momento in cui la meccanica quantistica passò dai numeri reali a quelli complessi.) Quando introdusse i numeri complessi per abbassare l'ordine delle equazioni differenziali, accadde qualcosa di magico e tutta la meccanica ondulatoria era ai suoi piedi. (Alla fine ridusse l'ordine a uno.) Questi documenti furono la sua conquista principale e furono subito riconosciuti come aventi un grande significato dalla comunità dei fisici.

Schrödinger non era del tutto a suo agio con le implicazioni della teoria quantistica che si riferiva alla sua teoria come "meccanica ondulatoria". Ha scritto sull'interpretazione probabilistica della meccanica quantistica, dicendo: "Non mi piace, e mi dispiace di aver mai avuto qualcosa a che fare con esso". (Solo per ridicolizzare l' interpretazione di Copenaghen della meccanica quantistica ha inventato il famoso esperimento mentale chiamato paradosso del gatto di Schrödinger .)

Lavorare su una teoria di campo unificata

Dopo il suo lavoro sulla meccanica quantistica, Schrödinger dedicò notevoli sforzi a lavorare su una teoria del campo unificato che unisse gravità , elettromagnetismo e forze nucleari all'interno della struttura di base della relatività generale , facendo il lavoro con una corrispondenza estesa con Albert Einstein. Nel 1947, annunciò un risultato, "Teoria del campo affine", in un discorso alla Royal Irish Academy, ma l'annuncio fu criticato da Einstein come "preliminare" e non riuscì a portare alla teoria unificata desiderata. Dopo il fallimento del suo tentativo di unificazione, Schrödinger abbandonò il suo lavoro sull'unificazione e si dedicò ad altri argomenti.

Colore

Schrödinger aveva un forte interesse per la psicologia , in particolare la percezione del colore e la colorimetria (tedesco: Farbenmetrik ). Ha trascorso alcuni anni della sua vita lavorando su queste domande e ha pubblicato una serie di articoli in questo settore:

  • "Theorie der Pigmente von größter Leuchtkraft", Annalen der Physik , (4), 62, (1920), 603-22 (Teoria dei pigmenti con la massima luminosità)
  • "Grundlinien einer Theorie der Farbenmetrik im Tagessehen", Annalen der Physik , (4), 63, (1920), 397–456; 481-520 (schema di una teoria della misurazione del colore per la visione diurna)
  • "Farbenmetrik", Zeitschrift für Physik , 1, (1920), 459–66 (misurazione del colore).
  • "Über das Verhältnis der Vierfarbenzur Dreifarben-theorie", Mathematisch-Naturwissenschaftliche Klasse , 134, 471, (Sulla relazione della teoria dei quattro colori con la teoria dei tre colori).
  • "Lehre von der strahlenden Energie", Müller - Pouillets Lehrbuch der Physik und Meteorologie , Vol 2, Part 1 (1926) (Soglie delle differenze di colore).

Il suo lavoro sulla psicologia della percezione del colore segue il passo di Newton , Maxwell e von Helmholtz nella stessa area. Alcuni di questi documenti sono stati tradotti in inglese e possono essere trovati in: Sources of Color Science , Ed. David L. MacAdam, MIT Press (1970) e in Erwin Schrödinger's Color Theory, Translated with Modern Commentary , Ed. Keith K. Niall, Springer (2017). ISBN  978-3-319-64619-0 doi : 10.1007/978-3-319-64621-3 .

Eredità

Le questioni filosofiche sollevate dal gatto di Schrödinger sono ancora dibattute oggi e rimangono la sua eredità più duratura nella divulgazione scientifica , mentre l'equazione di Schrödinger è la sua eredità più duratura a un livello più tecnico. Schrödinger è uno dei tanti individui che sono stati chiamati "il padre della meccanica quantistica ". Il grande cratere Schrödinger , sul lato opposto della Luna , prende il nome da lui. L' Istituto internazionale di fisica matematica Erwin Schrödinger è stato fondato a Vienna nel 1993.

Il ritratto di Schrödinger era la caratteristica principale del design della banconota da 1000 scellini austriaca 1983-1997 , la seconda denominazione più alta.

Un edificio porta il suo nome presso l' Università di Limerick , a Limerick, in Irlanda, così come l'"Erwin Schrödinger Zentrum" all'Adlershof di Berlino.

Il 126° anniversario della nascita di Schrödinger nel 2013 è stato festeggiato con un Google Doodle .

Schrödinger è diventato significativamente più noto per la continua menzione del gatto di Schrödinger in The Big Bang Theory .

Onori e riconoscimenti

Il diploma del Premio Nobel di Erwin Schrödinger

Il gatto di Schrödinger è chiamato in suo onore, vedi anche: Elenco delle cose che prendono il nome da Erwin Schrödinger .

Lavori pubblicati

Riferimenti

Fonti

link esterno