Erwin Schrödinger - Erwin Schrödinger

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

( 1887-08-12 )12. August 1887
Ist gestorben 4. Januar 1961 (1961-01-04)(im Alter von 73)
Staatsangehörigkeit österreichisch
Staatsbürgerschaft
Alma Mater Universität Wien
Bekannt für
Ehepartner
Annemarie Bertel
( M.  1920)
Auszeichnungen Matteucci-Medaille (1927)
Nobelpreis für Physik (1933)
Max-Planck-Medaille (1937)
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Physik
Institutionen
These Über die Leitung der Elektrizität auf der Oberfläche von Isolatoren an feuchter Luft  (1910)
Doktoratsberater Friedrich Hasenöhrl
Andere Studienberater Franz S. Exner
Unterschrift
Erwin Schrödinger Signatur.svg
Büste von Schrödinger, in der Hofarkade des Hauptgebäudes, Universität Wien , Österreich

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger ( UK : / ʃ r ɜː d ɪ ŋ ər / , US : / ʃ r - / ; Deutsch: [ɛɐ̯viːn ʃʁøːdɪŋɐ] ; 12. August 1887 - 4. Januar 1961), manchmal als geschrieben Erwin Schrödinger oder Erwin Schroedinger ("oe" ist die richtige Transliteration des deutschen "ö"), war ein mit dem Nobelpreis ausgezeichneter österreichisch-irischer Physiker , der eine Reihe grundlegender Ergebnisse der Quantentheorie entwickelte : Die Schrödinger-Gleichung bietet eine Möglichkeit, die Welle zu berechnen Funktion eines Systems und wie es sich dynamisch mit der Zeit ändert .

Darüber hinaus schrieb er viele Arbeiten zu verschiedenen Aspekten der Physik : Statistische Mechanik und Thermodynamik , Physik der Dielektrika, Farbtheorie , Elektrodynamik , Allgemeine Relativitätstheorie und Kosmologie , und er unternahm mehrere Versuche, eine einheitliche Feldtheorie zu konstruieren . In seinem Buch Was ist das Leben? Schrödinger ging auf die Probleme der Genetik ein und betrachtete das Phänomen Leben aus der Sicht der Physik. Er schenkte den philosophischen Aspekten der Wissenschaft, antiken und orientalischen philosophischen Konzepten, Ethik und Religion große Aufmerksamkeit. Er schrieb auch über Philosophie und theoretische Biologie. Bekannt ist er auch für sein Gedankenexperiment „ Schrödingers Katze “.

Biografie

Frühe Jahre

Schrödinger wurde am 12. August 1887 in Erdberg  [ de ] , Wien , Österreich , als Sohn von Rudolf Schrödinger  [ de ] ( Tuchhersteller , Botaniker) und Georgine Emilia Brenda Schrödinger (geb. Bauer) (Tochter von Alexander Bauer  [ de ] , Professor für Chemie, TU Wien ). Er war ihr einziges Kind.

Seine Mutter war halb österreichischer und halb englischer Abstammung; sein Vater war katholisch und seine Mutter lutherisch . Obwohl er als Lutheraner in einem religiösen Haushalt aufwuchs , war er selbst Atheist . Er hatte jedoch starkes Interesse an östlichen Religionen und dem Pantheismus und verwendete in seinen Werken religiöse Symbolik. Er glaubte auch, dass seine wissenschaftliche Arbeit eine Annäherung an die Göttlichkeit war , wenn auch in einem intellektuellen Sinne.

Er konnte auch außerhalb der Schule Englisch lernen, da seine Großmutter mütterlicherseits Engländerin war. Von 1906 bis 1910 (dem Promotionsjahr) studierte Schrödinger an der Universität Wien bei den Physikern Franz S. Exner (1849–1926) und Friedrich Hasenöhrl (1874–1915). Er promovierte in Wien bei Hasenöhrl. Er führte auch experimentelle Arbeiten mit Karl Wilhelm Friedrich „Fritz“ Kohlrausch durch.

1911 wurde Schrödinger Assistent von Exner. Schon in jungen Jahren wurde Schrödinger stark von Arthur Schopenhauer beeinflusst . Infolge seiner umfangreichen Lektüre von Schopenhauers Werken interessierte er sich zeitlebens tief für die Farbtheorie und -philosophie . In seinem Vortrag „Geist und Materie“ sagte er: „Die in Raum und Zeit ausgedehnte Welt ist nur unsere Repräsentation “. Dies ist eine Wiederholung der ersten Worte von Schopenhauers Hauptwerk. Schopenhauers Werke führten ihn in die indische Philosophie ein, genauer gesagt in die Interpretation der Upanishaden und Advaita Vedanta. Er nahm einmal einen eigenartigen Gedankengang an. Wenn die Welt tatsächlich durch unsere Beobachtung erschaffen wurde, sollte es Milliarden solcher Welten geben, eine für jeden von uns. Wie kommt es, dass deine Welt und meine Welt gleich sind? Wenn etwas in meiner Welt passiert, passiert es dann auch in deiner Welt? Was veranlasst all diese Welten, sich miteinander zu synchronisieren?

Seine Antwort fand er, wieder wie andere auch, in den Upanishaden.

„Es gibt offensichtlich nur eine Alternative, nämlich die Vereinigung von Geistern oder Bewusstseinen. Ihre Vielfalt ist nur scheinbar, in Wahrheit gibt es nur einen Geist. Dies ist die Lehre der Upanischaden.“

Mittlere Jahre

Erwin Schrödinger als junger Mann

1914 habilitierte sich Erwin Schrödinger ( venia legendi ). Zwischen 1914 und 1918 nahm er als Unteroffizier der österreichischen Festungsartillerie ( Görz , Duino , Sistiana , Prosecco, Wien) am Kriegseinsatz teil . 1920 wurde er Assistent von Max Wien in Jena und im September 1920 wurde er ua. Prof. ( ausserordentlicher Professor ), in etwa gleichbedeutend mit Reader (UK) oder Associate Professor (US), in Stuttgart . 1921 wurde er o. Prof. ( ordentlicher Professor , dh ordentlicher Professor), in Breslau (jetzt Wrocław, Polen).

1921 wechselte er an die Universität Zürich . 1927 trat er die Nachfolge von Max Planck an der Friedrich-Wilhelms-Universität in Berlin an. 1933 beschloss Schrödinger, Deutschland zu verlassen, weil er den Antisemitismus der Nazis nicht mochte. Er wurde Fellow des Magdalen College der Universität Oxford . Kurz nach seiner Ankunft erhielt er zusammen mit Paul Dirac den Nobelpreis . Seine Position in Oxford funktionierte nicht gut; seine unkonventionellen häuslichen Arrangements, die Wohnung mit zwei Frauen zu teilen, wurden nicht angenommen. 1934 lehrte Schrödinger an der Princeton University ; dort wurde ihm eine Festanstellung angeboten, die er jedoch nicht annahm. Auch hier könnte sein Wunsch, mit seiner Frau und seiner Geliebten ein Haus zu gründen, ein Problem verursacht haben. Er hatte die Aussicht auf eine Stelle an der Universität Edinburgh, aber es kam zu Visaverzögerungen, und schließlich trat er 1936 eine Stelle an der Universität Graz in Österreich an. Er hatte auch das Angebot einer Lehrstuhlstelle am Institut für Physik angenommen, Allahabad-Universität in Indien.

Inmitten dieser Amtsverhältnisse schlug er 1935 nach umfangreicher Korrespondenz mit Albert Einstein das sogenannte Katzen- Gedankenexperiment von Schrödinger vor .

Spätere Jahre

1938, nach dem Anschluss , hatte Schrödinger wegen seiner Flucht aus Deutschland 1933 und seiner bekannten Opposition zum Nationalsozialismus Probleme in Graz . Er gab eine Erklärung ab, in der er diesen Widerspruch widerrief (er bedauerte dies später und erklärte Einstein den Grund ). Dies beruhigte jedoch die neue Dispensation nicht vollständig und die Universität Graz entließ ihn wegen politischer Unzuverlässigkeit seines Amtes. Er wurde schikaniert und angewiesen, das Land nicht zu verlassen. Er und seine Frau flohen jedoch nach Italien. Von dort ging er auf Gastdozenturen in Oxford und an die Universität Gent .

Schrödinger (vordere Reihe 2. von rechts) und De Valera (vordere Reihe 4. von links) am Dublin Institute for Advanced Studies 1942

Im selben Jahr erhielt er eine persönliche Einladung von Irlands Taoiseach , Éamon de Valera - ein Mathematiker selbst - in Irland aufzuhalten und zu vereinbaren , um Hilfe ein etablieren Institute for Advanced Studies in Dublin. Er zog nach Kincora Road, Clontarf, Dublin und lebte bescheiden. An seinem Wohnsitz in Clontarf und an der Adresse seines Arbeitsplatzes am Merrion Square wurde eine Gedenktafel aufgestellt . 1940 wurde er Direktor der Schule für Theoretische Physik und blieb dort 17 Jahre. 1948 wurde er irischer Staatsbürger, behielt aber auch seine österreichische Staatsbürgerschaft. Er verfasste rund 50 weitere Veröffentlichungen zu verschiedenen Themen, darunter seine Untersuchungen zur einheitlichen Feldtheorie .

1944 schrieb er Was ist das Leben? , das eine Diskussion über Negentropie und das Konzept eines komplexen Moleküls mit dem genetischen Code für lebende Organismen enthält . Laut James D. Watson ‚s Memoiren, DNA, das Geheimnis des Lebens , Schrödingers gab Buch die Inspiration Watson das zu erforschen Gen , die zur Entdeckung der führte DNA - Doppelhelix ähnlich 1953. Struktur, Francis Crick in seinem autobiographisch Buch What Mad Pursuit , beschrieb, wie er von Schrödingers Spekulationen darüber beeinflusst wurde, wie genetische Informationen in Molekülen gespeichert werden könnten.

Schrödinger blieb bis zu seiner Pensionierung 1955 in Dublin. Er hatte ein lebenslanges Interesse an der Vedanta- Philosophie des Hinduismus , die seine Spekulationen am Ende von What Is Life? beeinflusste. über die Möglichkeit, dass individuelles Bewusstsein nur eine Manifestation eines einheitlichen Bewusstseins ist, das das Universum durchdringt . Schrödinger drückte seine Sympathie für die Idee von tat tvam asi aus : "Man kann sich flach auf den Boden werfen, ausgestreckt auf Mutter Erde , mit der Gewissheit, eins mit ihr und sie mit dir zu sein."

Ein Manuskript "Fragment aus einem unveröffentlichten Dialog von Galileo" aus dieser Zeit tauchte vor kurzem im Internat des King's Hospital in Dublin wieder auf , nachdem es für die 1955er Ausgabe ihres Blauen Mantels der Schule geschrieben wurde, um seinen Abschied von Dublin zu feiern, um seine Ernennung zum Vorsitzenden anzutreten für Physik an der Universität Wien.

1956 kehrte er nach Wien zurück (Vorsitz ad personam ). Bei einem wichtigen Vortrag während der Weltenergiekonferenz weigerte er sich aufgrund seiner Skepsis, über die Kernenergie zu sprechen, und hielt stattdessen einen philosophischen Vortrag. Während dieser Zeit wandte sich Schrödinger von der Mainstream-Quantenmechanik-Definition des Welle-Teilchen-Dualismus ab und förderte allein die Wellenidee , was zu vielen Kontroversen führte.

Persönliches Leben

Am 6. April 1920 heiratete Schrödinger Annemarie (Anny) Bertel. Schrödinger litt an Tuberkulose und hielt sich in den 1920er Jahren mehrmals in einer Heilanstalt in Arosa auf . Dort formulierte er seine Wellengleichung. Schrödinger führte, wie oben erwähnt, ein unkonventionelles Privatleben. Als er 1938 nach Irland auswanderte, besorgte er sich, seiner Frau und einer weiteren Frau, Frau Hilde March, Visa. March war die Frau eines österreichischen Kollegen und Schrödinger hatte mit ihr 1934 eine Tochter gezeugt. Schrödinger schrieb persönlich an den Taoiseach , Éamon de Valera , um das Visum für Frau March zu besorgen. Im Oktober 1939 ließ sich die ménage à trois ordnungsgemäß in Dublin nieder. Schrödinger zeugte während seiner Zeit in Irland zwei weitere Töchter von zwei verschiedenen Frauen.

Grabstätte von Annemarie und Erwin Schrödinger; über dem Typenschild ist die quantenmechanische Wellengleichung von Schrödinger eingeschrieben:

Am 4. Januar 1961 starb Schrödinger im Alter von 73 Jahren in Wien an Tuberkulose . Er hinterließ Anny als Witwe und wurde in Alpbach , Österreich, auf einem katholischen Friedhof beigesetzt. Obwohl er nicht katholisch war, erlaubte der Friedhofspfarrer die Beerdigung, nachdem er erfahren hatte, dass Schrödinger Mitglied der Päpstlichen Akademie der Wissenschaften war . Seine Frau Anny (geb. 3. Dezember 1896) starb am 3. Oktober 1965. Schrödingers einziger Enkel, Terry Rudolph , ist in seine Fußstapfen als Quantenphysiker getreten und lehrt am Imperial College London .

Interesse an Philosophie

Schrödinger hatte ein tiefes Interesse an Philosophie und wurde von den Werken von Arthur Schopenhauer und Baruch Spinoza beeinflusst . In seinen Vorträgen und Schriften diskutierte er Themen wie Bewusstsein , das Geist-Körper-Problem , Sinneswahrnehmung , Willensfreiheit und objektive Realität .

Wissenschaftliche Aktivitäten

Schon früh in seinem Leben experimentierte Schrödinger in den Bereichen Elektrotechnik , atmosphärische Elektrizität und atmosphärische Radioaktivität , arbeitete aber meist mit seinem ehemaligen Lehrer Franz Exner zusammen. Er studierte auch Schwingungstheorie , die Theorie der Brownschen Bewegung und mathematische Statistik . 1912 schrieb Schrödinger auf Anfrage der Herausgeber des Handbook of Electricity and Magnetism einen Artikel mit dem Titel Dieelectrism . Im selben Jahr gab Schrödinger eine theoretische Schätzung der wahrscheinlichen Höhenverteilung radioaktiver Stoffe ab, die zur Erklärung der beobachteten Radioaktivität der Atmosphäre erforderlich ist, und führte im August 1913 in Zeehame mehrere Experimente durch, die seine theoretischen Schätzungen und die von Victor Franz Hess bestätigten . Für diese Arbeit wurde Schrödinger 1920 der Haitinger -Preis der Österreichischen Akademie der Wissenschaften verliehen. Andere experimentelle Studien, die der junge Forscher 1914 durchführte, waren die Überprüfung von Formeln für den Kapillardruck in Gasblasen und die Untersuchung der Eigenschaften von weicher Betastrahlung, die von Gammastrahlen erzeugt wird, die auf Metalloberflächen treffen. Das letzte Werk führte er zusammen mit seinem Freund Fritz Kohlrausch auf. 1919 führte Schrödinger sein letztes physikalisches Experiment zu kohärentem Licht durch und konzentrierte sich anschließend auf theoretische Studien.

Quantenmechanik

Neue Quantentheorie

In den ersten Jahren seiner Karriere lernte Schrödinger die Ideen der alten Quantentheorie kennen , die in den Werken von Max Planck , Albert Einstein , Niels Bohr , Arnold Sommerfeld und anderen entwickelt wurden. Dieses Wissen half ihm bei der Bearbeitung einiger Probleme der theoretischen Physik , doch der damalige österreichische Wissenschaftler war noch nicht bereit, sich von den traditionellen Methoden der klassischen Physik zu trennen .

Die ersten Veröffentlichungen Schrödingers zur Atom- und Spektrentheorie entstanden erst Anfang der 1920er Jahre, nach seiner persönlichen Bekanntschaft mit Sommerfeld und Wolfgang Pauli und seinem Umzug nach Deutschland. Im Januar 1921 beendete Schrödinger seinen ersten Artikel zu diesem Thema über den Rahmen des Bohr-Sommerfeld-Effekts der Wechselwirkung von Elektronen auf einige Merkmale der Spektren der Alkalimetalle. Von besonderem Interesse war für ihn die Einführung relativistischer Überlegungen in die Quantentheorie. Im Herbst 1922 analysierte er die Elektronenbahnen in einem Atom aus geometrischer Sicht mit Methoden des Mathematikers Hermann Weyl (1885–1955). Diese Arbeit, in der gezeigt wurde, dass Quantenbahnen mit bestimmten geometrischen Eigenschaften verbunden sind, war ein wichtiger Schritt bei der Vorhersage einiger Merkmale der Wellenmechanik . Anfang desselben Jahres erstellte er die Schrödinger-Gleichung des relativistischen Dopplereffekts für Spektrallinien, basierend auf der Hypothese von Lichtquanten und Betrachtungen von Energie und Impuls. Ihm gefiel die Idee seines Lehrers Exner über die statistische Natur der Erhaltungssätze, und so nahm er begeistert die Artikel von Bohr, Kramers und Slater auf , die die Möglichkeit einer Verletzung dieser Gesetze bei einzelnen atomaren Prozessen (z Strahlungsemissionsprozess). Obwohl die Experimente von Hans Geiger und Walther Bothe dies bald in Frage stellen ließen, war die Idee der Energie als statistischer Begriff für Schrödinger eine lebenslange Anziehungskraft und er diskutierte sie in einigen Berichten und Veröffentlichungen.

Erstellung der Wellenmechanik

Im Januar 1926 veröffentlichte Schrödinger in Annalen der Physik das Papier „ Quantisierung als Eigenwertproblem “ (Quantisierung als Eigenwert Problem) auf der Wellenmechanik und präsentiert , was jetzt bekannt als die Schrödinger - Gleichung . In dieser Arbeit gab er eine "Ableitung" der Wellengleichung für zeitunabhängige Systeme und zeigte, dass sie die richtigen Energieeigenwerte für ein wasserstoffähnliches Atom lieferte. Dieses Papier wurde allgemein als eine der wichtigsten Errungenschaften des 20. Jahrhunderts gefeiert und hat eine Revolution in den meisten Bereichen der Quantenmechanik und in der Tat der gesamten Physik und Chemie geschaffen. Nur vier Wochen später wurde ein zweites Papier vorgelegt, das die Probleme des Quantenharmonischen Oszillators , des starren Rotors und der zweiatomigen Moleküle löste und eine neue Herleitung der Schrödinger-Gleichung lieferte. Ein drittes Papier, das im Mai veröffentlicht wurde, zeigte die Gleichwertigkeit seines Ansatzes mit dem von Heisenberg und behandelte den Stark-Effekt . Ein vierter Artikel dieser Reihe zeigte, wie Probleme behandelt werden, bei denen sich das System mit der Zeit ändert, wie bei Streuproblemen. In dieser Arbeit führte er eine komplexe Lösung der Wellengleichung ein, um das Auftreten von Differentialgleichungen vierter und sechster Ordnung zu verhindern. (Dies war wohl der Moment, in dem die Quantenmechanik von reellen zu komplexen Zahlen wechselte.) Als er komplexe Zahlen einführte, um die Ordnung der Differentialgleichungen zu verringern, geschah etwas Magisches, und die gesamte Wellenmechanik lag ihm zu Füßen. (Er reduzierte schließlich die Reihenfolge auf eine.) Diese Arbeiten waren seine zentrale Leistung und wurden von der Physikgemeinde sofort als von großer Bedeutung anerkannt.

Schrödinger war mit den Implikationen der Quantentheorie nicht ganz zufrieden und bezeichnete seine Theorie als „Wellenmechanik“. Er schrieb über die Wahrscheinlichkeitsinterpretation der Quantenmechanik und sagte: "Ich mag es nicht und es tut mir leid, dass ich jemals etwas damit zu tun hatte." (Nur um die Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik lächerlich zu machen, erfand er das berühmte Gedankenexperiment namens Schrödingers Katzenparadox .)

An einer einheitlichen Feldtheorie arbeiten

Im Anschluss an seine Arbeiten zur Quantenmechanik widmete Schrödinger erhebliche Anstrengungen, um an einer einheitlichen Feldtheorie zu arbeiten , die Gravitation , Elektromagnetismus und Kernkräfte im Grundgerüst der Allgemeinen Relativitätstheorie vereinen würde , und führte die Arbeit mit einer erweiterten Korrespondenz mit Albert Einstein durch. 1947 kündigte er in einem Vortrag an der Royal Irish Academy ein Ergebnis an, die "Affine Field Theory", aber die Ankündigung wurde von Einstein als "vorläufig" kritisiert und führte nicht zu der gewünschten einheitlichen Theorie. Nach dem gescheiterten Einigungsversuch gab Schrödinger seine Arbeit zur Einigung auf und wandte sich anderen Themen zu.

Farbe

Schrödinger hatte ein starkes Interesse an Psychologie , insbesondere Farbwahrnehmung und Farbmetrik (deutsch: Farbenmetrik ). Er hat sich einige Jahre seines Lebens mit diesen Fragen beschäftigt und eine Reihe von Arbeiten auf diesem Gebiet veröffentlicht:

  • "Theorie der Pigmente von größter Leuchtkraft", Annalen der Physik , (4), 62, (1920), 603–22 (Theory of Pigments with Highest Luminosity)
  • "Grundlinien einer Theorie der Farbenmetrik im Tagessehen", Annalen der Physik , (4), 63, (1920), 397–456; 481–520 (Entwurf einer Theorie der Farbmessung für das Tageslichtsehen)
  • "Farbenmetrik", Zeitschrift für Physik , 1, (1920), 459–66 (Farbmessung).
  • "Über das Verhältnis der Vierfarben- zur Dreifarben-theorie", Mathematisch-Naturwissenschaftliche Klasse , 134, 471.
  • "Lehre von der strahlenden Energie", Müller - Pouillets Lehrbuch der Physik und Meteorologie , Vol 2, Part 1 (1926) (Thresholds of Color Differences).

Seine Arbeiten zur Psychologie der Farbwahrnehmung folgen dem Schritt von Newton , Maxwell und von Helmholtz auf demselben Gebiet. Einige dieser Artikel wurden ins Englische übersetzt und sind zu finden in: Sources of Color Science , Ed. David L. MacAdam, MIT Press (1970) und in Erwin Schrödingers Farbtheorie, übersetzt mit Modern Commentary , Ed. Keith K. Niall, Springer (2017). ISBN  978-3-319-64619-0 doi : 10.1007/978-3-319-64621-3 .

Erbe

Die philosophischen Fragen, die Schrödingers Katze aufwirft, werden noch heute diskutiert und bleiben sein beständigstes Vermächtnis in der Populärwissenschaft , während Schrödingers Gleichung auf technischer Ebene sein beständigstes Vermächtnis ist. Schrödinger ist einer von mehreren Personen, die als „ Vater der Quantenmechanik “ bezeichnet werden. Der große Krater Schrödinger auf der anderen Seite des Mondes ist nach ihm benannt. Das Erwin Schrödinger International Institute for Mathematical Physics wurde 1993 in Wien gegründet.

Schrödingers Porträt war das Hauptmerkmal des Designs der österreichischen 1000-Schilling-Banknote 1983–97 , der zweithöchsten Stückelung.

Ein Gebäude an der University of Limerick in Limerick, Irland, ist nach ihm benannt , ebenso das „Erwin Schrödinger Zentrum“ in Adlershof in Berlin.

2013 wurde Schrödingers 126. Geburtstag mit einem Google Doodle gefeiert .

Deutlich bekannter wurde Schrödinger durch die fortgesetzte Erwähnung von Schrödingers Katze in The Big Bang Theory .

Ehren und Auszeichnungen

Nobelpreisdiplom von Erwin Schrödinger

Schrödingers Katze ist ihm zu Ehren benannt, siehe auch: Liste der nach Erwin Schrödinger benannten Dinge .

Veröffentlichte Werke

Verweise

Quellen

Externe Links