[8月12日]科學歷史上的今天——埃爾溫·薛丁格

2021-02-23 科學課在線

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1887年8月12日，埃爾溫·薛丁格（Erwin Schrödinger）出生於奧地利維也納。他建立的「薛丁格方程」是量子力學描述微觀粒子運動狀態的基本定律。
薛丁格1906年入維也納大學。1910年獲得博士學位後，他留在大學做研究。一戰服役之後，他在蘇黎世大學待了六年。1926年，39歲的他在6個月內，寫下了奠定量子力學波動理論的數篇論文。薛丁格採納了路易·德布羅意（Louis de Broglie）1924年提出的物質的波粒二象性，並引入了一個波方程來描述這樣一個系統。這個波方程就是我們現在所了解的「薛丁格方程」。牛頓用運動方程來描述天體，而薛丁格是用偏微分方程來描述原子。不同的是，牛頓方程可以確定行星軌道中一系列事件的發生，而在量子力學中被替換成一個更抽象的概念——概率，薛丁格方程的解只與事件的發生可能性有關。量子力學的這一特性，讓薛丁格等不少物理學家非常不開心。薛丁格後期投入很大精力，致力於從哲學角度推翻對這一理論的普遍理解。雖然建立這種理解，就有薛丁格自己的很大功勞。薛丁格提出的最著名的反駁，是他1935年的假想實驗「薛丁格的貓」：

一隻貓被鎖在鐵盒子裡，盒子裡面有少量輻射性物質。輻射性物質的原子一個小時後或衰變或沒衰變，其概率相等。如果原子衰變，會砸碎一個毒氣瓶，貓就會死。然而，如果不打開盒子讓原子的波方程坍縮，則盒子裡是兩種狀態的疊加：衰變與沒衰變。因此，貓也處於兩種狀態的疊加：活著與死了。

薛丁格認為，這種結論「非常荒謬」。關於這隻貓什麼時候被確定命運、如何被確定命運，眾多物理學家展開了廣泛的爭論。1927年，薛丁格接受邀請，接替馬克思·普朗克任柏林大學的職位。當時在柏林大學的還有阿爾伯特·愛因斯坦。到了1933年，考慮到當時迫害猶太人已經成為一項國家政策，薛丁格決定離開德國。薛丁格開始了七年的流浪，他到過奧地利、大不列顛、比利時、義大利。1940年，薛丁格在都柏林高等研究院安頓下來。都柏林高等研究院是在愛爾蘭總理、前數學家埃蒙·德瓦萊拉（Eamon de Valera）的影響下建立的。薛丁格在那裡居住了17年，研究物理學和科學歷史哲學。他於1944年寫下了《生命是什麼？》（What Is Life?），試圖用量子力學來解釋基因結構的穩定性。雖然隨著分子生物學的發展，書中很多內容有待修正，但這本書仍然是對該主題非常有用而深刻的介紹。1956年，薛丁格退休，他回到維也納，任維也納大學名譽教授。
薛丁格極其多才，因而在同時代物理學家中顯得很突出。他熟悉所有西方語言的文學和哲學；且得益於小時候就學英語，他用英語寫成的科學普及讀物是頂級的。他研究古希臘科學和哲學，總結在《自然和希臘人》（Nature and the Greeks）（1954年）一書中，他既敬仰古希臘的科學世界觀，又對科學作為唯一解開人類存在奧秘的工具表示懷疑。薛丁格在《我的世界觀》（Meine Weltansicht）一書中表達的哲學觀點，接近吠檀多的神秘主義。在幾乎所有的科學領域和哲學領域，薛丁格都有重大貢獻。在科研日趨專業化的時代，他是獨一無二的。

 奧地利1000先令（流通時間為：1983年-1997年）

資料來源：

https://www.britannica.com/biography/Erwin-Schrodinger

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