薛丁格小傳:貓比人還出名的鬼才科學家,量子力學的奠基人之一

2020-12-26 萬象歷史

(萬象歷史特約作者:凌空子)

薛丁格小傳:貓比人還出名的鬼才科學家,量子力學的奠基人之一

1887年8月12日,薛丁格出生在奧地利維也納的一個富裕家庭。他是獨子,家裡人都很寵愛他。他從小受父母影響,展現驚人的語言天賦,對古希臘哲學非常感興趣,愛好數學和物理。

1906年(19歲),他以優異成績考入維也納大學學習物理與數學,並在1910年取得博士學位。此後,他在維也納物理研究所工作。1914年至1918年,薛丁格參加了第一次世界大戰,然後回到大學教書。

1920年4月6日(33歲),他同安娜瑪麗結婚。1921年,他搬到了蘇黎世大學,成為一名教授。

當時的物理學界,信奉的是牛頓經典力學,對微觀世界的探秘研究甚少。而量子革命逐漸在普朗克、愛因斯坦、玻爾的理論激辯中,慢慢揭開了神秘的面紗。

1926年1月(39歲),薛丁格在《物理年鑑》發表文章《以特徵值問題處理量子化理論》,來處理波動力學,並引入了現在稱之為的薛丁格方程。本文被視為二十世紀最重要的成就之一,創造出量子力學的革命,並延伸到物理及化學的各個領域。

隨後,薛丁格在幾個月內,連續發表了多篇重要文章。這些文章在物理界被公認為意義重大,奠定了薛丁格在量子力學上泰鬥的地位。薛丁格本人並不太喜歡量子理論,他說:「我不喜歡它,對於我得引入它我感到抱歉。」

(薛丁格方程)

1927年(40歲),薛丁格遷往柏林洪堡大學擔任理論物理學教授。1933年,納粹黨奪取德國政權後,薛丁格決定離開德國,到英國、澳大利亞、義大利等地講學。

1933年(46歲),薛丁格因其對量子物理的貢獻,獲得諾貝爾物理學獎。薛丁格方程是量子力學中描述微觀粒子運動狀態的基本定律。他在量子力學中的地位,相當於牛頓在經典力學中的地位。

(物理界大牛合影,後排左六為薛丁格)

1935年(48歲),他提出了著名的「薛丁格貓」的思想實驗。

首先把一隻貓放進封閉不透明的盒子裡,然後放進一個微觀的放射性原子,一個可以檢測原子衰變的裝置和一個毒氣釋放裝置。它半衰期是一個小時,一個小時內可以產生一個粒子,也可能不產生。假如一個粒子產生,裝置檢測到原子衰變,觸發毒氣釋放,貓就死了。

那麼一個小時後,這隻貓是死是活?

如果不打開蓋子,貓的狀態可能死、可能活,處於生存與死亡的疊加態。直到打開蓋子,觀察者介入,貓的狀態才得以確認。微觀的量子力學,要如何詮釋宏觀的生死狀態。

薛丁格提出了一個很尖銳的物理問題,這就是著名的「薛丁格的貓」。這個思想實驗成為量子力學最經典的問題,也是量子理論的試金石。

1936年(49歲),他到愛爾蘭都柏林高級研究所,工作了17年。

1944年(57歲),薛丁格出版了《生命是什麼?》。他將量子力學在生物科學領域,進行了深入研究。他成為蓬勃發展的分子生物學的先驅,後來發現DNA雙螺旋的科學家表示深受薛丁格的啟發和影響。

1961年1月4日(74歲),薛丁格生命走到了盡頭。這顆璀璨的科學之星離去了,但量子力學從此蓬勃發展,他的貓也成為了科學史上的一個奇蹟。

(刻有薛丁格方程的墓地)

(萬象歷史·人物傳記寫作營的第557篇作品,營員「凌空子」的第36篇作品)

相關焦點

  • 什麼是薛丁格的貓,這隻貓到底「害死」了多少人?
    埃爾溫·薛丁格是奧地利著名的物理學家,1926年薛丁格提出了著名的薛丁格方程,為量子力學奠定了堅實的基礎。1933年埃爾溫·薛丁格因薛丁格方程獲諾貝爾物理學獎。1935年薛丁格提出的有關貓生死疊加的著名思想實驗,也就是薛丁格的貓。他試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題。
  • 量子力學裡的「波函數坍塌」是由於人的意識導致的嗎?
    有一幫人老喜歡將量子力學神秘化,這不又有人提出一個這樣的問題:量子物理中,「意識」導致波函數坍縮,這裡「意識」到底指什麼?量子物理中,沒有這樣的說法。原來是想借量子力學招魂納幡死灰復燃的神鬼玄說,是某些宣揚「科學的盡頭是神學」的一幫子人咋呼的。他們利用的是量子力學中一些奇異特性,如不確定性原理(測不準原理)、波函數坍塌、量子糾纏等與宏觀事物邏輯相悖的特點,把量子力學神秘化,往神學上引。愛因斯坦與哥本哈根派之爭。
  • 再揭量子真相:薛丁格的貓,到底在說什麼?
    有人該說了:你真是大放厥詞,學過《量子力學》嗎?在《科學》雜誌上發表過文章嗎? 第一個問題,我學過《量子力學》嗎?說這句話的人,大都是讀過《量子力學》這本教材的。
  • 薛丁格為什麼會提出薛丁格的貓思想實驗?竟是為了幫愛因斯坦吵架
    竟是為了幫愛因斯坦吵架20世紀相對論和量子力學是當時最重要的兩大基本支柱,量子力學解決微觀粒子運動規律的理論,馬克思·普朗克、尼爾斯·波爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛丁格、阿爾伯特·愛因斯坦等一大批科學家共同努力才得以創立量子力學,也就是上面被譽為世界最輕朋友圈的照片!
  • 從普朗克到海森堡,從薛丁格的貓,再到保險界的「量子糾纏」
    關於量子理論,還有很多我們暫時無法理解的現象,科學家們還在不斷對其進行完善。在科幻電影中,我們就能看到很多量子物理學的概念:比如量子糾纏、薛丁格的貓、測不準原則……01顛覆經典物理1687經典力學的奠基人:牛頓在18和19世紀期間,牛頓三大定律經受住了實驗室的反覆試驗,讓經典物理學成為了當時不可被動搖的權威。
  • 坤鵬論:物理學神獸之拉普拉斯獸和薛丁格的貓
    拉普拉斯是位相當牛的科學家,比如:他的《概率分析理論》是早期概率史三部裡程碑著作;分析概率論的創始人,應用數學的先驅;曾對正態分布做出重要貢獻;是天體力學的主要奠基人;天體演化學的創立者之一;曾任過拿破崙的老師……但是,拉普拉斯再牛,也還是個人,不是神,所以,他一樣有局限,有學問上的局限,也有做人上的局限。
  • 「量子」的世界總有一些很獨特的性質,實在是難以讓人理解
    當初薛丁格提出這個實驗的目的,就是因為他和愛因斯坦一樣,都是頑固的「量子力學」古典派分子,他們都認為世界是確定的,如果世界看起來不確定,那一定是因為我們對這個世界還不夠了解。薛丁格說,一隻貓是不可能處於「生或者死的疊加狀態」的,所以「量子力學」還不夠完備,還需要接著研究。
  • 打破谷歌量子霸權!一文看懂什麼是量子力學
    所以,跟宏觀結果巨大的差異,讓量子力學一開始誕生,就被視為科學上的怪胎,許許多多科學家都不接受量子力學的存在。包括同樣身為量子力學的奠基人愛因斯坦,也一直不接受量子力學的測不準原理,認為「上帝不會擲骰子」。
  • 【地理觀察】量子力學解釋靈魂轉世,恐怖的量子力學顛覆人類世界觀
    譚師出品 雙縫實驗是量子力學中,最為神奇的實驗之一。該實驗由英國科學家託馬斯·楊在1807年提出的,證明了光波動性;到了20世紀初,量子力學的出現,給雙縫實驗增加了新的解釋。
  • 愛因斯坦和薛丁格是如何合謀殺死那隻貓的?
    還有一些人,比如愛因斯坦,堅持認為大自然必須做出選擇:要麼是活的要麼是死的,但不能即是活的也是死的。雖然薛丁格的貓在今天仍是一個謎團,但討論往往忽略了這個理論的一個關鍵方面:薛丁格最初構想它的環境。面對世界大戰、種族滅絕和德國知識分子生活的瓦解,薛丁格的思想轉向毒藥、死亡和毀滅,這並非巧合。因此,薛丁格的貓應該提醒我們的不只是量子力學的奇異性。
  • 四大神獸,除了「薛丁格的貓」還有誰?
    物理學上有四大神獸,芝諾的烏龜、拉普拉斯獸、麥克斯韋妖、薛丁格的貓,分別對應著微積分、經典力學、熱力學第二定律和量子力學。這四大神獸並不弱於傳說中的青龍白虎朱雀玄武,芝諾的烏龜時空雙修能縮地成寸,拉普拉斯獸明察大道推演萬物,麥克斯韋妖操控萬物逆轉陰陽,薛丁格的貓能製造宇宙超越生死。
  • 為什麼說「薛丁格的貓」是對上帝在擲骰子的最好論證?
    「薛丁格的貓」是量子力學裡一個非常著名的實驗,這個實驗的最初目的是為了論證量子力學的不可靠性,但是最後卻叛變,成為了證明量子力學正確性的重要實驗。但是「薛丁格的貓」這個實驗在現實也就是宏觀世界中是永遠無法實現的。這究竟是為什麼呢?
  • 物理學四大神獸,除了薛丁格的貓,你還知道幾個
    除了一些民科以外,接受過現代科學教育的人都知道「永動機」是不可能實現的。但是在19世紀之前,無數的頂尖科學家都沉迷在永動機的世界裡不可自拔。在1871年,麥克斯韋針對熱力學的不完備性(主要針對熱力學第二定律),提出了著名的麥克斯韋妖。熱力學第二定律有很多種表述方法,最容易理解的就是:不可能把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不產生其他影響。
  • 物理學「四大神獸」之薛丁格的貓
    隨著時間延長,或者說經過足夠長的時間,它必然會發生衰變,量子疊加態隨之消失。談到不確定性和量子疊加態,薛丁格同愛因斯坦一樣持反對態度。科學的目的,就是要發現事物的運行規律,準確地把握事物的發展趨勢。量子力學卻搞出了一個「不確定性原理」,意味著科學家像牌桌上的賭徒,只能依靠擲骰子猜數字混日子了。受到原子核衰變的啟發,薛丁格設計了一套假想實驗來嘲笑哥本哈根解釋。
  • 薛丁格的貓,著名的思想實驗,原來我們一直誤解了它設立的初衷!
    被稱為薛丁格貓的思維實驗是量子力學中最著名、也是最被誤解的概念之一。通過深入思考,我們可以對物理現實有些驚人的見解。是誰想到了這個思維實驗?根據《量子》雜誌的一篇文章稱,幫助創立量子力學學科的奧地利物理學家埃爾溫·薛丁格最早於1935年構思了他的貓科難題,以作為對傑出的阿爾伯特·愛因斯坦最初提出的問題的評論。當愛因斯坦和薛丁格的同事們對亞原子領域有了新的認識時,他們中的大多數人都意識到量子實體表現出了極其奇怪的行為。
  • 看美劇學知識:科幻美劇中的量子力學
    科幻作品超喜歡量子力學量子力學一直以來都受到科幻題材影視作品的青睞,之所以備受青睞,源於量子力學自身與宏觀世界的「矛盾」以及其內核中散發出來的哲學意味,用我們常說的話來講,量子力學對於普通人來說更像是薛丁格的貓這些玄妙的理論,特別容易讓一部影視作品顯得高深莫測,編劇們大筆一揮——量子通信、量子計算機、量子糾纏、觀察者效應、薛丁格的貓就躍然紙上,然後看得觀眾一頭霧水還忙不迭地點頭稱是
  • 薛丁格的貓究竟是什麼?為什麼讓人如此抓狂?
    在量子力學中,有一個非常有意思的思想實驗,即著名的薛丁格的貓的實驗,那麼這個實驗究竟是什麼呢?讓我們來一探究竟吧!(喜劇《生活大爆炸》中關於薛丁格的貓的有趣一幕)假設有這樣一個系統,A點是電子發射器,可以發射電子。
  • 薛丁格的什麼貓?
    導語:有那麼一隻貓,它屬於薛丁格,屬於愛因斯坦,屬於物理學史,屬於每一個對量子理論懷有好奇幻想的人。有那麼一隻貓,它屬於薛丁格,屬於愛因斯坦,屬於物理學史,屬於每一個對量子理論懷有好奇幻想的人。薛丁格的貓,原本是薛丁格和愛因斯坦兩位量子力學的先驅者,為反對(當前主流的)量子力學哥本哈根詮釋而聯手鑄就的一把思想武器。為了介紹這把武器,要先從量子力學的建立,尤其是物質波說起。那年,愛因斯坦和普朗克等人論證了光具有波粒二象性。
  • 薛丁格的貓是什麼意思,指的是什麼
    在解釋「薛丁格的貓」時,我們先簡單介紹下薛丁格!首先可以聲明的薛丁格不是中國人,薛丁格全名叫埃爾溫·薛丁格,他是奧地利著名的物理學教,1887年8月12日出生於奧地利,父親是英國人,母親是奧地利人,父親是天主教信徒,母親是路德教派的信徒。
  • 用深度神經網絡求解『薛丁格方程』,AI開啟量子化學新未來|Nature...
    薛丁格方程是量子力學的基本方程,即便已經提出70多年,它的氫原子求解還是很困難,超過2個電子的氫原子便很難保證精確度。不過,多年來科學家們一直在努力攻克這一難題。薛丁格方程(Schrödinger Equation),是量子力學中的一個基本方程。又稱薛丁格波動方程(Schrödinger Wave Equation),它的命名來自一位名為埃爾溫·薛丁格(Erwin Schrödinger)的奧地利物理學家。