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薛定諤是什么?薛定諤對社會有什么影響?

來源:中國科商網  

薛定諤”一般是指“埃爾溫·薛定諤”

埃爾溫·薛定諤(ErwinSchrödinger,1887年8月12日-1961年1月4日),生于奧地利維也納,畢業于維也納大學,奧地利理論物理學家,量子力學的奠基人之一。

1926年提出薛定諤方程,為量子力學奠定堅實基礎,后又想出薛定諤貓思想實驗。1933年獲諾貝爾物理學獎。薛定諤方程是量子力學中描述微觀粒子在運動速率遠小于光速時的運動狀態的基本定律,在量子力學中占有極其重要的地位。

波動力學的建立,使薛定諤成為世界聞名的物理學家,而他在柏林所作的學術報告,也給普朗克,阿爾伯特·愛因斯坦等留下了很好的印象。他對各種知識運用自如的理論功底,處理技術問題得心應手的數學素養,特別是追求在時空中清晰直觀地描述物理對象的經典實在論傾向,都令普朗克和阿爾伯特·愛因斯坦大為贊賞。

普朗克自1892年起就開始擔任柏林大學理論物理學教授,作為進入20世紀以來德意志帝國首屈一指的理論家,他在這一職位上呆了34年,直到1926年才以68歲高齡離任。由誰來接任普朗克的職務,主持這一德意志帝國最大的柏林大學物理系,無疑成為一項為物理學家們所矚目的極高的榮譽,它要求被提名人作為普朗克的繼承者,具有很高的聲望,突出的成就和優秀的教學才能。薛定諤以建立波動力學而紅極一時,并深受普朗克的賞識,并且他已有在大學執教理論物理的多年經驗,因此,柏林大學向薛定諤發出了繼任普朗克教席的邀請。

無疑,這一邀請對于年僅40歲的薛定諤來說是個極高的榮譽,極具誘惑力,同時也是對他的才能和自信心的一種挑戰。柏林在當時享有“物理學首都”的聲譽,而柏林大學更是群賢畢至,人才濟濟,然而,他對蘇黎世大學也不無留戀,這里提供了他走向成功的外部環境,有他熟悉親切,彼此切磋的科研集體,蘇黎世大學也以優厚的條件,包括兼任聯邦工大理論物理教席的雙職雙薪這種特殊待遇來極力挽留他,而且他在瑞士的兩位博士后兼助理海特勒與倫敦也通過波動力學建立了量子化學理論,這些都使薛定諤難作選擇。

最終,還是普朗克的話促使薛定諤做出了決斷。普朗克表示,如果薛定諤能成為他的繼任者,他將會感到很高興。這既是莫大的榮耀,更是一種召喚。1927年,薛定諤舉家遷居柏林,就任柏林大學理論物理教授,并于次年在普朗克的推薦下成為普魯士科學院院士。在去普朗克家登門拜訪時,薛定諤在普朗克家的來客紀念冊上留下了一首詩,詩的最后幾行,談到了普朗克這一表示對他的感召:“詞藻華麗的信件,時間長久的言談,給我的是粉飾的虛幻。而在值得傾心相敬的我們之間,話兒簡單,卻宛如指南。總之一句話:我將很喜歡。”在柏林大學,除了普朗克和阿爾伯特·愛因斯坦之外,與薛定諤共事的絕大部分是或者將是諾貝爾獎金得主。他們每周三聚集在位于國會大廈附近的威廉皇家物理研究所,報告和討論物理學的最新進展和疑難,這種高層次的探討和交流使薛定諤精神上得到了極大的滿足和愉悅。在柏林的年代里,薛定諤與自己仰慕已久并與自己科學和哲學觀點相似的普朗克和阿爾伯特·愛因斯坦建立了親密的友誼。他和妻子經常出席相距不遠的普朗克家中舉行的家庭舞會,他也常去波茨坦附近湖畔的阿爾伯特·愛因斯坦的山坡別墅,兩人一起在湖面上泛舟暢游,討論物理學問題,交換彼此對量子力學解釋問題的看法。同時在薛定諤住處也經常舉行“維也納小灌腸晚會”,很快成為科學家們聚會和交往的中心。薛定諤把在柏林大學的時代看作他一生中最幸福的時代,在這里,他以極大的熱忱投入了教學工作,和同事們一起,使柏林大學物理系的教學水平達到了前所未有的高度。薛定諤不僅在課堂上循循善誘,也歡迎學生們到他家中探討學術問題,顯得平易近人,不擺架子。他沒有讓已取得的成就和名望成為自己繼續前進的羈絆,而是作為新的起步的起點。在教學之余,他致力于完善和推廣波動力學的成果,并努力在研究中把相對論和量子力學這20世紀物理學的兩大支柱理論統一起來。占據他這一時期的研究精力的另一中心,就是量子力學的詮釋問題。

1926年9月,玻爾邀請薛定諤到哥本哈根講學,以便就量子力學的解釋問題交換意見。薛定諤堅持物理過程的連續性,而玻爾則確信非連續量子躍遷的存在,于是,他們之間的激烈爭論便不可避免。海森伯后來回憶說,“玻爾和薛定諤之間的辯論,在哥本哈根火車站就開始了,而且后來每天從清晨繼續到深夜。薛定諤是在玻爾家中下榻的,而這就使得他們之間的討論幾乎是永不間斷的。而且,盡管玻爾在別的方面和人相處時是最體諒人和最和藹可親的,但是這一回我卻覺得他是一個寸土不讓的狂熱者,他不準備向他的對手做出任何妥協,也不準備容忍最小的含糊性。簡直難以形容雙方展開辯論時的那種感情的強烈程度,也難以形容在他們的每一句話中人們可以覺察出來的那些根深蒂固的信念……”“辯論就這樣夜以繼日地進行了若干個小時而沒有達成任何一致的意見。過了兩天,薛定諤生病了,……不得不臥床休息。玻爾夫人照料他,給他端茶送水,而玻爾則坐在床邊,并且認真地對薛定諤說:‘但是你肯定必須理解……”但在此次討論后薛定諤的觀點發生了一定的變化,他開始批判性的接受哥本哈根學派的觀點。與阿爾伯特·愛因斯坦不同的是薛定諤對于統計性理論并沒有提出尖銳的反對意見,而是就波函數的意義展開討論,他不愿放棄的連續性。對于海森堡的不確定原理的正確性薛定諤很少有質疑,而對他的解釋則始終不認同,他更傾向于使用它去抨擊躍遷與粒子概念。相比哥本哈根詮釋,薛定諤對于隱變量解釋表現出了更大的不滿。1926年9月,薛定諤從哥本哈根回到蘇黎世,他在給玻爾的感謝信中重申了自己的觀點,他說:“即使一百次嘗試都已失敗,也不應該放棄到達目標的希望,我不是說通過經典圖景,而是說通過關于空時事件之真實本性的一些邏輯自恰的觀念來達到目標,這很有希望是可能的。”1928年5月,薛定諤在給玻爾的信中又提出了進一步的建議,他說,“我認為特別迫切的是要引入對它們來說這些限制(不確定關系)應該不再適用的一些新概念,因為在原理上不可觀察的東西根本不應該包括在我們的概念體系中……然而創立這個新的概念體系無疑將是非常困難的,新的設計要求觸及我們經驗的最深層:空間、時間和因果性。”而在1931年3月12日,他向柏林科學院提交了一篇論文,此文中他首次提出了薛定諤方程與擴散方程的類似性,這一理論后來發展為量子力學的隨機詮釋??偟恼f來,在這段時間內,薛定諤有接受哥本哈根派學說的傾向,但并沒有放棄對物理實在的追求,思想處于動蕩階段。

薛定諤與阿爾伯特·愛因斯坦一道,在關于量子理論的解釋這一學術論戰中充分發揮他的理論觀點。為了說明情況,構造一個幾乎是諷刺的例子,薛定諤提出了“貓悖論”。假設一只貓被關在了包括下述“痛苦裝置”的盒子,貓自己不能操縱這個裝置。一個帶有很少放射性物質的蓋革計數器放在盒子里,這樣一小時中或許有一個原子衰變,則計數器反應并通過一個繼電器扳動一個小錘,打碎氰化物小瓶。人們讓這個系統放上一小時后,貓可能還是活著的,如果這中間沒有原子衰變,而第一個原子衰變將把貓毒死。這個實驗的目的是通過一個理想實驗把微觀狀態(原子衰變)同宏觀狀態(貓的死活)聯系起來,從而得出貓的死活這樣的宏觀狀態也不確定,有待于我們的觀察的結論。而這樣的結論顯然相悖于我們的日常生活經驗和實在觀念,因而說明量子力學對實在的描述不完備。而他的立場已經發生了一定的改變,即他不再認為波函數是對實在的描述,但阿爾伯特·愛因斯坦似乎并沒有意識并理解到這一點,直到薛定諤寫信詳細闡述了自己的觀點。而直到30年代末,薛定諤才正式的認同了理論不是對客觀自然的描述而是一個相關聯的模型,這一轉變即是他的后現代轉變。阿爾伯特·愛因斯坦對這一悖論非常贊賞,在1939年8月和1950年12月兩次給薛定諤的信中,都稱之為揭示了量子力學描述實在的不完備性的最巧妙的辦法,并提出應當進一步發展完備的描述。薛定諤提出的貓悖論,又一次表明了他對量子力學詮釋問題的關注,也又一次證實了他反對正統詮釋的執著。他的這種執著使他后來在物理學家中十分孤立。第二次世界大戰中止了關于量子力學詮釋問題的論戰,但當50年代論戰再起,薛定諤又發表了《波動力學的意義》,《有沒有量子躍遷》,《基本粒子是什么》,《我們的物質圖像》等一系列文章,表現了他作為一個科學家對信念的徹底性和堅定性。

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