Erwin Schrödinger und das Gedankenexperiment Schrödingers Katze
Nobelpreisträger für Physik, der die Quantenmechanik geprägt hat
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Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (geboren am 12. August 1887 in Wien, Österreich) war ein Physiker, der bahnbrechende Arbeiten in Quantenmechanik , ein Gebiet, das untersucht, wie sich Energie und Materie auf sehr kleinen Längenskalen verhalten. 1926 entwickelte Schrödinger eine Gleichung, die vorhersagte, wo sich ein Elektron in einem Atom befinden würde. 1933 erhielt er eine Nobelpreis für diese Arbeit zusammen mit dem Physiker Paul Dirak .
Schnelle Fakten: Erwin Schrödinger
- Louis de Broglie , ein Physiker, führte das Konzept von ein Angelegenheit Wellen.“ Schrödinger hatte die These von de Broglie sowie eine von ihm verfasste Fußnote gelesenAlbert Einstein, die sich positiv über die Arbeit von de Broglie äußerte. Schrödinger wurde auch gebeten, die Arbeit von de Broglie auf einem Seminar zu diskutieren, das sowohl von der Universität Zürich als auch von einer anderen Universität, der ETH Zürich, veranstaltet wurde.
- Boltzmann. Schrödinger betrachtete Boltzmanns statistische Herangehensweise an die Physik als seine erste Liebe in der Wissenschaft, und ein Großteil seiner wissenschaftlichen Ausbildung folgte der Tradition von Boltzmann.
- Schrödingers frühere Arbeit zur Quantentheorie der Gase, die Gase aus der Perspektive der Quantenmechanik untersuchte. In einer seiner Arbeiten zur Quantentheorie von Gasen, On Einstein’s Gas Theory, wandte Schrödinger de Broglies Theorie der Materiewellen an, um das Verhalten von Gasen zu erklären.
- Fischer E. Wir sind alle Aspekte eines einzigen Wesens: Eine Einführung zu Erwin Schrödinger. Ich bin nichts , 1984; 51 (3): 809-835.
- Heiler W. Erwin Schrödinger, 1887-1961. Biogr Mem Fellows Royal Soc , 1961; 7 : 221-228.
- Meister B. Erwin Schrödingers Weg zur Wellenmechanik. Opt Photonics News , 2014; 25 (2): 32-39.
- Moore W. Schrödinger: Leben und Denken. Cambridge University Press; 1989.
- Schrödinger: Hundertjahrfeier eines Universalgelehrten. Ed. Clive Kilmister, Cambridge University Press; 1987.
- Schrödinger E. Quantisierung als Eigenwertproblem, erste Mitteilung. Ann. Phys. , 1926; 79 : 361-376.
- Teresi D. Die Einzelgängerin der Quantenmechanik. Die Website der New York Times. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html . 1990.
Schrödinger ist im Volksmund vielleicht bekannter Schrödingers Katze , ein Gedankenexperiment, das er 1935 entwickelte, um Probleme mit einer gemeinsamen Interpretation der Quantenmechanik zu veranschaulichen.
Frühe Jahre und Bildung
Schrödinger war das einzige Kind von Rudolf Schrödinger – einem Linoleum- und Wachstuchfabrikanten, der den Betrieb von seinem Vater geerbt hatte – und Georgine, der Tochter eines Chemieprofessors von Rudolf. Schrödingers Erziehung betonte die kulturelle Wertschätzung und den Fortschritt in Wissenschaft und Kunst.
Schrödinger wurde von einem Hauslehrer und von seinem Vater zu Hause erzogen. Im Alter von 11 Jahren trat er in das Akademische Gymnasium in Wien ein, eine Schule mit Schwerpunkt auf klassischer Bildung und Ausbildung in Physik und Mathematik. Dort lernte er gerne klassische Sprachen, ausländische Poesie, Physik und Mathematik, aber hasste es, sich das zu merken, was er zufällige Daten und Fakten nannte.
Schrödinger setzte sein Studium an der Universität Wien fort, wo er 1906 eintrat. Er promovierte 1910 in Physik unter Anleitung von Friedrich Hasenöhrl, den Schrödinger als einen seiner größten intellektuellen Einflüsse betrachtete. Hasenöhrl war ein Schüler des Physikers Ludwig Boltzmann, eines renommierten Wissenschaftlers, der für seine Arbeiten in Statistische Mechanik .
Nach seiner Promotion arbeitete Schrödinger als Assistent von Franz Exner, einem weiteren Boltzmann-Schüler, bis zu seiner Einberufung Anfang 2011Erster Weltkrieg.
Berufseinstieg
1920 heiratete Schrödinger Annemarie Bertel und zog mit ihr nach Jena, Deutschland, um als Assistent des Physikers Max Wien zu arbeiten. Von dort wurde er in kurzer Zeit zum Lehrbeauftragten an verschiedenen Universitäten ernannt, zunächst als Juniorprofessor in Stuttgart, dann als ordentlicher Professor in Breslau, bevor er 1921 als Professor an die Universität Zürich wechselte. Schrödingers anschließende sechs Jahre an Zürich gehörten zu den wichtigsten in seiner beruflichen Laufbahn.
An der Universität Zürich entwickelte Schrödinger eine Theorie, die das Verständnis der Quantenphysik entscheidend voranbrachte. Er veröffentlichte eine Reihe von Artikeln – ungefähr einen pro Monat – über Wellenmechanik. Vor allem das erste Papier, Quantisierung als Eigenwertproblem ,' führte ein, was später als die bekannt werden sollte Schrödinger-Gleichung , heute ein zentraler Bestandteil der Quantenmechanik. Schrödinger wurde für diese Entdeckung 1933 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.
Schrödingers Gleichung
Schrödingers Gleichung beschrieb mathematisch die „wellenartige“ Natur von Systemen, die von der Quantenmechanik beherrscht werden. Mit dieser Gleichung lieferte Schrödinger eine Möglichkeit, nicht nur das Verhalten dieser Systeme zu untersuchen, sondern auch vorherzusagen, wie sie sich verhalten. Obwohl anfangs viel darüber diskutiert wurde, was Schrödingers Gleichung bedeutete, interpretierten Wissenschaftler sie schließlich als die Wahrscheinlichkeit, irgendwo im Weltraum ein Elektron zu finden.
Schrödingers Katze
Schrödinger formulierte dieses Gedankenexperiment als Antwort auf die Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik, die besagt, dass ein durch die Quantenmechanik beschriebenes Teilchen in allen möglichen Zuständen gleichzeitig existiert, bis es beobachtet wird und gezwungen ist, einen Zustand zu wählen. Hier ist ein Beispiel: Stellen Sie sich ein Licht vor, das entweder rot oder grün leuchten kann. Wenn wir nicht auf das Licht schauen, nehmen wir an, dass beides rot ist und grün. Wenn wir es jedoch betrachten, muss sich das Licht dazu zwingen, entweder rot oder grün zu sein, und das ist die Farbe, die wir sehen.
Schrödinger stimmte dieser Interpretation nicht zu. Er schuf ein anderes Gedankenexperiment namens Schrödingers Katze, um seine Bedenken zu veranschaulichen. Beim Schrödinger-Katzen-Experiment wird eine Katze in eine versiegelte Kiste mit einer radioaktiven Substanz und einem giftigen Gas gesetzt. Wenn die radioaktive Substanz zerfallen würde, würde sie das Gas freisetzen und die Katze töten. Wenn nicht, würde die Katze am Leben sein.
Da wir nicht wissen, ob die Katze lebt oder tot ist, wird sie betrachtet beide lebendig und tot, bis jemand die Kiste öffnet und selbst sieht, wie es um die Katze steht. So hat jemand einfach durch einen Blick in die Kiste die Katze auf magische Weise lebendig oder tot gemacht, obwohl das unmöglich ist.
Einflüsse auf Schrödingers Werk
Schrödinger hinterließ nicht viele Informationen über die Wissenschaftler und Theorien, die seine eigene Arbeit beeinflussten. Historiker haben jedoch einige dieser Einflüsse zusammengestellt, darunter:
Spätere Karriere und Tod
1933, im selben Jahr, in dem er den Nobelpreis erhielt, gab Schrödinger seine Professur an der Universität Berlin, der er 1927 angetreten war, als Reaktion auf die Machtübernahme Deutschlands durch die Nazis und die Entlassung jüdischer Wissenschaftler auf. Anschließend zog er nach England und später nach Österreich. 1938 marschierte Hitler jedoch in Österreich ein und zwang Schrödinger, jetzt ein etablierter Anti-Nazi, zur Flucht nach Rom.
1939 zog Schrödinger nach Dublin, Irland, wo er bis zu seiner Rückkehr nach Wien 1956 blieb. Schrödinger starb am 4. Jänner 1961 in seiner Geburtsstadt Wien an Tuberkulose. Er war 73 Jahre alt.