奧地利物理學家薛定諤簡介

時間：2017-06-13 18:58:10 佩珊807由分享

　　薛定諤是第一個把遺傳物質(zhì)設(shè)定為一種信息分子的人，提出薛定諤方程與薛定諤的貓思想實驗，提出遺傳是遺傳信息的復(fù)制、傳遞與表達，并且是諾貝爾物理學獎的獲得者。下面小編就帶大家一起來詳細了解下吧。

　　薛定諤人物簡介

　　埃爾溫·薛定諤(1887~1961)奧地利物理學家，量子力學奠基者。薛定諤是第一個把遺傳物質(zhì)設(shè)定為一種信息分子的人，提出薛定諤方程與薛定諤的貓思想實驗，提出遺傳是遺傳信息的復(fù)制、傳遞與表達，并且是諾貝爾物理學獎的獲得者;他的代表作品有《波動力學四講》《統(tǒng)計熱力學》《生命是什么?——活細胞的物理面貌》等。他提出的薛定諤方程在量子力學中的地位大致相似于牛頓運動定律在經(jīng)典力學中的地位。1961年，薛定諤逝世，葬于阿爾卑包赫村，墓碑上刻著以他命名的薛定諤方程。

　　薛定諤人物生平

　　埃爾溫·薛定諤1887年出生在奧地利維也納附近的埃德伯格，1898年進入了文理高中，從1906年至1910年在維也納大學學習物理與數(shù)學并在1910年取得博士學位。此后在維也納物理研究所工作，他當時的同事包括弗蘭茨·瑟拉芬·埃克斯納(Franz Serafin Exner)，弗雷德里希·哈瑟諾爾(Friedrich Hasen?hrl)和柯勞什(Kohlrausch)。在大學期間薛定諤還同園藝家弗朗茨·弗利摩爾(Franz Frimmel)保持了很深密的友誼。他的母親血統(tǒng)是一半奧地利和一半英國，英國的一方是來自利明頓。薛定諤幾乎是在同一個時間學習英語和德語，因為他的父母二人都在家講這兩種語言。他的父親是一位天主教的信徒，而母親是一位路德教派的信徒。在1911年薛定諤成為?？怂辜{的助理。在薛定諤幼年時期，他深受叔本華的影響，因此，他廣泛閱讀叔本華的作品，他的一生對色彩理論、哲學、東方宗教深感興趣。特別是印度教。

　　1913年與R.W.F.科爾勞施合寫了關(guān)于大氣中鐳 A(即Po)含量測定的實驗物理論文，為此獲得了奧地利帝國科學院的海廷格獎金。第一次世界大戰(zhàn)期間，他服役于一個偏僻的炮兵要塞，利用閑暇研究理論物理學。戰(zhàn)后他回到第二物理研究所。1920年移居耶拿，擔任M.維恩的物理實驗室的助手。

　　1925年底到1926年初，薛定諤在A.愛因斯坦關(guān)于單原子理想氣體的量子理論和L.V.德布羅意的物質(zhì)波假說的啟發(fā)下，從經(jīng)典力學和幾何光學間的類比，提出了對應(yīng)于波動光學的波動力學方程，奠定了波動力學的基礎(chǔ)。他最初試圖建立一個相對論性理論，得出了后來稱之為克萊因—戈登方程(見場方程)的波動方程，但由于當時還不知道電子有自旋，所以在關(guān)于氫原子光譜的精細結(jié)構(gòu)的理論上與實驗數(shù)據(jù)不符。以后他又改用非相對論性波動方程──以后人們稱之為薛定諤方程──來處理電子，得出了與實驗數(shù)據(jù)相符的結(jié)果。1926年1—6月,他一連發(fā)表了四篇論文，題目都是《量子化就是本征值問題》，系統(tǒng)地闡明了波動力學理論。

　　在此以前，德國物理學家W.K.海森堡、M.玻恩和E.P.約旦于1925年7—9月通過另一途徑建立了矩陣力學。1926年3月，薛定諤發(fā)現(xiàn)波動力學和矩陣力學在數(shù)學上是等價的，是量子力學的兩種形式，可以通過數(shù)學變換,從一個理論轉(zhuǎn)到另一個理論。薛定諤起初試圖把波函數(shù)解釋為三維空間中的振動，把振幅解釋為電荷密度，把粒子解釋為波包。但他無法解決“波包擴散”的困難。最后物理學界普遍接受了玻恩提出的波函數(shù)的幾率解釋。1927年—1933 年接替 M.普朗克，任柏林大學物理系主任。因納粹迫害猶太人，1933年離德到澳大利亞、英國、意大利等地。1939年轉(zhuǎn)到愛爾蘭，在都柏林高級研究所工作了17年。1956年回維也納，任維也納大學榮譽教授。1924年，L.V.德布羅意提出了微觀粒子具有波粒二象性，即不僅具有粒子性，同時也具有波動性。在此基礎(chǔ)上，1926年薛定諤提出用波動方程描述微觀粒子運動狀態(tài)的理論，后稱薛定諤方程，奠定了波動力學的基礎(chǔ)，因而與P.A.M.狄拉克共獲1933 年諾貝爾物理學獎。1944年，薛定諤著《生命是什么》一書，試圖用熱力學、量子力學和化學理論來解釋生命的本性。這本書使許多青年物理學家開始注意生命科學中提出的問題，引導(dǎo)人們用物理學、化學方法去研究生命的本性，使薛定諤成為蓬勃發(fā)展的分子生物學的先驅(qū)。1956年，薛定諤返回維也納大學物理研究所，獲得奧地利政府頒發(fā)的第一屆薛定諤獎，在維也納大學理論物理研究所教學直到去世。當他參加完在阿爾卑包赫村(Alpbach)舉行的高?；顒雍螅捎诋?shù)仫L景優(yōu)美而決定死后葬在此地。1957年他一度病危。1961年1月4日，他因患肺結(jié)核病逝于維也納，死后如愿被埋在了阿爾卑包赫村，他的墓碑上刻著以他命名的薛定諤方程。

　　薛定諤的貓

　　“薛定諤的貓”是由奧地利物理學家薛定諤于1935年提出的有關(guān)貓生死疊加的著名思想實驗，是把微觀領(lǐng)域的量子行為擴展到宏觀世界的推演。這里必須要認識量子行為的一個現(xiàn)象：觀測。微觀物質(zhì)有不同的存在形式，即粒子和波。通常，微觀物質(zhì)以波的疊加混沌態(tài)存在;一旦人的意識參與到觀測行為中，它們立刻選擇成為粒子(意識在實驗中扮演著什么角色?意識的參與是怎么作用到實驗中的量子的?是什么性質(zhì)的作用?是一種力嗎?是什么過程?不知道…)。實驗是這樣的：在一個盒子里有一只貓，以及少量放射性物質(zhì)。之后，有50%的概率放射性物質(zhì)將會衰變并釋放出毒氣殺死這只貓，同時有50%的概率放射性物質(zhì)不會衰變而貓將活下來。

　　根據(jù)經(jīng)典物理學，在盒子里必將發(fā)生這兩個結(jié)果之一，而外部觀測者只有打開盒子才能知道里面的結(jié)果。在量子的世界里，當盒子處于關(guān)閉狀態(tài)，整個系統(tǒng)則一直保持不確定性的波態(tài)，即貓生死疊加。貓到底是死是活必須在盒子打開后，外部觀測者觀測時，物質(zhì)以粒子形式表現(xiàn)后才能確定。這項實驗旨在論證量子力學對微觀粒子世界超乎常理的認識和理解，可這使微觀不確定原理變成了宏觀不確定原理，客觀規(guī)律不以人的意志為轉(zhuǎn)移，貓既活又死違背了邏輯思維。

　　薛定諤的貓本身是一個假設(shè)的概念，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們在光子、原子、分子中實現(xiàn)了薛定諤貓態(tài)，甚至已經(jīng)開始嘗試用病毒來制備薛定諤貓態(tài)，如劉慈欣《球狀閃電》中變成量子態(tài)的人，人們已經(jīng)越來越接近實現(xiàn)生命體的薛定諤貓?？墒橇硗庖环矫?，人們發(fā)現(xiàn)薛定諤貓態(tài)(量子疊加態(tài))本身就在生命過程中存在著，且是生物生存不可缺少的。

　　薛定諤把妹法

　　“薛定諤把妹法”是網(wǎng)友杜撰的一種把妹方法。其靈感來自著名的物理學假設(shè)“薛定諤的貓”。“薛定諤把妹法”中心思想是：事件在被觀察以前，一直處在一個所謂“概率云”的狀態(tài)下，一旦受到觀察，則坍縮為實體。通俗一些，就是要給妹子神秘感。

　　具體做法如下：“每天早上，你拿出一個硬幣拋擲，讓偉大的隨機性來決定今天是否給妹子送早餐。這樣，當妹子每天打開抽屜之前，都不知道是否有早餐，而早餐的有無乃是一個獨立隨機事件，完全無法推測。每天的早餐對于妹子都是一個未知的神秘存在，妹子將逐漸為這一神秘的現(xiàn)象所吸引，最終將不可避免地對送餐人產(chǎn)生極大的興趣，你在她的心中蒙上了神秘的面紗。 ”

　　對“薛定諤把妹法”的總結(jié)是：“這個謎一樣的男子，這一刻薛定諤附體，帶著量子論般深沉的哀愁，讓她從此不能自拔。

　　薛定諤方程

　　薛定諤方程(Schr?dinger equation)又稱薛定諤波動方程(Schrodinger wave equation)，是由奧地利物理學家薛定諤提出的量子力學中的一個基本方程，也是量子力學的一個基本假定，其正確性只能靠實驗來檢驗。它是將物質(zhì)波的概念和波動方程相結(jié)合建立的二階偏微分方程，可描述微觀粒子的運動，每個微觀系統(tǒng)都有一個相應(yīng)的薛定諤方程式，通過解方程可得到波函數(shù)的具體形式以及對應(yīng)的能量，從而了解微觀系統(tǒng)的性質(zhì)。薛定諤方程表明量子力學中，粒子以概率的方式出現(xiàn)，具有不確定性，宏觀尺度下失效可忽略不計。

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