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埃尔温·鲁道夫·约瑟夫·亚历山大·薛定谔（Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger，1887年8月12日—1961年1月4日）[1]，生于维也纳埃德伯格，是鲁道夫·薛定谔的独生子，奥地利物理学家，诺贝尔物理学奖获得者，维也纳大学理论物理研究所荣誉教授。[2][3][4]
埃尔温·薛定谔于1910年获得维也纳大学博士学位后在维也纳物理研究所工作；1911年，他担任埃克斯纳的助理。1920年担任M.维恩的物理实验室的助手；1927年接替马克斯·普朗克担任柏林大学物理系主任；1933年因纳粹迫害犹太人，离开德国移居英国牛津，在马格达伦学院担任访问学者；同年获得诺贝尔物理学奖；1939年转到爱尔兰，在都柏林高级研究所理论物理学研究组工作；1956年返回维也纳，担任维也纳大学物理研究所荣誉教授；1961年1月4日因患肺结核病逝于维也纳，死后被埋在了阿尔卑包赫村。[5][6]
埃尔温·薛定谔在德布罗意物质波理论的基础上，建立了波动力学，推动了分子生物学发展。埃尔温·薛定谔发表了50余本著作涉及到不同的题目，涵盖电介质物理学、颜色理论、电动力学、宇宙学等物理领域，其代表作品有《波动力学四讲》《统计热力学》《生命是什么？——活细胞的物理面貌》等。[7][8]
早年经历
埃尔温·薛定谔于1887年8月12日出生于奥地利维也纳附近的埃德伯格，是鲁道夫·薛定谔的独生子。[2]1897年，埃尔温·薛定谔进入学园中学（Akademische Gymnasium），这是一所强调古典教育、拉丁语和希腊语的一流文法学校。[5]
教育经历
1906年至1910年，埃尔温·薛定谔在维也纳大学学习，在1910年获得博士学位，[9]学习期间他受到了玻尔兹曼继任者弗里茨·哈泽内尔的强烈影响。在第一次世界大战期间，埃尔温·薛定谔担任炮兵军官，同时利用闲暇时间坚持研究理论物理学。[2]
工作经历
1911年，埃尔温·薛定谔成为实验物理研究所的一位助手；[4]1920年，埃尔温·薛定谔担任马克斯·维恩的助理，随后在斯图加特(特聘教授)、布雷斯劳(普通教授)和苏黎世大学(取代冯·劳厄)任职。[2]
1926年，埃尔温·薛定谔发现薛定谔的波动方程；1927年，埃尔温·薛定谔作为普朗克的继任者搬到了柏林。1933年因纳粹迫害犹太人，埃尔温·薛定谔主动辞去了柏林大学理论物理学教授职位，离开德国移居英国牛津，在马格达伦学院担任访问学者；同年，与保罗·狄拉克（Paul Dirac）共同获得诺贝尔物理学奖。[2]
1934年，埃尔温·薛定谔应邀在普林斯顿大学讲课，并获得了那里的永久职位，但他没有接受；1936年，埃尔温·薛定谔被格拉茨大学聘用。1939 年转到爱尔兰，在都柏林高级研究所工作了 17 年。[10]1956年，埃尔温·薛定谔返回维也纳，任维也纳大学物理研究所荣誉教授，在维也纳大学理论物理研究所教学直到去世，随后获得奥地利政府颁发的第一届薛定谔奖。[9]
1957年，埃尔温·薛定谔接受了德国高级荣誉勋章，被许多大学和科学团体授予荣誉学位，其中包括英国伦敦皇家学会、柏林普鲁士科学院、奥地利科学院等。[9]
写作经历
1913年，埃尔温·薛定谔与R.W.F.科尔劳施合写了关于大气中镭A（即Po）含量测定的实验物理论文，为此获得了奥地利帝国科学院的海廷格奖金。[9]
1926年，在阿尔伯特·爱因斯坦关于单原子理想气体的量子理论和路易·维克多·德布罗意的物质波假说的启发下，从经典力学和几何光学间的类比，埃尔温·薛定谔提出了对应于波动光学的波动力学方程（用波动方程描述微观粒子运动状态的理论）：波动力学和矩阵力学在数学上是等价的，是量子力学的两种形式，可以通过数学变换从一个理论转换到另一个理论，被称为薛定谔方程，奠定了波动力学的基础。[11][10]1926年上半年，埃尔温·薛定谔一连发表了四篇论文，题目都是《量子化就是本征值问题》，系统地阐明了波动力学理论，奠定了近代量子力学的基础。[12]
1944年，埃尔温·薛定谔著《生命是什么》一书，试图用热力学、量子力学和化学理论来解释生命的本性，提出了负熵（Negentropie）的概念。这本书使许多青年物理学家开始注意生命科学中提出的问题，引导人们用物理学、化学方法去研究生命的本性，使薛定谔成为蓬勃发展的分子生物学的先驱。[8]
家庭生活
埃尔温·薛定谔母亲是维也纳技术学院化学教授亚历山大·鲍尔的女儿。血统是一半奥地利和一半英国，英国的一方是来自利明顿，是一位路德教派的信徒。[2]
埃尔温·薛定谔父亲来自一个巴伐利亚家庭，几代人之前就定居在维也纳。是一个受过广泛教育的天才。[2]
健康状况
1957年埃尔温·薛定谔病危。1961年1月4日，埃尔温·薛定谔因患肺结核病逝于维也纳，死后被埋在了阿尔卑包赫村，他的墓碑上刻着以他命名的薛定谔方程。[2][6]
创立波动力学
埃尔温·薛定谔除了较少的实验性研究外，把全部注意力都集中于理论物理学问题的研究。1924年，法国物理学家德布罗意首先提出了物质波理论，即一切微观粒子，象光一样也都具有波粒二象性。在这一理论的基础上，薛定谔于1926年独立地创立了波动力学，提出了薛定谔方程，确定了波函数的变化规律。这与海森伯等人几乎同时创立的矩阵力学成为量子力学的双胞胎。这些理论现在已成为研究原子、分子等微观粒子的有力工具，并奠定了基本粒子相互作用的理论基础。薛定谔的理论，与海森伯所发展的形式不同，这个理论的数学式子便于实际应用。尽管形式上好象两种完全不同的理论，但是薛定谔能够证明它们在数学上是等价的。薛定谔波动方程提出之后，在微观物理学中得到了广泛的应用。薛定谔的许多科学论著中，以1927年和1928年发表的《波动力学论文集》和《关于波动力学的四次演讲》最为著名。对于固体的比热、统计热力学、原子光谱、镭、时间与空间等方面，他都发表过研究论文。[8]
推动分子生物学的发展
1944年，埃尔温·薛定谔还发表了《生命是什么？》一书（英文版，1948；中译本，1973）。在此书中，薛定谔试图用热力学、量子力学和化学理论来解释生命的本性，引进了非周期性晶体、负熵、遗传密码、量子跃迁式的突变等概念。这本书使许多青年物理学家开始注意生命科学中提出的问题，引导人们用物理学、化学方法去研究生命的本性，使薛定谔成了今天蓬勃发展的分子生物学的先驱。晚年，他致力于物理学基础和有关哲学问题的研究，写了《科学和人文主义—当代的物理学》（英文版，1951）等哲学性著作。[17][8]
薛定谔的猫
1935年，薛定谔构思了“薛定谔的猫”思想实验，试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。这里必须要认识量子行为的一个现象——观测。微观物质有不同的存在形式，即粒子和波。通常，微观物质以波的叠加混沌态存在；一旦观测后，它们立刻选择成为粒子。实验是这样的，在一个封闭的盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。之后，有50%的概率放射性物质将会发生原子衰变，通过继电器触发释放装置放出毒气杀死这只猫，同时有50%的概率放射性物质不会衰变而猫将活下来。[18]
根据经典物理学并依据常识，在盒子里必将发生这两个结果之一，而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果。依据量子力学中通用的解释，在量子的世界里，在观察之前，这只猫应处于不死不活的叠加态（即波包塌缩依赖于观察，在观察前系统保持不确定性的波态），猫到底是死是活必须在盒子打开后，外部观测者观测时才能确定。这项实验旨在论证量子力学对微观粒子世界超乎常理的认识和理解，可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理，客观规律不以人的意志为转移，猫既活又死违背了逻辑思维，从而凸显出这种解释的困境。[18]
成果
1926年埃尔温·薛定谔提出著名的薛定谔方程，为量子力学奠定了坚实的基础。方程的提出只是稍晚于沃纳·海森堡的矩阵力学学说，此方程至今仍被认为是绝对的标准，它使用了物理学上所通用的语言即微分方程。这使薛定谔一举成名，他还在同年证明了自己的波动力学是与海森堡和玻恩的矩阵力学在数学上是等价的。[3]
1944年埃尔温·薛定谔出版了《生命是什么？》，此书中提出了负(Negentropie)的概念。他自己发展了分子生物学，想通过用物理的语言来描述生物学中的课题。他还发表了许多的科普论文，它们至今仍然是进入到广义相对论和统计力学的世界的最好向导。[3]
荣誉
1933年，埃尔温·薛定谔获得诺贝尔物理学奖。[2]
1937年，埃尔温·薛定谔被授予马克斯·普朗克奖章。[3]
1957年，埃尔温·薛定谔获得奥地利政府颁发的第一届薛定谔奖[8]
奥地利的薛定谔奖金
1956年埃尔温·薛定谔回奥地利，奥地利政府给予他以极大的荣誉，设立了以薛定谔的名字命名的国家奖金，由奥地利科学院授给。第一次奖金于1957年授与薛定谔本人。[8]
普朗克和爱因斯坦的赞扬
埃尔温·薛定谔论文的发表，引起了知名物理学家的普遍关注，科学界把他的方程命名为“薛定谔方程”。对于薛定谔论文的反响，在《原子时代的先驱者》一书中有着这样的记载：“当普朗克于1926年4月接到波动力学的第一篇论文的单行本时，立即给薛定谔写信，表示赞扬，信中说：‘我正像一个好奇的儿童听他久久苦思的谜语那样，聚精会神地拜读您的论文，并为在我眼前展现的美而感到高兴。’几个星期之后，他又以极大的热情写信告诉薛定谔：‘您可以想象，我怀着怎样的兴趣和振奋的心情，沉浸在对这篇具有划时代的著作的研究之中，尽管现在我在这特殊的思维过程中进行得十分缓慢。’爱因斯坦认为：‘薛定谔的构思，证实着真正的独创性。’”[8]
薛定谔方程的创立，打破了某种以往看来是十分神秘的观念，为波动力学的建立奠定了牢固的基础。它是量子力学中，描述运动速度远比光速小的微观粒子（如电子、质子、中子等）运动状态的基本规律，在量子力学的发展历史中，其地位如同牛顿运动定律在牛顿力学中一样的重要。量子力学中的又一次风暴之后，科学面目焕然一新，其步伐更加矫健有力了。[8]
虚心听取不同意见
1926年，爱因斯坦在多次通信中高度评价了薛定谔的工作：“我确信，通过你（指薛定谔）的关于量子条件的公式表述，你已作出了决定性的进展。”“在这些对量子规则作深刻阐明的新尝试中，我最满意的是薛定谔的表达方式。”“薛定谔的构思，证实着真正的独创性。”但是薛定谔却非常谦虚地说：建立波动力学是受到德布罗意的影响，并在给爱因斯坦的信上说：如果如果不是爱因斯坦和德布罗意的启发，如果不是德布罗意的想法的重要性，波动力学不可能建立，可能永远不会建立。[8]
矩阵力学的创建者们，在当时对薛定谔理论并不是赞赏的。海森伯在1926年的一篇论文中公开批评薛定谔的方法“并没有得到德布罗意意义上的自洽的波动理论”。泡利在一封信中说：“我越掂量薛定谔理论的物理部分，我越感到憎恶。”同样，薛定谔也对矩阵力学提出了批评，可是没有拒绝海森伯的论文，而是钻研它。1926年4月，薛定谔发表了题为《关于海森伯-玻恩-约尔丹的量子力学与我的波动力学的关系》的论文。在这篇论文中，他证实了矩阵力学和波动力学的等价性，指出可以通过数学变换从一个理论转换到另一个理论。后来人们便将波动力学和矩阵力学合在一起，统称量子力学。[8]
人物评价
他就像一直被追逐着：他的天才把他从一个问题追到另一个问题，20世纪的政治权力斗争把他从一个国家追到另一个国家。他是一个充满矛盾的人。——物理学家沃尔特·蒂林（Walter Thirring）[19]
后世纪念
| 作品名称 | 时间 |
|---|---|
| 《薛定谔的女朋友》[20] | 2001年 |
| 《生活大爆炸》第一季第17集[21] | 2007年 |
相关著作
参考资料 21
- 参考 1
- Erwin Schrödinger — Biographical
- 参考 3
- 参考 4
- Erwin Schrödinger, 1887-1961 — The Royal Society
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 薛定谔 — 湖南人文科技学院-应用物理研究所
- 参考 10
- 参考 11
- 看了这些大科学家写的诗，有多少诗人会汗颜？ — 今日头条
- 自然与希腊人 科学与人文主义 — 豆瓣读书
- 统计热力学 — 豆瓣读书
- 生命是什么 — 豆瓣读书
- 关于波动力学的四次演讲 — 豆瓣读书
- 参考 17
- 参考 18
- 物理大师薛定谔——一个充满矛盾的人 — 今日头条
- 参考 20
- 生活大爆炸 第一季 — 优酷