エルヴィン・シュレーディンガー。科学者の伝記

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シュレーディンガー・エルヴィン・ルドルフ・ヨーゼフ・アレクサンダー。科学者の伝記

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アーウィン・シュレーディンガー （1887-1961）。

オーストリアの物理学者エルヴィン・ルドルフ・ヨーゼフ・アレクサンダー・シュレディンガーは、12 年 1887 月 1898 日にウィーンで生まれました。彼の父、ルドルフ・シュレディンガーはオイルクロス工場のオーナーで、絵を描くのが好きで、植物学に興味を持っていました。一人っ子であるアーウィンは、自宅で初等教育を受けました。彼の最初の教師は父親であり、シュレディンガーは後に「友人であり、教師であり、たゆまぬ対話者」と呼んだ。 XNUMX 年、シュレーディンガーはアカデミックギムナジウムに入学し、ギリシャ語、ラテン語、古典文学、数学、物理学を学ぶ最初の学生となりました。高校時代、シュレディンガーは演劇への愛情を育みました。

1906年に彼はウィーン大学に入学し、翌年にはフリードリッヒ・ハセネルによる物理学の講義に出席し始めました。彼の素晴らしいアイデアはアーウィンに深い印象を与えました。 1910年に博士論文を擁護したシュレーディンガーは、ウィーン大学の第2物理学研究所で実験物理学者のフランツエクスナーの助手になりました。彼は第一次世界大戦が勃発するまでこの地位を維持しました。 1913年、シュレーディンガーとK. W. F.コールラウシュは、ラジウムの実験的研究により、帝国科学アカデミーのハイティンガー賞を受賞しました。

戦争中、シュレーディンガーは最前線から遠く離れた山にある州の駐屯地で砲兵将校を務めました。余暇を生産的に使って、彼はアルバート・アインシュタインの一般相対性理論を研究しました。終戦後、彼はウィーンの第2物理学研究所に戻り、一般相対性理論、統計力学（ガス分子などの非常に多数の相互作用する物体からなるシステムの研究を扱う）の研究を続けました。）およびX線回折。同時に、シュレーディンガーは色彩理論と色覚に関する広範な実験的および理論的研究を行っています。

1920年、シュレーディンガーはアネマリアベルテルと結婚し、夫婦には子供がいませんでした。同じ年、シュレーディンガーはドイツに行き、イエナ大学のマックスヴィーンの助手になりましたが、XNUMXか月後にシュトゥットガルト工科大学の准教授になりました。 XNUMX学期後、彼はシュトゥットガルトを離れ、ブレスラウ（現在はポーランドのヴロツワフ）で教授職に就きます。その後、シュレーディンガーはスイスに移り、そこで教授になり、チューリッヒ大学の物理学部でアインシュタインとマックスフォンラウエの後継者になりました。

Schrödingerが1921年から1927年まで残っているチューリッヒでは、彼は主に熱力学と統計力学、および気体と固体の性質を説明するためのそれらの応用に関心を持っています。幅広い物理問題に興味を持っており、量子論の進歩にも関心を持っていますが、アインシュタインがルイ・ド・ブロイの波動理論を好意的にレビューした1925年まで、この分野に焦点を当てていません。

量子論は 1900 年にマックスプランクが体の温度とその体から放出される放射線との関係について理論的な結論を提案したときに生まれました。その後、アインシュタイン、ニールス・ボーア、アーネスト・ラザフォードがこの理論に「手を貸した」。

量子論の新しい本質的な特徴は、1924 年にドブロイが物質の波動の性質に関する過激な仮説を提唱したときに現れました。光などの電磁波が、(アインシュタインが示したように) 粒子のように振る舞う場合、電子などの粒子は、特定の状況下では、波のように振る舞うことができます。ド・ブロイの定式化では、粒子に対応する周波数は、光子 (光の粒子) の場合のようにそのエネルギーに関連していますが、ド・ブロイの数式は、波長、粒子の質量、およびその速度の間の同等の関係でした。（勢い）。電子波の存在は、1927 年に米国のクリントン J. デイヴィソンとレスター G. ガーマー、および英国の J. P. トムソンによって実験的に証明されました。

ド・ブロイのアイデアに対するアインシュタインのコメントに感銘を受けたシュレディンガーは、ボーアの不適切な原子モデルとは無関係に、電子の波動記述を一貫した量子論の構築に適用しようとした。ある意味では、彼は量子論を、波動の数学的記述の多くの例を蓄積してきた古典物理学に近づけることを意図していました. 1925 年に Schrödinger が行った最初の試みは失敗に終わりました。シュレーディンガーの理論における電子の速度は光速に近かったため、アインシュタインの特殊相対性理論を含める必要があり、非常に高速で予測される電子質量の大幅な増加を考慮する必要がありました。科学者に降りかかった失敗の理由の XNUMX つは、現在スピンとして知られている電子の特定の特性の存在を考慮に入れていなかったことです。当時はほとんど知られていませんでした。

シュレディンガーは 1926 年に次の試みを行いました。今回、彼は電子速度を非常に小さく選択したので、相対性理論を呼び出す必要は自然になくなりました。 XNUMX 番目の試みは、シュレディンガー波動方程式の導出で締めくくられました。これは、波動関数の観点から物質を数学的に記述します。シュレディンガーは彼の理論を波動力学と呼んだ。波動方程式の解は実験的観測と一致し、その後の量子論の発展に大きな影響を与えました。

その少し前に、Werner Heisenberg、Max Born、および Pascual Jordan は、行列力学と呼ばれる量子論の別のバージョンを発表しました。これらのテーブルは、行列と呼ばれる特定の方法で並べられた数学的セットであり、既知の規則に従って、さまざまな数学的操作を実行できます。マトリックス力学も観測された実験データとの一致を達成することを可能にしましたが、波力学とは異なり、空間座標や時間への特定の参照は含まれていませんでした. ハイゼンベルグは、単純な視覚的表現やモデルを放棄して、実験から決定できる特性のみを支持することを特に主張しました.

シュレディンガーは、波力学と行列力学が数学的に同等であることを示しました。現在、総称して量子力学として知られているこれら XNUMX つの理論は、量子現象を説明するための待望の共通基盤を提供しました。多くの物理学者は、波力学の方が数学的な装置になじみがあり、その概念がより「物理的」に見えたため、波力学を好みました。行列の操作はより面倒です。

1927年、プランクの招待により、シュレーディンガーはベルリン大学の理論物理学部の後継者になりました。

ハイゼンベルグとシュレディンガーが量子力学を開発した直後、P. A. M. ディラックは、アインシュタインの特殊相対性理論の要素を波動方程式と組み合わせた、より一般的な理論を提案しました。ディラックの方程式は、任意の速度で移動する粒子に適用できます。電子のスピンと磁気特性は、追加の仮定なしでディラックの理論に従った。さらに、ディラックの理論は、反対の電荷を持つ粒子の双子である陽電子と反陽子などの反粒子の存在を予測しました。

1933年、シュレーディンガーとディラックは、「原子論の新しい生産形態の発見」に対してノーベル物理学賞を受賞しました。贈呈式では、スウェーデン王立科学アカデミーのメンバーであるハンス・プレイエルが、「原子と分子内の運動に有効な力学の新しいシステムを作成した」シュレーディンガーに敬意を表しました。プレイエルによれば、波動力学は「原子物理学の多くの問題に対する解決策を提供するだけでなく、原子と分子の性質を研究するための簡単で便利な方法でもあり、物理学の発展に対する強力な刺激となっています」。

アインシュタインとデ・ブログリーとともに、シュレーディンガーは量子力学のコペンハーゲン解釈の反対者の一人でした（量子力学の開発に多くのことをしたニールス・ボーアの功績を認めて名付けられました。ボーアはコペンハーゲンに住み、働いていました）。彼は決定論の欠如によって撃退されたからです。コペンハーゲン解釈は、ハイゼンベルクの不確定性関係に基づいています。これによれば、粒子の位置と速度を正確に同時に知ることはできません。粒子の位置がより正確に測定されるほど、速度はより不確実になり、逆もまた同様です。素粒子イベントは、実験測定のさまざまな結果の確率としてのみ予測できます。シュレーディンガーは、コペンハーゲンの波と小体モデルの見方を「追加的」であるとして拒絶し、現実の絵と共存し、波だけの観点から物質の振る舞いの記述を探し続けました。しかし、彼はこの道に失敗し、コペンハーゲン解釈が支配的になりました。

1933年、ナチスが権力を握った後、科学者はベルリン大学の理論物理学科を去り、反体制派の迫害、特に彼の助手の一人であるユダヤ人への路上での攻撃に抗議しました。国籍。シュレディンガーはドイツから客員教授としてオックスフォードに行き、到着後すぐにノーベル賞を受賞したというニュースが届きました。

1936 年、シュレーディンガーは自分の将来に不安を抱きながらもその申し出を受け入れ、オーストリアのグラーツ大学の教授になりましたが、1938 年にドイツがオーストリアを併合した後、彼はこの職を離れざるを得なくなり、イタリアに逃亡しました。招待を受け入れた後、彼はアイルランドに移り、そこでダブリン基礎研究研究所の理論物理学の教授になり、XNUMX 年間この地位にとどまり、波動力学、統計学、統計熱力学、場の理論、特に一般的な研究を行いました。相対性。

戦後、オーストリア政府はシュレーディンガーにオーストリアへの帰国を説得しようとしたが、オーストリアがソ連軍に占領されていたため彼は拒否した。 1956 年に彼はウィーン大学で理論物理学の椅子を受け入れました。これが彼の生涯最後の役職でした。

彼は生涯を通じて自然を愛し、熱心なハイカーでした。彼の同僚の間では、シュレディンガーは、志を同じくする人がほとんどいない、閉鎖的で風変わりな人物として知られていました。ディラックは、シュレディンガーがブリュッセルで開催された権威あるソルベイ会議に到着したことを次のように説明しています。

シュレディンガーは、物理学の科学的側面だけでなく哲学的側面にも深い関心を持ち、ダブリンでいくつかの哲学的研究を書きました。生物学に物理学を適用することの問題を反映して、彼は遺伝子の研究への分子的アプローチのアイデアを提唱し、それを本「生命とは何か? 生きている細胞の物理的側面」(1944) で説明しました。フランシス・クリックやモーリス・ウィルキンスを含む数人の生物学者に影響を与えました。シュレディンガーはまた、彼の詩集を出版しました。

彼は1958年に4歳で引退し、1961年後のXNUMX年XNUMX月XNUMX日にウィーンで亡くなりました。

ノーベル賞に加えて、シュレーディンガーはイタリア国立科学アカデミーのマットッチ金メダル、ドイツ物理学会のマックスプランクメダルを含む多くの賞と栄誉を授与され、ドイツ政府から功労勲章を授与されました。シュレディンガーは、ゲント、ダブリン、エディンバラの大学の名誉医師であり、ポンティフィカル科学アカデミー、ロンドン王立協会、ベルリン科学アカデミー、USSR科学アカデミー、ダブリン科学アカデミー、およびマドリッド科学アカデミー。

著者: サミン D.K.

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