Informacje
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Informacje > Nowinki 2000-2002 > Fizyka > Nowinka z dn. 04-01-2001  
 Jesteś tutaj
nowinka:
Czym jest życie?
autor:
Jarosław Włodarczyk
z dnia:
04-01-2001





Czym jest życie?
40 lat temu, 4 stycznia 1961 r., w Wiedniu zmarł Erwin Schrödinger, twórca falowego sformułowania mechaniki kwantowej, odkrywca słynnego równania Schrödingera. Do równania tego doszedł Schrödinger w 1926 r., rok po tym, jak Max Born, Werner Heisenberg i Pascual Jordan stworzyli macierzową mechanikę kwantową. W ten sposób fizycy zyskali precyzyjne narzędzia do opisu zjawisk mikroświata, dające doskonałą zgodność między teorią a doświadczeniem.

Erwin Schrödinger (1887-1961).
Erwin Schrödinger (1887-1961).
Erwin Schrödinger urodził się w rodzinie, która miała silne związki z Anglią: matka jego babki, Emily Bauer, była Angielką. Ojciec Schrödingera, Rudolf, był chemikiem i prowadził niewielką fabrykę linoleum, odziedziczoną po ojcu. W wiedeńskim domu Schrödingerów używano dwóch języków - niemieckiego i angielskiego. Do dziesiątego roku życia młody Erwin pobierał nauki w domu - prywatny nauczyciel przychodził do niego dwa razy w tygodniu. Później, jesienią 1898 r., po długich wakacjach w Anglii, Schrödinger zaczął uczęszczać do gimnazjum w Wiedniu. O szkole tej napisał:

"Mam wiele słów podziwu dla tej starej szkoły (Akademisches Gymnasium); rzadko kiedy się tam nudziłem, a jeśli już to się zdarzało (wprowadzenie do filozofii wykładane było raczej marnie), mogłem się zająć czym innym, na przykład przekładami z francuskiego". (Szkice autobiograficzne, tłum. Stefan Amsterdamski).

W 1906 r. Schrödinger wstąpił na Uniwersytet Wiedeński, gdzie studiował fizykę i matematykę. Utrzymywał, że największy wpływ wywarł na niego cykl czteroletnich wykładów (5 godzin tygodniowo) z fizyki Fritza Hasenöhrla (1874-1915), ucznia i następcy Ludwiga Boltzmana (1844-1906). W 1929 r. w wykładzie inauguracyjnym na posiedzeniu Pruskiej Akademii Nauk Schrödinger powiedział:

"Stary Instytut Wiedeński, z którego tuż przed moim nań wstąpieniem odszedł w tak tragiczny sposób Ludwig Boltzman [popełniając samobójstwo], przez którego budynki przewinęli się Fritz Hasenöhrl, Franz Exner i wielu innych uczniów Boltzmana, obdarzył mnie wielką wrażliwością na idee tego potężnego ducha. Były one dla mnie czymś w rodzaju naukowej młodzieńczej miłości i już nigdy nic nie wywarło na mnie równie wielkiego wpływu".

20 maja 1910 r. Schrödinger uzyskał stopień doktora na podstawie rozprawy "O przewodnictwie elektrycznym na powierzchni izolatorów w wilgotnym powietrzu". Na przełomie lat 1910/11 młody uczony został powołany na ćwiczenia wojskowe "do pięknego starego Krakowa". Po ich zakończeniu został asystentem Franza Exnera, prowadząc badania eksperymentalne. Pozwoliło to stwierdzić Schrödingerowi, że "nie jest stworzony do pracy doświadczalnej", choć, z drugiej strony, utrzymywał, iż "takie doświadczenie przydałoby się większości fizyków teoretyków".

Stopień doktora habilitowanego Schrödinger uzyskał 1 września 1914 r., tego samego roku, w którym został powołany do wojska z powodu wybuchu pierwszej wojny światowej. Służbę zaczął na granicy włoskiej w Predilsattel w Karyntii, następnie był przerzucany do Węgier i z powrotem na front włoski. Służba miała jednak spokojny przebieg, uczony mógł nawet kontynuować swoje prace teoretyczne, pisząc artykuły naukowe. W 1916 r., podczas służby w Prosecco ("nudny, ale pięknie położony punkt obserwacyjny [...] 900 stóp nad Triestem") po raz pierwszy zetknął się z ogólną teorią względności Einsteina. Wiosną 1917 r. Schrödinger został wysłany do Wiednia, gdzie prowadził kurs meteorologii. Pozwoliło mu to w łagodny sposób zakończyć epizod wojenny.

W pierwszych latach po wojnie kontynuował pracę naukową w Wiedniu, m.in. udowadniając statystyczny charakter rozpadu promieniotwórczego i badając dynamikę sieci krystalicznych. W styczniu 1920 r. zaproponowano mu niepełną profesurę na Uniwersytecie Wiedeńskim. Ponieważ jednak zbliżał się już wówczas ślub Schrödingera z Annemarie Bertel, a oferta z uczelni nie była atrakcyjna finansowo, uczony przyjął propozycję z Uniwersytetu w Jenie i poślubił narzeczoną 24 marca 1920 r. Po czym w ciągu półtora roku przenosił się kolejno na uniwersytety w Stuttgarcie i we Wrocławiu. Ten ostatni opuścił, obejmując pod koniec 1921 r. katedrę fizyki teoretycznej na Uniwersytecie w Zurychu. To z okresem zuryskim wiąże się największe odkrycie Schrödingera.

W Zurychu Schrödinger zainteresował się głębiej fizyką atomową i statystyką kwantową. W 1924 r. zainspirowała go praca Louisa de Broglie'a, który każdej poruszającej się cząstce przypisał falę o długości będącej iloczynem stałej Plancka i odwrotności pędu cząstki. W ten sposób de Broglie zakładał, że nie tylko światło, lecz także materia ma dualną naturę: korpuskularną i falową. 16 listopada 1925 r. Schrödinger pisał w liście do Alberta Einsteina:

"W ciągu ostatnich dni skoncentrowałem się na genialnej teorii Louisa de Broglie'a. Jest niezwykle ekscytująca, choć wciąż widzę w niej bardzo poważne trudności".

W ciągu kilku kolejnych tygodni Schrödinger sformułował swoje słynne równanie falowe, noszące dziś jego nazwisko. Jednowymiarowe równanie falowe Schrödingera dla cząstki swobodnej o masie m ma następującą postać:



gdzie i jest pierwiastkiem z -1, kreśloną stałą Plancka, x zmienną przestrzenną, t czasem, a funkcją falową cząstki, w pełni opisującą jej kwantowomechaniczne zachowanie. Równanie Schrödingera jest równaniem różniczkowym cząstkowym. Falowe sformułowanie mechaniki kwantowej Schrödinger podał w serii sześciu artykułów, opublikowanych w 1926 r. w czasopiśmie "Annalen der Physik".

Odkrycie to zyskało Schrödingerowi wielkie uznanie. W 1933 r. został za nie uhonorowany Nagrodą Nobla z fizyki. Wcześniej uzyskał, jako następca Maxa Plancka, otrzymał katedrę fizyki teoretycznej w Berlinie. Nie mogąc jednak pogodzić się z antyżydowskimi wystąpieniami w Niemczech, opuścił w 1933 r. ten kraj, przyjmując na początku listopada tego roku posadę na Uniwersytecie w Oksfordzie i zostając członkiem Magdalen College. W 1935 r. Schrödinger opublikował, w trzech częściach, artykuł przeglądowy "Obecna sytuacja w mechanice kwantowej", w którym przedstawił swój słynny paradoksalny eksperyment myślowy z kotem. Tak narodził się na poły żywy, na poły martwy kot Schrödingera.

W 1936 r. Schrödinger przeniósł się na Uniwersytet w Grazu, ale zaraz potem Austria została przyłączona do Rzeszy, a uczelnia przemianowana na Uniwersytet im. Adolfa Hitlera. 26 sierpnia 1938 r. Schrödingera skreślono z listy profesorów za polityczną niepoprawność, choć wcześniej próbował zyskać sobie przychylność władz "nowej" uczelni, pisząc list do senatu, w którym pozytywnie oceniał Anschluss. W Wiedniu uczony dowiedział się, że powinien poszukać pracy w przemyśle i że nie uzyska zgody na opuszczenie kraju. Udało mu się jednak wyjechać z rodziną do Rzymu, a stamtąd przez Szwajcarię do Oksfordu. Miał już wówczas propozycję objęcia posady w powstającym Instytucie Studiów Zaawansowanych w Dublinie, w Irlandii. Dotarł tam jesienią 1939 r. Podczas pobytu w Dublinie prowadził badania nad teoriami elektromagnetyzmu i względności, próbując sformułować jednolitą teorię pola, podejmując zatem to samo wyzwanie, co Albert Einstein. Zgłębiał również filozofię i naukę starożytnej Grecji (swe rozważania podsumował w książce Nature and the Greeks, wydanej w 1954 r.), a także naturę życia z punktu widzenia procesów fizycznych, co zaowocowało słynną i przełomową pracą Czym jest życie?, opublikowaną w 1944 r.

Po zakończeniu drugiej wojny światowej już w 1946 r. Uniwersytet Wiedeński zaproponował Schrödingerowi profesurę. Ten jednak, ze względu na niepewną sytuację w Europie Środkowej, nie zdecydował się przyjąć zaproszenia. Powrócił do rodzinnego miasta dopiero w 1956 r. Tam powstała ostatnia książka Schrödingera - Meine Weltansicht - wyrażająca jego poglądy filozoficzne. Ukazała się w roku śmierci wielkiego fizyka.

Schrödinger znany był ze swoich niekonwencjonalnych związków z kobietami. Swe Szkice autobiograficzne, napisane na rok przed śmiercią, a które w języku polskim ukazały się jako dodatek do książki Czym jest życie?, zakończył w ten sposób:

"Powstrzymać się muszę od pełnego opisu mego życia, nie jestem bowiem dobrym gawędziarzem, a ponadto musiałbym pominąć znaczne fragmenty dotyczące moich stosunków z kobietami. Po pierwsze, zrodziłoby to niewątpliwie plotki, po drugie zaś, byłoby mało interesujące dla osób postronnych, a wreszcie nie wierzę, by ktokolwiek mógł być wiarygodny w takich sprawach". (Tłum. Stefan Amsterdamski).

O tym, że nie do końca miał rację (w kwestii "mało interesujące dla osób postronnych"), świadczy sukces jego biografii "Życie Erwina Schrödingera" pióra Waltera Moore'a (polskie wydanie ukaże się w serii "Na ścieżkach nauki" w 2002 r.). Odcisnęła się ona piętnem na piśmiennictwie poświęconym fizyce współczesnej. Weźmy chociażby taki fragment Boskiej Cząstki  Leona Ledermana...

Jarosław Włodarczyk
[  góra strony  ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach