人物生平
1887年埃尔温·薛定谔出生在奥地利维也纳附近的埃德伯格。在薛定谔幼年时期,他深受叔本华的影响,因此,他广泛阅读叔本华的作品,他的一生对色彩理论、哲学、东方宗教深感兴趣,特别是印度教。
1898年进入了文理高中,从1906年至1910年在维也纳大学学习物理与数学并在1910年取得博士学位。此后在维也纳物理研究所工作,他当时的同事包括弗兰茨·瑟拉芬·埃克斯纳(Franz Serafin Exner),弗雷德里希·哈瑟诺尔(Friedrich Hasenöhrl)和柯劳什(Kohlrausch)。在大学期间薛定谔还同园艺家弗朗茨·弗利摩尔(Franz Frimmel)保持了很神秘的友谊。
1911年薛定谔成为埃克斯纳的助理。
1913年与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。第一次世界大战期间,他服役于一个偏僻的炮兵要塞,利用闲暇研究理论物理学。战后他回到第二物理研究所。
1920年移居耶拿,担任M.维恩的物理实验室的助手。
1924年,L.V.德布罗意提出了微观粒子具有波粒二象性,即不仅具有粒子性,同时也具有波动性。在此基础上,1926年薛定谔提出用波动方程描述微观粒子运动状态的理论,后称薛定谔方程,奠定了波动力学的基础,因而与P.A.M.狄拉克共获1933 年诺贝尔物理学奖。
1925年底到1926年初,薛定谔在A.爱因斯坦关于单原子理想气体的量子理论和L.V.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,提出了对应于波动光学的波动力学方程,奠定了波动力学的基础。他最初试图建立一个相对论性理论,得出了后来称之为克莱因—戈登方程(见场方程)的波动方程,但由于当时还不知道电子有自旋,所以在关于氢原子光谱的精细结构的理论上与实验数据不符。以后他又改用非相对论性波动方程──以后人们称之为薛定谔方程──来处理电子,得出了与实验数据相符的结果。
1926年1—6月,他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。在此以前,德国物理学家W.K.海森堡、M.玻恩和E.P.约旦于1925年7—9月通过另一途径建立了矩阵力学。1926年3月,薛定谔发现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,从一个理论转到另一个理论。薛定谔起初试图把波函数解释为三维空间中的振动,把振幅解释为电荷密度,把粒子解释为波包。但他无法解决“波包扩散”的困难。最后物理学界普遍接受了玻恩提出的波函数的几率解释。
1927年—1933 年接替 M.普朗克 ,任柏林大学物理系主任。因纳粹迫害犹太人,1933年离德到澳大利亚、英国、意大利等地。
1939年转到爱尔兰,在都柏林高级研究所工作了17年。
1944年 ,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。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。
1956年,薛定谔返回维也纳,任维也纳大学物理研究所荣誉教授,获得奥地利政府颁发的第一届薛定谔奖,在维也纳大学理论物理研究所教学直到去世。当他参加完在阿尔卑包赫村(Alpbach)举行的高校活动后,由于当地风景优美而决定死后葬在此地。1957年他一度病危。
1961年1月4日,他因患肺结核病逝于维也纳,死后如愿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。
个人生活
埃尔温·薛定谔的母亲血统是一半奥地利和一半英国,英国的一方是来自利明顿。
薛定谔几乎是在同一个时间学习英语和德语,因为他的父母二人都在家讲这两种语言。他的父亲是一位天主教的信徒,而母亲是一位路德教派的信徒。
主要成就
1926年薛定谔提出其波动方程时已39岁,在这一点上,他倒是与其柏林大学的前任普朗克不无相似。据说他的这种创造性的激情,恰恰来自圣诞节假期中与情人的幽会,且一发而不可收,在短短不到五个月时间里,一连发表了六篇论文,不仅建立起波动力学的完整框架,系统地回答了当时已知的实验现象,而且证明了波动力学与海森伯矩阵力学在数学上是等价的,令整个物理学界为之震惊(狄拉克也单独的证明了这个结论)。颇有讽刺意味的是,尽管为革命性的量子力学作出了基础性的贡献,薛定谔本人的初衷却是恢复微观现象的经典解释;而更令人称绝的是,薛定谔本人坦承他的科学工作,常常并非是独创性的,但他总能敏锐地抓住一些人的创新性观念,加以系统的构建和发挥,从而构成第一流的理论:波动力学来自德布罗意,《生命是什么》来自玻尔和德尔布吕克,而“薛定谔的猫”则来自爱因斯坦。
量子力学已成为整个理论物理学和高科技的基础,从粒子物理和场论,到激光,超导和计算机。格利宾的书对量子力学的历史发展和应用作了相当通俗形象的描述。但如何解释和理解量子力学的成果,却至今依然是学界,尤其是科学哲学上的热门话题。爱因斯坦和玻尔为之争论了一辈子,“薛定谔的猫”则被爱因斯坦认为是最好地揭示了量子力学的通用解释的悖谬性。其大意是:在一个封闭的盒子里装有一只猫和一个与放射性物质相连的释放装置。在一段时间之后,放射性物质有可能发生原子衰变,通过继电器触发释放装置,放出毒气,也有可能不发生衰变,因此依据常识,这只猫或是死的,或是活的。而依据量子力学中通用的解释,波包塌缩依赖于观察,在观察之前,这只猫应处于不死不活的叠加态,这显然有悖于人们的常识,从而凸显出这种解释的困境。为摆脱这种困境,人们设想出了种种方案,但似乎并不能填平这种常识与微观特异性之间的鸿沟。例如格利宾本人所赞成的多世界解释,认为猫死与猫活这两种结果分属两个独立平行且真实存在的世界,是我们的观察行为选择了其中之一为我们的世界。这似乎不仅没有消除,反倒是增加了人们的困惑。
1926年他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。
1933年纳粹夺权后离开德国移居英国牛津,在马格达伦学院担任访问学者,获得诺贝尔物理学奖。
1944年薛定谔出版了《生命是什么》,此书中提出了负熵(Negentropie)的概念。他自己发展了分子生物学奠定了分子系统发生学,成为现代进化论的基础,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。
最著名的思想实验是薛定谔的猫,在这个试验中他把量子力学中的反直观的效果转嫁到日常生活中的事物上来,并想以此来表达他对想要用一般的统计学说来解释量子物理的拒绝。
此外薛定谔还发表了50余本著作涉及到不同的题目,还进行了统一的语义场论的努力。