Ервин Шрьодингер

Ервин Рудолф Йозеф Александер Шрьодингер () е австрийски физик теоретик, един от създателите на квантовата механика, съществено допринесъл за нейното развитие, по-специално с формулирането на вълновите уравнения (стационарно и зависещо от времето уравнение на Шрьодингер), за което е удостоен с Нобелова награда за физика през 1933 г., поделена с Пол Дирак. Той предлага оригинално обяснение на физическия смисъл на вълновата функция и подлага на критика общоприетата копенхагенска интерпретация на квантовата механика.

Става професор в едни от най-реномираните университети в света, както и член на академиите на науките на много страни. Известен е още с мисловния експеримент, известен като котка на Шрьодингер. Публикува множество статии в областта на физиката: статистическа механика и термодинамика, теория на цветовете, електродинамика, обща теория на относителността и космология. Прави няколко опита за създаване на единна теория на полето. Увлича се по античната философия – предимно китайска, индийска и гръцка, както и по въпросите на етиката и религията.

Биография Ранни години

Шрьодингер е роден на 12 август 1887 година във Виена, Австрия. Той е единственото дете в обезпечено и висококултурно семейство. Майка му, Георгина Емилия Бренда, е дъщеря на химика Александър Бауер и е от смесен австрийско-английски произход. Баба му по майчина линия е англичанка. Научава немски и английски език като родни, защото и двата се говорят равностойно в семейството му. Баща му, Рудолф Шрьодингер, е преуспял собственик на фабрика, който се интересува от наука и дълго време е вицепрезидент на Виенското ботаническо и зоологическо общество.

Обстановката в дома му с високообразовани родители способства за развитието на много и разнообразни интереси у младия Ервин. До единадесетгодишна възраст той получава домашно образование, а през 1898 година започва да посещава Академичната гимназия (Öffentliches Academisches Gymnasium), където изучава предимно хуманитарни предмети. Учението му се отдава лесно и той посвещава свободното си време на четене и изучаване на чужди езици. След нейното завършване, между 1906 и 1910 година, учи във Виенския университет и се занимава с експериментална работа. Особено му е интересна термодинамиката с вероятностната интерпретация, дадена от Болцман. За докторската си дисертация Ервин Шрьодингер избира темата „Електрическа проводимост на повърхността на изолатори във влажен въздух“. През 1911 г. той става асистент на Екснер. По това време е силно повлиян от Артур ШопенхауерA Life of Erwin Schrödinger, Chapter 4 и проявява дълбок интерес към философията, теорията на цветовете и източните религии. През 1914 година става доцент. Първите му публикации датират от 1910 година на различни теми, свързани с диелектриците, кинетичната теория на магнетизма, атмосферното електричество, интерференцията и други.

Първата световна война и начало на научната кариера

През октомври 1911 г., след дългогодишна служба в австрийската армия, Шрьодингер се завръща във Втори физически институт на Виенския университет като помощник на Екснер. Преподава упражнения по физика и участва в експериментални проучвания, проведени в лабораторията. През 1913 г. Шрьодингер подава петиция за титлата на частен доцент и след като преминава през съответните процедури – преподаване на определени курсове и публикуване на научни статии, той се хабилитира и в началото на 1914 г. министерството го одобрява на тази длъжност. Първата световна война забавя началото на активната преподавателска дейност на Шрьодингер в продължение на няколко години. Младият физик е призован в армията и служи в артилерия в сравнително спокойни райони на Югозападния фронт на Австрия: в Райбъл, Комаром, след това в Просеко и в района на Триест. През 1917 г. той е назначен за учител по метеорология в офицерското училище във Винер Нойщат. Този начин на работа му оставя достатъчно време да чете специална литература и да работи по научни проблемиJ. Mehra. Erwin Schrödinger and the Rise of Wave Mechanics. – P. 724., включително да се запознае с теорията на относителността на Айнщайн.

През ноември 1918 година се завръща във Виена. Въпреки това, след разпадането на Австро-Унгарската империя, този град е в друга страна, така че тази възможност е пропусната. Трудната икономическа ситуация в страната, ниските заплати и фалитът на семейния бизнес го принуждават да търси нова работа, включително и в чужбина. Подходящ случай се появява през есента на 1919 г., когато Макс Вин, който оглавява Физическия институт в Йенския университет, кани Шрьодингер да заеме поста на неговия асистент в катедрата по теоретична физика. Австриецът с радост приема тази оферта и през април 1920 г. се премества в Йена (веднага след сватбата си), тъй като на 6 април 1920 г. се жени за Анемари Бертел. В Йена Шрьодингер се задържа само за четири месеца, скоро се мести в университета в Щутгарт и става професор в местния Висш технически университет (днес Щутгартски университет). Важен фактор в контекста на нарастващата инфлация е значителното увеличение на заплатите. Въпреки това, много скоро най-добрите условия и позицията на професор по теоретична физика започват да предлагат други институции – университетите в Бреслау, Кил, Хамбург и Виена. Шрьодингер избира първия и напуска Щутгарт само след един семестър. В Бреслау ученият обаче чете лекции само през летния семестър и той отново сменя работата си, след което оглавява престижната катедрата по теоретична физика на Цюрихския университетД. Хоффман. Эрвин Шрёдингер. – С. 18 – 31.

Преди Нобеловата награда Шрьодингер се премества в Цюрих през лятото на 1921 година. Животът тук е по-стабилен в материално отношение, близките планини предоставят на учения, който обича катерене и ски, удобни възможности за отдих и общуване с известни колеги като Питър Дебай, Пол Шеррер и Херман Вейл, които работят в близкия Цюрихски политехнически институт, създавайки необходимата атмосфера за научно творчество и научно сътрудничество. През 1921 – 1922 г. му откриват тежко заболяване. Шрьодингер е диагностициран с белодробна туберкулоза, така че девет месеца той трябва да прекара в курортния град Ароза в Швейцарските Алпи. В творческо отношение цюрихските години са най-ползотворни за Шрьодингер. Докато лежи в санаториума, той открива своето вълново уравнение и пише своя класически труд за вълновата механика. През 1926 година публикува статията „Quantisierung als Eigenwertproblem“ в Annalen der Physik, която се занимава с проблемите на вълновата механика. В нея той извлича прочутото уравнение за независими от времето системи, което сега носи името уравнение на Шрьодингер и доказва, че е валидно за атоми като този на водорода. Статията буквално прави революция в квантовата механика и се разглежда като едно от най-големите постижения на физиката и химията на 20 век. Той публикува втора статия на същата тема само 4 седмици по-късно.

Славата, донесена на Шрьодингер от иноваторската му работа, го превръща в един от основните кандидати за престижния пост на професор по теоретична физика в университета в Берлин, който е освободен след заминаването на Макс Планк. След отказа на Арнолд Зомерфелд и преодоляване на съмненията дали да напусне любимия му Цюрих, Шрьодингер приема тази оферта и на 1 октомври 1927 г. започва да изпълнява новите си задължения. В Берлин австрийският физик намира приятели и съмишленици в лицето на Макс Планк, Алберт Айнщайн, Макс фон Лауе, които споделят консервативните му виждания за квантовата механика и не признават копенхагенската интерпретация. В университета Шрьодингер изнася лекции по различни области на физиката, провежда семинари, ръководи физически колоквиум, участва в организирането на събития, но като цяло остава особняк и сам, както се вижда от липсата на студенти и ученици. Както отбелязва Виктор Вайскопф, който работи като помощник на Шрьодингер, последният „изигра ролята на аутсайдер в университета“.

Нобеловата награда и след нея Времето, прекарано в Берлин се определя от Шрьодингер като „прекрасни години, когато учех други и се учех сам“. Този период свършва през 1933 г., след като Хитлер идва на власт. През лятото на същата година, вече учен на средна възраст, той не иска да остане под властта на новия режим и решава отново да промени ситуацията. Струва си да се отбележи, че въпреки негативното отношение към нацизма, той никога не го показва открито и не иска да се намесва в политиката, а е почти невъзможно да се запази аполитизъм в тогавашната Германия.

Оксфорд

Британският физик Фредерик Линдеман (по-късно лорд Черуел), глава на катедрата по физика в Оксфордския университет, посещава Германия по това време, за да се опита да уреди позиции за някои млади физици от еврейски произход в Англия. Той кани Шрьодингер в Оксфордския университет след като разбира, че и той иска да напусне. Последният моли да му бъде назначен Артур Марч като асистент. Причината за това е, че по това време Шрьодингер е влюбен в жената на Марч, Хилде. Макар да е женен по това време, и той, и жена му имат любовници и не го крият един от друг.

След като заминава на лятна ваканция в Южен Тирол, провинция Болцано, ученият не се връща повече в Берлин и на 4 ноември 1933 г. заедно със съпругата и любовницата си пристига в Оксфорд. Междувременно в Тирол Хилде забременява. Малко след пристигането си той научава, че е награден с Нобелова награда за физика (заедно с Пол Дирак) „за откриването на нови плодотворни форми на атомната теория“.

В Оксфорд Шрьодингер става член на Магдаленския колеж, без да има задължения за преподаване и заедно с други имигранти получава финансиране от компанията Имперска химическа промишленост. Въпреки това, той не успява да свикне със специфичната ситуация на един от най-старите университети в Англия. Една от причините за това е липсата в Оксфорд, фокусиран главно върху преподаването на традиционни хуманитарни и богословски дисциплини, на всякакъв интерес към съвременната теоретична физика, което кара ученият да усети незаслужената си висока позиция и голяма заплата, която той понякога нарича вид благотворителност. Друг аспект на неудобството, което Шрьодингер изпитва в Оксфордския университет, са особеностите на социалния живот, изпълнен с условности и формалности, които според неговото признание ограничават свободата му. Ситуацията се усложнява от необичайния характер на личния и семейния му живот, който предизвиква истински скандал в духовните среди на Оксфорд. Шрьодингер влиза в остър конфликт с професора по английски език и литература Клайв Луис. Всички тези проблеми, както и съкращаването на програмата за финансиране на учени имигранти в началото на 1936 г., принуждава Шрьодингер да обмисли възможности за продължаване на кариерата си извън Оксфорд. След посещението си в Единбург през есента на 1936 г. той приема предложение да се върне в родината си и да заеме поста професор по теоретична физика в университета в Грац.

Грац

През 1934 г. е поканен да преподава в университета в Принстън и дори му се предлага постоянно място. В крайна сметка той обаче отказва. Една от възможните причини е, че не се гледа с добро око на неговото двуженство и съвместното отглеждане на детето му от жена му и любовницата му. Това не се приема много добре и в Оксфорд, но въпреки това неговата дъщеря се ражда там на 30 май 1934 г.Schrödinger: Life and Thought by Walter John Moore, Cambridge University Press 1992 ISBN 0-521-43767-9, discusses Schrödinger's unconventional relationships, including his affair with Hildegunde March, in chapters seven and eight, „Berlin“ and „Exile in Oxford“. Той се опитва да заеме място в университета в Единбург, но визата му се забавя и като резултат през 1936 г. той започва работа в университета в Грац. По същото това време е в непрекъсната кореспонденция със своя добър приятел Алберт Айнщайн и предлага мисловния експеримент котка на Шрьодингер.