Erwin Schrödinger
gigatos | februar 9, 2022
Resumé
Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger (12. august 1887 – 4. januar 1961 i Wien) var en østrigsk teoretisk fysiker og en af opfinderne af kvantemekanikken. Nobelprisvinder i fysik (1933). Medlem af det østrigske videnskabsakademi (1956) og flere videnskabsakademier i verden, herunder udenlandsk medlem af USSR”s videnskabsakademi (1934).
Schrödinger havde en række grundlæggende resultater inden for kvanteteori, som dannede grundlaget for bølgemekanikken: han formulerede bølgeligningerne (stationær og tidsafhængig Schrödinger-ligning), viste identiteten mellem den formalisme, han udviklede, og matrixmekanikken, udviklede den bølgemekaniske teori om forstyrrelser og fandt løsninger på nogle specifikke problemer. Schrödinger foreslog en original behandling af den fysiske betydning af bølgefunktionen; i senere år kritiserede han gentagne gange den generelt accepterede Københavnske fortolkning af kvantemekanikken (Schrödingers katteparadoks osv.). Han er også forfatter til talrige værker inden for forskellige områder af fysikken: statistisk mekanik og termodynamik, dielektrisk fysik, farveteori, elektrodynamik, generel relativitetsteori og kosmologi; han har gjort flere forsøg på at konstruere en forenet feltteori. I “Hvad er liv?” Schrödinger tog fat på problemerne i genetik og betragtede fænomenet liv fra et fysisk perspektiv. Han var meget opmærksom på de filosofiske aspekter af videnskab, gamle og østlige filosofier, etik og religion.
Læs også, biografier-da – Karl 9. af Frankrig
Oprindelse og uddannelse (1887-1910)
Erwin Schrödinger var enebarn i en velhavende og kultiveret wienerfamilie. Hans far, Rudolf Schrödinger, der var velhavende ejer af en linoleum- og voksdugsfabrik, var interesseret i videnskab og var i lang tid vicepræsident for det botaniske og zoologiske selskab i Wien. Erwins mor Georgina Emilie Brenda var datter af kemikeren Alexander Bauer, hvis forelæsninger Rudolf Schrödinger deltog i, mens han studerede på det kejserlige og kongelige tekniske universitet i Wien. Familiemiljøet og samværet med højtuddannede forældre bidrog til de mange forskellige interesser hos den unge Erwin. Indtil han var 11 år gammel, modtog han undervisning i hjemmet, og i 1898 blev han indskrevet på det prestigefyldte Öffentliches Academisches Gymnasium (Akademisk Gymnasium), hvor han hovedsageligt studerede humaniora. Schrödinger klarede sine studier godt og blev den bedste studerende i hver klasse. Der blev brugt meget tid på at læse og lære fremmedsprog. Hans mormor var englænder, så han beherskede dette sprog fra en tidlig alder. Han elskede at gå i teatret, og han nød især Franz Grilparzers skuespil, som blev opført på Burgtheateret.
Efter at have bestået afgangseksamen med bravur indskrev Erwin sig på universitetet i Wien i efteråret 1906, hvor han valgte at studere matematik og fysik. Franz Exner havde stor indflydelse på Schrödingers dannelse som videnskabsmand, idet han underviste i fysik og lagde vægt på de metodologiske og filosofiske spørgsmål inden for videnskaben. Erwin udviklede en interesse for teoretiske problemer inden for fysik efter at have mødt Friedrich Hasenörl, Ludwig Boltzmanns efterfølger i Institut for Teoretisk Fysik. Det var hos Hasenöhrl, at den kommende videnskabsmand lærte om de aktuelle videnskabelige problemer og vanskelighederne i den klassiske fysik, når han forsøgte at løse dem. I løbet af sin tid på universitetet blev Schrödinger meget dygtig til matematiske metoder inden for fysik, men hans afhandling var eksperimentel. Den var helliget luftfugtighedens indflydelse på de elektriske egenskaber af en række isolerende materialer (glas, ebonit og rav) og blev udført under Egon Schweidlers tilsyn i Exners laboratorium. Den 20. maj 1910, efter at have forsvaret sin afhandling og bestået sine mundtlige eksamener, blev Schrödinger tildelt doktorgraden i filosofi.
Læs også, biografier-da – Vaišvilkas af Litauen
Begyndelsen af en akademisk karriere (1911-1921)
I oktober 1911, efter et års tjeneste i den østrigske hær, vendte Schrödinger tilbage til det andet institut for fysik ved universitetet i Wien som Exners assistent. Han underviste på et fysikværksted og deltog også i den eksperimentelle forskning, der blev udført i Exners laboratorium. I 1913 ansøgte Schrödinger om at blive udnævnt til privatlærer, og efter at han havde gennemgået alle de relevante procedurer (indsendelse af en videnskabelig artikel, afholdelse af en “prøveforelæsning” osv.) i begyndelsen af 1914 godkendte ministeriet ham til at blive udnævnt (habilitation). Første Verdenskrig forsinkede starten på Schrödingers undervisningsaktiviteter i nogle år. Den unge fysiker blev indkaldt til hæren og gjorde tjeneste i artilleriet på de relativt rolige dele af den østrigske sydvestfront: ved Raibl, Komarom, Prosecco og omkring Trieste. I 1917 blev han udnævnt til at undervise i meteorologi på officersskolen i Wiener Neustadt. Denne form for tjeneste gav ham tid nok til at læse faglitteratur og arbejde med videnskabelige problemer.
I november 1918 vendte Schrödinger tilbage til Wien, og omkring samme tid blev han tilbudt stillingen som ekstraordinær professor i teoretisk fysik ved universitetet i Chernivtsi. Efter det østrig-ungarske imperiums sammenbrud lå byen imidlertid i et andet land, så muligheden gik tabt. Den vanskelige økonomiske situation i landet, de lave lønninger og familievirksomhedens konkurs tvang ham til at søge et nyt job, herunder arbejde i udlandet. En passende mulighed præsenterede sig i efteråret 1919, da Max Wien, der ledede det fysiske institut ved universitetet i Jena, inviterede Schrödinger til at blive hans assistent og lektor i teoretisk fysik. Østrigeren tog gladeligt imod tilbuddet, og i april 1920 flyttede han til Jena (lige efter sit bryllup). Schrödinger blev kun i Jena i fire måneder, og han flyttede snart til Stuttgart som æresprofessor ved den lokale tekniske læreanstalt (i dag universitetet i Stuttgart). En betydelig lønstigning var en vigtig faktor i forbindelse med den stigende inflation. Meget snart begyndte andre institutioner – universiteterne i Breslau, Kiel, Hamburg og Wien – at tilbyde endnu bedre vilkår og job som professor i teoretisk fysik. Schrödinger valgte førstnævnte og forlod Stuttgart efter blot et semester. Han underviste i Breslau i sommersemestret og skiftede derefter job igen i slutningen af samme semester og overtog den prestigefyldte stol for teoretisk fysik ved universitetet i Zürich.
Læs også, biografier-da – Charles Demuth
Zürich til Berlin (1921-1933)
Schrödinger flyttede til Zürich i sommeren 1921. Livet her var mere stabilt økonomisk, de nærliggende bjerge gav videnskabsmanden, der elskede bjergbestigning og skiløb, behagelige muligheder for afslapning, og selskabet med de berømte kolleger Peter Debye, Paul Scherrer og Hermann Weil, der arbejdede på det nærliggende Zürich Polytechnic, skabte den nødvendige atmosfære for videnskabelig kreativitet. Hans tid i Zürich blev i 1921-1922 forstyrret af en alvorlig sygdom; Schroedinger fik konstateret lungetuberkulose, og i ni måneder boede han i kurbyen Arosa i de schweiziske alper. Ud fra et kreativt synspunkt var årene i Zürich de mest frugtbare for Schrödinger, som skrev sine klassiske værker om bølgemekanikken her. Weil er kendt for at have været en stor hjælp til at overvinde hans matematiske vanskeligheder.
Den berømmelse, som Schrödingers banebrydende arbejde gav ham, gjorde ham til en af hovedkandidaterne til den prestigefyldte stilling som professor i teoretisk fysik ved Berlins universitet, som blev ledig efter Max Plancks afgang. Efter Arnold Sommerfelds afslag og efter at have overvundet sin tvivl om, hvorvidt han skulle forlade sit elskede Zürich, tog Schrödinger imod tilbuddet, og den 1. oktober 1927 tiltrådte han sit nye job. I Berlin fandt den østrigske fysiker venner og samarbejdspartnere i Max Planck, Albert Einstein og Max von Laue, som delte hans konservative syn på kvantemekanikken og ikke anerkendte dens Københavnske fortolkning. På universitetet holdt Schrödinger forelæsninger om forskellige grene af fysikken, ledede seminarer, ledede fysikkolloquiet, deltog i organiseringen af begivenheder, men generelt stod han afsides, hvilket fremgår af manglen på studerende. Som Viktor Weisskopf, der på et tidspunkt havde arbejdet som Schrödingers assistent, bemærkede, spillede sidstnævnte “rollen som en outsider på universitetet”.
Læs også, biografier-da – Maya Angelou
Oxford-Graz-Gent (1933-1939)
Den tid, han tilbragte i Berlin, blev af Schrödinger beskrevet som “de smukke år, hvor jeg studerede og lærte”. Den tid sluttede i 1933, efter at Hitler kom til magten. I sommeren samme år besluttede den allerede midaldrende videnskabsmand, som ikke længere ønskede at forblive under det nye regimes styre, at skifte endnu et sted. Det skal bemærkes, at på trods af hans negative holdning til nazismen, gav han aldrig åbent udtryk for den og ønskede ikke at blande sig i politik, og det var næsten umuligt at opretholde sin upolitiske karakter i Tyskland på det tidspunkt. Schroedinger selv forklarede grundene til sin afgang med ordene: “Jeg kan ikke holde ud at blive forstyrret af politik. Den britiske fysiker Frederick Lindeman (senere Lord Cherwell), som var på besøg i Tyskland på det tidspunkt, inviterede Schrödinger til Oxford University. Efter at være taget på sommerferie i Sydtyrol vendte videnskabsmanden ikke tilbage til Berlin, og i oktober 1933 ankom han til Oxford sammen med sin kone. Kort efter ankomsten fik han at vide, at han havde fået Nobelprisen i fysik (sammen med Paul Dirac) “for opdagelsen af nye og frugtbare former for atomteori”. I en selvbiografi, som Schrödinger skrev i den anledning, gav han følgende vurdering af sin tænkestil:
I mit videnskabelige arbejde, såvel som i livet generelt, har jeg aldrig fulgt nogen generel linje, og jeg har heller ikke fulgt et vejledende program i lang tid. Selv om jeg er meget dårlig til teamwork, desværre også med studerende, har mit arbejde alligevel aldrig været helt uafhængigt, da min interesse for et emne altid er afhængig af andres interesse for det samme emne. Jeg siger sjældent det første ord, men ofte det andet, da det som regel skyldes et ønske om at gøre indsigelse eller korrigere…
I Oxford blev Schrödinger medlem af Magdalen College uden at have undervisningsopgaver, men modtog sammen med andre emigranter støtte fra Imperial Chemical Industry. Det lykkedes ham dog aldrig at vænne sig til det særlige miljø på et af de ældste universiteter i England. En af grundene var manglende interesse for moderne teoretisk fysik i Oxford, som hovedsageligt var fokuseret på undervisning i traditionelle humaniora og teologi, hvilket fik en videnskabsmand til at føle sig ufortjent højt placeret og en stor løn, som han undertiden kaldte en slags almisse. Et andet aspekt af Schroedinger”s ubehag i Oxford var de særlige forhold i det sociale liv, fuld af konventioner og formaliteter, som han indrømmede lænkede hans frihed. Dette blev forstærket af hans usædvanlige privatliv og familieliv, som forårsagede en skandale i gejstlige kredse i Oxford. Schroedinger kom især i skarp konflikt med Clive Lewis, professor i engelsk sprog og litteratur. Alle disse problemer, samt afviklingen af emigrant stipendieprogrammet i begyndelsen af 1936, fik Schroedinger til at overveje mulighederne for at gøre karriere uden for Oxford. Efter et besøg i Edinburgh i efteråret 1936 accepterede han et tilbud om at vende hjem og tiltræde en stilling som professor i teoretisk fysik ved universitetet i Graz.
Schrödingers ophold i Østrig varede ikke længe: I marts 1938 blev landet annekteret af Nazi-Tyskland. På råd fra universitetets rektor skrev Schrödinger et brev om forsoning med den nye regering, som blev offentliggjort den 30. marts i avisen Tagespost i Graz og mødte en negativ reaktion fra hans emigrerede kolleger. Disse foranstaltninger hjalp imidlertid ikke: Videnskabsmanden blev afskediget fra sin stilling på grund af politisk “upålidelighed”, og han modtog en officiel meddelelse i august 1938. Da Schrödinger vidste, at det snart ville være umuligt at forlade landet, forlod han i al hast Østrig for at rejse til Rom (det fascistiske Italien var det eneste land, der ikke krævede visum på det tidspunkt). På dette tidspunkt havde han udviklet et forhold til den irske premierminister Eamon de Valera, der var uddannet matematiker og havde planer om at oprette en pendant til Princeton Institute for Higher Studies i Dublin. De Valera, der dengang var formand for Folkeforbundets forsamling i Genève, sikrede Schroedinger og hans kone et transitvisum til at rejse gennem Europa. I efteråret 1938 ankom de til Oxford efter en kort mellemlanding i Schweiz. Mens instituttet i Dublin blev oprettet, indvilligede forskeren i at tiltræde en midlertidig stilling i Gent i Belgien, finansieret af Fondation Francqui. Det var her, at udbruddet af Anden Verdenskrig indhentede ham. Takket være de Valeras indgriben kunne Schrödinger, der efter Anschluss blev betragtet som tysk statsborger (og dermed fjendtlig statsborger), rejse gennem England og ankom til den irske hovedstad den 7. oktober 1939.
Læs også, biografier-da – Elizabeth Báthory
Fra Dublin til Wien (1939-1961)
Lovgivningen om Dublin Institute for Advanced Studies blev vedtaget af det irske parlament i juni 1940. Schrödinger, som blev den første professor i en af instituttets to oprindelige afdelinger, School of Theoretical Physics, blev også udnævnt til dets første formand. De senere grundlæggere af instituttet, som omfattede de kendte fysikere Walter Geitler, Lajos Janosz og Cornelius Lanzos samt mange unge fysikere, var i stand til at hellige sig forskningen fuldt ud. Schrödinger organiserede et permanent seminar, holdt foredrag på universitetet i Dublin og tog initiativ til årlige sommerskoler på instituttet, som blev besøgt af førende europæiske fysikere. I de år, han var i Irland, var hans primære forskningsinteresser gravitationsteori og spørgsmål i grænseområdet mellem fysik og biologi. Han var direktør for Institut for Teoretisk Fysik fra 1940 til 1945 og fra 1949 til 1956, da han besluttede at vende hjem.
Selv om Schrödinger fik flere tilbud om at flytte til Østrig eller Tyskland efter krigen, afslog han dem, da han ikke ville forlade sit hjemland. Det var først efter underskrivelsen af den østrigske statstraktat og de allierede styrkers tilbagetrækning, at han indvilligede i at vende tilbage til sit hjemland. I begyndelsen af 1956 underskrev den østrigske præsident et dekret, der gav ham et professorat i teoretisk fysik ved universitetet i Wien. I april samme år vendte Schrödinger tilbage til Wien, hvor han ceremonielt indtog sin stilling og holdt et foredrag i overværelse af en række berømtheder, herunder republikkens præsident. Han var taknemmelig over for den østrigske regering, som havde sørget for, at han kunne vende tilbage til det sted, hvor hans karriere var begyndt. To år senere forlod den ofte syge forsker endelig universitetet og gik på pension. De sidste år af sit liv tilbragte han hovedsageligt i landsbyen Alpbach i Tyrol. Schrödinger døde som følge af en forværring af tuberkulose på et hospital i Wien den 4. januar 1961 og blev begravet i Alpbach.
Læs også, biografier-da – Andreas af Grækenland
Personligt liv og fritidsinteresser
Fra foråret 1920 var Schrödinger gift med Annemarie Bertel fra Salzburg, som han mødte i sommeren 1913 i Seecham, mens han foretog eksperimenter med atmosfærisk elektricitet. Dette ægteskab varede indtil slutningen af forskerens liv, på trods af parrets regelmæssige affærer “ved siden af”. Blandt Annemaries elskere var hendes mands kolleger Paul Ewald og Hermann Weil. Til gengæld havde Schroedinger adskillige affærer med unge kvinder, hvoraf to stadig var teenagere (med den ene af dem tilbragte han vinteren 1925 i Arosa på ferie, hvor han arbejdede intensivt på at skabe bølgemekanikken). Selv om Erwin og Annemarie ikke fik nogen børn, er Schrödinger kendt for at have flere børn uden for ægteskab. Moderen til en af dem, Hilde March, hustru til Arthur March, en af Schrödingers østrigske venner, blev Schrödingers “anden hustru”. Da han i 1933 forlod Tyskland, kunne han skaffe Oxford-penge ikke kun til sig selv, men også til familien March; i foråret 1934 fødte Hilde Schrödinger en datter, Ruth Georgine March, med Schrödinger. Året efter vendte marcherne tilbage til Innsbruck. En sådan liberal livsstil chokerede de puritanske indbyggere i Oxford, hvilket var en af grundene til Schroedinger”s ubehag i Oxford. Han fik yderligere to børn uden for ægteskab i løbet af sin tid i Dublin. Fra 1940”erne og fremefter blev Annemarie regelmæssigt indlagt på hospitalet på grund af depressioner.
Biografer og samtidige har ofte bemærket Schrödingers alsidige interesser og hans dybe kendskab til filosofi og historie. Han talte seks fremmedsprog (engelsk, fransk, spansk og italiensk foruden græsk og latin), læste klassikerne i original og oversatte dem, skrev digte (en samling blev udgivet i 1949) og var glad for at lave skulptur.
Læs også, biografier-da – Édouard-Henri Avril
Tidligt og eksperimentelt arbejde
I begyndelsen af sin videnskabelige karriere foretog Schrödinger en masse teoretisk og eksperimentel forskning, som var i overensstemmelse med hans lærer Franz Exners interesser – elektroteknik, atmosfærisk elektricitet og radioaktivitet, undersøgelse af dielektriske stoffers egenskaber. Samtidig studerede den unge videnskabsmand aktivt rent teoretiske spørgsmål inden for klassisk mekanik, teorien om svingninger, teori om Brownsk bevægelse og matematisk statistik. I 1912 skrev han på anmodning af forfatterne af “Handbook of Electricity and Magnetism” (Handbuch der Elektrizität und des Magnetismus) en stor oversigtsartikel om “Dielektriske stoffer”, hvilket var et tegn på anerkendelse af hans arbejde i den videnskabelige verden. Samme år gav Schrödinger et teoretisk skøn over den sandsynlige højdefordeling af radioaktive stoffer, som er nødvendig for at forklare den observerede radioaktivitet i atmosfæren, og i august 1913 foretog han tilsvarende eksperimentelle målinger i Seeham og bekræftede nogle af Victor Franz Hess” konklusioner om den utilstrækkelige værdi af koncentrationen af henfaldsprodukter til at forklare den målte ionisering af atmosfæren. Schrödinger modtog Haitinger-prisen fra det østrigske videnskabsakademi i 1920 for dette arbejde. Andre eksperimentelle undersøgelser, som den unge videnskabsmand foretog i 1914, var at kontrollere formlen for kapillærtryk i gasbobler og at studere egenskaberne af den bløde betastråling, der produceres af gammastråler, som falder på metaloverflader. Sidstnævnte arbejde udførte han sammen med sin eksperimentelle ven Karl Wilhelm Friedrich Kohlrausch. I 1919 udførte Schrödinger sit sidste fysiske eksperiment (undersøgelse af sammenhængen mellem stråler, der udsendes i en stor vinkel til hinanden) og koncentrerede sig derefter om teoretisk forskning.
Læs også, biografier-da – Constantin Brâncuși
Læren om farver
Exners laboratorium lagde særlig vægt på farvevidenskaben og fortsatte og udviklede Thomas Jungs, James Clerk Maxwells og Hermann Helmholtz” arbejde på dette område. Schrödinger beskæftigede sig med den teoretiske side af sagen og leverede vigtige bidrag til farveteori. Resultaterne af hans arbejde blev præsenteret i en lang artikel, der blev offentliggjort i Annalen der Physik i 1920. Forskeren tog ikke udgangspunkt i en flad farvetrekant, men i et tredimensionelt farverum, hvis grundvektorer er de tre primærfarver. De rene spektralfarver lægger sig på en overflade af en figur (farvekegle), mens dens volumen er optaget af blandede farver (f.eks. hvid). Til hver konkret farve svarer radiusvektoren i dette farverum. Det næste skridt i retning af såkaldt højere kromometri var en streng definition af nogle kvantitative egenskaber (f.eks. lysstyrke) for at kunne sammenligne objektivt deres relative værdier for forskellige farver. Til dette formål indførte Schrödinger, efter Helmholtz” idé, i det tredimensionale farverum de love, der gælder for den riemannske geometri, således at den korteste afstand mellem to givne punkter i et sådant rum (på en geodætisk linje) skulle tjene som kvantitativ værdi af forskellen mellem to farver. Desuden tilbød han konkrete målinger af farverummet, som gjorde det muligt at beregne farvernes lysstyrke i overensstemmelse med Weber-Fechners lov.
I de følgende år beskæftigede Schrödinger sig i flere artikler med fysiologiske træk ved synet (især farven på stjerner, der observeres om natten) og skrev også en stor oversigt over visuel perception til den næste udgave af den populære Müller-Pouillet Lehrbuch der Physik (Müller-Pouillet lærebog). I en anden artikel behandlede han udviklingen af farvesynet og forsøgte at relatere øjets følsomhed over for lys af forskellige bølgelængder til spektralsammensætningen af solstråling. Han mente imidlertid, at de farveuafhængige stave (receptorer på nethinden, der er ansvarlige for nattesynet) udviklede sig meget tidligere i evolutionen (muligvis hos gamle skabninger, der levede under vandet) end koglerne. Han hævder, at disse evolutionære ændringer kan spores tilbage til øjets struktur. Takket være hans arbejde havde Schrödinger i midten af 1920”erne opnået et ry som en af de førende specialister inden for farveteori, men fra da af blev hans opmærksomhed helt optaget af helt andre problemer, og han vendte ikke tilbage til dette emne i de følgende år.
Læs også, historie – Storfyrstendømmet Moskva
Statistisk fysik
Schrödinger, der blev uddannet på universitetet i Wien, blev stærkt påvirket af sin berømte landsmand Ludwig Boltzmann og dennes arbejde og metoder. Allerede i en af sine første artikler (1912) anvendte han metoderne i kinetisk teori til at beskrive metallers diamagnetiske egenskaber. Selv om disse resultater var kun af begrænset succes og generelt ikke kunne være korrekte i mangel af korrekt kvantestatistik for elektronerne, Schrödinger snart besluttet at anvende Boltzmann tilgang til et mere komplekst problem – opbygningen af den kinetiske teori af faste stoffer og især, i særdeleshed, beskrivelsen af krystallisering og smeltning. Med udgangspunkt i de seneste resultater af Peter Debye generaliserede den østrigske fysiker tilstandsligningen for væsker og fortolkede dens parameter (kritisk temperatur) som smeltetemperaturen. Efter opdagelsen af røntgendiffraktion i 1912 opstod problemet med den teoretiske beskrivelse af fænomenet og især af atomernes termiske bevægelses indflydelse på strukturen af de observerede interferensmønstre. I en artikel offentliggjort i 1914 overvejede Schrödinger (uafhængigt af Debye) problemet inden for rammerne af Born-Von Karman-modellen for dynamiske gitter og fandt frem til temperaturafhængigheden for den vinkelformede intensitetsfordeling af røntgenstråler. Denne afhængighed blev snart bekræftet eksperimentelt. Disse og andre af Schrödingers tidlige værker var også af interesse for ham med hensyn til atomistisk struktur af stof og videreudvikling af den kinetiske teori, som efter hans mening i fremtiden skulle erstatte modellerne for kontinuerlige medier.
Under sin krigstjeneste studerede Schrödinger problemet med termodynamiske fluktuationer og beslægtede fænomener, idet han især beskæftigede sig med Marian Smoluchowskis værker. Efter krigen blev statistisk fysik et vigtigt tema i Schrödingers arbejde, og han brugte det meste af sine skrifter i første halvdel af 1920”erne på det. I 1921 argumenterede han for eksempel for forskellen mellem isotoper af det samme grundstof i termodynamisk henseende (det såkaldte Gibbs-paradoks), selv om de kemisk set kan være praktisk talt umulige at skelne fra hinanden. I en række artikler præciserede eller uddybede Schrödinger specifikke resultater, som hans kolleger havde opnået i forskellige spørgsmål inden for statistisk fysik (faststoffers specifikke varmekapacitet, termisk ligevægt mellem lys- og lydbølger osv.). Nogle af disse artikler har brugt overvejelser af kvantekarakter, som f.eks. artiklen om den specifikke varmekapacitet af molekylært brint eller publikationerne om kvanteteorien for ideelle (degenererede) gasser. Disse arbejder gik forud for Chateau Bose og Albert Einsteins arbejde i sommeren 1924, som lagde grunden til en ny kvantestatistik (Bose-Einstein-statistik) og anvendte den til udvikling af kvanteteorien om den ideelle gas med et atom. Schrödinger sluttede sig til studiet af detaljerne i denne nye teori og diskuterede i dens lys spørgsmålet om bestemmelse af gasens entropi. I efteråret 1925 udledte han ved hjælp af Max Plancks nye definition af entropi udtryk for de kvantiserede energiniveauer for gassen som helhed, snarere end for de enkelte molekyler. Arbejdet med dette emne, kommunikationen med Planck og Einstein og introduktionen til Louis de Broglie”s nye idé om stoffets bølgeegenskaber var forudsætningerne for yderligere forskning, som førte til skabelsen af bølgemekanikken. I den umiddelbart forudgående artikel “Towards an Einstein Theory of Gas” viste Schrödinger vigtigheden af de Broglie”s begreb for forståelsen af Bose-Einstein-statistikken.
I sine senere år vendte Schrödinger regelmæssigt tilbage til statistisk mekanik og termodynamik i sine skrifter. I Dublin skrev han adskillige artikler om grundlaget for sandsynlighedsteori, Boolsk algebra og anvendelsen af statistiske metoder til analyse af kosmisk strålingsdetektormålinger. I Statistical Thermodynamics (1946), der er skrevet på grundlag af et kursus af forelæsninger, som han holdt, undersøgte videnskabsmanden i detaljer nogle grundlæggende problemer, som ofte ikke fik tilstrækkelig opmærksomhed i almindelige lærebøger (vanskeligheder med at bestemme entropi, Bose-kondensering og degeneration, nulpunktsenergi i krystaller og elektromagnetisk stråling osv.) Schrödinger brugte flere artikler på arten af termodynamikkens andet princip, den fysiske lovs reversibilitet i tid, hvis retning han forbandt med en stigning i entropien (i sine filosofiske skrifter påpegede han, at tidsfornemmelsen måske skyldes selve eksistensen af den menneskelige bevidsthed).
Læs også, biografier-da – John Donne
Kvantemekanik
Allerede i de tidlige år af sin videnskabelige karriere blev Schrödinger introduceret til de kvanteteoretiske ideer, der blev udviklet af Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Arnold Sommerfeld og andre videnskabsmænd. Dette bekendtskab blev lettet af hans arbejde med nogle problemer inden for statistisk fysik, men den østrigske videnskabsmand var på det tidspunkt endnu ikke klar til at skille sig af med den klassiske fysiks traditionelle metoder. På trods af Schrödingers anerkendelse af kvanteteoriens succes var hans holdning til den tvetydig, og han forsøgte så vidt muligt at undgå at bruge nye metoder med alle deres usikkerheder. Langt senere, efter skabelsen af kvantemekanikken, sagde han, da han mindede om denne tid:
Ludwig Boltzmanns gamle institut i Wien … gav mig mulighed for at blive gennemtrængt af dette mægtige hjernes idéer. Kredsen af disse ideer blev min første kærlighed til videnskaben; intet andet har fascineret mig så meget, og det vil jeg sandsynligvis aldrig mere gøre. Jeg nærmede mig den moderne teori om atomet meget langsomt. Dens indre modsigelser lyder som skingre dissonanser sammenlignet med den rene, ubønhørligt klare konsistens i Boltzmanns tankegang. På et tidspunkt var jeg på nippet til at flygte, men på opfordring fra Exner og Kohlrausch fandt jeg frelse i farvelæren.
Schrödingers første publikationer om atom- og spektralteori udkom først i begyndelsen af 1920”erne efter hans personlige bekendtskab med Arnold Sommerfeld og Wolfgang Pauli og hans flytning til Tyskland, som var centrum for udviklingen af den nye fysik. I januar 1921 afsluttede Schrödinger sin første artikel om emnet, der inden for rammerne af Bohr-Sommerfeld-teorien beskæftiger sig med elektroninteraktionens indflydelse på visse træk ved spektret af alkalimetaller. Af særlig interesse for ham var indførelsen af relativistiske overvejelser i kvanteteorien. I efteråret 1922 analyserede han elektronbaner i atomet fra et geometrisk synspunkt ved hjælp af metoder fra den berømte matematiker Hermann Weyl. Dette arbejde, hvor det blev vist, at kvantebaner kan sammenlignes med visse geometriske egenskaber, var et vigtigt skridt, der foregreb visse træk ved bølgemekanikken. Tidligere samme år havde Schrödinger fundet en formel for den relativistiske Doppler-effekt for spektrallinjer, baseret på hypotesen om lyskvanter og bevarelse af energi og impuls. Han var dog meget i tvivl om gyldigheden af sidstnævnte betragtninger i mikrokosmos. Han var tæt på sin lærer Exners idé om bevarelseslovens statistiske karakter, og derfor accepterede han med begejstring, at Bohr, Kramers og Slater i foråret 1924 fremkom med en artikel af Bohr, Kramers og Slater, som antydede muligheden for at bryde disse love i individuelle atomare processer (f.eks. i stråleemissionsprocesser). Selv om eksperimenter udført af Hans Geiger og Walter Bothe snart viste, at denne antagelse ikke var forenelig med erfaringerne, tiltrak ideen om energi som et statistisk begreb Schrödinger hele sit liv og blev diskuteret af ham i flere rapporter og publikationer.
Den umiddelbare drivkraft for begyndelsen af udviklingen af bølgemekanikken var Schrödinger”s bekendtskab i begyndelsen af november 1925 med Louis de Broglie”s afhandling indeholder ideen om bølge egenskaber af stof og med Einsteins artikel om kvanteteori af gasser, der citerede arbejdet i den franske videnskabsmand. Succesen af Schrödinger”s arbejde på dette område skyldtes hans beherskelse af de rette matematiske apparater, især metoder til løsning af egenværdiproblemer. Schrödinger forsøgte at generalisere de Broglie-bølger til at omfatte vekselvirkende partikler, idet han ligesom den franske videnskabsmand tog højde for relativistiske effekter. Efter nogen tid lykkedes det ham at repræsentere energiniveauer som egenværdier af en operatør. Kontrollen af det enkleste atom, hydrogenatomet, var imidlertid skuffende: beregningsresultaterne stemte ikke overens med de eksperimentelle data. Årsagen var, at Schrödinger faktisk modtog den relativistiske ligning, der i dag er kendt som Klein-Gordon-ligningen, som kun gælder for partikler med nul spin (dengang kendte man endnu ikke spin). Efter denne fiasko forlod forskeren dette arbejde og vendte først tilbage til det efter nogen tid, da han fandt ud af, at hans metode giver tilfredsstillende resultater i den ikke-relativistiske tilnærmelse.
I første halvdel af 1926 modtog redaktionen af Annalen der Physik fire dele af Schrödingers berømte artikel “Quantization as an eigenvalue problem”. I den første del (modtaget af redaktionen den 27. januar 1926), med udgangspunkt i Hamiltons optisk-mekaniske analogi, udledte forfatteren en bølgeligning, nu kendt som den tidsuafhængige (stationære) Schrödinger-ligning, og anvendte den til at finde diskrete energiniveauer i hydrogenatomet. Den største fordel ved hans tilgang var, at “kvantetekniske regler ikke længere indeholder det mystiske “krav om integrerbarhed”: det kan nu så at sige spores et skridt dybere og finder sin berettigelse i en rumlig funktions afgrænsethed og entydighed”. Denne funktion, senere kaldet bølgefunktionen, blev formelt indført som en størrelse, der er logaritmisk relateret til systemets handling. I en anden meddelelse (modtaget den 23. februar 1926) behandlede Schrödinger de generelle idéer, der ligger til grund for hans metode. Ved at udvikle den opto-mekaniske analogi generaliserede han bølgeligningen og kom frem til den konklusion, at en partikels hastighed er lig med bølgepakkeens gruppehastighed. Ifølge videnskabsmanden er det i det generelle tilfælde “nødvendigt at beskrive de mange forskellige mulige processer baseret på bølgeligningen i stedet for på mekanikkens grundlæggende ligninger, som er lige så uegnet til at forklare essensen af den mekaniske bevægelses mikrostruktur som geometrisk optik til at forklare diffraktion. Endelig Schrödinger brugte sin teori til at løse nogle særlige problemer, især den harmoniske oscillator problem, opnåelse af en løsning i overensstemmelse med resultaterne af matrix mekanik Heisenberg.
I indledningen til den tredje del af papiret (modtaget den 10. maj 1926) optrådte udtrykket “bølgemekanik” (Wellenmechanik) første gang for at henvise til den tilgang udviklet af Schrödinger. Ved at generalisere den metode, som Lord Rayleigh udviklede i teorien om akustiske svingninger, udviklede den østrigske videnskabsmand en metode til at opnå tilnærmelsesvise løsninger på komplekse problemer inden for sin teori, kendt som teorien om tidsafhængige forstyrrelser. Han anvendte denne metode til at beskrive Stark-effekten for hydrogenatomet og gav en god overensstemmelse med eksperimentelle data. I sin fjerde meddelelse (modtaget den 21. juni 1926) formulerede han den ligning, der senere blev kaldt den ikke-stationære (tid) Schrödinger-ligning og brugte den til at udvikle en teori om tidsafhængige forstyrrelser. Som et eksempel betragtede han problemet med dispersion og diskuterede relaterede spørgsmål, især i tilfælde af et tidsperiodisk forstyrrelsespotentiale, hvor han udledte eksistensen af Ramanfrekvenser i den sekundære stråling. I samme artikel blev der præsenteret en relativistisk generalisering af den grundlæggende ligning for teorien, som Schrödinger havde udledt på et tidligt tidspunkt i sit arbejde (Klein-Gordon-ligningen).
Schrödingers arbejde tiltrak sig straks efter sin fremkomst opmærksomhed fra verdens førende fysikere og blev mødt med begejstring af forskere som Einstein, Planck og Sommerfeld. Det virkede overraskende, at beskrivelsen ved hjælp af kontinuerte differentialligninger gav de samme resultater som matrixmekanikken med dens usædvanlige og komplicerede algebraiske formalisme og afhængighed af diskrethed af spektrallinjer kendt fra erfaring. Bølgemekanikken, der ligger tæt op ad den klassiske kontinuumsmekanik, syntes at være at foretrække for mange videnskabsmænd. Især Schrödinger selv var kritisk over for Heisenbergs matrixteori: “Selvfølgelig kendte jeg til hans teori, men jeg blev afskrækket, hvis ikke frastødt, det virkede for mig som meget vanskelige metoder i transcendental algebra og mangel på klarhed. Ikke desto mindre var Schrödinger overbevist om den formelle ækvivalens mellem bølge- og matrixmekanikkens formalismer. Beviset for denne ækvivalens blev givet af ham i en artikel “On the relation of Heisenberg-Borne-Jordan quantum mechanics to mine”, modtaget af redaktørerne af Annalen der Physik den 18. marts 1926. Han viste, at enhver ligning i bølgemekanikken kan repræsenteres i en matrixform, og omvendt kan man gå fra givne matricer til bølgefunktioner. Uafhængigt af hinanden blev forbindelsen mellem de to former for kvantemekanik etableret af Carl Eckart og Wolfgang Pauli.
Betydningen af Schrödingers bølgemekanik blev straks indset af det videnskabelige samfund, og i de første måneder efter udgivelsen af de grundlæggende værker på forskellige universiteter i Europa og Amerika blev der indledt aktiviteter for at studere og anvende den nye teori på forskellige private problemer. Schrödingers taler ved møder i det tyske fysiske selskab i Berlin og München i sommeren 1926 og en omfattende rundrejse i Amerika, som han foretog i december 1926 – april 1927, bidrog til at udbrede ideerne om bølgemekanikken. Under denne rejse holdt han 57 foredrag på forskellige videnskabelige institutioner i USA.
Snart efter udgivelsen af Schrödingers grundlæggende artikler begyndte den praktiske og sammenhængende formalisme, som blev beskrevet der, at blive brugt i vid udstrækning til at løse en lang række problemer inden for kvanteteori. Selve formalismen var dog endnu ikke tilstrækkelig klar på det tidspunkt. Et af de vigtigste spørgsmål, som Schrödingers grundlæggende artikel rejste, var spørgsmålet om, hvad der vibrerer i atomet, dvs. spørgsmålet om bølgefunktionens betydning og egenskaber. I den første del af hans artikel betragtede han den som en reel, enkeltværdi og overalt dobbelt differentierbar funktion, men i den sidste del indrømmer han muligheden for komplekse værdier for den. Kvadratet af modulet af denne funktion behandles som et mål for fordelingen af den elektriske ladningstæthed i konfigurationsrummet. Forskeren mente, at partiklerne nu kan repræsenteres som bølgepakker, der består af et sæt af egenfunktioner, og at man således helt kan opgive de korpuskulære repræsentationer. Det blev hurtigt klart, at en sådan forklaring er umulig: i det generelle tilfælde bliver bølgepakkerne uundgåeligt slørede, hvilket er i modstrid med partiklernes tydeligvis korpuskulære opførsel i eksperimenter med elektronspredning. Løsningen på problemet blev givet af Max Born, som foreslog en probabilistisk fortolkning af bølgefunktionen.
For Schrödinger var denne statistiske fortolkning, som var i modstrid med hans ideer om reelle kvantemekaniske bølger, helt uacceptabel, fordi den efterlod kvantespring og andre diskontinuitetselementer, som han ønskede at slippe af med. Videnskabsmandens afvisning af den nye fortolkning af sine resultater kom tydeligst til udtryk i en diskussion med Niels Bohr, som fandt sted i oktober 1926 under et besøg hos Schrödinger i København. Werner Heisenberg, som var vidne til disse begivenheder, skrev senere:
Diskussionen mellem Bohr og Schrödinger begyndte allerede på togstationen i København og fortsatte dagligt fra tidlig morgen til sen aften. Schrödinger boede i Bohrs hus, således at der ikke kunne ske nogen afbrydelse af diskussionen på grund af rent ydre omstændigheder… Efter nogle få dage blev Schrödinger syg, sandsynligvis på grund af ekstrem anstrengelse; feber og forkølelse fik ham til at lægge sig i sengen. Frau Bohr plejede ham og kom med te og slik, men Niels Bohr sad på sengekanten og bønfaldt Schrödinger: “Du er stadig nødt til at forstå, at…”… Der kunne ikke opnås nogen sand forståelse, fordi ingen af parterne kunne tilbyde en komplet og sammenhængende fortolkning af kvantemekanikken.
En sådan fortolkning, som var baseret på Borns probabilistiske behandling af bølgefunktionen, Heisenbergs usikkerhedsprincip og Bohrs additionalitetsprincip, blev formuleret i 1927 og blev kendt som Københavns fortolkning. Schrödinger kunne dog ikke acceptere det, og helt til slutningen af sit liv forsvarede han behovet for en visuel repræsentation af bølgemekanikken. Men, på et besøg i København han bemærkede, at på trods af alle videnskabelige forskelle, “forholdet til Bohr og især med Heisenberg … var absolut, uklar venlige og hjertelige”.
Efter at have færdiggjort formalismen for bølgemekanikken kunne Schrödinger bruge den til at opnå en række vigtige private resultater. I slutningen af 1926 havde han allerede brugt sin metode til at beskrive Compton-effekten visuelt, og han forsøgte også at kombinere kvantemekanikken og elektrodynamikken. Med udgangspunkt i Klein-Gordon-ligningen fik Schrödinger et udtryk for energi-momentum-tensoren og den tilsvarende bevarelseslov for kombineret stof og elektromagnetiske bølger. Disse resultater viste sig imidlertid, ligesom den oprindelige ligning, at være uanvendelige på elektronen, da de ikke gjorde det muligt at tage hensyn til dens spin (dette blev senere gjort af Paul Dirac, som udledte sin berømte ligning). Først mange år senere blev det klart, at Schrödingers resultater gjaldt for partikler med nul spin, som f.eks. mesoner. I 1930 fik han et generaliseret udtryk for Heisenbergs usikkerhedsrelation for ethvert par af fysiske størrelser (observabler). Samme år integrerede han for første gang Dirac-ligningen for den frie elektron og nåede frem til den konklusion, at dens bevægelse beskrives ved summen af en retlinet ensartet bevægelse og en højfrekvent rystende bevægelse (Zitterbewegung) af lille amplitude. Dette fænomen forklares ved interferens mellem positive og negative energidele af bølgepakken, der svarer til elektronen. I 1940-1941 udviklede Schrödinger inden for rammerne af bølgemekanikken (dvs. Schrödinger-repræsentationen) en detaljeret faktoriseringsmetode til løsning af problemer vedrørende egenværdier. Essensen af denne fremgangsmåde er at repræsentere systemets Hamiltonianer som et produkt af to operatører.
Schrödinger vendte tilbage til kritikken af forskellige aspekter af Københavns fortolkning mange gange fra slutningen af 1920”erne og diskuterede disse problemer med Einstein, som de var kolleger ved universitetet i Berlin på det tidspunkt. Deres kommunikation om emnet fortsatte i de senere år via korrespondance, som blev intensiveret i 1935 efter den berømte Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)-afhandling om kvantemekanikkens ufuldstændighed. I et brev til Einstein (19. august 1935) og i en artikel sendt den 12. august i tidsskriftet Naturwissenschaften præsenterede han det første mentale eksperiment, som er blevet kendt som Schrödinger-katteparadokset. Essensen af paradokset var ifølge Schrödinger, at usikkerhed på atomniveau kunne føre til usikkerhed på makroskopisk skala (en “blanding” af en levende og en død kat). Dette opfylder ikke kravet om, at makroobjekters tilstande skal være definitive uafhængigt af deres observation, og det “forhindrer os derfor i på denne naive måde at acceptere ”slørmodellen” [dvs. standardfortolkningen af kvantemekanikken] som et billede af virkeligheden”. Einstein så dette mentale eksperiment som en indikation af, at bølgefunktionen er relevant til at beskrive et statistisk ensemble af systemer snarere end et enkelt mikrosystem. Schrödinger var uenig, da han mente, at bølgefunktionen havde en direkte relation til virkeligheden og ikke til dens statistiske beskrivelse. I samme artikel analyserede han andre aspekter af kvanteteorien (f.eks. måleproblemet) og kom til den konklusion, at kvantemekanikken “stadig kun er et praktisk trick, som dog har fået … en ekstremt stor indflydelse på vores grundlæggende syn på naturen”. Yderligere overvejelser om EPR-paradokset førte Schrödinger til det vanskelige problem med kvanteforvikling. Det lykkedes ham at bevise den generelle matematiske sætning, at efter opdeling af et system i dele, er deres samlede bølgefunktion ikke et simpelt produkt af de enkelte delsystemers funktioner. Ifølge Schrödinger er denne adfærd hos kvantesystemer en væsentlig ulempe ved teorien og en grund til at forbedre den. Selv om Einsteins og Schrödingers argumenter ikke kunne rykke ved den holdning, som tilhængerne af kvantemekanikkens standardfortolkning, først og fremmest Bohr og Heisenberg, indtog, stimulerede de en afklaring af nogle grundlæggende vigtige aspekter af den og førte endda til en diskussion af det filosofiske problem med den fysiske virkelighed.
I 1927 foreslog Schrödinger det såkaldte resonansbegreb for kvanteinteraktioner, baseret på hypotesen om en kontinuerlig udveksling af energi mellem kvantesystemer med nærtliggende naturlige frekvenser. Denne idé kunne imidlertid ikke erstatte begrebet stationære tilstande og kvanteovergange, selv om forfatteren havde store forhåbninger. I 1952 vendte han i artiklen “Do quantum jumps exist?” tilbage til resonansbegrebet og kritiserede den probabilistiske fortolkning. I et detaljeret svar på bemærkningerne i dette dokument kom Max Born til følgende konklusion
…Jeg vil gerne sige, at jeg anser Schrödingers bølgemekanik for at være en af de mest bemærkelsesværdige bedrifter i den teoretiske fysiks historie… Jeg siger langt fra, at den fortolkning, som vi kender i dag, er perfekt og endelig. Jeg bifalder Schrödingers angreb på den tilfredse ligegyldighed hos mange fysikere, som accepterer den moderne fortolkning, blot fordi den virker, uden at bekymre sig om nøjagtigheden af ræsonnementet. Jeg mener dog ikke, at Schrödingers artikel har bidraget positivt til at løse filosofiske problemer.
Læs også, biografier-da – Richard Neville, 16. jarl af Warwick
Elektromagnetisme og generel relativitetsteori
Schrödinger blev introduceret til Einsteins arbejde om den generelle relativitetsteori i Italien, ved Triestebugten, hvor hans militærenhed var stationeret under Første Verdenskrig. Han redegjorde detaljeret for den matematiske formalisme (tensorregning) og den fysiske betydning af den nye teori, og i 1918 udgav han to små artikler med sine egne resultater, især deltog han i diskussionen om gravitationsfeltets energi inden for rammerne af GR. Forskeren vendte først tilbage til de generelle relativistiske emner i begyndelsen af 1930”erne, da han forsøgte at overveje materiebølgernes opførsel i en krum rumtid. Schrödinger”s mest frugtbare periode med studier af gravitation var under hans arbejde i Dublin. Især opnåede han en række specifikke resultater i den kosmologiske de Sitter-model, herunder en henvisning til stofproduktionsprocesserne i en sådan model af et ekspanderende univers. I 1950”erne skrev han to bøger om GR og kosmologi, Spacetime Structure (1950) og The Expanding Universe (1956).
Et andet fokus i Schrödingers arbejde var forsøget på at skabe en forenet feltteori ved at kombinere gravitationsteorien og elektrodynamikken. Denne aktivitet blev umiddelbart forudgået af den østrigske videnskabsmands undersøgelse af en ikke-lineær generalisering af Maxwells ligninger, som begyndte i 1935. Formålet med denne generalisering, der først blev foretaget af Gustav Mie (1912) og senere af Max Born og Leopold Infeld (1934), var at begrænse størrelsen af det elektromagnetiske felt på små afstande, hvilket skulle sikre en begrænset værdi af den iboende energi af ladede partikler. Elektrisk ladning behandles i denne metode som en iboende egenskab ved det elektromagnetiske felt. Siden 1943 fortsatte Schrödinger Weyls, Einsteins og Arthur Eddingtons forsøg på at udlede en forenet feltligning fra princippet om mindste virkning ved at vælge den korrekte lagrangiske form inden for affin geometri. Begrænsning sig selv, ligesom sine forgængere, til en rent klassisk betragtning, Schrödinger foreslog indførelsen af et tredje felt, som skulle kompensere for vanskeligheden ved at kombinere gravitation og elektromagnetisme, repræsenteret i Born – Infeld form. Han forbandt dette tredje felt med atomkræfterne, som man dengang troede blev båret af hypotetiske mesoner. Især indførelsen af et tredje felt i teorien gjorde det muligt at bibeholde dens måleinvarians. I 1947 gjorde Schrödinger et nyt forsøg på at forene de elektromagnetiske og gravitationelle felter ved at vælge en ny form af Lagrangian og udlede nye feltligninger. Disse ligninger indeholdt en sammenhæng mellem elektromagnetisme og gravitation, som forskeren mente kunne være ansvarlig for dannelsen af magnetfelter ved roterende masser som Solen og Jorden. Problemet var imidlertid, at ligningerne ikke tillod en tilbagevenden til et rent elektromagnetisk felt, når gravitationen var “slukket”. Trods store anstrengelser blev de mange problemer, som teorien stod over for, aldrig løst. Schrödinger havde ligesom Einstein ikke held til at skabe en forenet feltteori ved at geometrisere klassiske felter, og i midten af 1950”erne trak han sig tilbage fra denne aktivitet. Ifølge Otto Hittmair, en af Schrödingers samarbejdspartnere i Dublin, “blev store forhåbninger afløst af en klar skuffelse i denne periode af den store videnskabsmands liv”.
Læs også, historie – Anden Boerkrig
“Hvad er liv?”
Kvantemekanikken skabte et solidt teoretisk grundlag for kemi, som gav den moderne forklaring på kemiske bindinger. Udviklingen af kemien havde til gengæld en stor indflydelse på udviklingen af molekylærbiologien. Den berømte videnskabsmand Linus Pauling skrev i den forbindelse:
Efter min mening er det rimeligt at sige, at Schrödinger, ved at formulere sin bølgeligning, er hovedansvarlig for den moderne biologi.
Schrödingers umiddelbare bidrag til biologien er hans bog Hvad er liv? (1944), baseret på forelæsninger holdt på Trinity College i Dublin i februar 1943. Disse foredrag og bogen blev inspireret af en artikel af Nikolai Timofeev-Ressovsky, Karl Zimmer og Max Delbrück, der blev offentliggjort i 1935 og givet til Schrödinger af Paul Ewald i begyndelsen af 1940”erne. Denne artikel var helliget studiet af genetiske mutationer, der opstår under påvirkning af røntgen- og gammastråler, og som forfatterne havde udviklet teorien om targets til at forklare. Selv om man på det tidspunkt endnu ikke kendte arvelige gener, var det muligt at identificere nogle generelle mønstre i processen ved at betragte mutageneseproblemet ud fra atomfysikkens synspunkt. Timofeev-Zimmer-Delbrücks arbejde var grundlaget for Schrödingers bog, som tiltrak sig stor opmærksomhed fra unge fysikere. Nogle af dem (f.eks. Maurice Wilkins) blev påvirket af den og besluttede sig for at gå ind i molekylærbiologi.
De første kapitler i “Hvad er liv?” er afsat til en oversigt over oplysninger om arvelighedens og mutationernes mekanismer, herunder Timofeev, Zimmer og Delbrücks idéer. De sidste to kapitler indeholder Schrödingers egne tanker om livets natur. I en af dem introducerede forfatteren begrebet negativ entropi (der sandsynligvis går tilbage til Boltzmann), som levende organismer må hente fra omverdenen for at kompensere for den stigning i entropien, der fører dem til termodynamisk ligevægt og dermed til døden. Dette er ifølge Schrödinger en af de vigtigste forskelle mellem liv og ikke-levende natur. Ifølge Pauling bidrager begrebet negativ entropi, som blev formuleret i Schrödingers værk uden den fornødne stringens og klarhed, praktisk talt ikke til vores forståelse af fænomenet liv. Francis Simon påpegede kort efter bogens udgivelse, at fri energi må spille en langt større rolle for organismer end entropi. I senere udgaver tog Schrödinger hensyn til denne bemærkning og bemærkede betydningen af fri energi, men lod diskussionen om entropi i dette, med Nobelpristager Max Perutz” ord, “misvisende kapitel” forblive uændret.
I det sidste kapitel vender Schrödinger tilbage til sin idé, som går igen i hele bogen, nemlig at mekanismen for levende organismers funktion (deres nøjagtige reproducerbarhed) er uforenelig med lovene i den statistiske termodynamik (tilfældighed på molekylært niveau). Schrödinger mener, at opdagelserne inden for genetik tyder på, at der ikke er plads til sandsynlighedslove, der skal adlyde de enkelte molekylers adfærd; studiet af levende stof kan således føre til nye ikke-klassiske (men deterministiske) naturlove. For at løse dette problem vendte Schrödinger sig mod sin berømte hypotese om genet som en aperiodisk endimensionel krystal, der går tilbage til Delbrücks arbejde (sidstnævnte skrev om polymerer). Måske er det den molekylære aperiodiske krystal, som “livsprogrammet” er skrevet i, der undgår de vanskeligheder, der er forbundet med termisk bevægelse og statistisk uorden. Men som den videre udvikling af molekylærbiologien har vist, var de eksisterende fysiske og kemiske love tilstrækkelige til at udvikle dette vidensområde: de vanskeligheder, som Schrödinger påpegede, er løst ved hjælp af komplementaritetsprincippet og enzymatisk katalyse, som gør det muligt at fremstille store mængder af et bestemt stof. Max Perutz anerkendte den rolle, som “What is Life?” spillede for populariseringen af genetikkens idéer, men konkluderede samtidig
…En nærmere undersøgelse af hans bog og relateret litteratur har vist mig, at det, der var korrekt i hans bog, ikke var originalt, og at meget af det, der var originalt, ikke var kendt for at være korrekt på det tidspunkt, hvor bogen blev skrevet. Desuden ignorerer bogen nogle afgørende resultater, som blev offentliggjort, før den blev trykt.
I 1960 mindedes Schrödinger tiden efter afslutningen af Første Verdenskrig:
Jeg havde til hensigt at undervise i teoretisk fysik og tog som forbillede de fremragende forelæsninger af min yndlingslærer, Fritz Hasenörl, som døde i krigen. For resten havde jeg tænkt mig at studere filosofi. På dette tidspunkt dykkede jeg dybere ned i værker af Spinoza, Schopenhauer, Richard Zemon og Richard Avenarius. Jeg var tvunget til at blive ved med at beskæftige mig med teoretisk fysik, og til min overraskelse kom der nogle gange noget ud af det.
Det var først efter sin ankomst til Dublin, at han var i stand til at hellige sig filosofiske spørgsmål i tilstrækkelig grad. Fra hans pen udkom en række værker, ikke kun om videnskabsfilosofiske problemer, men også af generel filosofisk karakter – Science and Humanism (1952), Nature and the Greeks (1954), Mind and Matter (1958) og My World View, et essay, som han færdiggjorde kort før sin død. Schrödinger lagde særlig vægt på den antikke filosofi, som tiltrak ham på grund af dens enhed og den betydning, den kunne have for løsningen af modernitetens problemer. I den forbindelse skrev han:
Med et seriøst forsøg på at vende tilbage til de gamle tænkeres intellektuelle miljø, som var langt mindre vidende om naturens faktiske adfærd, men også ofte langt mindre forudindtaget, kan vi genvinde deres tankefrihed, om ikke andet så måske for at bruge den med vores bedre kendskab til kendsgerningerne til at rette op på deres tidlige fejltagelser, som stadig kan sætte os på plads.
I sine skrifter, der også byggede på arven fra den indiske og kinesiske filosofi, forsøgte Schrödinger at anlægge et samlet syn på videnskab og religion, det menneskelige samfund og etiske problemer; problemet med enhed var et af hovedmotiverne for hans filosofiske arbejde. I værker, der kan klassificeres som videnskabsfilosofi, påpegede han den tætte forbindelse mellem videnskab og samfunds- og kulturudviklingen generelt, diskuterede problemer med erkendelsesteori, deltog i debatten om kausalitetsproblemet og ændringen af dette begreb i lyset af den nye fysik. En række bøger og artikelsamlinger er blevet brugt til at diskutere og analysere specifikke aspekter af Schrödingers filosofiske synspunkter om forskellige emner. Selv om Karl Popper kaldte ham idealist, forsvarede Schrödinger i sine skrifter konsekvent muligheden for at studere naturen objektivt:
Der er en udbredt videnskabelig opfattelse af, at et objektivt billede af verden, som det tidligere blev forstået, slet ikke er muligt at få et objektivt billede af verden. Kun optimisterne blandt os (som jeg selv er en del af) mener, at dette er en filosofisk ophøjelse, et tegn på fejhed over for krisen.
Læs også, historie – Blitzkrieg
Nogle værker i russisk oversættelse
Kilder
