Έρβιν Σρέντινγκερ
gigatos | 17 Φεβρουαρίου, 2022
Σύνοψη
Ο Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger (12 Αυγούστου 1887 – 4 Ιανουαρίου 1961, Βιέννη) ήταν Αυστριακός θεωρητικός φυσικός και ένας από τους εφευρέτες της κβαντομηχανικής. Νικητής του βραβείου Νόμπελ Φυσικής (1933). Μέλος της Αυστριακής Ακαδημίας Επιστημών (1956) και πολλών ακαδημιών επιστημών στον κόσμο, συμπεριλαμβανομένου του ξένου μέλους της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ (1934).
Ο Σρέντινγκερ είχε μια σειρά από θεμελιώδη αποτελέσματα στην κβαντική θεωρία, τα οποία αποτέλεσαν τη βάση της κυματομηχανικής: διατύπωσε τις κυματικές εξισώσεις (εξίσωση Σρέντινγκερ, σταθερή και χρονοεξαρτώμενη), έδειξε την ταυτότητα του φορμαλισμού που ανέπτυξε και της μηχανικής των πινάκων, ανέπτυξε την κυματομηχανική θεωρία των διαταραχών, έλαβε λύσεις για ορισμένα συγκεκριμένα προβλήματα. Ο Σρέντινγκερ πρότεινε μια πρωτότυπη αντιμετώπιση της φυσικής σημασίας της κυματοσυνάρτησης- στα μεταγενέστερα χρόνια επέκρινε επανειλημμένα τη γενικώς αποδεκτή ερμηνεία της Κοπεγχάγης για την κβαντομηχανική (παράδοξο της γάτας του Σρέντινγκερ κ.λπ.). Είναι επίσης συγγραφέας πολυάριθμων έργων σε διάφορους τομείς της φυσικής: στατιστική μηχανική και θερμοδυναμική, διηλεκτρική φυσική, θεωρία χρωμάτων, ηλεκτροδυναμική, γενική σχετικότητα και κοσμολογία- έχει κάνει αρκετές προσπάθειες για την κατασκευή μιας ενοποιημένης θεωρίας πεδίου. Στο “Τι είναι η ζωή;” Ο Σρέντινγκερ ασχολήθηκε με τα προβλήματα της γενετικής, εξετάζοντας το φαινόμενο της ζωής από τη σκοπιά της φυσικής. Έδωσε μεγάλη προσοχή στις φιλοσοφικές πτυχές της επιστήμης, τις αρχαίες και ανατολικές φιλοσοφίες, την ηθική και τη θρησκεία.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Ρόλλο
Προέλευση και εκπαίδευση (1887-1910)
Ο Έρβιν Σρέντινγκερ ήταν το μοναδικό παιδί μιας πλούσιας και καλλιεργημένης βιεννέζικης οικογένειας. Ο πατέρας του, ο Ρούντολφ Σρέντινγκερ, ευκατάστατος ιδιοκτήτης ενός εργοστασίου λινέλαιου και λαδόκολλας, ενδιαφερόταν για την επιστήμη και διετέλεσε για μεγάλο χρονικό διάστημα αντιπρόεδρος της Βοτανικής και Ζωολογικής Εταιρείας της Βιέννης. Η μητέρα του Erwin, Georgina Emilie Brenda, ήταν κόρη του χημικού Alexander Bauer, τις διαλέξεις του οποίου παρακολούθησε ο Rudolf Schrödinger κατά τη διάρκεια των σπουδών του στο Αυτοκρατορικό και Βασιλικό Πολυτεχνείο της Βιέννης. Το οικογενειακό περιβάλλον και η συντροφιά γονέων με υψηλό μορφωτικό επίπεδο συνέβαλαν στα ποικίλα ενδιαφέροντα του νεαρού Erwin. Μέχρι την ηλικία των έντεκα ετών έλαβε κατ” οίκον εκπαίδευση και το 1898 εγγράφηκε στο φημισμένο Öffentliches Academisches Gymnasium (Ακαδημαϊκό Γυμνάσιο), όπου σπούδασε κυρίως ανθρωπιστικές επιστήμες. Ο Σρέντινγκερ έκανε καλά τις σπουδές του και έγινε ο καλύτερος μαθητής σε κάθε τάξη. Πολύς χρόνος αφιερώθηκε στο διάβασμα και την εκμάθηση ξένων γλωσσών. Η γιαγιά του από τη μητέρα του ήταν Αγγλίδα, οπότε κατέκτησε αυτή τη γλώσσα από μικρή ηλικία. Του άρεσε να πηγαίνει στο θέατρο- του άρεσαν ιδιαίτερα τα έργα του Franz Grilparzer που ανέβαιναν στο Burgtheater.
Αφού πέρασε με επιτυχία τις απολυτήριες εξετάσεις, ο Έρβιν γράφτηκε στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης το φθινόπωρο του 1906, όπου επέλεξε να σπουδάσει μαθηματικά και φυσική. Ο Franz Exner άσκησε σημαντική επιρροή στη διαμόρφωση του Schrödinger ως επιστήμονα, δίνοντας διαλέξεις φυσικής και δίνοντας έμφαση στα μεθοδολογικά και φιλοσοφικά ζητήματα της επιστήμης. Ο Erwin ανέπτυξε ενδιαφέρον για τα θεωρητικά προβλήματα της φυσικής μετά τη συνάντησή του με τον Friedrich Hasenörl, διάδοχο του Ludwig Boltzmann στο Τμήμα Θεωρητικής Φυσικής. Από τον Hasenöhrl ο μελλοντικός επιστήμονας έμαθε για τα τρέχοντα επιστημονικά προβλήματα και τις δυσκολίες της κλασικής φυσικής στην προσπάθειά της να τα λύσει. Κατά τη διάρκεια της φοίτησής του στο πανεπιστήμιο, ο Σρέντινγκερ απέκτησε μεγάλη εξειδίκευση στις μαθηματικές μεθόδους της φυσικής, αλλά η διατριβή του ήταν πειραματική. Ήταν αφιερωμένο στην επίδραση της υγρασίας του αέρα στις ηλεκτρικές ιδιότητες ορισμένων μονωτικών υλικών (γυαλί, εβονίτης και κεχριμπάρι) και πραγματοποιήθηκε υπό την επίβλεψη του Egon Schweidler στο εργαστήριο του Exner. Στις 20 Μαΐου 1910, αφού υπερασπίστηκε τη διατριβή του και πέρασε με επιτυχία τις προφορικές εξετάσεις, ο Σρέντινγκερ ανακηρύχθηκε διδάκτωρ φιλοσοφίας.
Διαβάστε επίσης, μάχες – Κάρολος E΄ της Αγίας Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας
Έναρξη ακαδημαϊκής καριέρας (1911-1921)
Τον Οκτώβριο του 1911, μετά από ένα χρόνο θητείας στον αυστριακό στρατό, ο Σρέντινγκερ επέστρεψε στο Δεύτερο Ινστιτούτο Φυσικής του Πανεπιστημίου της Βιέννης ως βοηθός του Έξνερ. Δίδαξε ένα εργαστήριο φυσικής και συμμετείχε επίσης στην πειραματική έρευνα που διεξαγόταν στο εργαστήριο του Exner. Το 1913 ο Σρέντινγκερ υπέβαλε αίτηση για τον τίτλο του αναπληρωτή καθηγητή, και αφού πέρασε από τις σχετικές διαδικασίες (υποβολή επιστημονικής εργασίας, παράδοση “δοκιμαστικής διάλεξης” κ.λπ.) στις αρχές του 1914 το υπουργείο του ενέκρινε τη βαθμίδα του (habilitations). Ο Πρώτος Παγκόσμιος Πόλεμος καθυστέρησε την έναρξη των διδακτικών δραστηριοτήτων του Σρέντινγκερ για μερικά χρόνια. Ο νεαρός φυσικός κατατάχθηκε στο στρατό και υπηρέτησε στο πυροβολικό στα σχετικά ήσυχα τμήματα του νοτιοδυτικού μετώπου της Αυστρίας: στο Raibl, στο Komarom, στη συνέχεια στο Prosecco και γύρω από την Τεργέστη. Το 1917 διορίστηκε να διδάξει μετεωρολογία στη σχολή αξιωματικών στο Wiener Neustadt. Αυτός ο τρόπος υπηρεσίας του άφηνε αρκετό χρόνο για να διαβάζει εξειδικευμένη βιβλιογραφία και να ασχολείται με επιστημονικά προβλήματα.
Τον Νοέμβριο του 1918 ο Σρέντινγκερ επέστρεψε στη Βιέννη και περίπου την ίδια εποχή του προσφέρθηκε η θέση του έκτακτου καθηγητή Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Τσερνίβτσι. Ωστόσο, μετά την κατάρρευση της Αυστροουγγρικής Αυτοκρατορίας, η πόλη αυτή βρισκόταν σε άλλη χώρα, οπότε η ευκαιρία χάθηκε. Η δύσκολη οικονομική κατάσταση στη χώρα, οι χαμηλοί μισθοί και η πτώχευση της οικογενειακής επιχείρησης τον ανάγκασαν να αναζητήσει νέα δουλειά, συμπεριλαμβανομένης της εργασίας στο εξωτερικό. Μια κατάλληλη ευκαιρία παρουσιάστηκε το φθινόπωρο του 1919, όταν ο Μαξ Βίνεν, ο οποίος ήταν επικεφαλής του Φυσικού Ινστιτούτου του Πανεπιστημίου της Ιένας, κάλεσε τον Σρέντινγκερ να αναλάβει τη θέση του βοηθού και αναπληρωτή καθηγητή του στη θεωρητική φυσική. Ο Αυστριακός δέχτηκε με χαρά την προσφορά και τον Απρίλιο του 1920 μετακόμισε στην Ιένα (αμέσως μετά το γάμο του). Ο Σρέντινγκερ έμεινε στην Ιένα μόνο για τέσσερις μήνες και σύντομα μετακόμισε στη Στουτγάρδη ως επίτιμος καθηγητής στην τοπική τεχνική σχολή (σήμερα Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης). Η σημαντική αύξηση του μισθού αποτέλεσε σημαντικό παράγοντα στο πλαίσιο της αύξησης του πληθωρισμού. Πολύ σύντομα, όμως, άλλα ιδρύματα – τα πανεπιστήμια του Μπρέσλαου, του Κιέλου, του Αμβούργου και της Βιέννης – άρχισαν να προσφέρουν ακόμη καλύτερους όρους και θέσεις εργασίας ως καθηγητής θεωρητικής φυσικής. Ο Schrödinger επέλεξε το πρώτο και εγκατέλειψε τη Στουτγάρδη μετά από ένα μόλις εξάμηνο. Δίδαξε στο Μπρέσλαου κατά τη διάρκεια του καλοκαιρινού εξαμήνου και στη συνέχεια άλλαξε ξανά θέση εργασίας στο τέλος του εξαμήνου, αναλαμβάνοντας την περίφημη έδρα Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Έλβις Πρίσλεϊ
Ζυρίχη προς Βερολίνο (1921-1933)
Το καλοκαίρι του 1921 ο Σρέντινγκερ μετακόμισε στη Ζυρίχη. Η ζωή εδώ ήταν πιο σταθερή από υλικής άποψης, τα κοντινά βουνά παρείχαν στον επιστήμονα, που αγαπούσε την ορειβασία και το σκι, άνετες ευκαιρίες για χαλάρωση, και η παρέα των διάσημων συναδέλφων του Peter Debye, Paul Scherrer και Hermann Weil, που εργάζονταν στο κοντινό Πολυτεχνείο της Ζυρίχης, δημιουργούσε την απαραίτητη ατμόσφαιρα για επιστημονική δημιουργικότητα. Ο χρόνος του στη Ζυρίχη αμαυρώθηκε το 1921-1922 από μια σοβαρή ασθένεια- ο Σρέντινγκερ διαγνώστηκε με πνευμονική φυματίωση και για εννέα μήνες έμεινε στην πόλη Arosa στις ελβετικές Άλπεις. Από δημιουργική άποψη, τα χρόνια της Ζυρίχης ήταν τα πιο γόνιμα για τον Σρέντινγκερ, ο οποίος έγραψε εδώ τα κλασικά του έργα για την κυματομηχανική. Ο Weil είναι γνωστό ότι τον βοήθησε πολύ να ξεπεράσει τις μαθηματικές του δυσκολίες.
Η φήμη που απέφερε το πρωτοποριακό έργο του Σρέντινγκερ τον κατέστησε έναν από τους βασικούς υποψήφιους για τη διάσημη θέση του καθηγητή θεωρητικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου, η οποία είχε κενωθεί με την παραίτηση του Μαξ Πλανκ. Αφού ο Arnold Sommerfeld αρνήθηκε και ξεπερνώντας τις αμφιβολίες για το αν θα έπρεπε να εγκαταλείψει την αγαπημένη του Ζυρίχη, ο Schrödinger αποδέχθηκε την προσφορά και την 1η Οκτωβρίου 1927 ανέλαβε τα νέα του καθήκοντα. Στο Βερολίνο, ο Αυστριακός φυσικός βρήκε φίλους και συνεργάτες στο πρόσωπο του Μαξ Πλανκ, του Άλμπερτ Αϊνστάιν και του Μαξ φον Λάουε, οι οποίοι συμμερίζονταν τις συντηρητικές απόψεις του για την κβαντομηχανική και δεν αναγνώριζαν την ερμηνεία της Κοπεγχάγης. Στο πανεπιστήμιο, ο Σρέντινγκερ έδωσε διαλέξεις σε διάφορους κλάδους της φυσικής, διηύθυνε σεμινάρια, ήταν επικεφαλής του colloquium φυσικής, συμμετείχε στη διοργάνωση εκδηλώσεων, αλλά γενικά ξεχώριζε, όπως αποδεικνύεται από την έλλειψη φοιτητών. Όπως παρατήρησε ο Viktor Weisskopf, ο οποίος είχε εργαστεί κάποτε ως βοηθός του Schrödinger, ο τελευταίος “έπαιζε το ρόλο του παρείσακτου στο πανεπιστήμιο”.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Μιχαήλ Γκορμπατσώφ
Οξφόρδη-Γκραζ-Γάνδη (1933-1939)
Ο χρόνος που πέρασε στο Βερολίνο περιγράφηκε από τον Σρέντινγκερ ως “τα όμορφα χρόνια που σπούδασα και έμαθα”. Εκείνη η περίοδος έληξε το 1933, μετά την άνοδο του Χίτλερ στην εξουσία. Το καλοκαίρι εκείνης της χρονιάς, ο ήδη μεσήλικας επιστήμονας, που δεν επιθυμούσε πλέον να παραμείνει υπό την κυριαρχία του νέου καθεστώτος, αποφάσισε να κάνει μια ακόμη αλλαγή σκηνής. Πρέπει να σημειωθεί ότι παρά την αρνητική του στάση απέναντι στον ναζισμό, δεν την εξέφρασε ποτέ ανοιχτά και δεν ήθελε να αναμειχθεί στην πολιτική, ενώ η διατήρηση του απολιτικού του χαρακτήρα στη Γερμανία εκείνη την εποχή ήταν σχεδόν αδύνατη. Ο ίδιος ο Σρέντινγκερ, εξηγώντας τους λόγους της αποχώρησής του, είπε: “Δεν αντέχω να με ενοχλεί η πολιτική. Ο Βρετανός φυσικός Φρέντερικ Λίντεμαν (μετέπειτα λόρδος Τσέργουελ), ο οποίος επισκεπτόταν τη Γερμανία εκείνη την εποχή, προσκάλεσε τον Σρέντινγκερ στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Έχοντας φύγει για καλοκαιρινές διακοπές στο Νότιο Τιρόλο, ο επιστήμονας δεν επέστρεψε στο Βερολίνο και τον Οκτώβριο του 1933 έφτασε στην Οξφόρδη μαζί με τη σύζυγό του. Λίγο μετά την άφιξή του, έμαθε ότι του είχε απονεμηθεί το βραβείο Νόμπελ Φυσικής (από κοινού με τον Paul Dirac) “για την ανακάλυψη νέων και γόνιμων μορφών ατομικής θεωρίας”. Σε μια αυτοβιογραφία που έγραψε με την ευκαιρία αυτή, ο Schrödinger έδωσε την ακόλουθη εκτίμηση για το στυλ της σκέψης του:
Στο επιστημονικό μου έργο, καθώς και στη ζωή μου γενικότερα, δεν ακολούθησα ποτέ κάποια γενική γραμμή, ούτε ακολούθησα ένα κατευθυντήριο πρόγραμμα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Παρόλο που είμαι πολύ κακός στην ομαδική εργασία, δυστυχώς και με φοιτητές, εντούτοις η εργασία μου δεν ήταν ποτέ εντελώς ανεξάρτητη, επειδή το ενδιαφέρον μου για ένα θέμα εξαρτάται πάντα από το ενδιαφέρον που δείχνουν για το ίδιο θέμα οι άλλοι. Σπάνια λέω την πρώτη λέξη, αλλά συχνά τη δεύτερη, καθώς η αφορμή γι” αυτό προέρχεται συνήθως από την επιθυμία να διαμαρτυρηθώ ή να διορθώσω…
Στην Οξφόρδη, ο Schrödinger έγινε μέλος του Magdalen College, χωρίς διδακτικά καθήκοντα και, μαζί με άλλους μετανάστες, λαμβάνοντας χρηματοδότηση από την Imperial Chemical Industry. Ωστόσο, δεν κατάφερε ποτέ να συνηθίσει το ιδιαίτερο περιβάλλον ενός από τα παλαιότερα πανεπιστήμια της Αγγλίας. Ένας από τους λόγους ήταν η έλλειψη ενδιαφέροντος για τη σύγχρονη θεωρητική φυσική στην Οξφόρδη, η οποία επικεντρώθηκε κυρίως στη διδασκαλία παραδοσιακών ανθρωπιστικών επιστημών και θεολογίας, γεγονός που έκανε έναν επιστήμονα να αισθάνεται αδικαιολόγητα υψηλή θέση και μεγάλο μισθό, τον οποίο μερικές φορές αποκαλούσε ένα είδος ελεημοσύνης. Μια άλλη πτυχή της δυσφορίας του Σρέντινγκερ στην Οξφόρδη ήταν οι ιδιαιτερότητες της κοινωνικής ζωής, γεμάτη συμβάσεις και τυπικότητες, οι οποίες, όπως παραδέχτηκε, περιόριζαν την ελευθερία του. Αυτό επιδεινώθηκε από την ασυνήθιστη φύση της ιδιωτικής και οικογενειακής του ζωής, η οποία προκάλεσε σκάνδαλο στους κληρικούς κύκλους της Οξφόρδης. Συγκεκριμένα, ο Σρέντινγκερ ήρθε σε οξεία σύγκρουση με τον Κλάιβ Λιούις, καθηγητή αγγλικής γλώσσας και λογοτεχνίας. Όλα αυτά τα προβλήματα, καθώς και η λήξη του προγράμματος υποτροφιών για μετανάστες στις αρχές του 1936, οδήγησαν τον Σρέντινγκερ να εξετάσει τις επιλογές του για μια καριέρα εκτός Οξφόρδης. Μετά από μια επίσκεψη στο Εδιμβούργο το φθινόπωρο του 1936 δέχτηκε την πρόταση να επιστρέψει στην πατρίδα του και να αναλάβει θέση καθηγητή θεωρητικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Γκρατς.
Η παραμονή του Σρέντινγκερ στην Αυστρία δεν κράτησε πολύ: τον Μάρτιο του 1938, η χώρα προσαρτήθηκε στη ναζιστική Γερμανία. Με τη συμβουλή του προέδρου του πανεπιστημίου, ο Schrödinger έγραψε μια επιστολή συμφιλίωσης με τη νέα κυβέρνηση, η οποία δημοσιεύθηκε στις 30 Μαρτίου στην εφημερίδα Tagespost του Graz και συνάντησε αρνητική αντίδραση από τους συναδέλφους του που είχαν μεταναστεύσει. Τα μέτρα αυτά, ωστόσο, δεν βοήθησαν: ο επιστήμονας απολύθηκε από τη θέση του για λόγους πολιτικής “αναξιοπιστίας” και έλαβε επίσημη ειδοποίηση τον Αύγουστο του 1938. Γνωρίζοντας ότι η έξοδος από τη χώρα θα αποδεικνυόταν σύντομα αδύνατη, ο Σρέντινγκερ έφυγε βιαστικά από την Αυστρία για τη Ρώμη (η φασιστική Ιταλία ήταν η μόνη χώρα που δεν απαιτούσε βίζα εκείνη την εποχή). Μέχρι τότε είχε αναπτύξει σχέσεις με τον Ιρλανδό πρωθυπουργό Eamon de Valera, μαθηματικό στην εκπαίδευση, ο οποίος σχεδίαζε να δημιουργήσει στο Δουβλίνο ένα αντίστοιχο Ινστιτούτο Ανώτατων Σπουδών του Πρίνστον. Ο De Valera, τότε πρόεδρος της Συνέλευσης της Κοινωνίας των Εθνών στη Γενεύη, εξασφάλισε βίζα διέλευσης για τον Schroedinger και τη σύζυγό του για να ταξιδέψουν στην Ευρώπη. Το φθινόπωρο του 1938, μετά από μια σύντομη στάση στην Ελβετία, έφτασαν στην Οξφόρδη. Ενώ το ινστιτούτο του Δουβλίνου δημιουργούνταν, ο επιστήμονας συμφώνησε να αναλάβει μια προσωρινή θέση στη Γάνδη του Βελγίου, η οποία χρηματοδοτήθηκε από το Fondation Francqui. Εδώ τον πρόλαβε το ξέσπασμα του Β” Παγκοσμίου Πολέμου. Χάρη στην παρέμβαση του ντε Βαλέρα ο Σρέντινγκερ, ο οποίος μετά το Anschluss θεωρούνταν Γερμανός πολίτης (και επομένως εχθρικό κράτος), μπόρεσε να ταξιδέψει μέσω Αγγλίας και έφτασε στην ιρλανδική πρωτεύουσα στις 7 Οκτωβρίου 1939.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Πυθαγόρας
Δουβλίνο προς Βιέννη (1939-1961)
Η νομοθεσία για το Ινστιτούτο Προηγμένων Σπουδών του Δουβλίνου ψηφίστηκε από το ιρλανδικό κοινοβούλιο τον Ιούνιο του 1940. Ο Σρέντινγκερ, ο οποίος έγινε ο πρώτος καθηγητής σε ένα από τα δύο αρχικά τμήματα του Ινστιτούτου, τη Σχολή Θεωρητικής Φυσικής, διορίστηκε επίσης πρώτος πρόεδρός του. Η επακόλουθη ανάδειξη των άλλων μελών του ινστιτούτου, στα οποία περιλαμβάνονταν οι γνωστοί επιστήμονες Walter Geitler, Lajos Janosz και Cornelius Lanzos, καθώς και πολλοί νέοι φυσικοί, ήταν σε θέση να αφιερώσουν την πλήρη προσοχή τους στην έρευνα. Ο Σρέντινγκερ οργάνωσε ένα μόνιμο σεμινάριο, έδωσε διαλέξεις στο Πανεπιστήμιο του Δουβλίνου και εγκαινίασε ετήσια θερινά σχολεία στο Ινστιτούτο στα οποία συμμετείχαν κορυφαίοι Ευρωπαίοι φυσικοί. Κατά τη διάρκεια των χρόνων του στην Ιρλανδία, τα κύρια ερευνητικά του ενδιαφέροντα ήταν η θεωρία της βαρύτητας και ζητήματα στη διεπαφή μεταξύ φυσικής και βιολογίας. Διετέλεσε διευθυντής του Τμήματος Θεωρητικής Φυσικής από το 1940 έως το 1945 και από το 1949 έως το 1956, όταν αποφάσισε να επιστρέψει στην πατρίδα του.
Παρόλο που ο Σρέντινγκερ δέχτηκε αρκετές προτάσεις να μετακομίσει στην Αυστρία ή τη Γερμανία μετά τον πόλεμο, τις απέρριψε, μη θέλοντας να εγκαταλείψει την πατρίδα του. Μόνο μετά την υπογραφή της Συνθήκης του Αυστριακού Κράτους και την αποχώρηση των συμμαχικών δυνάμεων συμφώνησε να επιστρέψει στην πατρίδα του. Στις αρχές του 1956, ο Αυστριακός πρόεδρος υπέγραψε διάταγμα με το οποίο του παραχωρήθηκε μια θέση καθηγητή θεωρητικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης. Τον Απρίλιο του ίδιου έτους, ο Σρέντινγκερ επέστρεψε στη Βιέννη και ανέλαβε πανηγυρικά τη θέση του, δίνοντας μια διάλεξη παρουσία πολλών προσωπικοτήτων, συμπεριλαμβανομένου του προέδρου της Δημοκρατίας. Ήταν ευγνώμων προς την αυστριακή κυβέρνηση, η οποία είχε φροντίσει να επιστρέψει στον τόπο όπου είχε ξεκινήσει η καριέρα του. Δύο χρόνια αργότερα, ο συχνά άρρωστος μελετητής εγκατέλειψε τελικά το πανεπιστήμιο, συνταξιοδοτούμενος. Τα τελευταία χρόνια της ζωής του τα πέρασε κυρίως στο χωριό Alpbach του Τιρόλου. Ο Schrödinger πέθανε από οξεία φυματίωση σε νοσοκομείο της Βιέννης στις 4 Ιανουαρίου 1961 και θάφτηκε στο Alpbach.
Διαβάστε επίσης, ιστορία – Οράτιος Νέλσον
Προσωπική ζωή και χόμπι
Από την άνοιξη του 1920 ο Schrödinger ήταν παντρεμένος με την Annemarie Bertel από το Σάλτσμπουργκ, την οποία γνώρισε το καλοκαίρι του 1913 στο Seecham κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων για τον ατμοσφαιρικό ηλεκτρισμό. Ο γάμος αυτός διήρκεσε μέχρι το τέλος της ζωής του επιστήμονα, παρά τις τακτικές “παράλληλες” σχέσεις του ζευγαριού. Μεταξύ των εραστών της Annemarie ήταν οι συνάδελφοι του συζύγου της Paul Ewald και Hermann Weil. Ο Σρέντινγκερ, με τη σειρά του, είχε πολυάριθμες σχέσεις με νεαρές γυναίκες, δύο από τις οποίες ήταν ακόμη έφηβες (με μία από αυτές πέρασε τον χειμώνα του 1925 στην Arosa για διακοπές, κατά τη διάρκεια των οποίων εργάστηκε εντατικά για τη δημιουργία της κυματομηχανικής). Αν και ο Erwin και η Annemarie δεν είχαν παιδιά, ο Schrödinger ήταν γνωστό ότι είχε πολλά παιδιά εκτός γάμου. Η μητέρα ενός από αυτά, η Hilde March, σύζυγος του Arthur March, ενός από τους Αυστριακούς φίλους του Schrödinger, έγινε η “δεύτερη σύζυγος” του Schrödinger. Το 1933, όταν έφυγε από τη Γερμανία, μπόρεσε να κανονίσει τη χρηματοδότηση της Οξφόρδης όχι μόνο για τον εαυτό του αλλά και για τους Marchs.Την άνοιξη του 1934 η Hilde γέννησε μια κόρη, τη Ruth Georgine March, από τον Schrödinger. Την επόμενη χρονιά οι Μάρκες επέστρεψαν στο Ίνσμπρουκ. Ένας τόσο φιλελεύθερος τρόπος ζωής σόκαρε τους πουριτανούς κατοίκους της Οξφόρδης, γεγονός που ήταν ένας λόγος για τη δυσφορία του Σρέντινγκερ εκεί. Κατά τη διάρκεια της παραμονής του στο Δουβλίνο γεννήθηκαν άλλα δύο παιδιά εκτός γάμου. Από τη δεκαετία του 1940 και μετά η Annemarie νοσηλευόταν τακτικά σε νοσοκομεία λόγω κρίσεων κατάθλιψης.
Βιογράφοι και σύγχρονοι σημείωναν συχνά την ευελιξία των ενδιαφερόντων του Σρέντινγκερ, τη βαθιά γνώση της φιλοσοφίας και της ιστορίας. Μιλούσε έξι ξένες γλώσσες (αγγλικά, γαλλικά, ισπανικά και ιταλικά εκτός από τα ελληνικά και τα λατινικά του γυμνασίου), διάβαζε τους κλασικούς στο πρωτότυπο και τους μετέφραζε, έγραφε ποίηση (μια συλλογή εκδόθηκε το 1949) και απολάμβανε τη γλυπτική.
Διαβάστε επίσης, ιστορία – Τζένγκις Χαν
Πρώιμες και πειραματικές εργασίες
Στην αρχή της επιστημονικής του σταδιοδρομίας ο Σρέντινγκερ έκανε πολλές θεωρητικές και πειραματικές έρευνες, οι οποίες ήταν σύμφωνες με τα ενδιαφέροντα του δασκάλου του Φραντς Έξνερ – ηλεκτρολογία, ατμοσφαιρικός ηλεκτρισμός και ραδιενέργεια, μελέτη των ιδιοτήτων των διηλεκτρικών. Παράλληλα, ο νεαρός επιστήμονας μελετούσε ενεργά καθαρά θεωρητικά ζητήματα κλασικής μηχανικής, τη θεωρία των ταλαντώσεων, τη θεωρία της κίνησης Brown και τη μαθηματική στατιστική. Το 1912, κατόπιν αιτήματος των συγγραφέων του “Εγχειριδίου του Ηλεκτρισμού και του Μαγνητισμού” (Handbuch der Elektrizität und des Magnetismus), έγραψε ένα σημαντικό άρθρο ανασκόπησης για τα “Διηλεκτρικά”, το οποίο αποτέλεσε ένδειξη της αναγνώρισης του έργου του στον επιστημονικό κόσμο. Την ίδια χρονιά, ο Schrödinger έδωσε μια θεωρητική εκτίμηση της πιθανής κατανομής των ραδιενεργών ουσιών σε υψόμετρο, η οποία απαιτείται για να εξηγηθεί η παρατηρούμενη ραδιενέργεια της ατμόσφαιρας, και τον Αύγουστο του 1913 στο Seeham πραγματοποίησε αντίστοιχες πειραματικές μετρήσεις, επιβεβαιώνοντας ορισμένα συμπεράσματα του Victor Franz Hess σχετικά με την ανεπαρκή τιμή της συγκέντρωσης των προϊόντων διάσπασης για να εξηγηθεί ο μετρούμενος ιονισμός της ατμόσφαιρας. Για το έργο αυτό ο Σρέντινγκερ τιμήθηκε με το βραβείο Haitinger-Preis της Αυστριακής Ακαδημίας Επιστημών το 1920. Άλλες πειραματικές έρευνες που πραγματοποίησε ο νεαρός επιστήμονας το 1914 ήταν ο έλεγχος του τύπου για την τριχοειδή πίεση σε φυσαλίδες αερίου και η μελέτη των ιδιοτήτων της μαλακής β-ακτινοβολίας που παράγεται από τις ακτίνες γάμμα που πέφτουν σε μεταλλικές επιφάνειες. Το τελευταίο έργο πραγματοποίησε μαζί με τον πειραματικό φίλο του Karl Wilhelm Friedrich Kohlrausch. Το 1919 ο Σρέντινγκερ πραγματοποίησε το τελευταίο του φυσικό πείραμα (μελετώντας τη συνοχή ακτίνων που εκπέμπονται σε μεγάλη γωνία μεταξύ τους) και στη συνέχεια επικεντρώθηκε στη θεωρητική έρευνα.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Ησίοδος
Το δόγμα του χρώματος
Το εργαστήριο του Exner έδωσε ιδιαίτερη προσοχή στην επιστήμη του χρώματος, συνεχίζοντας και αναπτύσσοντας το έργο των Thomas Jung, James Clerk Maxwell και Hermann Helmholtz στον τομέα αυτό. Ο Schrödinger ασχολήθηκε με τη θεωρητική πλευρά του θέματος, συμβάλλοντας σημαντικά στη θεωρία των χρωμάτων. Τα αποτελέσματα της εργασίας του παρουσιάστηκαν σε ένα μακροσκελές άρθρο που δημοσιεύθηκε στο Annalen der Physik το 1920. Ως βάση ο επιστήμονας πήρε όχι ένα επίπεδο χρωματικό τρίγωνο, αλλά έναν τρισδιάστατο χρωματικό χώρο, του οποίου τα βασικά διανύσματα είναι τα τρία βασικά χρώματα. Τα καθαρά φασματικά χρώματα εγκαθίστανται σε μια επιφάνεια κάποιου σχήματος (χρωματικός κώνος), ενώ ο όγκος του καταλαμβάνεται από μικτά χρώματα (π.χ. λευκό). Σε κάθε συγκεκριμένο χρώμα αντιστοιχεί το διάνυσμα ακτίνας σε αυτόν τον χρωματικό χώρο. Το επόμενο βήμα προς την κατεύθυνση της λεγόμενης ανώτερης χρωματομετρίας ήταν ο αυστηρός ορισμός ορισμένων ποσοτικών χαρακτηριστικών (όπως η φωτεινότητα) ώστε να είναι δυνατή η αντικειμενική σύγκριση των σχετικών τιμών τους για διαφορετικά χρώματα. Για το σκοπό αυτό ο Schrödinger, ακολουθώντας την ιδέα του Helmholtz, εισήγαγε στον τρισδιάστατο χρωματικό χώρο τους νόμους της γεωμετρίας του Riemann, έτσι ώστε η μικρότερη απόσταση μεταξύ δύο συγκεκριμένων σημείων του χώρου αυτού (πάνω σε μια γεωδαιτική γραμμή) να χρησιμεύει ως ποσοτική τιμή της διαφοράς των δύο χρωμάτων. Επιπλέον, προσέφερε συγκεκριμένες μετρικές του χρωματικού χώρου που επέτρεπαν τον υπολογισμό της φωτεινότητας των χρωμάτων σύμφωνα με το νόμο Weber-Fechner.
Τα επόμενα χρόνια, ο Schrödinger αφιέρωσε αρκετές εργασίες στα φυσιολογικά χαρακτηριστικά της όρασης (ιδίως στο χρώμα των αστεριών που παρατηρούνται τη νύχτα) και έγραψε επίσης μια μεγάλη έρευνα για την οπτική αντίληψη για την επόμενη έκδοση του δημοφιλούς βιβλίου Müller-Pouillet Lehrbuch der Physik (εγχειρίδιο Müller-Pouillet). Σε μια άλλη εργασία εξέτασε την εξέλιξη της έγχρωμης όρασης, προσπαθώντας να συνδέσει την ευαισθησία του ματιού στο φως διαφορετικών μηκών κύματος με τη φασματική σύνθεση της ηλιακής ακτινοβολίας. Πίστευε, ωστόσο, ότι τα μη ευαίσθητα στο χρώμα ραβδία (υποδοχείς του αμφιβληστροειδούς που είναι υπεύθυνοι για τη νυχτερινή όραση) εξελίχθηκαν πολύ νωρίτερα στην εξέλιξη (πιθανώς σε αρχαία πλάσματα που ζούσαν κάτω από το νερό) από ό,τι τα κωνία. Αυτές οι εξελικτικές αλλαγές, υποστηρίζει, μπορούν να ανιχνευθούν στη δομή του ματιού. Χάρη στο έργο του, μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1920 ο Schrödinger είχε αποκτήσει τη φήμη ενός από τους κορυφαίους ειδικούς στη θεωρία των χρωμάτων, αλλά από τότε η προσοχή του απορροφήθηκε εξ ολοκλήρου από εντελώς διαφορετικά προβλήματα και δεν επέστρεψε στο θέμα αυτό τα επόμενα χρόνια.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Τσαρλς Μπουκόφσκι
Στατιστική φυσική
Ο Σρέντινγκερ, που σπούδασε στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης, επηρεάστηκε σε μεγάλο βαθμό από τον διάσημο συμπατριώτη του Λούντβιχ Μπόλτζμαν και το έργο και τις μεθόδους του. Ήδη σε μια από τις πρώτες του εργασίες (1912) εφάρμοσε τις μεθόδους της κινητικής θεωρίας για να περιγράψει τις διαμαγνητικές ιδιότητες των μετάλλων. Αν και τα αποτελέσματα αυτά είχαν περιορισμένη μόνο επιτυχία και σε γενικές γραμμές δεν μπορούσαν να είναι σωστά ελλείψει σωστής κβαντικής στατιστικής για τα ηλεκτρόνια, ο Schrödinger αποφάσισε σύντομα να εφαρμόσει την προσέγγιση Boltzmann σε ένα πιο σύνθετο πρόβλημα – την κατασκευή της κινητικής θεωρίας των στερεών και, ειδικότερα, την περιγραφή της κρυστάλλωσης και της τήξης. Ξεκινώντας από τα πρόσφατα αποτελέσματα του Peter Debye, ο Αυστριακός φυσικός γενίκευσε την καταστατική εξίσωση για τα υγρά και ερμήνευσε την παράμετρό της (κρίσιμη θερμοκρασία) ως θερμοκρασία τήξης. Μετά την ανακάλυψη της περίθλασης των ακτίνων Χ το 1912, προέκυψε το πρόβλημα της θεωρητικής περιγραφής του φαινομένου, και ειδικότερα της επίδρασης της θερμικής κίνησης των ατόμων στη δομή των παρατηρούμενων σχημάτων παρεμβολής. Σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε το 1914, ο Schrödinger (ανεξάρτητα από τον Debye) εξέτασε το πρόβλημα στο πλαίσιο του δυναμικού μοντέλου πλέγματος Born-Von Karman και έλαβε την εξάρτηση της γωνιακής κατανομής της έντασης των ακτίνων Χ από τη θερμοκρασία. Η εξάρτηση αυτή επιβεβαιώθηκε σύντομα πειραματικά. Αυτά και άλλα πρώιμα έργα του Schrödinger τον ενδιέφεραν επίσης από την άποψη της ατομικής δομής της ύλης και της περαιτέρω ανάπτυξης της κινητικής θεωρίας, η οποία, κατά τη γνώμη του, θα έπρεπε στο μέλλον να αντικαταστήσει οριστικά τα μοντέλα των συνεχών μέσων.
Κατά τη διάρκεια της πολεμικής του θητείας, ο Schrödinger μελέτησε το πρόβλημα των θερμοδυναμικών διακυμάνσεων και των συναφών φαινομένων, δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στις εργασίες του Marian Smoluchowski. Μετά τον πόλεμο, η στατιστική φυσική έγινε ένα σημαντικό θέμα στο έργο του Σρέντινγκερ και αφιέρωσε σε αυτό το πρώτο μισό της δεκαετίας του 1920 το μεγαλύτερο μέρος των γραπτών του. Το 1921, για παράδειγμα, υποστήριξε τη διαφορά μεταξύ των ισοτόπων του ίδιου στοιχείου από θερμοδυναμικής άποψης (το λεγόμενο παράδοξο Gibbs), παρόλο που χημικά μπορεί να είναι σχεδόν αδιάκριτα. Σε διάφορες εργασίες του, ο Σρέντινγκερ διευκρίνισε ή επεξεργάστηκε συγκεκριμένα αποτελέσματα που έλαβαν οι συνάδελφοί του σε διάφορα ζητήματα στατιστικής φυσικής (ειδική θερμοχωρητικότητα στερεών σωμάτων, θερμική ισορροπία μεταξύ φωτεινών και ηχητικών κυμάτων κ.ο.κ.). Ορισμένες από αυτές τις εργασίες χρησιμοποίησαν θεωρήσεις κβαντικού χαρακτήρα, όπως η εργασία για την ειδική θερμοχωρητικότητα του μοριακού υδρογόνου ή οι δημοσιεύσεις για την κβαντική θεωρία του ιδανικού (εκφυλισμένου) αερίου. Οι εργασίες αυτές προηγήθηκαν, το καλοκαίρι του 1924, της εμφάνισης των εργασιών του Chateaundranath Bose και του Albert Einstein, οι οποίοι έθεσαν τις βάσεις μιας νέας κβαντικής στατιστικής (στατιστική Bose-Einstein) και την εφάρμοσαν στην ανάπτυξη της κβαντικής θεωρίας του ιδανικού αερίου ενός ατόμου. Ο Schrödinger προσχώρησε στη μελέτη των λεπτομερειών αυτής της νέας θεωρίας, συζητώντας υπό το πρίσμα της το ζήτημα του προσδιορισμού της εντροπίας του αερίου. Το φθινόπωρο του 1925, χρησιμοποιώντας τον νέο ορισμό της εντροπίας του Μαξ Πλανκ, κατέληξε σε εκφράσεις για τα κβαντισμένα ενεργειακά επίπεδα του αερίου στο σύνολό του και όχι των μεμονωμένων μορίων του. Η εργασία πάνω σε αυτό το θέμα, η επικοινωνία με τον Planck και τον Einstein και η γνωριμία με τη νέα ιδέα του Louis de Broglie για τις κυματικές ιδιότητες της ύλης αποτέλεσαν τις προϋποθέσεις για περαιτέρω έρευνα, η οποία οδήγησε στη δημιουργία της κυματομηχανικής. Στην αμέσως προηγούμενη εργασία “Towards an Einstein Theory of Gas” ο Schrödinger έδειξε τη σημασία της έννοιας του de Broglie για την κατανόηση της στατιστικής Bose-Einstein.
Στα μεταγενέστερα χρόνια ο Schrödinger επέστρεφε τακτικά στη στατιστική μηχανική και τη θερμοδυναμική στα γραπτά του. Κατά την περίοδο του Δουβλίνου έγραψε αρκετές εργασίες σχετικά με τα θεμέλια της θεωρίας πιθανοτήτων, την άλγεβρα Boole και την εφαρμογή στατιστικών μεθόδων στην ανάλυση των ενδείξεων των ανιχνευτών κοσμικής ακτινοβολίας. Στο βιβλίο Στατιστική Θερμοδυναμική (1946), το οποίο γράφτηκε με βάση έναν κύκλο διαλέξεων που έδωσε, ο επιστήμονας εξέτασε λεπτομερώς ορισμένα θεμελιώδη προβλήματα στα οποία συχνά δεν δόθηκε επαρκής προσοχή στα συνήθη εγχειρίδια (δυσκολίες στον προσδιορισμό της εντροπίας, συμπύκνωση Bose και εκφυλισμός, ενέργεια μηδενικού σημείου στους κρυστάλλους και την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία κ.ο.κ.). Ο Σρέντινγκερ αφιέρωσε αρκετά άρθρα στη φύση της δεύτερης αρχής της θερμοδυναμικής, την αντιστρεψιμότητα των φυσικών νόμων στο χρόνο, την κατεύθυνση του οποίου συνέδεσε με την αύξηση της εντροπίας (στα φιλοσοφικά του γραπτά επεσήμανε ότι ίσως η αίσθηση του χρόνου οφείλεται στο ίδιο το γεγονός της ύπαρξης της ανθρώπινης συνείδησης).
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Τζερόμ Ντέιβιντ Σάλιντζερ
Κβαντομηχανική
Ήδη από τα πρώτα χρόνια της επιστημονικής του σταδιοδρομίας, ο Σρέντινγκερ γνώρισε τις ιδέες της κβαντικής θεωρίας που αναπτύχθηκαν στα έργα του Μαξ Πλανκ, του Άλμπερτ Αϊνστάιν, του Νιλς Μπορ, του Άρνολντ Σόμμερφελντ και άλλων επιστημόνων. Η γνωριμία αυτή διευκολύνθηκε από την εργασία του πάνω σε ορισμένα προβλήματα στατιστικής φυσικής, αλλά ο Αυστριακός επιστήμονας δεν ήταν ακόμη έτοιμος να αποχωριστεί τις παραδοσιακές μεθόδους της κλασικής φυσικής. Παρά την αναγνώριση της επιτυχίας της κβαντικής θεωρίας από τον Σρέντινγκερ, η στάση του απέναντί της ήταν διφορούμενη και προσπάθησε να αποφύγει όσο το δυνατόν περισσότερο τη χρήση των νέων προσεγγίσεων με όλες τις αβεβαιότητές τους. Πολύ αργότερα, μετά τη δημιουργία της κβαντομηχανικής, είπε, αναπολώντας αυτή τη στιγμή:
Το παλιό Ινστιτούτο του Λούντβιχ Μπόλτζμαν στη Βιέννη … μου έδωσε την ευκαιρία να διεισδύσω στις ιδέες αυτού του ισχυρού μυαλού. Ο κύκλος αυτών των ιδεών έγινε η πρώτη μου αγάπη για την επιστήμη.Τίποτα άλλο δεν με γοήτευσε τόσο πολύ, και μάλλον δεν θα με γοητεύσει ποτέ ξανά. Πλησίασα τη σύγχρονη θεωρία του ατόμου πολύ αργά. Οι εσωτερικές του αντιφάσεις ακούγονται σαν τσιριχτές παραφωνίες σε σύγκριση με την καθαρή, αδυσώπητα ξεκάθαρη συνέπεια της σκέψης του Boltzmann. Υπήρξε μια στιγμή που ήμουν στα πρόθυρα της φυγής, αλλά, παρακινούμενος από τον Exner και τον Kohlrausch, βρήκα τη σωτηρία στο δόγμα του χρώματος.
Οι πρώτες δημοσιεύσεις του Schrödinger σχετικά με την ατομική και φασματική θεωρία δεν εμφανίστηκαν παρά στις αρχές της δεκαετίας του 1920, μετά την προσωπική του γνωριμία με τον Arnold Sommerfeld και τον Wolfgang Pauli και τη μετακίνησή του να εργαστεί στη Γερμανία, η οποία ήταν το κέντρο της ανάπτυξης της νέας φυσικής. Τον Ιανουάριο του 1921 ο Σρέντινγκερ ολοκλήρωσε την πρώτη του εργασία επί του θέματος, η οποία ασχολείται στο πλαίσιο της θεωρίας Μπορ-Σόμερφελντ με την επίδραση της αλληλεπίδρασης των ηλεκτρονίων σε ορισμένα χαρακτηριστικά των φασμάτων των αλκαλικών μετάλλων. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον γι” αυτόν είχε η εισαγωγή σχετικιστικών θεωρήσεων στην κβαντική θεωρία. Το φθινόπωρο του 1922 ανέλυσε τις τροχιές των ηλεκτρονίων στο άτομο από γεωμετρική άποψη, χρησιμοποιώντας τις μεθόδους του διάσημου μαθηματικού Hermann Weyl. Η εργασία αυτή, στην οποία αποδείχθηκε ότι οι κβαντικές τροχιές μπορούν να συγκριθούν με ορισμένες γεωμετρικές ιδιότητες, ήταν ένα σημαντικό βήμα που προδιέγραψε ορισμένα χαρακτηριστικά της κυματομηχανικής. Νωρίτερα την ίδια χρονιά, ο Schrödinger είχε λάβει έναν τύπο για το σχετικιστικό φαινόμενο Doppler για τις φασματικές γραμμές, με βάση την υπόθεση των κβάντων φωτός και τη διατήρηση της ενέργειας και της ορμής. Ωστόσο, είχε μεγάλες αμφιβολίες για την εγκυρότητα των τελευταίων σκέψεων στον μικρόκοσμο. Ήταν κοντά στην ιδέα του δασκάλου του Exner για τη στατιστική φύση των νόμων διατήρησης και γι” αυτό δέχτηκε με ενθουσιασμό την εμφάνιση, την άνοιξη του 1924, ενός άρθρου των Bohr, Kramers και Slater, το οποίο πρότεινε τη δυνατότητα παραβίασης των νόμων αυτών σε μεμονωμένες ατομικές διεργασίες (για παράδειγμα, σε διεργασίες εκπομπής ακτινοβολίας). Αν και τα πειράματα των Hans Geiger και Walter Bothe έδειξαν σύντομα την ασυμβατότητα αυτής της παραδοχής με την εμπειρία, η ιδέα της ενέργειας ως στατιστικής έννοιας προσέλκυσε τον Schrödinger καθ” όλη τη διάρκεια της ζωής του και συζητήθηκε από τον ίδιο σε διάφορες εκθέσεις και δημοσιεύσεις.
Η άμεση ώθηση για την έναρξη της ανάπτυξης της κυματομηχανικής ήταν η γνωριμία του Schrödinger στις αρχές Νοεμβρίου 1925 με τη διατριβή του Louis de Broglie που περιείχε την ιδέα των κυματικών ιδιοτήτων της ύλης και με το άρθρο του Einstein για την κβαντική θεωρία των αερίων, το οποίο αναφερόταν στο έργο του Γάλλου επιστήμονα. Η επιτυχία του έργου του Σρέντινγκερ σε αυτόν τον τομέα οφειλόταν στη γνώση του κατάλληλου μαθηματικού μηχανισμού, ιδίως των μεθόδων επίλυσης προβλημάτων ιδιοτιμών. Ο Schrödinger προσπάθησε να γενικεύσει τα κύματα de Broglie στην περίπτωση των αλληλεπιδρώντων σωματιδίων, λαμβάνοντας υπόψη τα σχετικιστικά φαινόμενα, όπως και ο Γάλλος επιστήμονας. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα κατάφερε να αναπαραστήσει τα ενεργειακά επίπεδα ως ιδιοτιμές ενός τελεστή. Ωστόσο, ο έλεγχος για την περίπτωση του απλούστερου ατόμου, του ατόμου του υδρογόνου, ήταν απογοητευτικός: τα αποτελέσματα των υπολογισμών δεν συνέπιπταν με τα πειραματικά δεδομένα. Ο λόγος ήταν ότι στην πραγματικότητα ο Schrödinger έλαβε τη σχετικιστική εξίσωση, γνωστή σήμερα ως εξίσωση Klein-Gordon, η οποία ισχύει μόνο για σωματίδια με μηδενικό σπιν (το σπιν εκείνη την εποχή δεν ήταν ακόμη γνωστό). Μετά την αποτυχία αυτή ο επιστήμονας εγκατέλειψε την εργασία αυτή και επέστρεψε σε αυτήν μόνο μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, αφού διαπίστωσε ότι η προσέγγισή του δίνει ικανοποιητικά αποτελέσματα στη μη σχετικιστική προσέγγιση.
Το πρώτο εξάμηνο του 1926 η συντακτική επιτροπή του Annalen der Physik έλαβε τέσσερα μέρη της περίφημης εργασίας του Schrödinger “Quantization as an eigenvalue problem”. Στο πρώτο μέρος (που παραλήφθηκε από τη συντακτική επιτροπή στις 27 Ιανουαρίου 1926), ξεκινώντας από την οπτικο-μηχανική αναλογία του Χάμιλτον, ο συγγραφέας κατέληξε σε μια κυματική εξίσωση, γνωστή σήμερα ως χρονικά ανεξάρτητη (σταθερή) εξίσωση Schrödinger, και την εφάρμοσε στην εύρεση διακριτών ενεργειακών επιπέδων του ατόμου του υδρογόνου. Το κύριο πλεονέκτημα της προσέγγισής του ο επιστήμονας θεώρησε ότι “οι κβαντικοί κανόνες δεν περιέχουν πλέον τη μυστηριώδη “απαίτηση της ολοκληρωσιμότητας”: είναι πλέον ανιχνεύσιμη, τρόπον τινά, ένα βήμα βαθύτερα και βρίσκει δικαίωση στην οριοθέτηση και μοναδικότητα μιας χωρικής συνάρτησης”. Η συνάρτηση αυτή, που αργότερα ονομάστηκε κυματοσυνάρτηση, εισήχθη επίσημα ως μια ποσότητα που σχετίζεται λογαριθμικά με τη δράση του συστήματος. Σε μια δεύτερη ανακοίνωση (που ελήφθη στις 23 Φεβρουαρίου 1926) ο Schrödinger αναφέρθηκε στις γενικές ιδέες που διέπουν τη μεθοδολογία του. Αναπτύσσοντας την οπτικομηχανική αναλογία, γενίκευσε την κυματική εξίσωση και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η ταχύτητα ενός σωματιδίου είναι ίση με την ομαδική ταχύτητα του κυματοπακέτου. Σύμφωνα με τον επιστήμονα, στη γενική περίπτωση “είναι απαραίτητο να απεικονίσουμε την ποικιλία των πιθανών διεργασιών, με βάση την κυματική εξίσωση και όχι τις βασικές εξισώσεις της μηχανικής, οι οποίες για να εξηγήσουν την ουσία της μικροδομής της μηχανικής κίνησης είναι τόσο ακατάλληλες όσο η γεωμετρική οπτική για να εξηγήσει τη διάθλαση. Τέλος, ο Schrödinger χρησιμοποίησε τη θεωρία του για την επίλυση ορισμένων ειδικών προβλημάτων, ιδίως του προβλήματος του αρμονικού ταλαντωτή, επιτυγχάνοντας μια λύση σύμφωνη με τα αποτελέσματα της μητρικής μηχανικής Heisenberg.
Στην εισαγωγή του τρίτου μέρους της εργασίας (που παραλήφθηκε στις 10 Μαΐου 1926) εμφανίστηκε για πρώτη φορά ο όρος “κυματομηχανική” (Wellenmechanik) για να αναφερθεί στην προσέγγιση που ανέπτυξε ο Schrödinger. Γενικεύοντας τη μέθοδο που ανέπτυξε ο λόρδος Rayleigh στη θεωρία των ακουστικών ταλαντώσεων, ο αυστριακός επιστήμονας ανέπτυξε έναν τρόπο για την κατά προσέγγιση επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων στο πλαίσιο της θεωρίας του, γνωστό ως θεωρία των χρονικά ανεξάρτητων διαταραχών. Εφάρμοσε αυτή τη μέθοδο για να περιγράψει το φαινόμενο Stark για το άτομο του υδρογόνου και έδωσε μια καλή συμφωνία με τα πειραματικά δεδομένα. Στην τέταρτη ανακοίνωσή του (που έλαβε στις 21 Ιουνίου 1926), διατύπωσε την εξίσωση που αργότερα ονομάστηκε μη στάσιμη (χρονική) εξίσωση Schrödinger και τη χρησιμοποίησε για να αναπτύξει μια θεωρία των χρονικά εξαρτώμενων διαταραχών. Ως παράδειγμα, εξέτασε το πρόβλημα της διασποράς και συζήτησε σχετικά ερωτήματα, ιδίως στην περίπτωση ενός δυναμικού χρονικά περιοδικής διαταραχής συμπέρανε την ύπαρξη συχνοτήτων Raman στη δευτερογενή ακτινοβολία. Στην ίδια εργασία παρουσιάστηκε μια σχετικιστική γενίκευση της βασικής εξίσωσης της θεωρίας, η οποία είχε προκύψει από τον Schrödinger σε ένα πρώιμο στάδιο των εργασιών (η εξίσωση Klein-Gordon).
Το έργο του Σρέντινγκερ αμέσως μετά την εμφάνισή του προσέλκυσε την προσοχή των κορυφαίων φυσικών του κόσμου και χαιρετίστηκε με ενθουσιασμό από επιστήμονες όπως ο Αϊνστάιν, ο Πλανκ και ο Σόμμερφελντ. Φαινόταν εκπληκτικό το γεγονός ότι η περιγραφή μέσω συνεχών διαφορικών εξισώσεων έδινε τα ίδια αποτελέσματα με τη μηχανική των πινάκων με τον ασυνήθιστο και περίπλοκο αλγεβρικό φορμαλισμό της και την εξάρτηση από τη διακριτότητα των φασματικών γραμμών που είναι γνωστές από την εμπειρία. Η κυματομηχανική, η οποία είναι κοντά στο πνεύμα της κλασικής μηχανικής του συνεχούς, φάνηκε προτιμότερη σε πολλούς επιστήμονες. Ειδικότερα, ο ίδιος ο Schrödinger ήταν επικριτικός απέναντι στη θεωρία των πινάκων του Heisenberg: “Φυσικά γνώριζα για τη θεωρία του, αλλά με αποθάρρυνε, αν όχι απωθούσε, μου φάνηκε πολύ δύσκολη μέθοδος της υπερβατικής άλγεβρας και έλλειψη οποιασδήποτε σαφήνειας. Παρ” όλα αυτά, ο Schrödinger ήταν πεπεισμένος για την τυπική ισοδυναμία των φορμαλισμών της κυματομηχανικής και της μηχανικής των πινάκων. Η απόδειξη αυτής της ισοδυναμίας δόθηκε από τον ίδιο σε ένα άρθρο με τίτλο “On the relation of Heisenberg-Borne-Jordan quantum mechanics to mine”, το οποίο παραλήφθηκε από τους συντάκτες του Annalen der Physik στις 18 Μαρτίου 1926. Έδειξε ότι οποιαδήποτε εξίσωση της κυματομηχανικής μπορεί να αναπαρασταθεί σε μορφή πίνακα και, αντίστροφα, μπορεί κανείς να περάσει από δεδομένους πίνακες σε κυματοσυναρτήσεις. Ανεξάρτητα, η σύνδεση μεταξύ των δύο μορφών της κβαντομηχανικής καθιερώθηκε από τους Carl Eckart και Wolfgang Pauli.
Η σημασία της κυματομηχανικής του Schrödinger έγινε αμέσως αντιληπτή από την επιστημονική κοινότητα και τους πρώτους μήνες μετά την εμφάνιση των βασικών εργασιών σε διάφορα πανεπιστήμια της Ευρώπης και της Αμερικής άρχισαν δραστηριότητες για τη μελέτη και την εφαρμογή της νέας θεωρίας σε διάφορα ιδιωτικά προβλήματα. Οι ομιλίες του Σρέντινγκερ στις συνεδριάσεις της Γερμανικής Φυσικής Εταιρείας στο Βερολίνο και το Μόναχο το καλοκαίρι του 1926, καθώς και μια εκτεταμένη περιοδεία του στην Αμερική από τον Δεκέμβριο του 1926 έως τον Απρίλιο του 1927, συνέβαλαν στη διάδοση των ιδεών της κυματομηχανικής. Κατά τη διάρκεια αυτού του ταξιδιού έδωσε 57 διαλέξεις σε διάφορα επιστημονικά ιδρύματα στις ΗΠΑ.
Αμέσως μετά την εμφάνιση των θεμελιωδών εργασιών του Schrödinger, ο βολικός και συνεκτικός φορμαλισμός που περιγράφεται εκεί άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως για την επίλυση μιας μεγάλης ποικιλίας προβλημάτων της κβαντικής θεωρίας. Ωστόσο, ο ίδιος ο φορμαλισμός δεν ήταν ακόμη αρκετά σαφής εκείνη την εποχή. Ένα από τα κύρια ερωτήματα που τέθηκαν από την πρωτοποριακή εργασία του Schrödinger ήταν το ερώτημα τι δονείται στο άτομο, δηλαδή το πρόβλημα της έννοιας και των ιδιοτήτων της κυματοσυνάρτησης. Στο πρώτο μέρος του άρθρου του τη θεωρούσε ως πραγματική, μονοσήμαντη και παντού δύο φορές διαφορίσιμη συνάρτηση, ωστόσο, στο τελευταίο μέρος παραδέχεται τη δυνατότητα μιγαδικών τιμών γι” αυτήν. Το τετράγωνο του συντελεστή αυτής της συνάρτησης αντιμετωπίζεται ως μέτρο της κατανομής της πυκνότητας του ηλεκτρικού φορτίου στο χώρο διαμόρφωσης. Ο επιστήμονας πίστευε ότι τώρα τα σωματίδια μπορούν να αναπαρασταθούν ως κυματοπακέτα, που αποτελούνται κατάλληλα από ένα σύνολο ιδιοσυναρτήσεων, και, επομένως, μπορεί κανείς να εγκαταλείψει εντελώς τις σωματικές αναπαραστάσεις. Η αδυναμία μιας τέτοιας εξήγησης κατέστη σαφές πολύ σύντομα: στη γενική περίπτωση τα κυματοπακέτα αναπόφευκτα θολώνουν, πράγμα που έρχεται σε αντίθεση με την προφανώς σωματιδιακή συμπεριφορά των σωματιδίων στα πειράματα σκέδασης ηλεκτρονίων. Η λύση στο πρόβλημα δόθηκε από τον Μαξ Μπορν, ο οποίος πρότεινε μια πιθανολογική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης.
Για τον Σρέντινγκερ αυτή η στατιστική ερμηνεία, η οποία ερχόταν σε αντίθεση με τις ιδέες του για τα πραγματικά κβαντομηχανικά κύματα, ήταν εντελώς απαράδεκτη, διότι άφηνε σε ισχύ τα κβαντικά άλματα και άλλα στοιχεία ασυνέχειας, από τα οποία ήθελε να απαλλαγεί. Η απόρριψη της νέας ερμηνείας των αποτελεσμάτων του από τον επιστήμονα φάνηκε πιο καθαρά σε μια συζήτηση με τον Niels Bohr, η οποία έλαβε χώρα τον Οκτώβριο του 1926, κατά τη διάρκεια μιας επίσκεψης στον Schrödinger στην Κοπεγχάγη. Ο Werner Heisenberg, μάρτυρας αυτών των γεγονότων, έγραψε αργότερα:
Η συζήτηση μεταξύ Bohr και Schrödinger ξεκίνησε ήδη από τον σιδηροδρομικό σταθμό της Κοπεγχάγης και συνεχίστηκε καθημερινά από νωρίς το πρωί μέχρι αργά το βράδυ. Ο Schrödinger έμεινε στο σπίτι του Bohr, έτσι ώστε από καθαρά εξωτερικές συνθήκες να μην μπορεί να υπάρξει διακοπή της συζήτησης… Μετά από λίγες ημέρες ο Schrödinger αρρώστησε, πιθανώς λόγω υπερβολικής προσπάθειας- ο πυρετός και το κρύο τον έκαναν να ξαπλώσει στο κρεβάτι. Η Frau Bohr τον φρόντιζε, του έφερνε τσάι και γλυκά, αλλά ο Niels Bohr καθόταν στην άκρη του κρεβατιού και παρακαλούσε τον Schrödinger: “Πρέπει ακόμα να καταλάβετε ότι…”… Καμία πραγματική κατανόηση δεν μπορούσε να επιτευχθεί τότε, επειδή καμία πλευρά δεν μπορούσε να προσφέρει μια πλήρη και συνεκτική ερμηνεία της κβαντομηχανικής.
Μια τέτοια ερμηνεία, η οποία βασιζόταν στην πιθανολογική αντιμετώπιση της κυματοσυνάρτησης από τον Born, στην αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg και στην αρχή της προσθετικότητας του Bohr, διατυπώθηκε το 1927 και έγινε γνωστή ως ερμηνεία της Κοπεγχάγης. Ωστόσο, ο Σρέντινγκερ δεν μπορούσε να το αποδεχτεί και μέχρι το τέλος της ζωής του υπερασπίστηκε την ανάγκη οπτικής αναπαράστασης της κυματομηχανικής. Ωστόσο, σε μια επίσκεψή του στην Κοπεγχάγη σημείωσε ότι, παρά τις επιστημονικές διαφορές, “η σχέση με τον Bohr και ιδιαίτερα με τον Heisenberg … ήταν απολύτως, απόλυτα φιλική και εγκάρδια”.
Μετά την ολοκλήρωση του φορμαλισμού της κυματομηχανικής, ο Schrödinger μπόρεσε να τον χρησιμοποιήσει για να επιτύχει μια σειρά από σημαντικά ιδιωτικά αποτελέσματα. Μέχρι το τέλος του 1926 είχε ήδη χρησιμοποιήσει τη μέθοδό του για να περιγράψει οπτικά το φαινόμενο Κόμπτον, ενώ προσπάθησε επίσης να συνδυάσει την κβαντομηχανική και την ηλεκτροδυναμική. Ξεκινώντας από την εξίσωση Κλάιν-Γκόρντον, ο Σρέντινγκερ βρήκε μια έκφραση για τον τανυστή ενέργειας-ορμής και τον αντίστοιχο νόμο διατήρησης για συνδυασμένη ύλη και ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Ωστόσο, τα αποτελέσματα αυτά, όπως και η αρχική εξίσωση, αποδείχθηκαν ανεφάρμοστα για το ηλεκτρόνιο, καθώς δεν επέτρεπαν να ληφθεί υπόψη το σπιν του (αυτό έγινε αργότερα από τον Paul Dirac, ο οποίος κατέληξε στην περίφημη εξίσωση). Μόνο πολλά χρόνια αργότερα κατέστη σαφές ότι τα αποτελέσματα που έλαβε ο Schrödinger ίσχυαν για σωματίδια με μηδενικό σπιν, όπως τα μεσόνια. Το 1930 κατέληξε σε μια γενικευμένη έκφραση της σχέσης αβεβαιότητας του Χάιζενμπεργκ για οποιοδήποτε ζεύγος φυσικών μεγεθών (παρατηρήσιμα μεγέθη). Την ίδια χρονιά ολοκλήρωσε για πρώτη φορά την εξίσωση Dirac για το ελεύθερο ηλεκτρόνιο, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι η κίνησή του περιγράφεται από το άθροισμα μιας ευθύγραμμης ομοιόμορφης κίνησης και μιας υψηλής συχνότητας τρεμάμενης κίνησης (Zitterbewegung) μικρού πλάτους. Το φαινόμενο αυτό εξηγείται από την παρεμβολή των θετικών και αρνητικών ενεργειακών τμημάτων του κυματοπακέτου που αντιστοιχεί στο ηλεκτρόνιο. Το 1940-1941, στο πλαίσιο της κυματομηχανικής (δηλαδή της αναπαράστασης Schrödinger), ο Schrödinger ανέπτυξε λεπτομερώς μια μέθοδο παραγοντοποίησης για την επίλυση προβλημάτων σχετικά με τις ιδιοτιμές. Η ουσία αυτής της προσέγγισης είναι η αναπαράσταση της Χαμιλτονιανής του συστήματος ως γινόμενο δύο τελεστών.
Ο Σρέντινγκερ επέστρεψε στην κριτική διαφόρων πτυχών της ερμηνείας της Κοπεγχάγης πολλές φορές από τα τέλη της δεκαετίας του 1920, συζητώντας τα προβλήματα αυτά με τον Αϊνστάιν, με τον οποίο ήταν συνάδελφοι στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου εκείνη την εποχή. Η επικοινωνία τους επί του θέματος συνεχίστηκε τα επόμενα χρόνια με αλληλογραφία, η οποία εντάθηκε το 1935 μετά την περίφημη εργασία των Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) για την ατελή κβαντομηχανική. Σε μια επιστολή προς τον Αϊνστάιν (19 Αυγούστου 1935), καθώς και σε ένα άρθρο που έστειλε στις 12 Αυγούστου στο περιοδικό Naturwissenschaften, παρουσίασε το πρώτο νοητικό πείραμα, το οποίο έγινε γνωστό ως το παράδοξο της γάτας του Σρέντινγκερ. Η ουσία του παράδοξου, σύμφωνα με τον Schrödinger, ήταν ότι η αβεβαιότητα σε ατομικό επίπεδο μπορούσε να οδηγήσει σε αβεβαιότητα σε μακροσκοπική κλίμακα (ένα “μείγμα” ζωντανής και νεκρής γάτας). Αυτό δεν ικανοποιεί την απαίτηση της οριστικότητας των καταστάσεων των μακροαντικειμένων ανεξάρτητα από την παρατήρησή τους και συνεπώς “μας εμποδίζει να δεχτούμε με αυτόν τον αφελή τρόπο το “μοντέλο της θολούρας” [δηλαδή την καθιερωμένη ερμηνεία της κβαντομηχανικής] ως εικόνα της πραγματικότητας”. Ο Αϊνστάιν είδε αυτό το νοητικό πείραμα ως ένδειξη ότι η κυματοσυνάρτηση είναι σημαντική για την περιγραφή ενός στατιστικού συνόλου συστημάτων και όχι ενός μεμονωμένου μικροσυστήματος. Ο Schrödinger διαφώνησε, θεωρώντας ότι η κυματοσυνάρτηση έχει άμεση σχέση με την πραγματικότητα και όχι με τη στατιστική περιγραφή της. Στο ίδιο άρθρο, ανέλυσε άλλες πτυχές της κβαντικής θεωρίας (όπως το πρόβλημα της μέτρησης) και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η κβαντομηχανική “εξακολουθεί να είναι μόνο ένα βολικό τέχνασμα, το οποίο, ωστόσο, έχει αποκτήσει… εξαιρετικά μεγάλη επιρροή στις θεμελιώδεις απόψεις μας για τη φύση”. Περαιτέρω προβληματισμοί σχετικά με το παράδοξο EPR οδήγησαν τον Schrödinger στο δύσκολο πρόβλημα της κβαντικής διεμπλοκής. Κατάφερε να αποδείξει το γενικό μαθηματικό θεώρημα ότι μετά τη διάσπαση ενός συστήματος σε μέρη, η συνολική κυματοσυνάρτηση δεν είναι ένα απλό γινόμενο των συναρτήσεων των επιμέρους υποσυστημάτων. Σύμφωνα με τον Σρέντινγκερ, αυτή η συμπεριφορά των κβαντικών συστημάτων είναι ένα ουσιαστικό μειονέκτημα της θεωρίας και ένας λόγος για τη βελτίωσή της. Αν και τα επιχειρήματα του Αϊνστάιν και του Σρέντινγκερ δεν μπόρεσαν να κλονίσουν τη θέση των υποστηρικτών της καθιερωμένης ερμηνείας της κβαντομηχανικής, που εκπροσωπούνταν κυρίως από τους Μπορ και Χάιζενμπεργκ, ώθησαν στην αποσαφήνιση ορισμένων θεμελιωδώς σημαντικών πτυχών της και οδήγησαν ακόμη και σε μια συζήτηση του φιλοσοφικού προβλήματος της φυσικής πραγματικότητας.
Το 1927 ο Σρέντινγκερ πρότεινε τη λεγόμενη έννοια του συντονισμού των κβαντικών αλληλεπιδράσεων, η οποία βασίζεται στην υπόθεση της συνεχούς ανταλλαγής ενέργειας μεταξύ κβαντικών συστημάτων με κοντινές φυσικές συχνότητες. Ωστόσο, η ιδέα αυτή, παρ” όλες τις ελπίδες του συγγραφέα, δεν μπόρεσε να αντικαταστήσει την έννοια των στάσιμων καταστάσεων και των κβαντικών μεταβάσεων. Το 1952, στο άρθρο “Υπάρχουν κβαντικά άλματα;” επέστρεψε στην έννοια του συντονισμού, ασκώντας κριτική στην πιθανολογική ερμηνεία. Σε μια λεπτομερή απάντηση στις παρατηρήσεις που περιέχονται σε αυτό το έγγραφο, ο Μαξ Μπορν κατέληξε στο εξής συμπέρασμα
…Θα ήθελα να πω ότι θεωρώ την κυματομηχανική του Schrödinger ως ένα από τα πιο αξιοσημείωτα επιτεύγματα στην ιστορία της θεωρητικής φυσικής… Απέχω πολύ από το να πω ότι η ερμηνεία που είναι γνωστή σήμερα είναι τέλεια και οριστική. Επικροτώ την επίθεση του Σρέντινγκερ στην ικανοποιημένη αδιαφορία πολλών φυσικών που αποδέχονται τη σύγχρονη ερμηνεία απλώς και μόνο επειδή λειτουργεί, χωρίς να ανησυχούν για την ακρίβεια της συλλογιστικής. Ωστόσο, δεν νομίζω ότι το άρθρο του Σρέντινγκερ συνέβαλε θετικά στην επίλυση των φιλοσοφικών δυσκολιών.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Τζίμι Χέντριξ
Ηλεκτρομαγνητισμός και γενική σχετικότητα
Ο Σρέντινγκερ γνώρισε το έργο του Αϊνστάιν για τη γενική σχετικότητα (GR) στην Ιταλία, στις ακτές του Κόλπου της Τεργέστης, όπου ήταν σταθμευμένη η στρατιωτική του μονάδα κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου. Ανέλυσε λεπτομερώς τον μαθηματικό φορμαλισμό (τανυστικός λογισμός) και τη φυσική σημασία της νέας θεωρίας και το 1918 δημοσίευσε δύο μικρές εργασίες με δικά του αποτελέσματα, ειδικότερα συμμετείχε στη συζήτηση για την ενέργεια του βαρυτικού πεδίου στο πλαίσιο της GR. Ο επιστήμονας επέστρεψε στα γενικά σχετικιστικά θέματα μόνο στις αρχές της δεκαετίας του 1930, όταν έκανε μια προσπάθεια να εξετάσει τη συμπεριφορά των κυμάτων της ύλης στον καμπυλωμένο χωροχρόνο. Η πιο γόνιμη περίοδος μελέτης της βαρύτητας από τον Σρέντινγκερ ήταν κατά τη διάρκεια της εργασίας του στο Δουβλίνο. Συγκεκριμένα, έλαβε ορισμένα συγκεκριμένα αποτελέσματα στο κοσμολογικό μοντέλο de Sitter, συμπεριλαμβανομένης μιας αναφοράς στις διαδικασίες παραγωγής ύλης σε ένα τέτοιο μοντέλο διαστελλόμενου σύμπαντος. Στη δεκαετία του 1950, έγραψε δύο βιβλία για την GR και την κοσμολογία, το Spacetime Structure (1950) και το The Expanding Universe (1956).
Ένα άλλο σημείο εστίασης του έργου του Schrödinger ήταν η προσπάθεια δημιουργίας μιας ενοποιημένης θεωρίας πεδίου με το συνδυασμό της θεωρίας της βαρύτητας και της ηλεκτροδυναμικής. Της δραστηριότητας αυτής προηγήθηκε αμέσως, από το 1935, η μελέτη του Αυστριακού επιστήμονα για μια μη γραμμική γενίκευση των εξισώσεων του Μάξγουελ. Ο στόχος αυτής της γενίκευσης, που επιχειρήθηκε για πρώτη φορά από τον Gustav Mie (1912) και αργότερα από τους Max Born και Leopold Infeld (1934), ήταν να περιοριστεί το μέγεθος του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε μικρές αποστάσεις, το οποίο θα έπρεπε να εξασφαλίζει μια πεπερασμένη τιμή της εγγενούς ενέργειας των φορτισμένων σωματιδίων. Το ηλεκτρικό φορτίο σε αυτή την προσέγγιση αντιμετωπίζεται ως εγγενής ιδιότητα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Από το 1943 ο Schrödinger συνέχισε τις προσπάθειες των Weyl, Einstein και Arthur Eddington να εξάγουν μια ενοποιημένη εξίσωση πεδίου από την αρχή της ελαχίστης δράσης επιλέγοντας σωστά τη μορφή της Λαγκρανζιανής εντός της affine γεωμετρίας. Περιοριζόμενος, όπως και οι προκάτοχοί του, σε μια αμιγώς κλασική θεώρηση, ο Schrödinger πρότεινε την εισαγωγή ενός τρίτου πεδίου, το οποίο θα αντιστάθμιζε τη δυσκολία του συνδυασμού της βαρύτητας και του ηλεκτρομαγνητισμού, που αντιπροσωπεύεται στη μορφή Born – Infeld. Συνέδεσε αυτό το τρίτο πεδίο με τις πυρηνικές δυνάμεις, φορέας των οποίων εκείνη την εποχή θεωρούνταν τα υποθετικά μεσόνια. Ειδικότερα, η εισαγωγή ενός τρίτου πεδίου στη θεωρία επέτρεψε να διατηρηθεί η αναλλοίωτη του μέτρου της. Το 1947 ο Σρέντινγκερ έκανε άλλη μια προσπάθεια να ενώσει το ηλεκτρομαγνητικό και το βαρυτικό πεδίο επιλέγοντας μια νέα μορφή της Λαγκρανζιανής και παράγοντας νέες εξισώσεις πεδίου. Οι εξισώσεις αυτές περιείχαν μια σχέση μεταξύ ηλεκτρομαγνητισμού και βαρύτητας, η οποία ο επιστήμονας θεώρησε ότι μπορεί να ευθύνεται για τη δημιουργία μαγνητικών πεδίων από περιστρεφόμενες μάζες, όπως ο Ήλιος ή η Γη. Το πρόβλημα, ωστόσο, ήταν ότι οι εξισώσεις δεν επέτρεπαν την επιστροφή σε ένα καθαρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο όταν η βαρύτητα ήταν “κλειστή”. Παρά τις πολλές προσπάθειες, τα πολυάριθμα προβλήματα που αντιμετώπιζε η θεωρία δεν επιλύθηκαν ποτέ. Ο Σρέντινγκερ, όπως και ο Αϊνστάιν, δεν κατάφερε να δημιουργήσει μια ενοποιημένη θεωρία πεδίου γεωμετρώντας τα κλασικά πεδία και στα μέσα της δεκαετίας του 1950 αποσύρθηκε από αυτή τη δραστηριότητα. Σύμφωνα με τον Otto Hittmair, έναν από τους συνεργάτες του Schrödinger στο Δουβλίνο, “οι μεγάλες ελπίδες αντικαταστάθηκαν από μια σαφή απογοήτευση κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου της ζωής του μεγάλου επιστήμονα”.
Διαβάστε επίσης, ιστορία – Στρατάρχης Μπέρναρντ Μοντγκόμερυ
“Τι είναι η ζωή;”
Η δημιουργία της κβαντομηχανικής παρείχε μια υγιή θεωρητική βάση για τη χημεία, με την οποία προέκυψε η σύγχρονη εξήγηση της φύσης των χημικών δεσμών. Η ανάπτυξη της χημείας, με τη σειρά της, επηρέασε βαθιά τη διαμόρφωση της μοριακής βιολογίας. Ο διάσημος επιστήμονας Linus Pauling έγραψε σχετικά:
Κατά τη γνώμη μου, μπορούμε να πούμε ότι ο Σρέντινγκερ, διατυπώνοντας την κυματική του εξίσωση, είναι κατά κύριο λόγο υπεύθυνος για τη σύγχρονη βιολογία.
Η άμεση συμβολή του Schrödinger στη βιολογία είναι το βιβλίο του What is Life? (1944), βασισμένο σε διαλέξεις που δόθηκαν στο Trinity College του Δουβλίνου τον Φεβρουάριο του 1943. Οι διαλέξεις αυτές και το βιβλίο εμπνεύστηκαν από ένα άρθρο των Nikolai Timofeev-Ressovsky, Karl Zimmer και Max Delbrück, που δημοσιεύθηκε το 1935 και δόθηκε στον Schrödinger από τον Paul Ewald στις αρχές της δεκαετίας του 1940. Η εργασία αυτή ήταν αφιερωμένη στη μελέτη των γενετικών μεταλλάξεων που προκύπτουν υπό την επίδραση των ακτίνων Χ και των ακτίνων γάμμα και για την εξήγηση των οποίων οι συγγραφείς είχαν αναπτύξει τη θεωρία των στόχων. Παρόλο που εκείνη την εποχή δεν ήταν ακόμη γνωστή η φύση των γονιδίων κληρονομικότητας, η θεώρηση του προβλήματος της μεταλλαξιγένεσης από τη σκοπιά της ατομικής φυσικής επέτρεψε τον εντοπισμό ορισμένων γενικών μοτίβων στη διαδικασία. Το έργο των Timofeev-Zimmer-Delbrück αποτέλεσε τη βάση του βιβλίου του Schrödinger, το οποίο προσέλκυσε την προσοχή των νέων φυσικών. Ορισμένοι από αυτούς (π.χ. ο Maurice Wilkins) επηρεάστηκαν από αυτήν και αποφάσισαν να ασχοληθούν με τη μοριακή βιολογία.
Τα πρώτα κεφάλαια του βιβλίου “Τι είναι η ζωή;” είναι αφιερωμένα σε μια επισκόπηση των πληροφοριών σχετικά με τους μηχανισμούς της κληρονομικότητας και των μεταλλάξεων, συμπεριλαμβανομένων των ιδεών των Timofeev, Zimmer και Delbrück. Τα δύο τελευταία κεφάλαια περιέχουν τις σκέψεις του ίδιου του Σρέντινγκερ για τη φύση της ζωής. Σε ένα από αυτά ο συγγραφέας εισήγαγε την έννοια της αρνητικής εντροπίας (που πιθανώς ανάγεται στον Boltzmann), την οποία οι ζωντανοί οργανισμοί πρέπει να λαμβάνουν από τον εξωτερικό κόσμο για να αντισταθμίσουν την αύξηση της εντροπίας που τους οδηγεί στη θερμοδυναμική ισορροπία και, συνεπώς, στο θάνατο. Αυτή, σύμφωνα με τον Σρέντινγκερ, είναι μία από τις κύριες διαφορές μεταξύ της ζωής και της μη ζωντανής φύσης. Σύμφωνα με τον Pauling, η έννοια της αρνητικής εντροπίας, η οποία διατυπώθηκε στο έργο του Schrödinger χωρίς τη δέουσα αυστηρότητα και σαφήνεια, δεν προσθέτει πρακτικά τίποτα στην κατανόηση του φαινομένου της ζωής. Ο Francis Simon επισήμανε λίγο μετά τη δημοσίευση του βιβλίου ότι η ελεύθερη ενέργεια πρέπει να παίζει πολύ μεγαλύτερο ρόλο για τους οργανισμούς από ό,τι η εντροπία. Σε μεταγενέστερες εκδόσεις, ο Σρέντινγκερ έλαβε υπόψη του αυτή την παρατήρηση, σημειώνοντας τη σημασία της ελεύθερης ενέργειας, αλλά άφησε αμετάβλητη τη συζήτηση για την εντροπία σε αυτό το “παραπλανητικό κεφάλαιο”, σύμφωνα με τα λόγια του νομπελίστα Μαξ Περούτζ.
Στο τελευταίο κεφάλαιο, ο Σρέντινγκερ επέστρεψε στην ιδέα του, η οποία διατρέχει ολόκληρο το βιβλίο, ότι ο μηχανισμός λειτουργίας των ζωντανών οργανισμών (η ακριβής αναπαραγωγιμότητά τους) δεν συνάδει με τους νόμους της στατιστικής θερμοδυναμικής (τυχαιότητα σε μοριακό επίπεδο). Σύμφωνα με τον Σρέντινγκερ, οι ανακαλύψεις της γενετικής υποδηλώνουν ότι δεν υπάρχει χώρος για πιθανοτικούς νόμους που πρέπει να υπακούουν στη συμπεριφορά των μεμονωμένων μορίων- η μελέτη της ζωντανής ύλης μπορεί επομένως να οδηγήσει σε κάποιους νέους μη κλασικούς (αλλά ντετερμινιστικούς) νόμους της φύσης. Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, ο Schrödinger στράφηκε στην περίφημη υπόθεσή του για το γονίδιο ως έναν απεριοδικό μονοδιάστατο κρύσταλλο, ανατρέχοντας στο έργο του Delbrück (ο τελευταίος έγραψε για τα πολυμερή). Ίσως είναι ο μοριακός απεριοδικός κρύσταλλος στον οποίο είναι γραμμένο το “πρόγραμμα της ζωής” που αποφεύγει τις δυσκολίες που σχετίζονται με τη θερμική κίνηση και τη στατιστική αταξία. Ωστόσο, όπως έδειξε η περαιτέρω ανάπτυξη της μοριακής βιολογίας, οι υπάρχοντες νόμοι της φυσικής και της χημείας ήταν επαρκείς για την ανάπτυξη αυτού του τομέα της γνώσης: οι δυσκολίες που υποστήριξε ο Schrödinger λύνονται με την αρχή της συμπληρωματικότητας και την ενζυμική κατάλυση, η οποία επιτρέπει την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων μιας συγκεκριμένης ουσίας. Αναγνωρίζοντας το ρόλο του “Τι είναι η ζωή;” στην εκλαΐκευση των ιδεών της γενετικής, ο Max Perutz κατέληξε στο συμπέρασμα
…Μια προσεκτική εξέταση του βιβλίου του και της σχετικής βιβλιογραφίας μου έδειξε ότι ό,τι ήταν σωστό στο βιβλίο του δεν ήταν πρωτότυπο, και πολλά από αυτά που ήταν πρωτότυπα δεν ήταν γνωστό ότι ήταν σωστά την εποχή που γράφτηκε το βιβλίο. Επιπλέον, το βιβλίο αγνοεί ορισμένα κρίσιμα ευρήματα που δημοσιεύθηκαν πριν από την εκτύπωσή του.
Το 1960, ο Σρέντινγκερ θυμήθηκε την εποχή μετά το τέλος του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου:
Είχα σκοπό να διδάξω θεωρητική φυσική, έχοντας ως πρότυπο τις εξαιρετικές διαλέξεις του αγαπημένου μου δασκάλου, του Fritz Hasenörl, ο οποίος πέθανε στον πόλεμο. Κατά τα άλλα, σκόπευα να σπουδάσω φιλοσοφία. Εκείνη την εποχή εμβάθυνα περισσότερο στα έργα του Σπινόζα, του Σοπενχάουερ, του Ρίτσαρντ Ζέμον και του Ρίτσαρντ Αβενάριους. Αναγκάστηκα να παραμείνω στη θεωρητική φυσική και, προς έκπληξή μου, μερικές φορές κάτι έβγαινε από αυτήν.
Μόνο μετά την άφιξή του στο Δουβλίνο μπόρεσε να αφιερώσει αρκετή προσοχή σε φιλοσοφικά ζητήματα. Από την πένα του βγήκε μια σειρά από έργα, όχι μόνο για φιλοσοφικά προβλήματα της επιστήμης, αλλά και γενικής φιλοσοφικής φύσης – Επιστήμη και ανθρωπισμός (1952), Φύση και Έλληνες (1954), Νους και ύλη (1958) και Η κοσμοθεωρία μου, ένα δοκίμιο που ολοκλήρωσε λίγο πριν από το θάνατό του. Ο Σρέντινγκερ έδωσε ιδιαίτερη προσοχή στην αρχαία φιλοσοφία, η οποία τον προσέλκυσε με την ενότητά της και τη σημασία που θα μπορούσε να διαδραματίσει στην επίλυση των προβλημάτων της νεωτερικότητας. Στο πλαίσιο αυτό έγραψε:
Με μια σοβαρή προσπάθεια να επιστρέψουμε στο πνευματικό περιβάλλον των αρχαίων στοχαστών, οι οποίοι είχαν πολύ λιγότερες γνώσεις για την πραγματική συμπεριφορά της φύσης, αλλά συχνά και πολύ λιγότερες προκαταλήψεις, μπορούμε να ανακτήσουμε την ελευθερία της σκέψης τους, έστω και μόνο για να τη χρησιμοποιήσουμε, με την καλύτερη γνώση των γεγονότων, για να διορθώσουμε τα πρώιμα λάθη τους, τα οποία μπορούν ακόμη να μας βάλουν σε δύσκολη θέση.
Στα γραπτά του, αντλώντας επίσης από την κληρονομιά της ινδικής και της κινεζικής φιλοσοφίας, ο Σρέντινγκερ προσπάθησε να υιοθετήσει μια ενιαία θεώρηση της επιστήμης και της θρησκείας, της ανθρώπινης κοινωνίας και των ηθικών προβλημάτων- το πρόβλημα της ενότητας αποτελούσε ένα από τα κύρια κίνητρα του φιλοσοφικού του έργου. Σε έργα που μπορούν να ταξινομηθούν στη φιλοσοφία της επιστήμης επεσήμανε τη στενή σχέση μεταξύ της επιστήμης και της ανάπτυξης της κοινωνίας και του πολιτισμού γενικότερα, συζήτησε προβλήματα της θεωρίας της νόησης, συμμετείχε στη συζήτηση για το πρόβλημα της αιτιότητας και την τροποποίηση αυτής της έννοιας υπό το φως της νέας φυσικής. Αρκετά βιβλία και συλλογές άρθρων έχουν αφιερωθεί στη συζήτηση και ανάλυση συγκεκριμένων πτυχών των φιλοσοφικών απόψεων του Σρέντινγκερ για διάφορα ζητήματα. Αν και ο Καρλ Πόπερ τον αποκάλεσε ιδεαλιστή, στα γραπτά του ο Σρέντινγκερ υπερασπίστηκε σταθερά τη δυνατότητα αντικειμενικής μελέτης της φύσης:
Υπάρχει μια ευρέως διαδεδομένη επιστημονική άποψη ότι μια αντικειμενική εικόνα του κόσμου, όπως αυτή κατανοήθηκε προηγουμένως, είναι αδύνατον να αποκτηθεί. Μόνο οι αισιόδοξοι ανάμεσά μας (στους οποίους περιλαμβάνω και τον εαυτό μου) πιστεύουν ότι αυτό αποτελεί φιλοσοφική έξαρση, ένδειξη δειλίας μπροστά στην κρίση.
Διαβάστε επίσης, βιογραφίες – Άντονι Ήντεν
Ορισμένα έργα σε ρωσική μετάφραση
Πηγές
