Erwin Schrödinger
gigatos | februarie 22, 2022
Rezumat
Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger (12 august 1887 – 4 ianuarie 1961, Viena) a fost un fizician teoretician austriac și unul dintre inventatorii mecanicii cuantice. Laureat al Premiului Nobel pentru fizică (1933). Membru al Academiei Austriece de Științe (1956) și al mai multor academii de științe din lume, inclusiv membru străin al Academiei de Științe a URSS (1934).
Schrödinger a avut o serie de rezultate fundamentale în teoria cuantică, care au stat la baza mecanicii ondulatorii: a formulat ecuațiile de undă (ecuația lui Schrödinger staționară și dependentă de timp), a demonstrat identitatea dintre formalismul dezvoltat de el și mecanica matricială, a dezvoltat teoria mecanicii ondulatorii a perturbațiilor, a obținut soluții pentru unele probleme specifice. Schrödinger a propus o abordare originală a semnificației fizice a funcției de undă; în anii următori a criticat în mod repetat interpretarea general acceptată de Copenhaga a mecanicii cuantice (paradoxul pisicii lui Schrödinger etc.). Este, de asemenea, autorul a numeroase lucrări în diverse domenii ale fizicii: mecanică statistică și termodinamică, fizică dielectrică, teoria culorilor, electrodinamică, relativitate generală și cosmologie; a făcut mai multe încercări de a construi o teorie a câmpului unificat. În „Ce este viața?” Schrödinger a abordat problemele geneticii, analizând fenomenul vieții din perspectiva fizicii. A acordat o mare atenție aspectelor filosofice ale științei, filosofiilor antice și orientale, eticii și religiei.
Citește și, biografii – Jean-Michel Basquiat
Origini și educație (1887-1910)
Erwin Schrödinger a fost singurul copil al unei familii vieneze bogate și cultivate. Tatăl său, Rudolf Schrödinger, proprietar prosper al unei fabrici de linoleum și de pânză de ulei, era interesat de știință și a fost mult timp vicepreședinte al Societății Botanice și Zoologice din Viena. Mama lui Erwin, Georgina Emilie Brenda, a fost fiica chimistului Alexander Bauer, ale cărui cursuri Rudolf Schrödinger le-a urmat în timpul studiilor la Universitatea Imperială și Regală de Tehnologie din Viena. Mediul familial și compania unor părinți cu un nivel de educație ridicat au contribuit la interesele diverse ale tânărului Erwin. Până la vârsta de unsprezece ani a primit o educație la domiciliu, iar în 1898 s-a înscris la prestigiosul liceu Öffentliches Academisches Gymnasium, unde a studiat în principal științe umaniste. Schrödinger și-a făcut bine studiile, devenind cel mai bun elev din fiecare clasă. Mult timp a fost dedicat cititului și învățării limbilor străine. Bunica sa maternă era englezoaică, așa că a stăpânit această limbă de la o vârstă fragedă. Îi plăcea să meargă la teatru; îi plăceau în mod deosebit piesele lui Franz Grilparzer, care erau puse în scenă la Burgtheater.
După ce a trecut cu brio examenele de absolvire a școlii, Erwin s-a înscris la Universitatea din Viena în toamna anului 1906, unde a ales să studieze matematică și fizică. Franz Exner a avut o influență majoră asupra formării lui Schrödinger ca om de știință, predând cursuri de fizică și punând accentul pe aspectele metodologice și filosofice ale științei. Erwin a dezvoltat un interes pentru problemele teoretice ale fizicii după ce l-a cunoscut pe Friedrich Hasenörl, succesorul lui Ludwig Boltzmann în Departamentul de Fizică Teoretică. De la Hasenöhrl, viitorul om de știință a aflat despre problemele științifice actuale și despre dificultățile pe care le întâmpină fizica clasică în încercarea de a le rezolva. În timpul studiilor universitare, Schrödinger a devenit foarte priceput în metodele matematice ale fizicii, dar lucrarea sa de disertație a fost experimentală. Acesta a fost dedicat influenței umidității aerului asupra proprietăților electrice ale unor materiale izolatoare (sticlă, ebonită și chihlimbar) și a fost realizat sub supravegherea lui Egon Schweidler în laboratorul lui Exner. La 20 mai 1910, după ce și-a susținut teza și a promovat examenele orale, Schrödinger a primit titlul de doctor în filosofie.
Citește și, civilizatii – Republica Venețiană
Începerea unei cariere în știință (1911-1921)
În octombrie 1911, după un an de serviciu în armata austriacă, Schrödinger s-a întors la cel de-al doilea Institut de Fizică de la Universitatea din Viena ca asistent al lui Exner. A predat un atelier de fizică și a participat, de asemenea, la cercetările experimentale efectuate în laboratorul lui Exner. În 1913, Schrödinger a solicitat titlul de profesor asociat particular și, după ce a urmat procedurile relevante (prezentarea unei lucrări științifice, susținerea unei „prelegeri de probă” etc.), la începutul anului 1914, ministerul i-a aprobat gradul (habilitări). Primul Război Mondial a întârziat cu câțiva ani începerea activităților didactice ale lui Schrödinger. Tânărul fizician a fost înrolat în armată și a servit în artilerie pe secțiunile relativ liniștite ale frontului austriac de sud-vest: la Raibl, Komarom, apoi la Prosecco și în jurul orașului Trieste. În 1917, a fost numit profesor de meteorologie la școala de ofițeri din Wiener Neustadt. Acest mod de serviciu i-a lăsat suficient timp pentru a citi literatura de specialitate și pentru a lucra la probleme științifice.
În noiembrie 1918, Schrödinger s-a întors la Viena, iar în aceeași perioadă i s-a oferit postul de profesor extraordinar de fizică teoretică la Universitatea din Cernăuți. Cu toate acestea, după prăbușirea Imperiului Austro-Ungar, orașul respectiv se afla într-o altă țară, astfel că oportunitatea a fost pierdută. Situația economică dificilă din țară, salariile mici și falimentul afacerii de familie l-au obligat să caute un nou loc de muncă, inclusiv în străinătate. O ocazie potrivită s-a ivit în toamna anului 1919, când Max Wien, care conducea Institutul de Fizică al Universității din Jena, l-a invitat pe Schrödinger să ocupe postul de asistent și profesor asociat în domeniul fizicii teoretice. Austriacul a acceptat cu plăcere oferta, iar în aprilie 1920 s-a mutat la Jena (imediat după căsătorie). Schrödinger a rămas la Jena doar patru luni, iar în scurt timp s-a mutat la Stuttgart ca profesor onorific la colegiul tehnic local (astăzi Universitatea din Stuttgart). O creștere considerabilă a salariilor a fost un factor important în contextul creșterii inflației. Foarte curând, însă, alte instituții – universitățile din Breslau, Kiel, Hamburg și Viena – au început să ofere condiții și mai bune și locuri de muncă ca profesor de fizică teoretică. Schrödinger a ales prima variantă și a părăsit Stuttgart după doar un semestru. A predat la Breslau în timpul semestrului de vară și apoi și-a schimbat din nou locul de muncă la sfârșitul acelui semestru, preluând prestigioasa catedră de fizică teoretică de la Universitatea din Zurich.
Citește și, batalii – Bătălia navală de la Abukir
De la Zurich la Berlin (1921-1933)
Schrödinger s-a mutat la Zurich în vara anului 1921. Viața aici era mai stabilă din punct de vedere material, munții din apropiere îi ofereau omului de știință, care iubea alpinismul și schiatul, oportunități confortabile de relaxare, iar compania colegilor celebri Peter Debye, Paul Scherrer și Hermann Weil, care lucrau la Politehnica din Zurich, aflată în apropiere, a creat atmosfera necesară pentru creativitatea științifică. Perioada petrecută la Zurich a fost marcată în 1921 – 1922 de o boală gravă; Schroedinger a fost diagnosticat cu tuberculoză pulmonară și, timp de nouă luni, a stat în orașul balnear Arosa din Alpii elvețieni. Din punct de vedere creativ, anii de la Zurich au fost cei mai fructuoși pentru Schrödinger, care a scris aici lucrările sale clasice despre mecanica undelor. Se știe că Weil a fost de mare ajutor în depășirea dificultăților sale matematice.
Faima pe care i-au adus-o lucrările de pionierat ale lui Schrödinger l-a făcut pe acesta unul dintre principalii candidați pentru prestigiosul post de profesor de fizică teoretică la Universitatea din Berlin, rămas vacant după demisia lui Max Planck. După ce Arnold Sommerfeld a refuzat și după ce și-a depășit îndoielile legate de părăsirea orașului său drag, Zurich, Schrödinger a acceptat oferta, iar la 1 octombrie 1927 și-a preluat noile atribuții. La Berlin, fizicianul austriac și-a găsit prieteni și asociați în Max Planck, Albert Einstein și Max von Laue, care îi împărtășeau opiniile conservatoare cu privire la mecanica cuantică și care nu recunoșteau interpretarea de la Copenhaga a acesteia. La universitate, Schrödinger a ținut prelegeri despre diverse ramuri ale fizicii, a condus seminarii, a condus colocviul de fizică, a participat la organizarea de evenimente, dar în general a stat deoparte, după cum o dovedește lipsa studenților. După cum a remarcat Viktor Weisskopf, care a lucrat la un moment dat ca asistent al lui Schrödinger, acesta din urmă „a jucat rolul unui străin în universitate”.
Citește și, biografii – Caspar David Friedrich
Oxford-Graz-Ghent (1933-1939)
Perioada petrecută la Berlin a fost descrisă de Schrödinger ca fiind „anii frumoși în care am studiat și am învățat”. Această perioadă a luat sfârșit în 1933, după ce Hitler a ajuns la putere. În vara aceluiași an, omul de știință deja de vârstă mijlocie, care nu mai dorea să rămână sub dominația noului regim, a decis să facă o nouă schimbare de peisaj. Trebuie remarcat faptul că, în ciuda atitudinii sale negative față de nazism, nu și-a exprimat-o niciodată în mod deschis și nu a dorit să intervină în politică, iar menținerea caracterului său apolitic în Germania la acea vreme era aproape imposibilă. Schroedinger însuși, explicând motivele plecării sale, a declarat: „Nu suport să fiu deranjat de politică. Fizicianul britanic Frederick Lindeman (mai târziu Lord Cherwell), care se afla în vizită în Germania în acea perioadă, l-a invitat pe Schrödinger la Universitatea Oxford. După ce a plecat într-o vacanță de vară în Tirolul de Sud, omul de știință nu s-a mai întors la Berlin, iar în octombrie 1933 a ajuns la Oxford împreună cu soția sa. La scurt timp după sosire, a aflat că i s-a acordat Premiul Nobel pentru Fizică (împreună cu Paul Dirac) „pentru descoperirea unor forme noi și fructuoase de teorie atomică”. Într-o autobiografie scrisă cu această ocazie, Schrödinger a făcut următoarea evaluare a stilului său de gândire:
În activitatea mea științifică, ca și în viață în general, nu am urmat niciodată o linie generală și nici un program orientativ pe termen lung. Deși nu mă pricep deloc la lucrul în echipă, inclusiv, din păcate, cu studenții, totuși, munca mea nu a fost niciodată complet independentă, deoarece interesul meu pentru o problemă depinde întotdeauna de interesul manifestat de alții pentru aceeași problemă. Rar spun primul cuvânt, dar adesea îl spun pe al doilea, deoarece impulsul vine de obicei din dorința de a obiecta sau de a corecta…
La Oxford, Schrödinger a devenit membru al Colegiului Magdalen, fără atribuții didactice și, alături de alți emigranți, primind finanțare de la Imperial Chemical Industry. Cu toate acestea, nu a reușit niciodată să se obișnuiască cu mediul specific uneia dintre cele mai vechi universități din Anglia. Unul dintre motive a fost lipsa de interes pentru fizica teoretică modernă la Oxford, care se concentra în principal pe predarea științelor umaniste tradiționale și a teologiei, ceea ce îl făcea pe omul de știință să se simtă nemeritat de bine poziționat și cu un salariu mare, pe care uneori îl numea un fel de pomană. Un alt aspect al disconfortului lui Schroedinger la Oxford a fost reprezentat de particularitățile vieții sociale, plină de convenții și formalități care, după cum recunoștea, îi îngrădeau libertatea. Acest lucru a fost agravat de natura neobișnuită a vieții sale private și de familie, care a provocat un adevărat scandal în cercurile clericale din Oxford. În special, Schroedinger a intrat în conflict puternic cu Clive Lewis, profesor de limba și literatura engleză. Toate aceste probleme, precum și încheierea programului de burse pentru emigranți la începutul anului 1936, l-au determinat pe Schroedinger să ia în considerare opțiunile de a urma o carieră în afara Oxfordului. După o vizită la Edinburgh, în toamna anului 1936, a acceptat oferta de a se întoarce acasă și de a prelua un post de profesor de fizică teoretică la Universitatea din Graz.
Șederea lui Schrödinger în Austria nu a durat mult: în martie 1938, țara a fost anexată la Germania nazistă. La sfatul președintelui universității, Schrödinger a scris o scrisoare de reconciliere cu noul guvern, care a fost publicată la 30 martie în ziarul Tagespost din Graz și care a avut o reacție negativă din partea colegilor săi emigrați. Aceste măsuri, însă, nu au ajutat: omul de știință a fost demis din funcție pe motiv de „nesiguranță” politică și a primit o notificare oficială în august 1938. Știind că părăsirea țării se va dovedi în curând imposibilă, Schrödinger a plecat în grabă din Austria spre Roma (Italia fascistă era singura țară care nu avea nevoie de viză la acea vreme). În acest timp, a dezvoltat o relație cu prim-ministrul irlandez Eamon de Valera, matematician de formație, care intenționa să înființeze la Dublin un echivalent al Institutului de Studii Superioare din Princeton. De Valera, pe atunci președinte al Adunării Ligii Națiunilor de la Geneva, a obținut o viză de tranzit pentru ca Schroedinger și soția sa să călătorească prin Europa. În toamna anului 1938, după o scurtă escală în Elveția, au ajuns la Oxford. În timp ce institutul din Dublin era în curs de înființare, omul de știință a fost de acord să ocupe un post temporar în Ghent, Belgia, finanțat de Fundația Francqui. Aici a fost prins din urmă de izbucnirea celui de-al Doilea Război Mondial. Datorită intervenției lui de Valera, Schrödinger, care după Anschluss era considerat cetățean german (și, prin urmare, stat inamic), a putut să călătorească prin Anglia și a ajuns în capitala irlandeză la 7 octombrie 1939.
Citește și, evenimente-importante – Sputnik 1
De la Dublin la Viena (1939-1961)
Legislația pentru Institutul de Studii Avansate din Dublin a fost adoptată de Parlamentul irlandez în iunie 1940. Schrödinger, care a devenit primul profesor al uneia dintre cele două divizii inițiale ale institutului, Școala de Fizică Teoretică, a fost numit și primul președinte al acesteia. Membrii fondatori de mai târziu ai institutului, printre care se numărau cunoscuții fizicieni Walter Geitler, Lajos Janosz și Cornelius Lanzos, precum și mulți tineri fizicieni, au putut să își dedice întreaga atenție cercetării. Schrödinger a organizat un seminar permanent, a ținut prelegeri la Universitatea din Dublin și a inițiat școli de vară anuale la Institut, la care au participat fizicieni europeni de renume. În timpul anilor petrecuți în Irlanda, principalele sale interese de cercetare au fost teoria gravitației și întrebările legate de interfața dintre fizică și biologie. A fost director al Departamentului de Fizică Teoretică din 1940 până în 1945 și din 1949 până în 1956, când a decis să se întoarcă acasă.
Deși Schrödinger a primit mai multe oferte de a se muta în Austria sau Germania după război, le-a refuzat, nedorind să-și părăsească patria. Abia după semnarea Tratatului de stat austriac și retragerea forțelor aliate a fost de acord să se întoarcă în țara sa natală. La începutul anului 1956, președintele austriac a semnat un decret prin care i-a acordat o catedră de fizică teoretică la Universitatea din Viena. În luna aprilie a aceluiași an, Schrödinger s-a întors la Viena și și-a preluat în mod ceremonios postul, ținând o prelegere în prezența mai multor personalități, inclusiv a președintelui republicii. A fost recunoscător guvernului austriac, care i-a permis să se întoarcă în locul în care și-a început cariera. Doi ani mai târziu, savantul, adesea bolnav, a părăsit în cele din urmă universitatea, ieșind la pensie. Și-a petrecut ultimii ani din viață în special în satul tirolez Alpbach. Schrödinger a murit în urma unei exacerbări a tuberculozei într-un spital vienez la 4 ianuarie 1961 și a fost înmormântat la Alpbach.
Citește și, biografii – Ignațiu de Loyola
Viața personală și hobby-uri
Din primăvara anului 1920, Schrödinger a fost căsătorit cu Annemarie Bertel din Salzburg, pe care a cunoscut-o în vara anului 1913 la Seecham, în timp ce făcea experimente privind electricitatea atmosferică. Această căsnicie a durat până la sfârșitul vieții savantului, în ciuda aventurilor regulate ale cuplului „pe lângă”. Printre iubiții lui Annemarie s-au numărat colegii soțului ei, Paul Ewald și Hermann Weil. Schroedinger, la rândul său, a avut numeroase aventuri cu femei tinere, dintre care două erau încă adolescente (cu una dintre ele a petrecut iarna anului 1925 la Arosa, în vacanță, timp în care a lucrat intens la crearea mecanicii ondulatorii). Deși Erwin și Annemarie nu au avut copii, se știe că Schrödinger a avut mai mulți copii în afara căsătoriei. Mama unuia dintre ei, Hilde March, soția lui Arthur March, unul dintre prietenii austrieci ai lui Schrödinger, a devenit „a doua soție” a lui Schrödinger. În 1933, când a părăsit Germania, a reușit să obțină finanțare pentru Oxford nu numai pentru el, ci și pentru soții March; în primăvara anului 1934, Hilde a născut o fiică, Ruth Georgine March, cu Schrödinger. În anul următor, maramureșenii s-au întors la Innsbruck. Un astfel de stil de viață liberal i-a șocat pe locuitorii puritani din Oxford, ceea ce a fost unul dintre motivele pentru care Schroedinger s-a simțit incomodat acolo. În perioada petrecută la Dublin, i s-au mai născut doi copii în afara căsătoriei. Începând cu anii 1940, Annemarie a fost spitalizată în mod regulat din cauza unor crize de depresie.
Biografii și contemporanii lui Schrödinger au remarcat adesea versatilitatea intereselor sale, precum și cunoștințele sale profunde de filosofie și istorie. Vorbea șase limbi străine (engleza, franceza, spaniola și italiana, pe lângă greaca și latina „de gimnaziu”), citea clasicii în original și îi traducea, scria poezie (o colecție a fost publicată în 1949) și se bucura de sculptură.
Citește și, biografii – William Wordsworth
Lucrări timpurii și experimentale
La începutul carierei sale științifice, Schrödinger a făcut multe cercetări teoretice și experimentale, care erau în concordanță cu interesele profesorului său Franz Exner – inginerie electrică, electricitate atmosferică și radioactivitate, studiul proprietăților dielectrice. În același timp, tânărul om de știință a studiat în mod activ chestiuni pur teoretice ale mecanicii clasice, teoria oscilațiilor, teoria mișcării browniene și statistica matematică. În 1912, la cererea autorilor „Manualului de electricitate și magnetism” (Handbuch der Elektrizität und des Magnetismus), a scris un important articol de sinteză despre „Dielectrici”, ceea ce a fost un semn de recunoaștere a activității sale în lumea științifică. În același an, Schrödinger a făcut o estimare teoretică a distribuției probabile la altitudine a substanțelor radioactive, necesară pentru a explica radioactivitatea observată a atmosferei, iar în august 1913, la Seeham, a efectuat măsurători experimentale corespunzătoare, confirmând unele concluzii ale lui Victor Franz Hess privind valoarea insuficientă a concentrației de produse de dezintegrare pentru a explica ionizarea măsurată a atmosferei. Pentru această lucrare, Schrödinger a primit premiul Haitinger-Preis al Academiei Austriece de Științe în 1920. Alte cercetări experimentale efectuate de tânărul om de știință în 1914 au constat în verificarea formulei pentru presiunea capilară în bulele de gaz și în studierea proprietăților radiației beta blânde produse de razele gama care cad pe suprafețele metalice. Această ultimă lucrare a realizat-o împreună cu prietenul său experimental Karl Wilhelm Friedrich Kohlrausch. În 1919, Schrödinger a efectuat ultimul său experiment fizic (studiul coerenței razelor emise la un unghi mare unul față de celălalt) și s-a concentrat ulterior asupra cercetării teoretice.
Citește și, biografii – Cesare Borgia
Doctrina culorii
Laboratorul lui Exner a acordat o atenție deosebită științei culorilor, continuând și dezvoltând lucrările lui Thomas Jung, James Clerk Maxwell și Hermann Helmholtz în acest domeniu. Schrödinger s-a ocupat de partea teoretică a problemei, aducând contribuții importante la teoria culorilor. Rezultatele muncii sale au fost prezentate într-un articol lung publicat în Annalen der Physik în 1920. Omul de știință a luat ca bază nu un triunghi de culoare plat, ci un spațiu coloristic tridimensional, ai cărui vectori de bază sunt cele trei culori primare. Culorile spectrale pure se depun pe o suprafață a unei figuri (con de culoare), în timp ce volumul acesteia este ocupat de culori mixte (de exemplu, alb). Fiecărei culori concrete îi corespunde vectorul-rază în acest spațiu cromatic. Următorul pas în direcția așa-numitei cromometrii superioare a fost o definiție strictă a unor caracteristici cantitative (cum ar fi luminozitatea) pentru a putea compara în mod obiectiv valorile relative ale acestora pentru diferite culori. În acest scop, Schrödinger, urmând ideea lui Helmholtz, a introdus în spațiul tridimensional al culorilor legile geometriei riemanniene, astfel încât cea mai scurtă distanță dintre două puncte date ale acestui spațiu (pe o linie geodezică) ar trebui să servească drept valoare cantitativă a diferenței dintre două culori. Mai mult, a oferit o măsurătoare concretă a spațiului cromatic care permitea calcularea luminozității culorilor în conformitate cu legea lui Weber-Fechner.
În anii următori, Schrödinger a dedicat mai multe lucrări caracteristicilor fiziologice ale vederii (în special culoarea stelelor observate noaptea) și a scris, de asemenea, un studiu amplu despre percepția vizuală pentru următoarea ediție a popularului Müller-Pouillet Lehrbuch der Physik (manualul Müller-Pouillet). Într-o altă lucrare, a analizat evoluția viziunii coloristice, încercând să stabilească o legătură între sensibilitatea ochiului la lumina de diferite lungimi de undă și compoziția spectrală a radiației solare. Cu toate acestea, el credea că bastonașele insensibile la culoare (receptorii retinieni responsabili de vederea nocturnă) au evoluat mult mai devreme în evoluție (posibil la creaturi antice care trăiau sub apă) decât conurile. Aceste schimbări evolutive, susține el, pot fi urmărite până la structura ochiului. Datorită activității sale, până la mijlocul anilor 1920, Schrödinger și-a câștigat reputația de unul dintre cei mai importanți specialiști în teoria culorilor, dar din acel moment atenția sa a fost absorbită în întregime de probleme complet diferite și nu a mai revenit la acest subiect în anii următori.
Citește și, biografii – Werner Heisenberg
Fizica statistică
Schrödinger, care a studiat la Universitatea din Viena, a fost puternic influențat de celebrul său compatriot Ludwig Boltzmann, precum și de lucrările și metodele acestuia. Deja într-una dintre primele sale lucrări (1912) a aplicat metodele teoriei cinetice pentru a descrie proprietățile diamagnetice ale metalelor. Deși aceste rezultate au avut un succes limitat și, în general, nu puteau fi corecte în absența unor statistici cuantice corecte pentru electroni, Schrödinger a decis curând să aplice abordarea Boltzmann la o problemă mai complexă – construirea teoriei cinetice a solidelor și, în special, descrierea cristalizării și a topirii. Pornind de la rezultatele recente ale lui Peter Debye, fizicianul austriac a generalizat ecuația de stare a lichidelor și a interpretat parametrul acesteia (temperatura critică) ca fiind temperatura de topire. După descoperirea difracției cu raze X în 1912, a apărut problema descrierii teoretice a fenomenului și, în special, a influenței mișcării termice a atomilor asupra structurii modelelor de interferență observate. Într-o lucrare publicată în 1914, Schrödinger (independent de Debye) a analizat problema în cadrul modelului de rețea dinamică Born-Von Karman și a obținut dependența de temperatură pentru distribuția intensității unghiulare a razelor X. Această dependență a fost confirmată în curând pe cale experimentală. Aceste lucrări și alte lucrări timpurii ale lui Schrödinger l-au interesat, de asemenea, din punctul de vedere al structurii atomistice a materiei și al dezvoltării ulterioare a teoriei cinetice, care, în opinia sa, ar trebui să înlocuiască în cele din urmă, în viitor, modelele cu medii continue.
În timpul războiului, Schrödinger a studiat problema fluctuațiilor termodinamice și a fenomenelor conexe, acordând o atenție deosebită lucrărilor lui Marian Smoluchowski. După război, fizica statistică a devenit o temă majoră în activitatea lui Schrödinger, căruia i-a dedicat cea mai mare parte a scrierilor sale din prima jumătate a anilor 1920. În 1921, de exemplu, a argumentat că există o diferență termodinamică între izotopii aceluiași element (așa-numitul paradox Gibbs), deși aceștia ar putea fi practic imposibil de distins din punct de vedere chimic. Într-o serie de lucrări, Schrödinger a clarificat sau a elaborat rezultate specifice obținute de colegii săi în diverse probleme de fizică statistică (capacitatea termică specifică a solidelor, echilibrul termic dintre lumină și undele sonore etc.). Unele dintre aceste lucrări au folosit considerații de natură cuantică, cum ar fi lucrarea privind capacitatea termică specifică a hidrogenului molecular sau publicațiile privind teoria cuantică a gazului ideal (degenerat). Aceste lucrări au precedat, în vara anului 1924, apariția lucrărilor lui Chateaundranath Bose și Albert Einstein, care au pus bazele unei noi statistici cuantice (statistica Bose-Einstein) și au aplicat-o la dezvoltarea teoriei cuantice a gazului ideal cu un atom. Schrödinger s-a alăturat studiului detaliilor acestei noi teorii, discutând în lumina acesteia problema determinării entropiei gazului. În toamna anului 1925, folosind noua definiție a entropiei dată de Max Planck, a derivat expresii pentru nivelurile cuantificate de energie ale gazului ca întreg, mai degrabă decât ale moleculelor individuale. Munca pe această temă, comunicarea cu Planck și Einstein și prezentarea noii idei a lui Louis de Broglie despre proprietățile ondulatorii ale materiei au fost premisele pentru continuarea cercetărilor, care au dus la crearea mecanicii ondulatorii. În lucrarea imediat precedentă „Towards an Einstein Theory of Gas”, Schrödinger a arătat importanța conceptului lui de Broglie pentru înțelegerea statisticii Bose-Einstein.
În anii următori, Schrödinger a revenit în mod regulat la mecanica statistică și termodinamică în scrierile sale. În perioada de Dublin a scris mai multe lucrări despre fundamentele teoriei probabilităților, algebra booleană și aplicarea metodelor statistice la analiza citirilor detectoarelor de raze cosmice. În lucrarea Statistical Thermodynamics (1946), scrisă pe baza unui curs de prelegeri pe care l-a ținut, omul de știință a examinat în detaliu unele probleme fundamentale cărora li s-a acordat adesea o atenție insuficientă în manualele obișnuite (dificultăți în determinarea entropiei, condensarea și degenerarea lui Bose, energia punctului zero în cristale și radiația electromagnetică etc.). Schrödinger a consacrat mai multe articole naturii celui de-al doilea principiu al termodinamicii, reversibilitatea legilor fizice în timp, a cărui direcție o asocia cu o creștere a entropiei (în scrierile sale filosofice a arătat că poate că simțul timpului se datorează chiar existenței conștiinței umane).
Citește și, biografii – Arthur, Duce de Connaught și Strathearn
Mecanica cuantică
Încă din primii ani ai carierei sale științifice, Schrödinger a făcut cunoștință cu ideile teoriei cuantice dezvoltate în lucrările lui Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Arnold Sommerfeld și ale altor oameni de știință. Această cunoaștere a fost facilitată de munca sa la unele probleme de fizică statistică, dar savantul austriac nu era încă pregătit să se despartă de metodele tradiționale ale fizicii clasice. În ciuda recunoașterii de către Schrödinger a succesului teoriei cuantice, atitudinea sa față de aceasta a fost ambiguă și a încercat să evite, pe cât posibil, utilizarea noilor abordări cu toate incertitudinile lor. Mult mai târziu, după crearea mecanicii cuantice, el a spus, amintindu-și de acest moment:
Vechiul Institut din Viena al lui Ludwig Boltzmann … mi-a oferit ocazia de a mă lăsa pătruns de ideile acestei minți mărețe. Cercul acestor idei a devenit pentru mine un fel de primă dragoste în știință, nimic altceva nu m-a captivat atât de mult și probabil că nu o va face niciodată. M-am apropiat foarte încet de teoria modernă a atomului. Contradicțiile sale interioare sună ca niște disonanțe stridente în comparație cu consistența pură, inexorabil de clară a gândirii lui Boltzmann. A fost o vreme când am fost pe punctul de a fugi, dar, îndemnat de Exner și Kohlrausch, am găsit salvarea în doctrina culorii.
Primele publicații ale lui Schrödinger despre teoria atomică și spectrală au apărut abia la începutul anilor 1920, după ce i-a cunoscut personal pe Arnold Sommerfeld și Wolfgang Pauli și s-a mutat să lucreze în Germania, care era centrul dezvoltării noii fizici. În ianuarie 1921, Schrödinger a finalizat prima sa lucrare pe această temă, care se referea, în cadrul teoriei Bohr-Sommerfeld, la influența interacțiunii electronice asupra anumitor caracteristici ale spectrelor metalelor alcaline. De un interes deosebit pentru el a fost introducerea considerațiilor relativiste în teoria cuantică. În toamna anului 1922 a analizat orbitele electronilor din atom din punct de vedere geometric, folosind metodele celebrului matematician Hermann Weyl. Această lucrare, în care s-a demonstrat că orbitele cuantice pot fi comparate cu anumite proprietăți geometrice, a fost un pas important care a anticipat anumite caracteristici ale mecanicii ondulatorii. La începutul aceluiași an, Schrödinger obținuse o formulă pentru efectul Doppler relativist pentru liniile spectrale, pe baza ipotezei cuantelor de lumină și a considerațiilor privind conservarea energiei și a momentului. Cu toate acestea, el avea mari îndoieli cu privire la validitatea acestor ultime considerații în microcosmos. Era apropiat de ideea profesorului său Exner privind natura statistică a legilor de conservare și, prin urmare, a acceptat cu entuziasm apariția în primăvara anului 1924 a unui articol al lui Bohr, Kramers și Slater, care sugera posibilitatea încălcării acestor legi în procesele atomice individuale (de exemplu, în procesele de emisie de radiații). Deși experimentele lui Hans Geiger și Walter Bothe au demonstrat în curând incompatibilitatea acestei ipoteze cu experiența, ideea energiei ca un concept statistic l-a atras pe Schrödinger pe tot parcursul vieții sale și a fost discutată de acesta în mai multe rapoarte și publicații.
Impulsul imediat pentru începutul dezvoltării mecanicii ondulatorii a fost faptul că, la începutul lunii noiembrie 1925, Schrödinger a luat cunoștință de disertația lui Louis de Broglie, care conținea ideea proprietăților ondulatorii ale materiei, și de articolul lui Einstein despre teoria cuantică a gazelor, în care era citată lucrarea savantului francez. Succesul activității lui Schrödinger în acest domeniu s-a datorat stăpânirii aparatului matematic adecvat, în special a metodelor de rezolvare a problemelor de valori proprii. Schrödinger a încercat să generalizeze undele de Broglie la cazul particulelor care interacționează, luând în considerare efectele relativiste, la fel ca savantul francez. După un timp, a reușit să reprezinte nivelurile de energie ca valori proprii ale unui operator. Cu toate acestea, verificarea pentru cazul celui mai simplu atom, atomul de hidrogen, a fost dezamăgitoare: rezultatele calculelor nu au coincis cu datele experimentale. Motivul a fost că, de fapt, Schrödinger a obținut ecuația relativistă, cunoscută acum sub numele de ecuația Klein-Gordon, care este valabilă numai pentru particule cu spin zero (la acea vreme nu se cunoștea încă spinul). După acest eșec, omul de știință a abandonat această lucrare și a revenit la ea abia după un timp, după ce a constatat că abordarea sa dă rezultate satisfăcătoare în aproximația nerelativistă.
În prima jumătate a anului 1926, comitetul de redacție al Annalen der Physik a primit patru părți din celebra lucrare a lui Schrödinger „Quantizarea ca problemă de valori proprii”. În prima parte (primită de redacție la 27 ianuarie 1926), pornind de la analogia optico-mecanică a lui Hamilton, autorul a derivat o ecuație de undă, cunoscută acum sub numele de ecuația lui Schrödinger independentă de timp (staționară), și a aplicat-o la găsirea nivelurilor energetice discrete ale atomului de hidrogen. Principalul avantaj al abordării sale, omul de știință a considerat că „regulile cuantice nu mai conțin misterioasa „cerință a integrabilității”: aceasta este acum trasabilă, ca să spunem așa, cu un pas mai adânc și își găsește justificarea în limitarea și unicitatea unei funcții spațiale”. Această funcție, numită mai târziu funcția de undă, a fost introdusă în mod formal ca o mărime legată logaritmic de acțiunea sistemului. Într-o a doua comunicare (primită la 23 februarie 1926), Schrödinger a abordat ideile generale care stau la baza metodologiei sale. Dezvoltând analogia opto-mecanică, a generalizat ecuația undelor și a ajuns la concluzia că viteza unei particule este egală cu viteza de grup a pachetului de unde. Potrivit savantului, în cazul general „este necesar să se descrie varietatea proceselor posibile, pe baza ecuației undelor, mai degrabă decât pe baza ecuațiilor de bază ale mecanicii, care pentru a explica esența microstructurii mișcării mecanice este la fel de nepotrivită ca și optica geometrică pentru a explica difracția. În cele din urmă, Schrödinger a folosit teoria sa pentru a rezolva unele probleme particulare, în special problema oscilatorului armonic, obținând o soluție în concordanță cu rezultatele mecanicii matriceale a lui Heisenberg.
În introducerea celei de-a treia părți a lucrării (primită la 10 mai 1926), termenul „mecanica undelor” (Wellenmechanik) a apărut pentru prima dată pentru a se referi la abordarea dezvoltată de Schrödinger. Generalizând metoda dezvoltată de Lord Rayleigh în teoria oscilațiilor acustice, omul de știință austriac a dezvoltat o modalitate de a obține soluții aproximative ale unor probleme complexe în cadrul teoriei sale, cunoscută sub numele de teoria perturbațiilor independente de timp. El a aplicat această metodă pentru a descrie efectul Stark pentru atomul de hidrogen și a obținut o bună concordanță cu datele experimentale. În a patra sa comunicare (primită la 21 iunie 1926), a formulat ecuația numită ulterior ecuația nestaționară (în timp) a lui Schrödinger și a folosit-o pentru a dezvolta o teorie a perturbațiilor dependente de timp. Ca exemplu, a luat în considerare problema dispersiei și a discutat chestiuni conexe, în special în cazul unui potențial de perturbație periodică în timp, a dedus existența frecvențelor Raman în radiația secundară. În aceeași lucrare a fost prezentată o generalizare relativistă a ecuației de bază a teoriei, care fusese derivată de Schrödinger într-un stadiu timpuriu al lucrului (ecuația Klein-Gordon).
Lucrarea lui Schrödinger a atras imediat după apariție atenția celor mai importanți fizicieni din lume și a fost întâmpinată cu entuziasm de oameni de știință precum Einstein, Planck și Sommerfeld. A părut surprinzător faptul că descrierea prin intermediul ecuațiilor diferențiale continue a dat aceleași rezultate ca și mecanica matricială, cu formalismul său algebric neobișnuit și complicat și cu dependența de discretizarea liniilor spectrale cunoscute din experiență. Mecanica ondulatorie, apropiată în spirit de mecanica continuă clasică, părea preferabilă pentru mulți oameni de știință. În special, Schrödinger însuși a fost critic la adresa teoriei matriciale a lui Heisenberg: „Desigur, știam despre teoria sa, dar am fost descurajat, dacă nu chiar respins, mi se păreau foarte dificile metodele de algebră transcendentală și lipsa de claritate. Cu toate acestea, Schrödinger a fost convins de echivalența formală a formalismelor mecanicii ondulatorii și a mecanicii matriceale. Dovada acestei echivalențe a fost dată de el într-un articol intitulat „On the relation of Heisenberg-Borne-Jordan quantum mechanics to mine”, primit de editorii revistei Annalen der Physik la 18 martie 1926. El a arătat că orice ecuație a mecanicii ondulatorii poate fi reprezentată sub formă de matrice și, invers, se poate trece de la matrici date la funcții de undă. În mod independent, legătura dintre cele două forme de mecanică cuantică a fost stabilită de Carl Eckart și Wolfgang Pauli.
Importanța mecanicii ondulatorii a lui Schrödinger a fost imediat conștientizată de comunitatea științifică, iar în primele luni de la apariția lucrărilor de bază în diverse universități din Europa și America au început activități de studiere și aplicare a noii teorii la diverse probleme particulare. Discursurile ținute de Schrödinger la reuniunile Societății Germane de Fizică din Berlin și München în vara anului 1926, precum și un amplu turneu în America întreprins de acesta în perioada decembrie 1926 – aprilie 1927, au contribuit la propagarea ideilor mecanicii ondulatorii. În timpul acestei călătorii a ținut 57 de prelegeri la diferite instituții științifice din SUA.
La scurt timp după apariția lucrărilor fundamentale ale lui Schrödinger, formalismul convenabil și coerent descris în acestea a început să fie utilizat pe scară largă pentru a rezolva o mare varietate de probleme din teoria cuantică. Cu toate acestea, formalismul în sine nu era încă suficient de clar la acea vreme. Una dintre principalele întrebări puse de lucrarea fundamentală a lui Schrödinger a fost aceea de a afla ce vibrează în atom, adică problema semnificației și a proprietăților funcției de undă. În prima parte a articolului său a considerat-o ca fiind o funcție reală, cu o singură valoare și pretutindeni dublu diferențiabilă, însă în ultima parte admite posibilitatea unor valori complexe pentru ea. Pătratul modulului acestei funcții a fost tratat ca o măsură a distribuției densității de sarcină electrică în spațiul de configurare. Omul de știință credea că acum particulele pot fi reprezentate ca pachete de unde, compuse în mod corespunzător dintr-un set de funcții proprii, și, astfel, se poate renunța complet la reprezentările corpusculare. Imposibilitatea unei astfel de explicații a devenit foarte curând evidentă: în cazul general, pachetele de unde se estompează inevitabil, ceea ce este în contradicție cu comportamentul evident corpuscular al particulelor în experimentele de împrăștiere a electronilor. Soluția la această problemă a fost dată de Max Born, care a propus o interpretare probabilistică a funcției de undă.
Pentru Schrödinger, această interpretare statistică, care contrazicea ideile sale despre undele reale ale mecanicii cuantice, era total inacceptabilă, deoarece lăsa în vigoare salturi cuantice și alte elemente de discontinuitate, de care el dorea să scape. Respingerea de către omul de știință a noii interpretări a rezultatelor sale a fost cel mai clar demonstrată într-o discuție cu Niels Bohr, care a avut loc în octombrie 1926, în timpul unei vizite la Schrödinger la Copenhaga. Werner Heisenberg, martor la aceste evenimente, a scris mai târziu:
Discuția dintre Bohr și Schrödinger a început încă din gara din Copenhaga și a continuat zilnic, de la primele ore ale dimineții până seara târziu. Schrödinger a rămas acasă la Bohr, astfel încât, din cauza unor circumstanțe pur exterioare, discuția nu a putut fi întreruptă… După câteva zile, Schrödinger s-a îmbolnăvit, probabil din cauza unui efort extrem; febra și o răceală l-au făcut să se culce la pat. Frau Bohr l-a îngrijit, aducându-i ceai și dulciuri, dar Niels Bohr s-a așezat pe marginea patului și l-a implorat pe Schrödinger: „Trebuie totuși să înțelegeți că…”… Atunci nu s-a putut ajunge la o înțelegere adevărată, deoarece niciuna dintre părți nu a putut oferi o interpretare completă și coerentă a mecanicii cuantice.
O astfel de interpretare, care se baza pe tratamentul probabilistic al funcției de undă, pe principiul incertitudinii lui Heisenberg și pe principiul adiționalității lui Bohr, a fost formulată în 1927 și a devenit cunoscută sub numele de interpretarea de la Copenhaga. Cu toate acestea, Schrödinger nu a putut accepta acest lucru și, până la sfârșitul vieții sale, a susținut necesitatea unei reprezentări vizuale a mecanicii ondulatorii. Cu toate acestea, cu ocazia unei vizite la Copenhaga, el a remarcat că, în ciuda tuturor diferențelor științifice, „relația cu Bohr și mai ales cu Heisenberg … a fost absolut, fără îndoială, prietenoasă și cordială”.
După ce a finalizat formalismul mecanicii ondulatorii, Schrödinger a reușit să îl folosească pentru a obține o serie de rezultate private importante. Până la sfârșitul anului 1926, acesta își folosise deja metoda pentru a descrie efectul Compton și a încercat, de asemenea, să combine mecanica cuantică și electrodinamica. Pornind de la ecuația Klein-Gordon, Schrödinger a obținut o expresie pentru tensorul energie-momentum și legea de conservare corespunzătoare pentru materia și undele electromagnetice combinate. Cu toate acestea, aceste rezultate, ca și ecuația originală, s-au dovedit a fi inaplicabile electronului, deoarece nu permiteau luarea în considerare a spinului acestuia (acest lucru a fost făcut mai târziu de Paul Dirac, care a derivat faimoasa sa ecuație). Abia mulți ani mai târziu a devenit clar că rezultatele obținute de Schrödinger erau valabile pentru particule cu spin zero, cum ar fi mezonii. În 1930 a obținut o expresie generalizată a relației de incertitudine Heisenberg pentru orice pereche de mărimi fizice (observabile). În același an, a integrat pentru prima dată ecuația lui Dirac pentru electronul liber, ajungând la concluzia că mișcarea acestuia este descrisă de suma unei mișcări rectilinii uniforme și a unei mișcări de tremur de înaltă frecvență (Zitterbewegung) de amplitudine mică. Acest fenomen se explică prin interferența dintre părțile cu energie pozitivă și negativă ale pachetului de unde corespunzător electronului. În 1940-1941, în cadrul mecanicii ondulatorii (adică al reprezentării lui Schrödinger), Schrödinger a dezvoltat în detaliu o metodă de factorizare pentru rezolvarea problemelor legate de valorile proprii. Esența acestei abordări constă în reprezentarea hamiltonianului sistemului ca un produs a doi operatori.
Schrödinger a revenit de mai multe ori asupra criticilor aduse diferitelor aspecte ale interpretării de la Copenhaga începând cu sfârșitul anilor 1920, discutând aceste probleme cu Einstein, cu care erau colegi la Universitatea din Berlin la acea vreme. Comunicarea lor pe această temă a continuat și în anii următori prin corespondență, care s-a intensificat în 1935, după celebra lucrare Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) privind caracterul incomplet al mecanicii cuantice. Într-o scrisoare adresată lui Einstein (19 august 1935), precum și într-un articol trimis pe 12 august în revista Naturwissenschaften, a prezentat primul experiment mental, care a devenit cunoscut sub numele de paradoxul pisicii lui Schrödinger. Esența paradoxului, potrivit lui Schrödinger, consta în faptul că incertitudinea la nivel atomic putea duce la incertitudine la scară macroscopică (un „amestec” de pisică vie și moartă). Acest lucru nu satisface cerința de definire a stărilor macroobiectelor independent de observarea lor și, în consecință, „ne împiedică să acceptăm în acest mod naiv „modelul neclar” [adică interpretarea standard a mecanicii cuantice] ca imagine a realității”. Einstein a văzut în acest experiment mental o indicație că funcția de undă este relevantă pentru descrierea unui ansamblu statistic de sisteme și nu a unui singur microsistem. Schrödinger nu a fost de acord, considerând că funcția de undă are o relație directă cu realitatea și nu cu descrierea sa statistică. În același articol, el a analizat și alte aspecte ale teoriei cuantice (cum ar fi problema măsurării) și a ajuns la concluzia că mecanica cuantică „este încă doar un truc convenabil, care, totuși, a dobândit… o influență extrem de mare asupra viziunii noastre fundamentale asupra naturii”. Alte reflecții asupra paradoxului EPR l-au condus pe Schrödinger la dificila problemă a încurcăturii cuantice. El a reușit să demonstreze teorema matematică generală conform căreia, după divizarea unui sistem în părți, funcția de undă totală a acestora nu este un simplu produs al funcțiilor subsistemelor individuale. Potrivit lui Schrödinger, acest comportament al sistemelor cuantice este un dezavantaj esențial al teoriei și un motiv pentru a o îmbunătăți. Deși argumentele lui Einstein și Schrödinger nu au reușit să zdruncine poziția susținătorilor interpretării standard a mecanicii cuantice, reprezentată mai ales de Bohr și Heisenberg, ele au stimulat o clarificare a unor aspecte de importanță fundamentală ale acesteia și chiar au condus la o discuție asupra problemei filosofice a realității fizice.
În 1927, Schrödinger a propus așa-numitul concept de rezonanță al interacțiunilor cuantice, bazat pe ipoteza unui schimb continuu de energie între sisteme cuantice cu frecvențe naturale apropiate. Totuși, această idee, în ciuda tuturor speranțelor autorului, nu a putut înlocui conceptul de stări staționare și tranziții cuantice. În 1952, în articolul „Există salturi cuantice?”, a revenit la conceptul de rezonanță, criticând interpretarea probabilistă. Într-un răspuns detaliat la observațiile conținute în această lucrare, Max Born a ajuns la următoarea concluzie
…aș dori să spun că eu consider mecanica ondulatorie a lui Schrödinger ca fiind una dintre cele mai remarcabile realizări din istoria fizicii teoretice… Sunt departe de a spune că interpretarea cunoscută astăzi este perfectă și definitivă. Aplaud atacul lui Schrödinger la adresa indiferenței satisfăcute a multor fizicieni care acceptă interpretarea modernă doar pentru că funcționează, fără a se îngrijora de acuratețea raționamentului. Cu toate acestea, nu cred că articolul lui Schrödinger a avut o contribuție pozitivă la rezolvarea dificultăților filosofice.
Citește și, biografii – Teodora I
Electromagnetismul și relativitatea generală
Schrödinger a făcut cunoștință cu lucrările lui Einstein privind relativitatea generală (RG) în Italia, pe malul Golfului Trieste, unde unitatea sa militară era staționată în timpul Primului Război Mondial. A detaliat formalismul matematic (calculul tensorial) și semnificația fizică a noii teorii, iar în 1918 a publicat două mici lucrări cu propriile rezultate, în special a participat la discuția despre energia câmpului gravitațional în cadrul RG. Cercetătorul a revenit la subiectele relativiste generale abia la începutul anilor 1930, când a încercat să analizeze comportamentul undelor de materie în spațiu-timp curbat. Cea mai fructuoasă perioadă în care Schrödinger a studiat gravitația a fost cea în care a lucrat la Dublin. În special, a obținut o serie de rezultate specifice în modelul cosmologic de Sitter, inclusiv o referire la procesele de producere a materiei într-un astfel de model al unui univers în expansiune. În anii 1950, a scris două cărți despre RG și cosmologie, Spacetime Structure (1950) și The Expanding Universe (1956).
Un alt punct central al activității lui Schrödinger a fost încercarea de a crea o teorie a câmpului unificat prin combinarea teoriei gravitației și a electrodinamicii. Această activitate a fost imediat precedată, începând cu anul 1935, de studiul cercetătorului austriac asupra unei generalizări neliniare a ecuațiilor lui Maxwell. Scopul acestei generalizări, întreprinsă pentru prima dată de Gustav Mie (1912) și mai târziu de Max Born și Leopold Infeld (1934), a fost de a limita mărimea câmpului electromagnetic la distanțe mici, ceea ce ar trebui să asigure o valoare finită a energiei intrinseci a particulelor încărcate. În această abordare, sarcina electrică este tratată ca o proprietate intrinsecă a câmpului electromagnetic. Din 1943, Schrödinger a continuat încercările lui Weyl, Einstein și Arthur Eddington de a obține o ecuație de câmp unificată din principiul minimei acțiuni prin alegerea corectă a formei lagrangiane în cadrul geometriei afine. Limitându-se, ca și predecesorii săi, la o considerație pur clasică, Schrödinger a propus introducerea unui al treilea câmp care să compenseze dificultatea de a combina gravitația și electromagnetismul, reprezentat în forma Born – Infeld. El a asociat acest al treilea câmp cu forțele nucleare, al căror purtător era considerat la acea vreme a fi ipoteticul mezon. În special, introducerea unui al treilea câmp în teorie a permis păstrarea invarianței gauge. În 1947, Schrödinger a făcut o altă încercare de a unifica câmpurile electromagnetic și gravitațional prin selectarea unei noi forme a Lagrangianului și prin derivarea unor noi ecuații de câmp. Aceste ecuații conțineau o legătură între electromagnetism și gravitație, despre care savantul a crezut că ar putea fi responsabilă pentru generarea câmpurilor magnetice de către masele în rotație, cum ar fi Soarele sau Pământul. Problema, însă, era că ecuațiile nu permiteau revenirea la un câmp electromagnetic pur atunci când gravitația era „oprită”. În ciuda eforturilor depuse, numeroasele probleme cu care se confruntă teoria nu au fost niciodată rezolvate. Schrödinger, ca și Einstein, nu a reușit să creeze o teorie a câmpului unificat prin geometrizarea câmpurilor clasice, iar la mijlocul anilor 1950 s-a retras din această activitate. Potrivit lui Otto Hittmair, unul dintre colaboratorii de la Dublin ai lui Schrödinger, „speranțele mari au fost înlocuite de o dezamăgire evidentă în această perioadă a vieții marelui om de știință”.
Citește și, biografii – Camillo Benso Conte de Cavour
„Ce este viața?”
Crearea mecanicii cuantice a oferit o bază teoretică solidă pentru chimie, de unde a derivat explicația modernă a naturii legăturilor chimice. Dezvoltarea chimiei, la rândul său, a avut o influență profundă asupra formării biologiei moleculare. Celebrul om de știință Linus Pauling a scris în acest sens:
În opinia mea, se poate spune că Schrödinger, prin formularea ecuației undelor, este principalul responsabil pentru biologia modernă.
Contribuția imediată a lui Schrödinger la biologie este cartea sa Ce este viața? (1944), bazat pe prelegeri ținute la Trinity College Dublin în februarie 1943. Aceste prelegeri și cartea au fost inspirate de un articol de Nikolai Timofeev-Ressovsky, Karl Zimmer și Max Delbrück, publicat în 1935 și dat lui Schrödinger de Paul Ewald la începutul anilor 1940. Această lucrare a fost dedicată studiului mutațiilor genetice care apar sub influența razelor X și gamma și pentru a căror explicație autorii au elaborat teoria țintelor. Deși la acea vreme nu se cunoștea încă natura genelor ereditare, o viziune a problemei mutagenezei din punctul de vedere al fizicii atomice a permis identificarea unor modele generale în acest proces. Lucrarea lui Timofeev-Zimmer-Delbrück a stat la baza cărții lui Schrödinger, care a atras o atenție deosebită din partea tinerilor fizicieni. Unii dintre ei (de exemplu, Maurice Wilkins) au fost influențați de aceasta și au decis să se apuce de biologie moleculară.
Primele câteva capitole din „Ce este viața?” sunt dedicate unei prezentări generale a informațiilor despre mecanismele eredității și mutațiilor, inclusiv ideile lui Timofeev, Zimmer și Delbrück. Ultimele două capitole conțin gândurile lui Schrödinger despre natura vieții. Într-unul dintre ele, autorul a introdus conceptul de entropie negativă (posibil de la Boltzmann), pe care organismele vii trebuie să o obțină din lumea exterioară pentru a compensa creșterea entropiei care le conduce la echilibru termodinamic și, prin urmare, la moarte. Potrivit lui Schrödinger, aceasta este una dintre principalele diferențe dintre viață și natura non-vie. Potrivit lui Pauling, conceptul de entropie negativă, formulat în lucrarea lui Schrödinger fără rigoarea și claritatea cuvenite, nu adaugă practic nimic la înțelegerea fenomenului vieții. Francis Simon a subliniat, la scurt timp după publicarea cărții, că energia liberă trebuie să joace un rol mult mai important pentru organisme decât entropia. În edițiile ulterioare, Schrödinger a ținut cont de această observație, notând importanța energiei libere, dar a lăsat neschimbată discuția despre entropie în acest „capitol înșelător”, după cum a spus laureatul Premiului Nobel Max Perutz.
În ultimul capitol, Schrödinger a revenit la ideea sa, care se regăsește în întreaga carte, potrivit căreia mecanismul de funcționare a organismelor vii (reproductibilitatea lor exactă) este incompatibil cu legile termodinamicii statistice (aleatorismul la nivel molecular). În opinia lui Schrödinger, descoperirile geneticii sugerează că nu există loc pentru legile probabiliste care trebuie să se supună comportamentului moleculelor individuale; studiul materiei vii poate duce astfel la apariția unor noi legi neclasice (dar deterministe) ale naturii. Pentru a rezolva această problemă, Schrödinger a apelat la faimoasa sa ipoteză a genei ca fiind un cristal unidimensional aperiodic, revenind la lucrările lui Delbrück (acesta din urmă a scris despre polimeri). Poate că cristalul molecular aperiodic în care este scris „programul vieții” este cel care evită dificultățile asociate cu mișcarea termică și dezordinea statistică. Cu toate acestea, așa cum a arătat dezvoltarea ulterioară a biologiei moleculare, legile existente ale fizicii și chimiei au fost suficiente pentru dezvoltarea acestui domeniu de cunoaștere: dificultățile invocate de Schrödinger sunt rezolvate prin principiul complementarității și prin cataliză enzimatică, care permite producerea unor cantități mari de o anumită substanță. Recunoscând rolul lui „Ce este viața?” în popularizarea ideilor de genetică, Max Perutz a concluzionat
…O examinare atentă a cărții sale și a literaturii conexe mi-a arătat că ceea ce era corect în cartea sa nu era original, iar mare parte din ceea ce era original nu se știa că era corect în momentul în care cartea a fost scrisă. În plus, cartea ignoră unele descoperiri cruciale care au fost publicate înainte de a fi tipărită.
În 1960, Schrödinger și-a amintit de perioada de după încheierea Primului Război Mondial:
Intenționam să predau fizică teoretică, luând ca model excelentele cursuri ale profesorului meu preferat, Fritz Hasenörl, care a murit în război. În rest, intenționam să studiez filozofia. În această perioadă am aprofundat lucrările lui Spinoza, Schopenhauer, Richard Zemon și Richard Avenarius. Am fost obligat să rămân cu fizica teoretică și, spre surprinderea mea, uneori a ieșit ceva din ea.
Abia după sosirea sa la Dublin a putut să acorde suficientă atenție problemelor filosofice. Din pana sa au ieșit o serie de lucrări, nu numai despre probleme filosofice ale științei, ci și de natură filosofică generală – Science and Humanism (1952), Nature and the Greeks (1954), Mind and Matter (1958) și My World View, un eseu pe care l-a terminat cu puțin timp înainte de moarte. Schrödinger a acordat o atenție deosebită filosofiei antice, care l-a atras prin unitatea ei și prin importanța pe care o putea juca în rezolvarea problemelor modernității. În acest sens, el a scris:
Printr-o încercare serioasă de a ne reîntoarce în mediul intelectual al gânditorilor antici, care erau mult mai puțin cunoscători ai comportamentului real al naturii, dar și, adesea, mult mai puțin plini de prejudecăți, ne putem recăpăta libertatea de gândire de la ei, fie și numai pentru a o folosi, cu o mai bună cunoaștere a faptelor, pentru a corecta greșelile lor timpurii, care încă ne pot pune în dificultate.
În scrierile sale, bazându-se, de asemenea, pe moștenirea filosofiei indiene și chineze, Schrödinger a încercat să adopte o viziune unitară asupra științei și religiei, a societății umane și a problemelor etice; problema unității a reprezentat unul dintre principalele motive ale activității sale filosofice. În lucrări care pot fi clasificate ca filosofie a științei, a subliniat legătura strânsă dintre știință și dezvoltarea societății și a culturii în general, a discutat probleme ale teoriei cunoașterii, a participat la dezbaterea privind problema cauzalității și modificarea acestui concept în lumina noii fizici. O serie de cărți și culegeri de articole au fost consacrate discuției și analizei unor aspecte specifice ale viziunilor filosofice ale lui Schrödinger cu privire la diverse probleme. Deși Karl Popper l-a numit idealist, în scrierile sale Schrödinger a apărat în mod constant posibilitatea de a studia natura în mod obiectiv:
Există o opinie științifică larg răspândită conform căreia o imagine obiectivă a lumii, așa cum era înțeleasă anterior, este imposibil de obținut. Doar optimiștii dintre noi (printre care mă număr și eu) cred că aceasta este o exaltare filosofică, un semn de lașitate în fața crizei.
Citește și, batalii – Giorgio de Chirico
Câteva lucrări în traducere rusă
sursele
