Erwin Schrödinger
gigatos | februari 1, 2022
Sammanfattning
Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger (12 augusti 1887-4 januari 1961 i Wien) var en österrikisk teoretisk fysiker och en av uppfinnarna av kvantmekaniken. Nobelpristagare i fysik (1933). Medlem av Österrikes vetenskapsakademi (1956) och flera vetenskapsakademier i världen, inklusive utländsk medlem av Sovjetunionens vetenskapsakademi (1934).
Schrödinger hade ett antal grundläggande resultat inom kvantteorin som utgjorde grunden för vågmekaniken: han formulerade vågekvationerna (stationär och tidsberoende Schrödingerekvation), visade att den formalism han utvecklade är identisk med matrismekaniken, utvecklade den vågmekaniska teorin om störningar och fick lösningar på vissa specifika problem. Schrödinger föreslog en originell behandling av vågfunktionens fysikaliska innebörd; senare kritiserade han upprepade gånger den allmänt accepterade Köpenhamnstolkningen av kvantmekaniken (Schrödingers kattparadox etc.). Han är också författare till ett stort antal arbeten inom olika områden av fysiken: statistisk mekanik och termodynamik, dielektrisk fysik, färgteori, elektrodynamik, allmän relativitetsteori och kosmologi. I ”Vad är livet?” Schrödinger tog sig an genetiska problem och betraktade fenomenet liv ur fysikens perspektiv. Han ägnade stor uppmärksamhet åt filosofiska aspekter av vetenskap, forntida och österländsk filosofi, etik och religion.
Läs också: biografier – Kambyses II
Ursprung och utbildning (1887-1910)
Erwin Schrödinger var det enda barnet i en rik och kultiverad wienerfamilj. Hans far Rudolf Schrödinger, en välmående ägare av en linoleum- och vaxduksfabrik, var intresserad av vetenskap och var länge vice ordförande i Wiens botaniska och zoologiska sällskap. Erwins mamma Georgina Emilie Brenda var dotter till kemisten Alexander Bauer, vars föreläsningar Rudolf Schrödinger lyssnade till när han studerade vid det kejserliga och kungliga tekniska universitetet i Wien. Familjemiljön och umgänget med högutbildade föräldrar bidrog till att unga Erwin fick många olika intressen. Fram till elva års ålder fick han hemundervisning och 1898 skrev han in sig på det prestigefyllda Öffentliches Academisches Gymnasium (akademiskt gymnasium), där han huvudsakligen studerade humaniora. Schrödinger gjorde sina studier bra och blev bäst i varje klass. Mycket tid ägnades åt att läsa och lära sig främmande språk. Hans mormor var engelska, så han behärskade det språket från tidig ålder. Han älskade att gå på teater, särskilt uppskattade han Franz Grilparzers pjäser som spelades på Burgtheater.
Efter att ha klarat skolavslutningen med bravur skrev Erwin in sig vid Wiens universitet hösten 1906, där han valde att studera matematik och fysik. Franz Exner hade ett stort inflytande på Schrödingers bildning som vetenskapsman genom att föreläsa i fysik och betona de metodologiska och filosofiska frågorna inom vetenskapen. Erwin utvecklade ett intresse för fysikens teoretiska problem efter att ha träffat Friedrich Hasenörl, Ludwig Boltzmanns efterträdare vid institutionen för teoretisk fysik. Det var från Hasenöhrl som den blivande vetenskapsmannen lärde sig om de aktuella vetenskapliga problemen och svårigheterna i den klassiska fysiken när man försökte lösa dem. Under sin studietid blev Schrödinger mycket skicklig i fysikens matematiska metoder, men hans avhandlingsarbete var experimentellt. Den ägnades åt luftfuktighetens inverkan på de elektriska egenskaperna hos ett antal isolerande material (glas, ebonit och bärnsten) och utfördes under Egon Schweidlers överinseende i Exners laboratorium. Den 20 maj 1910, efter att ha försvarat sin avhandling och klarat de muntliga examinationerna, tilldelades Schrödinger filosofie doktorsexamen.
Läs också: historia-sv – Joan Bennett
Början av en akademisk karriär (1911-1921)
I oktober 1911, efter ett års tjänstgöring i den österrikiska armén, återvände Schrödinger till det andra institutet för fysik vid Wiens universitet som Exners assistent. Han undervisade i fysik och deltog också i den experimentella forskning som utfördes i Exners laboratorium. År 1913 ansökte Schrödinger om att bli privatlärare, och efter att ha genomgått alla relevanta förfaranden (inlämning av en vetenskaplig artikel, en ”provföreläsning” etc.) godkände ministeriet honom i början av 1914 för sin tjänstgöring (habilitering). Första världskriget försenade Schrödingers undervisning med några år. Den unge fysikern blev inkallad till armén och tjänstgjorde i artilleriet på de relativt lugna delarna av den österrikiska sydvästfronten: vid Raibl, Komarom, Prosecco och runt Trieste. År 1917 utsågs han till lärare i meteorologi vid officersskolan i Wiener Neustadt. Detta sätt att arbeta gav honom tillräckligt med tid för att läsa facklitteratur och arbeta med vetenskapliga problem.
I november 1918 återvände Schrödinger till Wien, och vid samma tidpunkt erbjöds han en tjänst som extraordinär professor i teoretisk fysik vid universitetet i Tjernivtsi. Efter det österrikisk-ungerska imperiets sammanbrott låg den staden dock i ett annat land, så möjligheten gick förlorad. Den svåra ekonomiska situationen i landet, låga löner och familjeföretagets konkurs tvingade honom att leta efter ett nytt jobb, även utomlands. Ett lämpligt tillfälle erbjöds hösten 1919 när Max Wien, som ledde det fysikaliska institutet vid universitetet i Jena, bjöd in Schrödinger att bli hans assistent och biträdande professor i teoretisk fysik. Den österrikiska författaren accepterade gärna erbjudandet, och i april 1920 flyttade han till Jena (strax efter sitt giftermål). Schrödinger stannade bara fyra månader i Jena och flyttade snart till Stuttgart som hedersprofessor vid den lokala tekniska högskolan (i dag universitetet i Stuttgart). En betydande löneökning var en viktig faktor i samband med den stigande inflationen. Mycket snart började dock andra institutioner – universiteten i Breslau, Kiel, Hamburg och Wien – erbjuda ännu bättre villkor och jobb som professor i teoretisk fysik. Schrödinger valde det förstnämnda och lämnade Stuttgart efter bara en termin. Han undervisade i Breslau under sommarsemestern och bytte sedan jobb igen i slutet av samma termin och tog över den prestigefyllda professuren i teoretisk fysik vid universitetet i Zürich.
Läs också: biografier – Constantius I Chlorus
Zürich till Berlin (1921-1933)
Schrödinger flyttade till Zürich sommaren 1921. Livet här var mer stabilt ekonomiskt, de närliggande bergen gav forskaren, som älskade bergsklättring och skidåkning, bekväma möjligheter till avkoppling, och sällskapet med de berömda kollegorna Peter Debye, Paul Scherrer och Hermann Weil, som arbetade vid Zürichs närliggande polytekniska skola, skapade den atmosfär som behövdes för vetenskaplig kreativitet. Hans tid i Zürich stördes 1921-1922 av en allvarlig sjukdom. Schroedinger fick diagnosen lungtuberkulos och bodde i nio månader i kurorten Arosa i de schweiziska alperna. Ur kreativ synvinkel var åren i Zürich mest fruktbara för Schrödinger, som skrev sina klassiska verk om vågmekanik här. Weil är känd för att ha varit till stor hjälp för att övervinna hans matematiska svårigheter.
Den berömmelse som Schrödingers banbrytande arbete gav honom gjorde honom till en av huvudkandidaterna till den prestigefyllda posten som professor i teoretisk fysik vid Berlins universitet, som blev ledig efter Max Plancks avgång. Efter Arnold Sommerfelds avslag och efter att ha övervunnit sina tvivel om huruvida han skulle lämna sitt älskade Zürich, accepterade Schrödinger erbjudandet och den 1 oktober 1927 började han sin nya tjänst. I Berlin fann den österrikiske fysikern vänner och medarbetare i Max Planck, Albert Einstein och Max von Laue, som delade hans konservativa åsikter om kvantmekaniken och inte erkände dess Köpenhamnstolkning. Vid universitetet föreläste Schrödinger om olika grenar av fysiken, ledde seminarier, ledde fysikkolloquiumet, deltog i organisationen av evenemang, men i allmänhet stod han utanför, vilket framgår av bristen på studenter. Viktor Weisskopf, som en gång arbetade som Schrödingers assistent, påpekade att Schrödinger ”spelade rollen som en utomstående vid universitetet”.
Läs också: biografier – Jean Dubuffet
Oxford-Graz-Gent (1933-1939)
Schrödinger beskrev tiden i Berlin som ”de vackra åren då jag studerade och lärde mig”. Den tiden tog slut 1933, när Hitler kom till makten. Sommaren samma år beslöt den redan medelålders vetenskapsmannen, som inte längre ville stå under den nya regimens styre, att byta plats igen. Det bör noteras att han trots sin negativa inställning till nazismen aldrig uttryckte den öppet och att han inte ville blanda sig i politiken, och att upprätthålla sin opolitiska karaktär i Tyskland vid den tiden var nästan omöjligt. Schroedinger själv förklarade skälen till sin avgång och sade: ”Jag står inte ut med att bli störd av politik. Den brittiske fysikern Frederick Lindeman (senare Lord Cherwell), som var på besök i Tyskland vid den tiden, bjöd in Schrödinger till Oxford University. Efter att ha åkt på sommarsemester i Sydtyrolen återvände vetenskapsmannen inte till Berlin och i oktober 1933 anlände han till Oxford tillsammans med sin fru. Strax efter sin ankomst fick han veta att han hade tilldelats Nobelpriset i fysik (tillsammans med Paul Dirac) ”för upptäckten av nya och fruktbara former av atomteori”. I en självbiografi som skrevs vid detta tillfälle gav Schrödinger följande bedömning av sin tankestil:
I mitt vetenskapliga arbete, liksom i livet i allmänhet, har jag aldrig följt någon allmän linje, och jag har inte heller följt ett vägledande program under lång tid. Även om jag är mycket dålig på lagarbete, tyvärr även med studenter, har mitt arbete ändå aldrig varit helt självständigt, eftersom mitt intresse för ett ämne alltid är beroende av andras intresse för samma ämne. Jag säger sällan det första ordet, men ofta det andra, eftersom impulsen till det oftast kommer från en önskan att protestera eller korrigera…
I Oxford blev Schrödinger medlem av Magdalen College, utan undervisningstjänst, och tillsammans med andra emigranter fick han bidrag från Imperial Chemical Industry. Han lyckades dock aldrig vänja sig vid den speciella miljön vid ett av Englands äldsta universitet. En av orsakerna var bristen på intresse för modern teoretisk fysik i Oxford, som huvudsakligen var inriktad på undervisning i traditionell humaniora och teologi, vilket fick en vetenskapsman att känna sig oförtjänt högt uppsatt och ha en stor lön, vilket han ibland kallade ett slags allmosor. En annan aspekt av Schrödingers obehag i Oxford var det sociala livets särdrag, fullt av konventioner och formaliteter, som han erkände att de begränsade hans frihet. Detta förvärrades av hans ovanliga privat- och familjeliv, vilket orsakade en skandal i klerikala kretsar i Oxford. Schroedinger kom särskilt i konflikt med Clive Lewis, professor i engelskt språk och litteratur. Alla dessa problem, liksom avvecklingen av stipendieprogrammet för emigranter i början av 1936, ledde till att Schroedinger övervägde möjligheterna att göra karriär utanför Oxford. Efter ett besök i Edinburgh hösten 1936 accepterade han erbjudandet att återvända hem och bli professor i teoretisk fysik vid universitetet i Graz.
Schrödingers vistelse i Österrike varade inte länge: i mars 1938 annekterades landet av Nazityskland. På inrådan av universitetets rektor skrev Schrödinger ett brev om försoning med den nya regeringen, som publicerades den 30 mars i tidningen Tagespost i Graz och som möttes av negativa reaktioner från hans emigrerade kollegor. Dessa åtgärder hjälpte dock inte: vetenskapsmannen avskedades från sin tjänst på grund av politisk ”opålitlighet”, och han fick ett officiellt besked i augusti 1938. Eftersom Schrödinger visste att det snart skulle bli omöjligt att lämna landet lämnade han i all hast Österrike för att bege sig till Rom (det fascistiska Italien var det enda land som inte krävde visum på den tiden). Vid den här tiden hade han utvecklat ett förhållande till den irländske premiärministern Eamon de Valera, som var utbildad matematiker och som planerade att inrätta en motsvarighet till Princeton Institute for Higher Studies i Dublin. De Valera, som då var ordförande för Nationernas Förbunds församling i Genève, fick ett transitvisum för Schroedinger och hans fru så att de kunde resa genom Europa. På hösten 1938 anlände de till Oxford efter ett kort uppehåll i Schweiz. Medan institutet i Dublin byggdes upp gick forskaren med på att ta en tillfällig tjänst i Gent i Belgien, finansierad av Fondation Francqui. Det var här som andra världskriget bröt ut och kom ikapp honom. Tack vare de Valeras ingripande kunde Schrödinger, som efter Anschluss betraktades som en tysk medborgare (och därmed en fientlig stat), resa genom England och anlände till den irländska huvudstaden den 7 oktober 1939.
Läs också: historia-sv – Medicéerna
Dublin till Wien (1939-1961)
Lagstiftningen för Dublin Institute for Advanced Studies antogs av det irländska parlamentet i juni 1940. Schrödinger, som blev den första professorn i en av institutets två ursprungliga avdelningar, School of Theoretical Physics, utsågs också till dess första ordförande. När institutets övriga medlemmar, bland annat de välkända forskarna Walter Geitler, Lajos Janosz och Cornelius Lanzos samt många unga fysiker, sedan kom till, kunde de ägna sig helt åt forskning. Schrödinger organiserade ett permanent seminarium, höll föreläsningar vid universitetet i Dublin och tog initiativ till årliga sommarskolor vid institutet med deltagande av ledande europeiska fysiker. Under åren på Irland var hans huvudsakliga forskningsintressen gravitationsteorin och frågor i gränssnittet mellan fysik och biologi. Han var chef för institutionen för teoretisk fysik 1940-1945 och 1949-1956, då han bestämde sig för att återvända hem.
Även om Schrödinger fick flera erbjudanden om att flytta till Österrike eller Tyskland efter kriget, avböjde han dem eftersom han inte ville lämna sitt hemland. Det var först efter undertecknandet av det österrikiska statsfördraget och de allierade styrkornas tillbakadragande som han gick med på att återvända till sitt hemland. I början av 1956 undertecknade Österrikes president ett dekret som gav honom en professur i teoretisk fysik vid Wiens universitet. I april samma år återvände Schrödinger till Wien och tog ceremoniellt emot sin post och höll en föreläsning i närvaro av ett antal kändisar, däribland republikens president. Han var tacksam mot den österrikiska regeringen som hade ordnat så att han kunde återvända till den plats där hans karriär hade börjat. Två år senare lämnade den ofta sjuke forskaren slutligen universitetet och gick i pension. De sista åren av sitt liv tillbringade han huvudsakligen i den tyrolska byn Alpbach. Schrödinger dog av en förvärrad tuberkulos på ett sjukhus i Wien den 4 januari 1961 och begravdes i Alpbach.
Läs också: biografier – Leonardo Bruni
Personligt liv och fritidsintressen
Från och med våren 1920 var Schrödinger gift med Annemarie Bertel från Salzburg, som han träffade sommaren 1913 i Seecham när han utförde experiment om atmosfärisk elektricitet. Äktenskapet varade till slutet av vetenskapsmannens liv, trots parets regelbundna affärer ”vid sidan om”. Bland Annemaries älskare fanns hennes mans kollegor Paul Ewald och Hermann Weil. Schroedinger i sin tur hade många förbindelser med unga kvinnor, varav två fortfarande var tonåringar (med en av dem tillbringade han vintern 1925 i Arosa på semester och arbetade då intensivt med att skapa vågmekaniken). Även om Erwin och Annemarie inte hade några barn var Schrödinger känd för att ha flera barn utanför äktenskapet. En av dem hade en mor, Hilde March, hustru till Arthur March, en av Schrödingers österrikiska vänner, som blev Schrödingers ”andra hustru”. När han lämnade Tyskland 1933 kunde han ordna Oxford-finansiering inte bara för sig själv utan också för familjen March. Våren 1934 födde Hilde en dotter, Ruth Georgine March, med Schrödinger. Året därpå återvände marscherna till Innsbruck. En sådan liberal livsstil chockade de puritanska invånarna i Oxford, vilket var en av orsakerna till att Schrödinger kände sig obekväm där. Han fick ytterligare två utomäktenskapliga barn under sin tid i Dublin. Från 1940-talet och framåt blev Annemarie regelbundet inlagd på sjukhus på grund av depressioner.
Biografer och jämnåriga har ofta noterat Schrödingers mångsidiga intressen, hans djupa kunskaper i filosofi och historia. Han talade sex främmande språk (engelska, franska, spanska och italienska samt grekiska och latin), läste klassikerna i original och översatte dem, skrev poesi (en samling publicerades 1949) och ägnar sig åt skulptur.
Läs också: biografier – René Magritte
Tidiga och experimentella arbeten
I början av sin vetenskapliga karriär bedrev Schrödinger mycket teoretisk och experimentell forskning som låg i linje med hans lärare Franz Exners intressen – elektroteknik, atmosfärisk elektricitet och radioaktivitet, studier av dielektriska egenskaper. Samtidigt studerade den unge vetenskapsmannen aktivt rent teoretiska frågor inom klassisk mekanik, teorin om svängningar, teorin om Brownsk rörelse och matematisk statistik. På begäran av författarna till ”Handbook of Electricity and Magnetism” (Handbuch der Elektrizität und des Magnetismus) skrev han 1912 en stor översiktsartikel om ”Dielektricitet”, vilket var ett tecken på att hans arbete erkändes i den vetenskapliga världen. Samma år gav Schrödinger en teoretisk uppskattning av den sannolika höjdfördelningen av radioaktiva ämnen som krävs för att förklara den observerade radioaktiviteten i atmosfären, och i augusti 1913 utförde han motsvarande experimentella mätningar i Seeham, vilket bekräftade vissa av Victor Franz Hess slutsatser om att koncentrationen av sönderfallsprodukter inte var tillräcklig för att förklara den uppmätta joniseringen av atmosfären. Schrödinger tilldelades Haitingerpriset av den österrikiska vetenskapsakademin 1920 för detta arbete. Andra experimentella undersökningar som den unge vetenskapsmannen utförde 1914 var att kontrollera formeln för kapillärtryck i gasbubblor och att studera egenskaperna hos mjuka betastrålar som produceras av gammastrålar som faller på metallytor. Det senare arbetet utförde han tillsammans med sin experimentella vän Karl Wilhelm Friedrich Kohlrausch. 1919 utförde Schrödinger sitt sista fysiska experiment (han studerade koherensen hos strålar som sänds ut i en stor vinkel till varandra) och koncentrerade sig därefter på teoretisk forskning.
Läs också: biografier – Edgar Degas
Läran om färg
Exners laboratorium ägnade särskild uppmärksamhet åt färgvetenskap och fortsatte och utvecklade Thomas Jungs, James Clerk Maxwells och Hermann Helmholtz arbete på detta område. Schrödinger tog itu med den teoretiska sidan av saken och gjorde viktiga bidrag till färgläran. Resultaten av hans arbete presenterades i en lång artikel som publicerades i Annalen der Physik 1920. Forskaren utgick inte från en platt färgtriangel, utan från ett tredimensionellt färgrum, vars grundvektorer är de tre grundfärgerna. Rena spektralfärger lägger sig på en yta av en viss figur (färgkon), medan dess volym upptas av blandade färger (t.ex. vitt). Till varje konkret färg hör en radievektor i detta färgutrymme. Nästa steg i riktning mot så kallad högre kromometri var en strikt definition av vissa kvantitativa egenskaper (t.ex. ljusstyrka) för att objektivt kunna jämföra deras relativa värden för olika färger. För detta ändamål införde Schrödinger, i enlighet med Helmholtz” idé, Riemannska geometriens lagar i den tredimensionella färgrymden, vilket innebar att det kortaste avståndet mellan två givna punkter i denna rymd (på en geodetisk linje) skulle fungera som ett kvantitativt värde för skillnaden mellan två färger. Vidare erbjöd han konkreta mått på färgrymden som gjorde det möjligt att beräkna färgernas ljusstyrka i enlighet med Weber-Fechners lag.
Under de följande åren ägnade Schrödinger flera artiklar åt fysiologiska egenskaper hos synen (särskilt färgen på stjärnor som observeras på natten) och skrev också en stor översikt över visuell perception för nästa upplaga av den populära Müller-Pouillet Lehrbuch der Physik (Müller-Pouillet-lärobok). I en annan uppsats tog han upp utvecklingen av färgseende och försökte relatera ögats känslighet för ljus av olika våglängder till solstrålningens spektrala sammansättning. Han trodde dock att de färgokänsliga stavarna (receptorer på näthinnan som ansvarar för mörkerseende) utvecklades mycket tidigare i evolutionen (möjligen hos forntida varelser som levde under vatten) än kottarna. Han hävdar att dessa evolutionära förändringar kan spåras tillbaka till ögats struktur. Tack vare sitt arbete hade Schrödinger i mitten av 1920-talet fått ett rykte som en av de ledande specialisterna inom färglära, men från och med då var hans uppmärksamhet helt upptagen av helt andra problem och han återvände inte till detta ämne under de följande åren.
Statistisk fysik
Schrödinger, som utbildades vid universitetet i Wien, påverkades i hög grad av sin berömda landsman Ludwig Boltzmann och dennes arbete och metoder. Redan i en av sina första artiklar (1912) tillämpade han metoderna i kinetisk teori för att beskriva metallers diamagnetiska egenskaper. Även om dessa resultat endast var av begränsad framgång och i allmänhet inte kunde vara korrekta i avsaknad av korrekt kvantstatistik för elektronerna, bestämde sig Schrödinger snart för att tillämpa Boltzmannmetoden på ett mer komplicerat problem – konstruktionen av den kinetiska teorin för fasta ämnen och i synnerhet beskrivningen av kristallisering och smältning. Med utgångspunkt i Peter Debyes nya resultat generaliserade den österrikiske fysikern tillståndsekvationen för vätskor och tolkade dess parameter (kritisk temperatur) som smälttemperaturen. Efter upptäckten av röntgendiffraktion 1912 uppstod problemet med den teoretiska beskrivningen av fenomenet, och i synnerhet av hur atomernas termiska rörelse påverkar strukturen hos de observerade interferensmönstren. I en artikel som publicerades 1914 tog Schrödinger (oberoende av Debye) upp problemet inom ramen för Born-Von Karman-modellen för dynamiska gitter och fick fram temperaturberoendet för den vinkelformiga intensitetsfördelningen av röntgenstrålar. Detta beroende bekräftades snart experimentellt. Dessa och andra av Schrödingers tidiga arbeten var också av intresse för honom med tanke på materiens atomistiska struktur och vidareutvecklingen av den kinetiska teorin, som enligt Schrödingers åsikt i framtiden skulle ersätta modellerna för kontinuerliga medier.
Under sin krigstjänstgöring studerade Schrödinger problemet med termodynamiska fluktuationer och relaterade fenomen, och ägnade särskild uppmärksamhet åt Marian Smoluchowskis arbeten. Efter kriget blev statistisk fysik ett viktigt tema i Schrödingers arbete och han ägnade större delen av sina skrifter under första hälften av 1920-talet åt detta. År 1921 argumenterade han till exempel för att isotoper av samma grundämne skiljer sig åt termodynamiskt (den så kallade Gibbs-paradoxen), även om de kan vara praktiskt taget omöjliga att skilja åt kemiskt. I ett antal artiklar klargjorde eller utvecklade Schrödinger specifika resultat som hans kollegor fått i olika frågor inom den statistiska fysiken (specifik värmekapacitet hos fasta ämnen, termisk jämvikt mellan ljus- och ljudvågor osv.) I vissa av dessa artiklar har man använt sig av överväganden av kvantkaraktär, t.ex. artikeln om den specifika värmekapaciteten hos molekylärt väte eller publikationerna om kvantteorin för ideala (degenererade) gaser. Dessa arbeten föregick sommaren 1924 Chateaundranath Bose och Albert Einstein, som lade grunden till en ny kvantstatistik (Bose-Einstein-statistik) och tillämpade den på utvecklingen av kvantteorin för den ideala gasen med en atom. Schrödinger anslöt sig till studiet av detaljerna i denna nya teori och diskuterade i ljuset av den frågan om att bestämma gasens entropi. Hösten 1925 använde han Max Plancks nya definition av entropi och tog fram uttryck för de kvantiserade energinivåerna för gasen som helhet, snarare än för de enskilda molekylerna. Arbetet med detta ämne, kontakterna med Planck och Einstein samt introduktionen till Louis de Broglies nya idé om materiens vågegenskaper var förutsättningarna för vidare forskning, som ledde till skapandet av vågmekaniken. I den omedelbart föregående artikeln ”Towards an Einstein Theory of Gas” visade Schrödinger hur viktigt de Broglie-begreppet är för att förstå Bose-Einstein-statistiken.
Under senare år återkom Schrödinger regelbundet till statistisk mekanik och termodynamik i sina skrifter. Under Dublinperioden skrev han flera artiklar om grunderna för sannolikhetsteori, Boolesk algebra och tillämpningen av statistiska metoder på analysen av mätvärden från detektorer för kosmisk strålning. I Statistisk termodynamik (1946), som är skriven på grundval av en föreläsningskurs han höll, undersökte vetenskapsmannen i detalj några grundläggande problem som ofta inte fick tillräcklig uppmärksamhet i vanliga läroböcker (svårigheter att bestämma entropin, Bosekondensering och degenerering, nollpunktsenergi i kristaller och elektromagnetisk strålning, osv.) Schrödinger ägnade flera artiklar åt termodynamikens andra princip, de fysiska lagarnas reversibilitet i tiden, vars riktning han förknippade med en ökning av entropin (i sina filosofiska skrifter påpekade han att tidskänslan kanske beror på själva existensen av det mänskliga medvetandet).
Läs också: biografier – Caravaggio
Kvantmekanik
Redan under de första åren av sin vetenskapliga karriär fick Schrödinger ta del av de kvantteoretiska idéer som Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Arnold Sommerfeld och andra vetenskapsmän utvecklade. Denna bekantskap underlättades av att han arbetade med vissa problem inom statistisk fysik, men den österrikiske vetenskapsmannen var vid denna tid ännu inte redo att avstå från den klassiska fysikens traditionella metoder. Trots att Schrödinger erkände att kvantteorin var framgångsrik var hans inställning till den tvetydig och han försökte i möjligaste mån undvika att använda nya metoder med alla deras osäkerheter. Långt senare, efter att kvantmekaniken skapades, sade han, när han mindes denna tid:
Ludwig Boltzmanns gamla Wieninstitut … gav mig möjlighet att bli genomträngd av detta mäktiga sinnes idéer. Cirkeln av dessa idéer blev min första kärlek till vetenskapen; inget annat fängslade mig så mycket, och det kommer förmodligen aldrig att göra det igen. Jag närmade mig den moderna teorin om atomen mycket långsamt. Dess inre motsägelser låter som skrikiga dissonanser i jämförelse med den rena, obevekligt klara konsekvensen i Boltzmanns tänkande. Det fanns en tid då jag var på gränsen till att fly, men på uppmaning av Exner och Kohlrausch fann jag min räddning i färgläran.
Schrödingers första publikationer om atom- och spektralteori publicerades inte förrän i början av 1920-talet, efter att han personligen bekantat sig med Arnold Sommerfeld och Wolfgang Pauli och flyttat till Tyskland, som var centrum för utvecklingen av den nya fysiken. I januari 1921 färdigställde Schrödinger sin första uppsats i ämnet, som inom ramen för Bohr-Sommerfeld-teorin behandlade elektroninteraktionens inverkan på vissa drag i alkalimetallernas spektrum. Särskilt intressant för honom var införandet av relativistiska överväganden i kvantteorin. Hösten 1922 analyserade han elektronbanor i atomen ur geometrisk synvinkel med hjälp av den berömde matematikern Hermann Weyls metoder. Detta arbete, där man visade att kvantbanor kan jämföras med vissa geometriska egenskaper, var ett viktigt steg som föregrep vissa egenskaper hos vågmekaniken. Tidigare samma år hade Schrödinger fått fram en formel för den relativistiska dopplereffekten för spektrallinjer, baserad på hypotesen om ljuskvanta och överväganden om energins och rörelsens bevarande. Han tvivlade dock starkt på att de sistnämnda övervägandena var giltiga i mikrokosmos. Han stod sin lärare Exners idé om bevarandelagarnas statistiska karaktär nära, och därför accepterade han entusiastiskt när Bohr, Kramers och Slater våren 1924 publicerade en artikel som antydde möjligheten att bryta mot dessa lagar i enskilda atomära processer (till exempel vid strålningsemission). Även om Hans Geigers och Walter Bothes experiment snart visade att detta antagande var oförenligt med erfarenheten, var tanken på energi som ett statistiskt begrepp intressant för Schrödinger under hela hans liv och diskuterades av honom i flera rapporter och publikationer.
Den omedelbara drivkraften för att påbörja utvecklingen av vågmekaniken var att Schrödinger i början av november 1925 fick kännedom om Louis de Broglies avhandling som innehöll idén om materiens vågegenskaper och Einsteins artikel om kvantteorin för gaser, som citerade den franske forskarens arbete. Schrödingers framgång på detta område berodde på att han behärskade de rätta matematiska metoderna, särskilt metoder för att lösa egenvärdeproblem. Schrödinger försökte generalisera de Broglie-vågorna till fallet med interagerande partiklar och tog hänsyn till relativistiska effekter, precis som den franske forskaren. Efter en tid lyckades han representera energinivåer som egenvärden för en operatör. Kontrollen av den enklaste atomen, väteatomen, var dock en besvikelse: beräkningsresultaten stämde inte överens med experimentella data. Skälet var att Schrödinger i själva verket fick den relativistiska ekvationen, som nu är känd som Klein-Gordon-ekvationen, som endast gäller för partiklar med noll spinn (på den tiden kände man ännu inte till spinn). Efter detta misslyckande lämnade forskaren detta arbete och återvände till det först efter en tid, efter att ha upptäckt att hans tillvägagångssätt ger tillfredsställande resultat i den icke-relativistiska approximationen.
Under första halvåret 1926 fick redaktionen för Annalen der Physik fyra delar av Schrödingers berömda artikel ”Quantization as an eigenvalue problem”. I den första delen (som mottogs av redaktionen den 27 januari 1926) utgick författaren från Hamiltons optisk-mekaniska analogi och härledde en vågekvation, som nu är känd som den tidsoberoende (stationära) Schrödingerekvationen, och tillämpade den för att hitta diskreta energinivåer i väteatomen. Den största fördelen med hans tillvägagångssätt ansåg forskaren vara att ”kvantreglerna inte längre innehåller det mystiska ”kravet på integrerbarhet”: det är nu spårbart, så att säga, ett steg djupare och finner sitt berättigande i en rumslig funktions avgränsning och unikhet”. Denna funktion, som senare kallades vågfunktionen, introducerades formellt som en kvantitet som är logaritmiskt relaterad till systemets verkan. I ett andra meddelande (mottaget den 23 februari 1926) tog Schrödinger upp de allmänna idéer som låg till grund för hans metodik. Genom att utveckla den optisk-mekaniska analogin generaliserade han vågekvationen och kom fram till att en partikels hastighet är lika med grupphastigheten hos vågpaketet. Enligt forskaren är det i det allmänna fallet ”nödvändigt att beskriva de olika möjliga processerna med hjälp av vågekvationen, snarare än med hjälp av mekanikens grundläggande ekvationer, som är lika olämpliga för att förklara kärnan i den mekaniska rörelsens mikrostruktur som den geometriska optiken är för att förklara diffraktion”. Slutligen använde Schrödinger sin teori för att lösa vissa särskilda problem, särskilt problemet med den harmoniska oscillatorn, och fick en lösning som stämde överens med resultaten från Heisenbergs matrismekanik.
I inledningen till den tredje delen av uppsatsen (som mottogs den 10 maj 1926) användes termen ”vågmekanik” (Wellenmechanik) för första gången för att hänvisa till det tillvägagångssätt som Schrödinger utvecklat. Genom att generalisera den metod som Lord Rayleigh utvecklade i teorin om akustiska svängningar utvecklade den österrikiske vetenskapsmannen ett sätt att få fram approximativa lösningar på komplexa problem inom sin teori, känd som teorin om tidsoberoende störningar. Han använde denna metod för att beskriva Stark-effekten för väteatomen och fick en god överensstämmelse med experimentella data. I sitt fjärde meddelande (mottaget den 21 juni 1926) formulerade han den ekvation som senare kallades den icke-stationära (tidsmässiga) Schrödingerekvationen och använde den för att utveckla en teori om tidsberoende störningar. Som exempel tog han upp problemet med dispersion och diskuterade relaterade frågor, särskilt när det gäller en tidsperiodisk störningspotential, och han drog slutsatsen att det finns Ramanfrekvenser i den sekundära strålningen. I samma artikel presenterades en relativistisk generalisering av teorins grundläggande ekvation, som Schrödinger hade tagit fram i ett tidigt skede av arbetet (Klein-Gordon-ekvationen).
Schrödingers arbete väckte genast uppmärksamhet hos världens ledande fysiker och mottogs med entusiasm av forskare som Einstein, Planck och Sommerfeld. Det verkade förvånande att beskrivningen med hjälp av kontinuerliga differentialekvationer gav samma resultat som matrismekaniken med dess ovanliga och komplicerade algebraiska formalism och beroende av diskretion av spektrallinjer som man känner till av erfarenhet. Vågmekaniken, som ligger nära den klassiska kontinuumsmekaniken, verkade vara att föredra för många forskare. Särskilt Schrödinger själv var kritisk till Heisenbergs matris-teori: ”Naturligtvis kände jag till hans teori, men jag blev avskräckt, om inte avvisad, av de mycket svåra metoderna i transcendental algebra och bristen på klarhet. Trots detta var Schrödinger övertygad om att våg- och matrismekaniken var formellt likvärdiga. Beviset för denna ekvivalens gav han i en artikel ”On the relation of Heisenberg-Borne-Jordan quantum mechanics to mine”, som mottogs av redaktörerna för Annalen der Physik den 18 mars 1926. Han visade att alla vågmekaniska ekvationer kan representeras i en matrisform och att man omvänt kan gå från givna matriser till vågfunktioner. Oberoende av varandra fastställdes sambandet mellan de två formerna av kvantmekanik av Carl Eckart och Wolfgang Pauli.
Forskarsamhället insåg omedelbart betydelsen av Schrödingers vågmekanik, och under de första månaderna efter att de grundläggande arbetena publicerats vid olika universitet i Europa och Amerika inleddes aktiviteter för att studera och tillämpa den nya teorin på olika privata problem. Schrödingers tal vid möten i det tyska fysikaliska sällskapet i Berlin och München sommaren 1926 och en omfattande turné i Amerika i december 1926-april 1927 bidrog till att sprida vågmekanikens idéer. Under denna resa höll han 57 föreläsningar vid olika vetenskapliga institutioner i USA.
Strax efter att Schrödinger publicerade sina banbrytande artiklar började den praktiska och sammanhängande formalism som beskrivs där att användas i stor utsträckning för att lösa en mängd olika problem inom kvantteorin. Själva formalismen var dock ännu inte tillräckligt klar vid den tidpunkten. En av de viktigaste frågorna i Schrödingers banbrytande arbete var frågan om vad som vibrerar i atomen, det vill säga problemet med vågfunktionens betydelse och egenskaper. I den första delen av artikeln betraktade han den som en reell, enkelvärdig och överallt dubbelt differentierbar funktion, men i den sista delen medger han att den kan ha komplexa värden. Kvadraten av modulus av denna funktion behandlas som ett mått på fördelningen av den elektriska laddningstätheten i konfigurationsutrymmet. Forskaren trodde att partiklarna nu kan representeras som vågpaket, som består av en uppsättning egenfunktioner, och att man därför helt kan överge de korpuskulära representationerna. Omöjligheten med en sådan förklaring blev mycket snart klar: i allmänhet blir vågpaketen oundvikligen suddiga, vilket står i motsättning till partiklarnas uppenbart korpuskulära beteende i experiment med elektronspridning. Lösningen på problemet kom från Max Born, som föreslog en probabilistisk tolkning av vågfunktionen.
För Schrödinger var denna statistiska tolkning, som motsade hans idéer om verkliga kvantmekaniska vågor, helt oacceptabel, eftersom den lämnade kvar kvanthopp och andra element av diskontinuitet, som han ville bli av med. Vetenskapsmannens förkastande av den nya tolkningen av sina resultat framkom tydligast i en diskussion med Niels Bohr i oktober 1926, under ett besök hos Schrödinger i Köpenhamn. Werner Heisenberg, som bevittnade dessa händelser, skrev senare:
Diskussionen mellan Bohr och Schrödinger började redan på tågstationen i Köpenhamn och fortsatte dagligen från tidig morgon till sen kväll. Schrödinger bodde i Bohrs hus, så att diskussionen inte kunde avbrytas av rent yttre omständigheter… Efter några dagar blev Schrödinger sjuk, förmodligen på grund av extrem ansträngning; feber och förkylning fick honom att lägga sig i sängen. Frau Bohr vårdade honom och gav honom te och godis, men Niels Bohr satt på sängkanten och bönföll Schrödinger: ”Du måste fortfarande förstå att…”… Ingen verklig förståelse kunde uppnås då, eftersom ingendera sidan kunde erbjuda en fullständig och sammanhängande tolkning av kvantmekaniken.
En sådan tolkning, som byggde på Borns probabilistiska behandling av vågfunktionen, Heisenbergs osäkerhetsprincip och Bohrs additionalitetsprincip, formulerades 1927 och blev känd som Köpenhamnstolkningen. Schrödinger kunde dock inte acceptera det och ända till slutet av sitt liv försvarade han behovet av en visuell representation av vågmekaniken. Vid ett besök i Köpenhamn noterade han dock att trots alla vetenskapliga skillnader var ”förhållandet med Bohr och särskilt med Heisenberg … absolut, odelat vänligt och hjärtligt”.
Efter att ha slutfört formalismen för vågmekaniken kunde Schrödinger använda den för att få fram ett antal viktiga privata resultat. I slutet av 1926 hade han redan använt sin metod för att beskriva Compton-effekten visuellt, och han försökte också kombinera kvantmekanik och elektrodynamik. Med utgångspunkt i Klein-Gordon-ekvationen fick Schrödinger fram ett uttryck för energimomentumtenor och motsvarande bevarandelag för kombinerad materia och elektromagnetiska vågor. Dessa resultat, liksom den ursprungliga ekvationen, visade sig dock inte kunna tillämpas på elektronen, eftersom man inte kunde ta hänsyn till elektronens spinn (detta gjordes senare av Paul Dirac, som härledde sin berömda ekvation). Först många år senare stod det klart att Schrödingers resultat gällde för partiklar med noll spinn, t.ex. mesoner. 1930 fick han ett generaliserat uttryck för Heisenbergs osäkerhetsrelation för varje par av fysiska storheter (observabler). Samma år integrerade han för första gången Dirac-ekvationen för den fria elektronen och kom fram till att dess rörelse beskrivs av summan av en rätlinjig enhetlig rörelse och en högfrekvent darrrörelse (Zitterbewegung) med liten amplitud. Fenomenet förklaras av interferens mellan positiva och negativa energidelar av det vågpaket som motsvarar elektronen. 1940-1941 utvecklade Schrödinger inom ramen för vågmekaniken (dvs. Schrödingerrepresentationen) i detalj en faktoriseringsmetod för att lösa problem med egenvärden. Kärnan i detta tillvägagångssätt är att representera systemets Hamiltonian som en produkt av två operatörer.
Schrödinger återkom till kritiken mot olika aspekter av Köpenhamnstolkningen många gånger från slutet av 1920-talet och diskuterade dessa problem med Einstein, som de var kollegor vid universitetet i Berlin vid den tiden. Deras kommunikation i ämnet fortsatte senare genom korrespondens, som intensifierades 1935 efter den berömda Einstein-Podolsky-Rosen-artikeln (EPR) om kvantmekanikens ofullständighet. I ett brev till Einstein (19 augusti 1935) och i en artikel i tidskriften Naturwissenschaften (12 augusti) presenterade han det första mentala experimentet, som har blivit känt som Schrödingers kattparadox. Kärnan i paradoxen, enligt Schrödinger, var att osäkerhet på atomnivå kunde leda till osäkerhet på makroskopisk nivå (en ”blandning” av en levande och en död katt). Detta uppfyller inte kravet på att makroobjektens tillstånd ska vara definitiva oberoende av observationen av dem och ”hindrar oss följaktligen från att på detta naiva sätt acceptera ”suddigmodellen” [dvs. standardtolkningen av kvantmekaniken] som en bild av verkligheten”. Einstein såg detta mentala experiment som en indikation på att vågfunktionen är relevant för att beskriva en statistisk ensemble av system snarare än ett enskilt mikrosystem. Schrödinger var oenig och ansåg att vågfunktionen hade ett direkt samband med verkligheten och inte med dess statistiska beskrivning. I samma artikel analyserade han andra aspekter av kvantteorin (t.ex. mätproblemet) och kom fram till att kvantmekaniken ”fortfarande bara är ett bekvämt trick, som dock har fått… ett mycket stort inflytande på vår grundläggande syn på naturen”. Ytterligare funderingar kring EPR-paradoxen ledde Schrödinger till det svåra problemet med kvantförveckling. Han lyckades bevisa det allmänna matematiska teoremet att efter att ha delat upp ett system i delar är deras totala vågfunktion inte en enkel produkt av funktionerna i de enskilda delsystemen. Enligt Schrödinger är detta beteende hos kvantsystem en väsentlig nackdel med teorin och en anledning att förbättra den. Även om Einsteins och Schrödingers argumentation inte kunde rubba ståndpunkten hos förespråkarna för kvantmekanikens standardtolkning, framför allt Bohr och Heisenberg, stimulerade de ett klargörande av vissa grundläggande viktiga aspekter av den och ledde till och med till en diskussion om det filosofiska problemet med den fysiska verkligheten.
1927 föreslog Schrödinger det så kallade resonansbegreppet för kvantinteraktioner, som bygger på hypotesen om ett kontinuerligt utbyte av energi mellan kvantsystem med nära naturliga frekvenser. Trots författarens förhoppningar kunde denna idé dock inte ersätta begreppet stationära tillstånd och kvantövergångar. 1952 återkom han till resonansbegreppet i artikeln ”Do quantum jumps exist?” och kritiserade den probabilistiska tolkningen. I ett detaljerat svar på kommentarerna i detta dokument kom Max Born fram till följande slutsats
…Jag vill säga att jag anser att Schrödingers vågmekanik är en av de mest anmärkningsvärda prestationerna i den teoretiska fysikens historia… Jag är långt ifrån att säga att den tolkning som vi känner till i dag är perfekt och slutgiltig. Jag välkomnar Schrödingers angrepp på den nöjda likgiltigheten hos många fysiker som accepterar den moderna tolkningen helt enkelt för att den fungerar, utan att oroa sig för om resonemanget är korrekt. Jag tror dock inte att Schrödingers artikel har bidragit positivt till att lösa filosofiska problem.
Läs också: biografier – Jeanne d’Arc
Elektromagnetism och allmän relativitetsteori
Schrödinger fick ta del av Einsteins arbete om allmän relativitetsteori i Italien, vid Triestebukten, där hans militära enhet var stationerad under första världskriget. Han redogjorde för den matematiska formalismen (tensor-kalkyl) och den nya teorins fysiska innebörd och 1918 publicerade han två små artiklar med sina egna resultat, särskilt deltog han i diskussionerna om gravitationsfältets energi inom ramen för GR. Forskaren återvände till de allmänna relativistiska ämnena först i början av 1930-talet, då han försökte undersöka hur materievågor beter sig i en krökt rumtid. Schrödingers mest fruktbara period av studier av gravitation var under hans arbete i Dublin. I synnerhet fick han ett antal specifika resultat i den kosmologiska de Sitter-modellen, inklusive en hänvisning till processerna för materieproduktion i en sådan modell av ett expanderande universum. På 1950-talet skrev han två böcker om GR och kosmologi, Spacetime Structure (1950) och The Expanding Universe (1956).
Ett annat fokus i Schrödingers arbete var försöket att skapa en enhetlig fältteori genom att kombinera gravitationsteori och elektrodynamik. Denna verksamhet föregicks omedelbart, med början 1935, av den österrikiske forskarens studier av en icke-linjär generalisering av Maxwells ekvationer. Syftet med denna generalisering, som först genomfördes av Gustav Mie (1912) och senare av Max Born och Leopold Infeld (1934), var att begränsa storleken på det elektromagnetiska fältet på små avstånd, vilket skulle garantera ett begränsat värde på den inneboende energin hos laddade partiklar. Elektrisk laddning behandlas här som en inneboende egenskap hos det elektromagnetiska fältet. Sedan 1943 fortsatte Schrödinger Weyls, Einsteins och Arthur Eddingtons försök att härleda en enhetlig fälttekvation från principen om minsta verkan genom att korrekt välja lagrangianform inom affin geometri. Schrödinger begränsade sig, liksom sina föregångare, till en rent klassisk betraktelse och föreslog att man skulle införa ett tredje fält som skulle kompensera för svårigheten att kombinera gravitation och elektromagnetism, som representeras av Born och Infeld. Han förknippade detta tredje fält med kärnkrafter, vars bärare vid den tiden ansågs vara hypotetiska mesoner. Särskilt införandet av ett tredje fält i teorin gjorde det möjligt att bibehålla dess mätinvarians. 1947 gjorde Schrödinger ett nytt försök att förena det elektromagnetiska fältet och gravitationsfältet genom att välja en ny form av lagrangianen och härleda nya fältekvationer. Dessa ekvationer innehöll en koppling mellan elektromagnetism och gravitation, som forskaren trodde skulle kunna ligga bakom genereringen av magnetfält från roterande massor, som solen eller jorden. Problemet var dock att ekvationerna inte medgav en återgång till ett rent elektromagnetiskt fält när gravitationen var ”avstängd”. Trots stora ansträngningar har de många problemen med teorin aldrig lösts. I likhet med Einstein lyckades Schrödinger inte skapa en enhetlig fältteori genom att geometrisera klassiska fält, och i mitten av 1950-talet drog han sig tillbaka från denna verksamhet. Enligt Otto Hittmair, en av Schrödingers medarbetare i Dublin, ”ersattes de stora förhoppningarna av en tydlig besvikelse under denna period av den store vetenskapsmannens liv”.
”Vad är livet?”
Kvantmekanikens skapande gav en sund teoretisk grund för kemin, som gav den moderna förklaringen till kemiska bindningar. Kemins utveckling hade i sin tur ett stort inflytande på molekylärbiologins utveckling. Den berömda vetenskapsmannen Linus Pauling skrev om detta:
Enligt min mening är det rimligt att säga att Schrödinger, genom att formulera sin vågekvation, är huvudansvarig för den moderna biologin.
Schrödingers omedelbara bidrag till biologin är hans bok Vad är liv? (1944), baserad på föreläsningar som gavs vid Trinity College i Dublin i februari 1943. Dessa föreläsningar och boken inspirerades av en artikel av Nikolai Timofeev-Ressovsky, Karl Zimmer och Max Delbrück som publicerades 1935 och som Paul Ewald gav Schrödinger i början av 1940-talet. Den artikeln ägnades åt att studera genetiska mutationer som uppstår under påverkan av röntgen- och gammastrålar och för att förklara dessa hade författarna utvecklat teorin om måltavlor. Även om man vid den tiden ännu inte kände till arvsgenernas natur, kunde man genom att betrakta mutagenesproblemet ur atomfysikens synvinkel identifiera vissa allmänna mönster i processen. Timofeev-Zimmer-Delbrücks arbete låg till grund för Schrödingers bok, som väckte stor uppmärksamhet bland unga fysiker. Några av dem (t.ex. Maurice Wilkins) påverkades av den och bestämde sig för att börja med molekylärbiologi.
De första kapitlen i ”Vad är liv?” ägnas åt en översikt av information om arvsmekanismer och mutationer, inklusive Timofeev, Zimmer och Delbrücks idéer. De två sista kapitlen innehåller Schrödingers egna tankar om livets natur. I en av dem introducerade författaren begreppet negativ entropi (som möjligen går tillbaka till Boltzmann), som levande organismer måste få från omvärlden för att kompensera för den ökning av entropin som leder till termodynamisk jämvikt och därmed till döden. Detta är enligt Schrödinger en av de viktigaste skillnaderna mellan liv och icke levande natur. Enligt Pauling tillför begreppet negativ entropi, som formulerades i Schrödingers arbete utan tillräcklig noggrannhet och tydlighet, praktiskt taget ingenting till vår förståelse av fenomenet liv. Francis Simon påpekade strax efter att boken publicerats att fri energi måste spela en mycket större roll för organismer än entropi. I senare upplagor tog Schrödinger hänsyn till detta påpekande och noterade betydelsen av fri energi, men lät diskussionen om entropi i detta, med Nobelpristagaren Max Perutz” ord, ”vilseledande kapitel” vara oförändrad.
I det sista kapitlet återkom Schrödinger till sin idé, som går igenom hela boken, att mekanismen för levande organismers funktion (deras exakta reproducerbarhet) är oförenlig med den statistiska termodynamikens lagar (slumpmässighet på molekylär nivå). Enligt Schrödinger tyder genetikens upptäckter på att det inte finns någon plats för sannolikhetslagar som måste lyda enskilda molekylers beteende; studiet av levande materia kan därför leda till nya icke klassiska (men deterministiska) naturlagar. För att lösa detta problem använde Schrödinger sin berömda hypotes om genen som en aperiodisk endimensionell kristall, som går tillbaka till Delbrücks arbete (den senare skrev om polymerer). Kanske är det den molekylära aperiodiska kristallen i vilken ”livsprogrammet” är skrivet som undviker de svårigheter som är förknippade med termisk rörelse och statistisk oordning. Som den fortsatta utvecklingen av molekylärbiologin har visat var de befintliga fysikaliska och kemiska lagarna tillräckliga för att utveckla detta kunskapsområde: de svårigheter som Schrödinger påtalade har lösts med hjälp av komplementaritetsprincipen och enzymatisk katalys, som gör det möjligt att producera stora mängder av ett visst ämne. Samtidigt som Max Perutz erkände den roll som ”Vad är livet?” spelade för att popularisera genetikens idéer, drog han följande slutsats
…En noggrann granskning av hans bok och relaterad litteratur har visat mig att det som var korrekt i hans bok inte var originellt, och mycket av det som var originellt var inte känt för att ha varit korrekt när boken skrevs. Dessutom ignorerar boken vissa viktiga resultat som publicerades innan den trycktes.
År 1960 mindes Schrödinger tiden efter första världskrigets slut:
Jag hade för avsikt att undervisa i teoretisk fysik och tog som förebild de utmärkta föreläsningarna av min favoritlärare Fritz Hasenörl, som dog i kriget. För övrigt tänkte jag studera filosofi. Vid den här tiden fördjupade jag mig i Spinoza, Schopenhauer, Richard Zemon och Richard Avenarius. Jag var tvungen att hålla mig till teoretisk fysik och till min förvåning kom det ibland något ut av det.
Det var först när han kom till Dublin som han kunde ägna tillräcklig uppmärksamhet åt filosofiska frågor. Från hans penna kom ett antal verk, inte bara om vetenskapsfilosofiska problem, utan också av allmän filosofisk karaktär – Science and Humanism (1952), Nature and the Greeks (1954), Mind and Matter (1958) och My World View, en essä som han avslutade strax före sin död. Schrödinger ägnade särskild uppmärksamhet åt den antika filosofin, som lockade honom genom sin enhetlighet och den betydelse den kunde ha för att lösa modernitetens problem. I detta sammanhang skrev han:
Med ett seriöst försök att återvända till den intellektuella miljö som de antika tänkarna befann sig i, vilka var mycket mindre kunniga om naturens faktiska beteende, men också ofta mycket mindre fördomsfulla, kan vi återvinna tankens frihet från dem, om inte annat så för att kanske använda den, med vår bättre kunskap om fakta, för att korrigera deras tidiga misstag, som fortfarande kan sätta oss i blåsväder.
Schrödinger försökte i sina skrifter, som också byggde på arvet från den indiska och kinesiska filosofin, att få en enhetlig syn på vetenskap och religion, det mänskliga samhället och etiska problem; problemet med enhetlighet var ett av huvudmotiven för hans filosofiska arbete. I verk som kan klassificeras som vetenskapsfilosofi påpekade han det nära sambandet mellan vetenskap och samhällets och kulturens utveckling i allmänhet, diskuterade problem med kognitionsteorin, deltog i debatten om kausalitetsproblemet och förändringen av detta begrepp i ljuset av den nya fysiken. Ett antal böcker och artikelsamlingar har ägnats åt att diskutera och analysera specifika aspekter av Schrödingers filosofiska åsikter i olika frågor. Även om Karl Popper kallade honom idealist, försvarade Schrödinger i sina skrifter konsekvent möjligheten att studera naturen objektivt:
Det finns en utbredd vetenskaplig uppfattning att det är omöjligt att överhuvudtaget få en objektiv bild av världen, så som den tidigare uppfattades. Endast optimisterna bland oss (och jag räknar mig själv till dem) tror att detta är en filosofisk upphöjelse, ett tecken på feghet inför krisen.
Läs också: civilisationer – Safavider
Några verk i rysk översättning
Källor
