Velikáni fyziky - Erwin Schrödinger

  • Valentín Korinek | 21 Jún 2022
    Svet fyziky
Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger
12. 8. 1887 - 4. 1. 1961
Rakuský fyzik Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger sa narodil ako jedináčik 12. augusta 1887 v Erdbergu (Viedeň).
Otec Erwina, Rudolf Schrödinger, prevádzkoval malú továreň. Jeho matka, Emily Bauerová, bola sčasti angličanka a sčasti Rakúšanka. Erwin Schrödinger preto hovoril veľmi dobre aj po anglicky aj po nemecky. Základnú školu nenavštevoval. Mal súkromného učiteľa až do svojich desiatich rokov. Na jeseň v roku 1898 nastúpil do prvého ročníka gymnázia, ktoré dokončil v roku 1906. Univerzitu vyštudoval vo Viedni, kde ho dosť ovplyvnili prednášky z teoretickej fyziky Fritza Hasenöhrla.

20. mája 1910 získal Schrödinger doktorát za disertačnú prácu "O vedení elektriny po povrchu izolantu vo vlhkom vzduchu". Po návrate z armády nastúpil na miesto asistenta vo Viedni v odbore experimentálnej fyziky, čo ho ovplyvnilo v jeho neskoršej práci na poli fyziky teoretickej.

Erwin Schrödinger v roku 1914 publikoval prvý dôležitý článok, v ktorom rozvíjal Boltzmannove myšlienky. Na začiatku prvej svetovej vojny bol povolaný na front ako dôstojník delostrelectva, kde ďalej pokračoval vo svojej vedeckej činnosti a publikovaní.
 
V rokoch 1918 až 1920 prispel k teórii farebného videnia. Schrödinger sa vo Viedni zaoberal rádioaktivitou a skúmal štatistickú povahu rádioaktívneho rozpadu. V kinetickej teórii pevných látok sa venoval dynamike kryštalických mriežok. Ovplyvnený de Brogliem sa pri svojom štúdiu štruktúry atómu začal hlbšie zaujímať o kvantovú štatistiku.

Vlnová mechanika
V roku 1925 Schrödinger zostavil svoju známu vlnovú rovnicu. V šiestich článkoch publikoval v roku 1926 revolučnú prácu o vlnovej mechanike a všeobecnej teórii relativity. Vlnová mechanika, ktorú vytvoril, bola druhou formuláciou kvantovej mechaniky. Prvá bola Heisenbergova maticová mechanika. Vzájomnú súvislosť medzi vlnovou a maticovou mechanikou objasnil Schrödinger v jednej zo svojich prác, ktorá pojednávala o tom, že každá funkcia súradníc polohy a momentu hybnosti vo vlnovej mechanike zodpovedá matici. Tieto matice v každom prípade vyhovujú formálnym pravidlám Borna a Heisenberga. Riešenie problémov okrajových podmienok v diferenciálnej rovnici vlnovej mechaniky plne zodpovedá riešeniu Heisenbergovho algebrického problému.

Rok na to sa Schrödinger v Berlíne stal Einsteinovým spolupracovníkom. V dobe nástupu nacizmu v roku 1933 odišiel do Oxfordu. Schrödinger získal miesto v Magdalen College. V tom istom roku mu bola udelená Nobelova cena za fyziku za jeho práce vo vlnovéj mechanike.

Schrödingerova mačka
V roku 1935 Erwin Schrödinger publikoval prácu s názvom "Súčasná situácia v kvantovej mechanike", v ktorej sa prvýkrát objavil paradox Schrödingerovej mačky. Hovoril o mačke zavretej v nepriehľadnej krabici. V nej sa nachádza aj prístroj obsahujúci jed v plynnom skupenstve a rádioaktívny nuklid. Ten má po hodine pravdepodobnosť jedna k jednej, že sa rozpadne. Ak sa za tých 60 minút rozpadne, prístroj uvoľní jed a mačka zomrie. (Dnes by si nikto nedovolil navrhnúť takýto experiment hoc len ako myšlienkový, ale v Schrödingerových časoch ochrana zvierat bola na inej úrovni.) Keď sa teda krabica otvorí nájdeme mačku buď živú alebo mŕtvu.

Pred jej otvorením je ale kvantový stav mačky zmesou dvoch stavov a to stavu živej mačky a stavu mačky mŕtvej. Toto sa nazýva superpozícia. Schrödinger však k tomuto princípu pridal obyčajnú mačku. Ak je teda nuklid nerozpadnutý - mačka žije. Ak je nuklid rozpadnutý - mačka je mŕtva. Ale my na ten nuklid nevidíme, krabica je nepriehľadná, nuklid je teda pre nás v dvoch stavoch aj rozpadnutý aj nie. Od toho závisí aj stav mačky. No ak by sme krabicu otvorili, mačka nemôže byť živá aj mŕtva zároveň a to je pointou problému, ktorým Erwin Schrödinger pred viac ako 80 rokmi rozbil všetky interpretácie kvantovej mechaniky v mikrosvete, ktoré sa snažili previesť ich aj do makrosveta.

Pozorovateľ krabice zistí, či je mačka živá, až keď sa na ňu pozrie. A podľa Erwina je to práve naša zvedavosť, ktorá tú mačku (na 50%) pošle na druhý svet. Pohľadom dovnútra krabice sme donútili prírode rozhodnúť sa v akom stave mačka bude, či v jednom alebo tom druhom. Paradox sa ale dá rozviesť ešte ďalej tým, že si nastolíme otázku, kto nás donúti aby sme sa do krabice pozreli alebo nie? Častou vedeckou odpoveďou je, že sa udejú obe možnosti ale v paralelných vesmíroch. Tento problém známy tiež ako "výber jednej reality" je dodnes nevyriešeným problémom kvantovej fyziky.

V rokoch 1936 - 1938 sa odsťahoval do Rakúska. Avšak nacistická vláda, kvôli ktorej Schrödinger odišiel z Nemecka, ho znovu dostihla v Rakúsku. Odtiaľ preto odišiel do Ríma. Z Ríma sa vrátil do Oxfordu, kde neskôr prijal miesto na Univerzite v Gente.

Jednotná teória poľa
1939 bol rok, ktorý zavial Schrödingera do Dublinu. Študoval tu teóriu elektromagnetického poľa a teóriu relativity a začal sa zaoberať jednotnou teóriou poľa. Jeho prvá práca na túto tému bola publikovaná v roku 1943. V roku 1946 obnovil korešpondenciu s Einsteinom práve na tému jednotnej teórie poľa. V roku 1956 sa Schrödinger vrátil do Viedne.
V priebehu posledných rokov svojho života sa Erwin Schrödinger zaoberal matematickou fyzikou a pokračoval v štúdiu všeobecnej teórie relativity, jednotnej teórie poľa a fyziky mezónov.
 
Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger zomrel po zdĺhavej chorobe 4. januára 1961 vo Viedni.