Эрвин Шрёдингер

Физик-лирик. Август, 2002

Эрвин Шрёдингер (Schrodinger) родился 12 августа 1887 года в Вене и там же скончался 4 января 1961 года. Это один из ведущих физиков-теоретиков XX века, автор основного уравнения волновой механики, вошедшего в квантовую теорию под названием "уравнение Шрёдингера".

Отец Эрвина, Рудольф Шрёдингер, получил по наследству небольшую фабрику по производству клеенки, что обеспечивало его семью материально и давало ему возможность заниматься еще и естественными науками: он много лет был вице-президентом Венского ботанико-зоологического общества и выступал там с докладами.. Эрвин Шрёдингер писал впоследствии, что отец был ему "другом, учителем и неутомимым собеседником". Мать Эрвина была чуткой, заботливой и жизнерадостной женщиной. Безоблачное детство Эрвина протекало в доме, где царили доброта, наука и искусство.

До одиннадцати лет ребенка учили дома, а в 1898 году он, успешно выдержав вступительные экзамены, поступил в Академическую гимназию, которую окончил в 1906 году. Эта гимназия пользовалась репутацией престижного учебного заведения, но, в основном, гуманитарного профиля. И все же, после блестяще сданных выпускных экзаменов (Эрвин вообще неизменно был первым учеником в классе), когда пришла пора выбора дальнейшего пути, он без колебаний отдал предпочтение математике и физике. Осенью 1906 года Шрёдингер поступил в Венский университет. Этот выбор Эрвина не сделал его узким специалистом: круг его интересов всегда оставался удивительно широким. Он владел шестью иностранными языками, прекрасно знал немецкую поэзию, сам писал стихи.

Тем не менее, на первый план все определеннее выступали физико-математические дисциплины. Во многом это было заслугой преподавателей, в частности, Фрица Газенроля. Именно этот яркий человек помог второкурснику Шрёдингеру понять, что его призванием является теоретическая физика. Но для докторской диссертации (аналога теперешней дипломной работы) Шрёдингеру была предложена экспериментальная работа, впоследствии не только успешно им защищенная, но и опубликованная в "Докладах" Венской академии наук. После сдачи выпускных экзаменов двадцатитрехлетнему Эрвину Шрёдингеру была присуждена степень доктора философии.



По тогдашним австрийским законам после учебы выпускник Эрвин Шрёдингер должен был год отслужить в армии, после чего он получил место ассистента физического практикума во Втором физическом институте Венского университета. Диапазон его интересов был значителен: радиоактивность в ее связи с атмосферным электричеством (за эти исследования он был удостоен премии, учрежденной Австрийской академией наук), электротехника, акустика и оптика, в особенности теория цветов. Тогда же он впервые заинтересовался квантовой физикой. Успешная работа молодого преподавателя была замечена, и 9 января 1914 года он был утвержден министерством в звании доцента, что давало ему право читать лекции. Однако приват-доцентура не оплачивалась, так что материальное положение Шрёдингера не изменилось, и он по-прежнему жил с родителями в Вене и "залезал к ним в карман" ввиду скудости университетской заработной платы. Попытки изменить это положение были прерваны: началась война, и Шрёдингер был мобилизован. Но ему еще повезло: его часть находилась на сравнительно спокойном участке, так что можно было даже иногда выкроить время для чтения физической литературы. Именно тогда Шрёдингер познакомился с только что появившимися работами Эйнштейна по основам общей теории относительности.

После окончания войны, в ноябре 1918 года Шрёдингер вернулся в Венский физический институт. Послевоенная жизнь в Австрии была трудна, перспектив улучшения не было, и поэтому, получив приглашение поработать в Йенском физическом институте у Макса Вина, Шрёдингер взял в Вене полугодовой отпуск и с молодой женой (он только что женился) в апреле 1920 года поселился на новом месте.

В Германии тогда трудилась плеяда выдающихся физиков, среди которых прежде всего нужно назвать Эйнштейна и Планка, и возможность общения с ними была весьма привлекательной. Однако в Йене Шрёдингер проработал только четыре месяца. Он уже приобрел "имя", и приглашения на работу в различные научные центры поступали все чаще. В начале 1921 года университеты Киля, Бреслау, Гамбурга и его родной Вены предлагали ему должность профессора теоретической физики. Поступило приглашение и из Штутгарта, и Шрёдингер переехал туда, сразу же приступив к чтению лекций. Но работа в Штутгарте продолжалась всего один семестр, и далее Шрёдингер перешел в университет в Бреслау. Однако несколько недель спустя он получил приглашение возглавить кафедру теоретической физики Политехникума в Цюрихе, которую до этого занимали такие величины как Альберт Эйнштейн и Макс фон Лауэ. Это приглашение поднимало Шрёдингера на высшую ступень академического табеля о рангах. В том же 1921 году он перебрался в Цюрих.

По складу ума Шрёдингер, подобно Планку, Эйнштейну и ряду других физиков того времени, тяготел к классическим представлениям в физике и не принял копенгагенской вероятностной интерпретации корпускулярно-волнового дуализма. В 1925–1926 годах Шрёдингером были выполнены работы, выдвинувшие его в первый ряд создателей волновой механики.

Наличие волновых свойств у электронов Шрёдингер принял как фундаментальный экспериментальный факт. Для физики волны далеко не были чем-то новым. Было хорошо известно, что в описании волн различной физической природы есть много общего – математически они описываются похожими методами (так называемыми волновыми дифференциальными уравнениями в частных производных). И здесь проявляется любопытнейшее обстоятельство, которое можно проиллюстрировать на примере звуковой волны в органной трубе. Все величины, относящиеся к звуковой волне – и распределение плотностей и давлений, и температур и т.д., в такой "стоячей" волне являются обычными, описываемыми классической теорией, но, в то же время, существуют и определенные дискретные "резонансные" состояния: каждая из труб, в зависимости от ее длины, "настроена" на определенную частоту. Это наводит на мысль, что, например, и различные квантовые дискретные состояния электронов в атомах также имеют "резонансную" природу. Таким образом, волны де Бройля становятся в ряд "обычных" классических волн, а квантовые дискретные состояния – в ряд "обычных" резонансных. Конечно, для описания электронных (и других подобных им) волн необходимо располагать уравнением такой же степени общности, как уравнения Ньютона в классической механике, и в 1926 году Шрёдингер и предложил такое уравнение, знаменитое уравнение Шрёдингера, явившееся математической основой волновой (по другой терминологии – квантовой) механики. Эта серия работ Шрёдингера была им опубликована в 1926 году под общим названием "Квантование как задача о собственных значениях". Уравнение Шрёдингера заняло основополагающее место в квантовой теории, не утратив его и поныне.

Но предложенная Шрёдингером "классическая" интерпретация той величины, которая определяется этим уравнением – волновой функции, – не удержалась. После напряженнейших дискуссий с Бором, доводивших Шрёдингера до отчаяния, ему пришлось признать необходимость отказа от ее классического истолкования в пользу вероятностного. Это был тяжелый удар. Перед отъездом из Копенгагена от Бора Шрёдингер сказал ему: "Если мы собираемся сохранить эти проклятые квантовые скачки, то мне приходится пожалеть, что я вообще занялся квантовой теорией". Негативное отношение к "копенгагенской интерпретации" квантовой теории у Шрёдингера (как и у Эйнштейна, Планка, де Бройля, фон Лауэ) так и не изменилось до конца его дней.

После ухода в почетную отставку Макса Планка кафедра теоретической физики в Берлинском университете оказалась незанятой, и вопрос о его преемнике должна была решить специально созданная комиссия. Она предложила список кандидатов, в котором на втором месте (после Арнольда Зоммерфельда) значилась фамилия Шрёдингера. Зоммерфельд отказался переехать в Берлин, и перед Шрёдингером открылась возможность занять весьма престижное место. Он колебался и, может быть, не покинул бы Цюрих, если бы не узнал, что Планк "был бы рад" видеть преемником именно его. Это решило дело, и в конце лета 1927 года Шрёдингер поселился в Берлине. Тепло принятый новыми коллегами, он быстро освоился на новом месте, и годы жизни и продуктивной работы в Берлине он потом вспоминал как "прекрасные". На следующий год после переезда из Цюриха Шрёдингер был единогласно (что случалось чрезвычайно редко!) избран членом Берлинской академии наук. Но основным полем деятельности оставался университет. Хотя Шрёдингер был типичным "одиночкой" и не создал школы, его научный и нравственный авторитет играл важную роль.

Все рухнуло в 1933 году, когда к власти пришли фашисты. Началось массовое бегство из Германии лучших ученых. Даже отсутствия "гарантии, что человек безоговорочно примет национал-социалистический режим", было достаточно, чтобы подвергнуться преследованию. Шрёдингер также решил покинуть Германию. Под предлогом творческого отпуска он уехал в Южный Тироль, а оттуда в октябре 1933-го вместе с женой перебрался в Оксфорд. Вскоре Шрёдингер получил известие, что он удостоен Нобелевской премии по физике за 1933 год.

Три года проработал Шрёдингер в Оксфорде исследователем-стипендиатом. Тоскуя по родине, он вернулся в Австрию и с октября 1936 года стал работать как ординарный профессор теоретической физики университета в Граце. В марте 1938 года, после аншлюса, немецкие порядки распространились и на Австрию, и 31 марта Шрёдингер был из-за Уполитической неблагонадежностиФ вычеркнут из всех университетских списков Германии и Австрии.

Через Италию, Швейцарию и Бельгию Шрёдингер в 1939 году вернулся в Англию, где он был защищен от непосредственной фашистской угрозы. В это время глава правительства Ирландии, И. де Валера, математик по образованию, занимался организацией в Дублине института, подобного Принстонскому, и Шрёдингер стал его главой. Здесь он проработал 17 лет, активно занимаясь не только физикой, но и философией, поэзией и даже биологией: в 1944 году вышла его известная книга "Что такое жизнь с точки зрения физика?", в 1949 году – сборник стихов, а в 1954 году – книга "Природа и греки". Как физик он в эти годы много работал в области теории гравитации и, подобно Эйнштейну, прилагал большие усилия для построения единой теории поля.

После окончания войны Шрёдингер не раз получал приглашения вернуться в Австрию и Германию. Но он полюбил Ирландию, и только поверив, что угроза новых политических потрясений миновала, решился вернуться на родину. Его возвращение было триумфальным. Шрёдингер проработал в Венском университете два года и еще один "год почета". Последние годы его жизни прошли в живописной тирольской деревне Альпбах.

Д. Хоффман

Читать статьи из Нового Венского

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Prev Next

Мы в Facebook

Free counters!

Мы Вконтакте