اروین شرودینگر؛ از بنیان‌گذاران فیزیک کوانتوم

2020-02-11

اروین شرودینگر (Erwin Schrodinger) دوازدهم آگوست ۱۸۸۷ در وین اتریش به دنیا آمد. پدرش، رودولف شرودینگر، گیاه‌شناس بود و مادرش جورجینا امیلیا نام داشت. اروین از کودکی زبان انگلیسی و فرانسه را آموخت و به عنوان یک دانش‌آموز ممتاز تحصیلات خود را زیر نظر اساتید بزرگی همچون فریدریش هازنواورل گذراند. مطالعه کتاب‌های آرتور شوپنهاور موجب علاقه او به فلسفه شد. سال ۱۹۰۶ به دانشگاه وین رفت و در سال ۱۹۱۰ موفق به اخذ مدرک دکترا شد. پس از آن مطالعاتش را روی مهندسی برق، الکتریسیته اتمسفری، رادیواکتیویته اتمسفری و تشعشعات رادیواکتیو آغاز کرد. در سال ۱۹۱۴ موفق شد درجه ممتاز علمی Habilitation را کسب کند. سپس به نیروی نظامی اتریش پیوست و در بین سال‌های ۱۹۱۴ تا ۱۹۱۸ به فعالیت‌های نظامی پرداخت.  

اروین در سال ۱۹۲۰ با آنی برتل ازدواج کرد و در همان سال درجه استادیاری را از دانشگاه اشتوتگارت کسب کرد. یک سال بعد نیز در دانشگاه برسلاو مشغول تدریس شد. طی این سال‌ها مطالعه و تحقیق پیرامون نظریات کوانتومی موجب شکل‌گیری فیزیکی نوین در ذهن او شد. اروین با آزمایش‌ها و تحقیقات خود توانست چالش‌های مهمی در فیزیک کلاسیک و مدرن به وجود آورد. 

سال ۱۹۲۱ نخستین مقاله وی پیرامون نظریه طیفی منتشر شد و پس از آن برای تدوین اصول مکانیک امواج شروع به بررسی مدار الکترون‌ها کرد و موفق به کشف نظم و ساختار هندسی آن‌ها شد. انتشار مقاله‌ای از سوی وی درباره یافته‌هایش پیرامون مکانیک امواج در سال ۱۹۲۶، موجب ایجاد موجی جدید در علوم فیزیک و شیمی شد و او را به یکی از بزرگ‌ترین کاشفان قرن تبدیل کرد. اروین به دلیل همین مطالعاتش، هفت سال بعد و در سال ۱۹۳۳ به طور مشترک با پل دیراک، موفق به کسب جایزه نوبل شد.

ervin
به دلیل اختلاف با نازی‌ها، آلمان را ترک کرد و به اتریش رفت. پس از اشغال اتریش هم به ایتالیا فرار کرد.

سال ۱۹۲۱ به دانشگاه زوریخ رفت و شش سال بعد کرسی تدریس دانشگاه فردریش ویلهلم برلین را کسب کرد اما در سال ۱۹۳۴ به دلیل اختلافاتی که با نازی‌ها داشت، آلمان را ترک کرد و در دانشکده مگ دالن دانشگاه آکسفورد مشغول به تدریس شد. دو سال بعد نیز به دانشگاه گراتز اتریش رفت و در کنار کار جدید خود کرسی مدیریت دپارتمان فیزیک دانشگاه الله‌آباد هند را نیز کسب کرد.

در فیزیک کوانتوم گفته می‌شود که ذرات قادر هستند در یک زمان در هر یک از شرایط تئوری مورد نظر وجود داشته باشند و در فیزیک نیوتونی تنها یک حالت برای هر ماده در آن واحد در نظر گرفته شده است. اروین نظریه کوانتومی در این موضوع را، که سوپرپوزیشن نامیده شده است، قبول نداشت. او با مکاتبات خود با انیشتین آزمایش معروفش با نام «گربه شرودینگر» را تدوین کرد؛ این آزمایش نشان می‌داد که پیش‌بینی نتایج نظریه‌های کوانتومی فقط با اندازه‌گیری کامل قابل دستیابی است و به زبان ساده نمی‌توان مفاهیم دنیای واقعی را با تعاریف کوانتومی توصیف کرد. اروین با این آزمایش نشان داد که نتیجه ترکیب یک مفهوم نیوتنی با مفهوم کوانتومی قابل ترکیب نیست. در این آزمایش یک گربه در یک جعبه فولادی با مقداری از مواد رادیواکتیو وجود دارد. بعد از یک ساعت اگر اتم رادیواکتیو تجزیه شود گاز سمی‌ای ایجاد می‌کند که باعث کشته‌شدن گربه می‌شود و اگر اتم رادیواکتیو تجزیه نشود گربه زنده می‌ماند. تا زمانی که در جعبه باز نشود گربه ۵۰ درصد زنده است یا مرده. یعنی تا در جعبه باز نشود گربه حالت نامعینی دارد و هم مرده است و هم زنده. طبق مکانیک کوانتوم عمل اندازه‌گیری روی سیستم، برای سیستم محدودیت به وجود می‌آورد و اندازه‌گیری یک سیستم باعث از بین رفتن واقعیت سیستم می‌شود.

ervin sh
مقاله‌اش درباره مکانیک امواج، او را به یکی از بزرگ‌ترین کاشفان قرن تبدیل کرد

پیوستن اتریش به امپراتوری آلمان نازی در سال ۱۹۳۸ موجب اخراج اروین از دانشگاه گراتز شد و مشکلات فراوانی برایش ایجاد کرد؛ تا جایی که او مجبور شد با همسرش به ایتالیا فرار کند. سپس دولت ایرلند به وی پیشنهاد داد که در تاسیس موسسه تحقیقات پیشرفته در دوبلین با دولت همکاری کند. چنین شد که او از سال ۱۹۴۰، به مدت هفده سال، مدیریت دانشکده فیزیک نظری را بر عهده گرفت و در سال  ۱۹۴۸ نیز شهروند ایرلند شد.

از دیگر تحقیقات وی بررسی مفاهیم مولکول‌های پیچیده با کد ژنتیکی برای موجودات زنده بود. او تحقیقات و مطالعات خود را در کتابی با نام «زندگی چیست» در سال ۱۹۴۴ منتشر کرد. تحقیقات او بعدها توسط بسیاری از دانشمندان علم ژنتیک مورد استفاده قرار گرفت.

از افتخارات او می‌شود به دریافت جایزه نوبل، دریافت مدال مکس پلانک در ۱۹۳۷، عضویت در آکادمی سلطنتی علوم در لندن و دریافت مدال علم و هنر اتریش اشاره کرد. همچنین او در سال ۱۹۵۶ اولین برنده جایزه آکادمی علوم اتریش بود؛ جایزه‌ای به نام خود اروین شرودینگر که برای یک عمر دستاورد علمی در رشته‌های ریاضیات و علوم طبیعی به دانشمندان اتریشی اهدا می‌شود.

اروین شرودینگر چهارم ژانویه ۱۹۶۱ و در ۷۳ سالگی بر اثر بیماری سل در وین درگذشت.

تلگرام