Австрийский ученый-теоретик Эрвин Шрёдингер

Австрийский ученый-теоретик Эрвин Шрёдингер воплотил в реальность задачу, поставленную Луи де Бройлем, создав новую механику, описывающую поведение микрочастиц.

Родился Шрёдингер 12 августа 1887 года в Вене в семье владельца небольшого предприятия, широко образованного и культурного человека. Будущий физик получил блестящее образование и воспитание, учась вначале дома, а затем в первоклассной средней школе в столице Австрии. Мальчик с большим интересом и одинаковым успехом изучал древние языки, классическую литературу, математику. Однако его больше привлекали естественные науки, и после успешного окончания средней школы он слушал лекции по физике и математике в Венском университете. Особое впечатление на студента оказали блестящие лекции крупного физика-теоретика Ф. Хазенерля, преемника Л. Больцмана на кафедре теоретической физики.

В 1910 году талантливый юноша получил степень доктора философии и остался в университете ассистентом по проведению лабораторного практикума по общей физике. Несмотря на успешное овладение экспериментальными навыками, он все же решил заняться теоретической физикой. Появляются первые статьи Шрёдингера, посвященные проблемам статистической физики и теплоты, диэлектрикам, магнетизму, дифракции рентгеновских лучей.

Первая мировая война, в которой Шрёдингер участвовал в качестве артиллерийского офицера, на несколько лет прервала его исследования. Но и минуты затишья на фронте он использовал для пополнения своих знаний. Так, в 1916 году он ознакомился со статьями Эйнштейна по общей теории относительности, и эта физическая теория стала одним из основных направлений всей его дальнейшей научной деятельности. После окончания войны он непродолжительное время работал в ряде австрийских и немецких университетов, пройдя все ступени научной карьеры от ассистента до ординарного профессора.

В 1921 году Шрёдингер возглавил кафедру теоретической физики в Цюрихском университете, став преемником А. Эйнштейна и М. Лауэ. Цюрихский период, продолжавшийся шесть лет, - самый плодотворный в жизни ученого. Он публикует ряд статей, посвященных вопросам удельной теплоемкости твердых тел, термодинамики и атомных спектров. Здесь он делает самое значительное свое открытие: создает волновую механику.

С самого начала Шрёдингер с недоверием относился к квантовым скачкам в теории атома Бора, считая, что линейчатые спектры испускания и поглощения могут быть объяснены исходя из чисто волновых представлений. После появления исторической диссертации де Бройля в 1924 году Шрёдингер обобщил волновую гипотезу французского физика, касающуюся свободного движения электронов, на случай действия внешних сил (электронов в атоме). Будучи прекрасным математиком, он умело использовал теорию соотношения волновой и лучевой оптики, разработанную ирландским математиком У. Р. Гамильтоном, и вывел свое знаменитое дифференциальное уравнение в частных производных волнового поля атома водорода. При решении этого уравнения дискретные энергетические уровни Бора естественно получались как собственные значения некоторого оператора. Результаты своих исследований Шрёдингер оформил в виде серии статей, опубликованных в журнале "Annalen der Physik" весной 1926 года. Первое сообщение, в котором вводились пси-функция и уравнение Шрёдингера, поступило в редакцию 27 января. Работа австрийского теоретика вызвала всеобщее восхищение. А. Эйнштейн писал Шрёдингеру: "Замысел Вашей работы свидетельствует о подлинной гениальности".

Казалось, что Шрёдингеру удалось ввести объяснение всех атомных явлений в лоно классической физики. Вдохновленный успехом, он отказался от концепции дуализма частицы и волны, совершенно отбросив понятие частицы как элементарного объекта.

Появление волновой механики поставило перед физиками две задачи: во-первых, выяснить связь между двумя подходами (то есть механиками Гейзенберга и Шрёдингера) и, во-вторых, выяснить физический смысл волновой функции. Первую задачу решил сам творец волновой механики (и независимо от него В. Паули и молодой американский физик-теоретик Карл Эккарт). Шрёдингер убедительно показал математическое тождество двух подходов. Стало ясно, что существует единая теория микроявлений - квантовая механика - в двух равнозначных формах: алгебраической и аналитической. Что касается решения второй задачи, то Шрёдингер дал наглядное истолкование пси-функции, рассматривая произведение значения элементарного заряда на квадрат ее модуля как плотность пространственного распределения заряда электрона, и объяснил излучение атома изменением дипольного момента в результате <биения> собственных колебаний, соответствующих двум стационарным состояниям, между которыми происходил переход. Эта попытка Шрёдингера "избавиться" от дискретности квантовых скачков в атомном мире оказалась несостоятельной. Правильное решение было найдено М. Борном в 1926 году. Как показал Борн, волновая функция в уравнении Шрёдингера не описывала реального процесса, являясь так называемой волной вероятности, а физический смысл имел квадрат модуля этой функции, означающий меру вероятности обнаружения частицы в определенной точке пространства - времени.

Несмотря на многолетние дискуссии Шрёдингера с Бором и его сотрудниками, австрийский физик, начиная с 1926 года до конца жизни, отрицал принципиально вероятностный характер физики микромира и подобно другим физикам старшего поколения считал, что копенгагенская интерпретация квантовой механики является неполной и будущая теория восстановит принцип причинности в духе классической физики.

В 1927 году Шрёдингера пригласили в Берлин, где в то время работали Планк, Эйнштейн, Лауэ и другие выдающиеся физики. Ученый становится профессором Берлинского университета, а чуть позже - членом Академии наук. За работы по волновой механике он был удостоен в 1933 году Нобелевской премии.

Однако спокойная и плодотворная работа ученого в столице Германии вскоре была прервана. Будучи противником фашизма, он с приходом к власти Гитлера уезжает из Германии и после кратковременной работы в Граце и Оксфорде обосновывается в Дублине. В столице Ирландской республики был организован Институт высших исследований, где в течение семнадцати лет вплоть до ухода в отставку Эрвин Шрёдингер вел исследовательскую работу. Наряду с дальнейшим развитием волновой механики он много работал над проблемой объединения гравитации и электромагнетизма в единую теорию поля, различными вопросами термодинамики, нелинейной электродинамики и алгебры мезонов. Во время так называемых <летних школ>, ежегодно устраиваемых Шрёдингером в Дублине, многие выдающиеся исследователи из разных стран мира обсуждали актуальнейшие проблемы современной физики.

В 1956 году ученый возвратился на родину, где был встречен с триумфом. Еще некоторое время он работал на кафедре Физического института Венского университета, в котором начинал свою научную карьеру в качестве ассистента. 4 января 1961 г. Эрвин Шрёдингер скончался.

Он был артистической натурой, человеком с необычайно разносторонними интересами. Его увлечение театром, возникшее в молодости, не ослабевало и в дальнейшем. На досуге он любил заниматься лепкой, создав на вполне профессиональном уровне ряд небольших скульптур. Находясь в Дублине, он издал сборник самобытных стихотворений на немецком и английском языке.

Своеобразным научным хобби Шрёдингера была проблема цветового зрения и измерения цвета и вообще применение квантовой физики в биологии. Его книга <Что такое жизнь с точки зрения физика> до сих пор пользуется неизменным успехом. В ряде философских работ Шрёдингер рассматривает вопросы взаимоотношения науки и религии, роль семантики в решении теоретико-познавательных проблем, ценностные аспекты естествознания. В своей интересной книге "Природа и греки" ученый призывает возвратиться к мышлению древних, откровенно восхищаясь материализмом и атеизмом натурфилософов древности.

М. Борн так отозвался об этом выдающемся австрийском физике: "Он сказал свое слово во многих сферах человеческой мысли и человеческой деятельности; глубина его знаний была столь же изумительной, как и острота и творческая сила его ума".