Erwin Schrödinger - Erwin Schrödinger

Erwin Schrödinger
Erwin Schrödinger (1933) .jpg
Nascer
Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger

( 12/08/1887 )12 de agosto de 1887
Faleceu 4 de janeiro de 1961 (04/01/1961)(com 73 anos)
Nacionalidade austríaco
Cidadania
Alma mater Universidade de viena
Conhecido por
Cônjuge (s)
Annemarie Bertel
( M.  1920)
Prêmios Medalha Matteucci (1927)
Prêmio Nobel de Física (1933)
Medalha Max Planck (1937)
Carreira científica
Campos Física
Instituições
Tese Über die Leitung der Elektrizität auf der Oberfläche von Isolatoren an feuchter Luft (Sobre a condução de eletricidade na superfície de isoladores em ar úmido)  (1910)
Orientador de doutorado Friedrich Hasenöhrl
Outros conselheiros acadêmicos Franz S. Exner
Assinatura
Assinatura de Erwin Schrödinger.svg
Busto de Schrödinger, na arcada do pátio do edifício principal, Universidade de Viena , Áustria

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger ( UK : / ʃ r ɜː d ɪ ŋ ər / , US : / ʃ r - / ; alemão: [ɛɐ̯viːn ʃʁøːdɪŋɐ] ; 12 agosto de 1887 - 4 de janeiro de 1961), às vezes escrito como Erwin Schrodinger ou Erwin Schroedinger ("oe" é a transliteração adequada do alemão "ö"), foi um físico austríaco-irlandês vencedor do Prêmio Nobel que desenvolveu uma série de resultados fundamentais na teoria quântica : a equação de Schrödinger fornece uma maneira de calcular a onda função de um sistema e como ele muda dinamicamente no tempo .

Além disso, ele escreveu muitos trabalhos sobre vários aspectos da física : mecânica estatística e termodinâmica , física dos dielétricos, teoria da cor , eletrodinâmica , relatividade geral e cosmologia , e fez várias tentativas para construir uma teoria de campo unificado . Em seu livro O que é vida? Schrödinger abordou os problemas da genética, olhando para o fenômeno da vida do ponto de vista da física. Ele prestou grande atenção aos aspectos filosóficos da ciência, conceitos filosóficos antigos e orientais, ética e religião. Ele também escreveu sobre filosofia e biologia teórica. Ele também é conhecido por seu experimento mental do " gato de Schrödinger ".

Biografia

Primeiros anos

Schrödinger nasceu em Erdberg  [ de ] , Viena , Áustria , em 12 de agosto de 1887, filho de Rudolf Schrödinger  [ de ] ( produtor de cerecloth , botânico) e Georgine Emilia Brenda Schrödinger (nascida Bauer) (filha de Alexander Bauer  [ de ] , professor de química, TU Wien ). Ele era seu único filho.

Sua mãe era descendente metade austríaca e metade inglesa; seu pai era católico e sua mãe luterana . Embora tenha sido criado em uma família religiosa como luterano , ele próprio era ateu . No entanto, ele tinha fortes interesses nas religiões orientais e no panteísmo , e usou o simbolismo religioso em suas obras. Ele também acreditava que seu trabalho científico era uma abordagem da Divindade , embora em um sentido intelectual.

Ele também aprendeu inglês fora da escola, já que sua avó materna era britânica. Entre 1906 e 1910 (ano em que obteve seu doutorado), Schrödinger estudou na Universidade de Viena com os físicos Franz S. Exner (1849-1926) e Friedrich Hasenöhrl (1874-1915). Ele recebeu seu doutorado em Viena com Hasenöhrl. Ele também conduziu um trabalho experimental com Karl Wilhelm Friedrich "Fritz" Kohlrausch.

Em 1911, Schrödinger tornou-se assistente de Exner. Em tenra idade, Schrödinger foi fortemente influenciado por Arthur Schopenhauer . Como resultado de sua extensa leitura das obras de Schopenhauer, ele se tornou profundamente interessado ao longo de sua vida na teoria da cor e na filosofia . Em sua palestra "Mente e Matéria", ele disse que "O mundo estendido no espaço e no tempo é apenas a nossa representação ." Esta é uma repetição das primeiras palavras da obra principal de Schopenhauer. As obras de Schopenhauer o introduziram na filosofia indiana, mais especificamente na interpretação do upanishad e advaita vedanta. Certa vez, ele adotou uma linha de pensamento peculiar. Se o mundo é de fato criado por nosso ato de observação, deveria haver bilhões desses mundos, um para cada um de nós. Como é que o seu mundo e o meu são iguais? Se algo acontece no meu mundo, isso acontece no seu também? O que faz com que todos esses mundos se sincronizem?

Ele encontrou sua resposta, novamente como os outros, nos Upanishads.

“Obviamente, há apenas uma alternativa, a saber, a unificação de mentes ou consciências. Sua multiplicidade é apenas aparente; na verdade, há apenas uma mente. Esta é a doutrina dos Upanishads. ”

Anos intermediários

Erwin Schrödinger quando jovem

Em 1914, Erwin Schrödinger obteve a habilitação ( venia legendi ). Entre 1914 e 1918, participou em trabalhos de guerra como oficial comissionado na artilharia da fortaleza austríaca ( Gorizia , Duino , Sistiana , Prosecco, Viena). Em 1920 tornou-se assistente de Max Wien , em Jena , e em setembro de 1920 atingiu o cargo de AO. Prof. ( ausserordentlicher Professor ), aproximadamente equivalente a Reader (Reino Unido) ou professor associado (EUA), em Stuttgart . Em 1921, ele se tornou o. Prof. ( Professor ordentlicher , ou seja, professor catedrático), em Breslau (agora Wrocław, Polónia).

Em 1921, mudou-se para a Universidade de Zurique . Em 1927, ele sucedeu Max Planck na Universidade Friedrich Wilhelm em Berlim. Em 1933, Schrödinger decidiu deixar a Alemanha porque não gostava do anti-semitismo dos nazistas. Ele se tornou um Fellow do Magdalen College na Universidade de Oxford . Logo após sua chegada, ele recebeu o Prêmio Nobel junto com Paul Dirac . Sua posição em Oxford não funcionou bem; seus arranjos domésticos pouco convencionais, dividir aposentos com duas mulheres, não foram bem recebidos. Em 1934, Schrödinger lecionou na Universidade de Princeton ; foi-lhe oferecido um cargo permanente, mas não o aceitou. Mais uma vez, seu desejo de morar com sua esposa e amante pode ter criado um problema. Ele tinha a perspectiva de um cargo na Universidade de Edimburgo, mas atrasos no visto ocorreram e, no final, ele assumiu um cargo na Universidade de Graz, na Áustria, em 1936. Ele também aceitou a oferta de um cargo de presidente no Departamento de Física, Universidade Allahabad na Índia.

Em meio a essas questões de estabilidade em 1935, após extensa correspondência com Albert Einstein , ele propôs o que hoje é chamado de experimento do pensamento do gato de Schrödinger .

Anos depois

Em 1938, após o Anschluss , Schrödinger teve problemas em Graz por causa de sua fuga da Alemanha em 1933 e sua conhecida oposição ao nazismo . Ele emitiu uma declaração retratando sua oposição (mais tarde ele se arrependeu de ter feito isso e explicou o motivo a Einstein ). No entanto, isso não acalmou totalmente a nova dispensa e a Universidade de Graz o dispensou de seu cargo por falta de confiabilidade política. Ele sofreu assédio e foi instruído a não sair do país. Ele e sua esposa, no entanto, fugiram para a Itália. De lá, ele foi para posições de visita em Oxford e na Universidade de Ghent .

Schrödinger (linha da frente 2 da direita) e De Valera (linha da frente 4 da esquerda) no Dublin Institute for Advanced Studies em 1942

No mesmo ano, ele recebeu um convite pessoal do irlandês Taoiseach , Éamon de Valera - ele mesmo um matemático - para residir na Irlanda e concordar em ajudar a estabelecer um Instituto de Estudos Avançados em Dublin. Ele se mudou para Kincora Road, Clontarf, Dublin e viveu modestamente. Uma placa foi erguida em sua residência em Clontarf e no endereço de seu local de trabalho na Merrion Square . Ele se tornou o Diretor da Escola de Física Teórica em 1940 e lá permaneceu por 17 anos. Ele se tornou um cidadão irlandês naturalizado em 1948, mas também manteve sua cidadania austríaca. Ele escreveu cerca de 50 publicações adicionais sobre vários tópicos, incluindo suas explorações da teoria do campo unificado .

Em 1944, ele escreveu O que é vida? , que contém uma discussão sobre negentropia e o conceito de uma molécula complexa com o código genético para organismos vivos . De acordo com as memórias de James D. Watson , DNA, the Secret of Life , o livro de Schrödinger deu a Watson a inspiração para pesquisar o gene , que levou à descoberta da estrutura da dupla hélice do DNA em 1953. Da mesma forma, Francis Crick , em sua autobiografia O livro What Mad Pursuit descreve como ele foi influenciado pelas especulações de Schrödinger sobre como a informação genética pode ser armazenada nas moléculas.

Schrödinger permaneceu em Dublin até se aposentar em 1955. Ele teve um interesse vitalício na filosofia Vedanta do Hinduísmo , o que influenciou suas especulações no final de What Is Life? sobre a possibilidade de que a consciência individual seja apenas uma manifestação de uma consciência unitária que permeia o universo . Schrödinger expressou simpatia pela ideia de tat tvam asi , afirmando "você pode se jogar no chão, estendido sobre a Mãe Terra , com a convicção certa de que você é um com ela e ela com você".

Um manuscrito "Fragmento de um diálogo não publicado de Galileu" dessa época ressurgiu recentemente no internato do The King's Hospital , em Dublin, depois de ter sido escrito para a edição de 1955 da Escola de seu Blue Coat para comemorar sua saída de Dublin para assumir sua nomeação como Presidente de Física na Universidade de Viena.

Em 1956, ele retornou a Viena (cadeira ad personam ). Em uma importante palestra durante a Conferência Mundial de Energia, ele se recusou a falar sobre energia nuclear por causa de seu ceticismo a respeito e deu uma palestra filosófica em seu lugar. Durante este período, Schrödinger abandonou a definição da mecânica quântica convencional da dualidade onda-partícula e promoveu a ideia de onda sozinho , causando muita controvérsia.

Vida pessoal

Em 6 de abril de 1920, Schrödinger casou-se com Annemarie (Anny) Bertel. Schrödinger sofreu de tuberculose e várias vezes na década de 1920 se hospedou em um sanatório em Arosa . Foi lá que ele formulou sua equação de onda. Como foi observado acima, Schrödinger teve uma vida pessoal não convencional. Quando emigrou para a Irlanda em 1938, obteve vistos para ele, sua esposa e também outra mulher, a Sra. Hilde March. March era esposa de um colega austríaco e Schrödinger teve uma filha com ela em 1934. Schrödinger escreveu pessoalmente ao Taoiseach , Éamon de Valera , para obter o visto para a Sra. March. Em outubro de 1939, o ménage à trois fixou residência em Dublin. Schrödinger teve mais duas filhas de duas mulheres diferentes durante seu tempo na Irlanda.

Túmulo de Annemarie e Erwin Schrödinger; acima da placa de identificação, a equação de onda da mecânica quântica de Schrödinger está inscrita:

Em 4 de janeiro de 1961, Schrödinger morreu de tuberculose, aos 73 anos, em Viena . Ele deixou Anny viúva e foi enterrado em Alpbach , Áustria, em um cemitério católico. Embora não fosse católico, o padre encarregado do cemitério permitiu o enterro depois de saber que Schrödinger era membro da Pontifícia Academia de Ciências . Sua esposa, Anny (nascida em 3 de dezembro de 1896), morreu em 3 de outubro de 1965. O único neto de Schrödinger, Terry Rudolph , seguiu seus passos como físico quântico e leciona no Imperial College London .

Interesse em filosofia

Schrödinger tinha um profundo interesse pela filosofia e foi influenciado pelas obras de Arthur Schopenhauer e Baruch Spinoza . Ele discutiu tópicos como consciência , o problema mente-corpo , percepção dos sentidos , livre arbítrio e realidade objetiva em suas palestras e escritos.

Atividades científicas

No início de sua vida, Schrödinger experiências nas áreas de engenharia elétrica , eletricidade atmosférica , e atmosférica radioatividade , mas normalmente ele trabalhou com seu antigo professor Franz Exner. Ele também estudou a teoria vibracional , a teoria do movimento browniano e estatística matemática . Em 1912, a pedido dos editores do Handbook of Electricity and Magnetism , Schrödinger escreveu um artigo intitulado Dieelectrism . Nesse mesmo ano, Schrödinger deu uma estimativa teórica da provável distribuição de altura de substâncias radioativas, que é necessária para explicar a radioatividade observada da atmosfera, e em agosto de 1913 executou vários experimentos em Zeehame que confirmaram sua estimativa teórica e as de Victor Franz Hess . Por este trabalho, Schrödinger recebeu o Prêmio Haitinger de 1920 (Haitinger-Preis) da Academia Austríaca de Ciências. Outros estudos experimentais conduzidos pelo jovem pesquisador em 1914 foram a verificação de fórmulas para pressão capilar em bolhas de gás e o estudo das propriedades da radiação beta suave produzida pelos raios gama que atingem a superfície do metal. O último trabalho que realizou junto com seu amigo Fritz Kohlrausch. Em 1919, Schrödinger realizou seu último experimento físico com luz coerente e, posteriormente, concentrou-se em estudos teóricos.

Mecânica quântica

Nova teoria quântica

Nos primeiros anos de sua carreira, Schrödinger se familiarizou com as ideias da velha teoria quântica , desenvolvida nas obras de Max Planck , Albert Einstein , Niels Bohr , Arnold Sommerfeld e outros. Esse conhecimento o ajudou a trabalhar em alguns problemas de física teórica , mas o cientista austríaco da época ainda não estava pronto para abandonar os métodos tradicionais da física clássica .

As primeiras publicações de Schrödinger sobre a teoria atômica e a teoria dos espectros começaram a surgir apenas a partir do início da década de 1920, após seu contato pessoal com Sommerfeld e Wolfgang Pauli e sua mudança para a Alemanha. Em janeiro de 1921, Schrödinger concluiu seu primeiro artigo sobre o assunto, sobre o arcabouço do efeito Bohr-Sommerfeld da interação dos elétrons sobre algumas características dos espectros dos metais alcalinos. De particular interesse para ele foi a introdução de considerações relativísticas na teoria quântica. No outono de 1922, ele analisou as órbitas de elétrons em um átomo de um ponto de vista geométrico , usando métodos desenvolvidos pelo matemático Hermann Weyl (1885–1955). Este trabalho, no qual foi mostrado que as órbitas quânticas estão associadas a certas propriedades geométricas, foi um passo importante na previsão de algumas das características da mecânica ondulatória . No início do mesmo ano, ele criou a equação de Schrödinger do efeito Doppler relativístico para linhas espectrais, com base na hipótese de quanta de luz e considerações de energia e momento. Ele gostou da ideia de seu professor Exner sobre a natureza estatística das leis de conservação, então ele abraçou com entusiasmo os artigos de Bohr, Kramers e Slater , que sugeriam a possibilidade de violação dessas leis em processos atômicos individuais (por exemplo, no processo de emissão de radiação). Embora os experimentos de Hans Geiger e Walther Bothe logo lancem dúvidas sobre isso, a ideia de energia como um conceito estatístico foi uma atração ao longo da vida para Schrödinger e ele a discutiu em alguns relatórios e publicações.

Criação da mecânica ondulatória

Em janeiro de 1926, Schrödinger publicou em Annalen der Physik o artigo " Quantisierung als Eigenwertproblem " (Quantização como um problema de autovalor ) sobre a mecânica das ondas e apresentou o que agora é conhecido como a equação de Schrödinger . Neste artigo, ele deu uma "derivação" da equação de onda para sistemas independentes do tempo e mostrou que ela deu os autovalores de energia corretos para um átomo semelhante ao hidrogênio. Este artigo foi universalmente celebrado como uma das conquistas mais importantes do século XX e criou uma revolução na maioria das áreas da mecânica quântica e, na verdade, em toda a física e química. Um segundo artigo foi submetido apenas quatro semanas depois que resolveu os problemas do oscilador harmônico quântico , rotor rígido e molécula diatômica e deu uma nova derivação da equação de Schrödinger. Um terceiro artigo, publicado em maio, mostrou a equivalência de sua abordagem à de Heisenberg e deu o tratamento do efeito Stark . Um quarto artigo desta série mostrou como tratar problemas nos quais o sistema muda com o tempo, como em problemas de espalhamento. Neste artigo, ele introduziu uma solução complexa para a equação de onda a fim de evitar a ocorrência de equações diferenciais de quarta e sexta ordem. (Este foi provavelmente o momento em que a mecânica quântica mudou de números reais para complexos.) Quando ele introduziu os números complexos para diminuir a ordem das equações diferenciais, algo mágico aconteceu, e toda a mecânica ondulatória estava a seus pés. (Ele acabou reduzindo o pedido a um.) Esses artigos foram sua realização central e foram imediatamente reconhecidos como de grande importância pela comunidade da física.

Schrödinger não estava totalmente confortável com as implicações da teoria quântica referindo-se a sua teoria como "mecânica ondulatória". Ele escreveu sobre a interpretação probabilística da mecânica quântica, dizendo: "Não gosto disso e sinto muito por ter tido algo a ver com isso." (Apenas para ridicularizar a interpretação de Copenhague da mecânica quântica, ele arquitetou o famoso experimento mental denominado paradoxo do gato de Schrödinger .)

Trabalhe em uma teoria de campo unificado

Seguindo seu trabalho em mecânica quântica, Schrödinger dedicou um esforço considerável para trabalhar em uma teoria de campo unificado que uniria gravidade , eletromagnetismo e forças nucleares dentro da estrutura básica da Relatividade Geral , fazendo o trabalho com uma correspondência extensa com Albert Einstein. Em 1947, ele anunciou o resultado, "Teoria do Campo Afim", em uma palestra na Royal Irish Academy, mas o anúncio foi criticado por Einstein como "preliminar" e não levou à desejada teoria unificada. Após o fracasso de sua tentativa de unificação, Schrödinger desistiu de seu trabalho sobre a unificação e se voltou para outros tópicos.

Cor

Schrödinger tinha um grande interesse em psicologia , em particular percepção de cores e colorimetria (alemão: Farbenmetrik ). Ele passou alguns anos de sua vida trabalhando nessas questões e publicou uma série de artigos nesta área:

  • "Theorie der Pigmente von größter Leuchtkraft", Annalen der Physik , (4), 62, (1920), 603-22 (Teoria dos Pigmentos com Luminosidade Mais Alta)
  • "Grundlinien einer Theorie der Farbenmetrik im Tagessehen", Annalen der Physik , (4), 63, (1920), 397–456; 481-520 (esboço de uma teoria de medição de cores para visão diurna)
  • "Farbenmetrik", Zeitschrift für Physik , 1, (1920), 459–66 (medição de cor).
  • "Über das Verhältnis der Vierfarbenzur Dreifarben-Theory", Mathematisch-Naturwissenschaftliche Klasse , 134, 471, (On The Relationship of Four-Color Theory to Three-Color Theory).
  • "Lehre von der strahlenden Energie", Müller - Pouillets Lehrbuch der Physik und Meteorologie , Vol 2, Parte 1 (1926) (Thresholds of Color Differences).

Seu trabalho sobre a psicologia da percepção das cores segue o passo de Newton , Maxwell e von Helmholtz na mesma área. Alguns desses artigos foram traduzidos para o inglês e podem ser encontrados em: Sources of Color Science , Ed. David L. MacAdam, MIT Press (1970) e em Erwin Schrödinger Color Theory, Translated with Modern Commentary , Ed. Keith K. Niall, Springer (2017). ISBN  978-3-319-64619-0 doi : 10.1007 / 978-3-319-64621-3 .

Legado

As questões filosóficas levantadas pelo gato de Schrödinger ainda são debatidas hoje e permanecem seu legado mais duradouro na ciência popular , enquanto a equação de Schrödinger é seu legado mais duradouro em um nível mais técnico. Schrödinger é um dos vários indivíduos que foram chamados de "o pai da mecânica quântica ". A grande cratera Schrödinger , no outro lado da Lua , leva o seu nome. O Instituto Internacional de Física Matemática Erwin Schrödinger foi estabelecido em Viena em 1993.

O retrato de Schrödinger foi a principal característica do desenho da nota austríaca de 1000 xelins de 1983-97 , a segunda denominação mais alta.

Um edifício leva o seu nome na Universidade de Limerick , em Limerick, Irlanda, assim como o 'Erwin Schrödinger Zentrum' em Adlershof em Berlim.

O 126º aniversário de Schrödinger em 2013 foi comemorado com um Google Doodle .

Schrödinger tornou-se significativamente mais conhecido pela menção contínua do gato de Schrödinger na Teoria do Big Bang .

Honras e prêmios

Diploma do Prêmio Nobel de Erwin Schrödinger

O gato de Schrödinger é nomeado em sua homenagem, veja também: Lista de coisas com o nome de Erwin Schrödinger .

Trabalhos publicados

Referências

Fontes

links externos