2011年6月4日 星期六

薛丁格 Erwin Schrdinger(E.)

【生卒】:1887~1961

奧地利理論物理學家,是波動力學的創始人。

薛定諤1887年 8月12日生于維也納。1906~1910年,他在維也納大學物理系學習。1910年獲得博士學位。畢業后,在維也納大學第二物理研究所工作。1913年與R.W.F.科爾勞施合寫了關于大氣中鐳 A(即218Po)含量測定的實驗物理論文,為此獲得了奧地利帝國科學院的海廷格獎金。第一次世界大戰期間,他服役于一個偏僻的炮兵要塞,利用閑暇研究理論物理學。戰后他回到第二物理研究所。1920年移居耶拿,擔任M.維恩的物理實驗室的助手。

1921年,薛定諤受聘到瑞士蘇黎士大學任數學物理學教授,在那里工作了 6年。開頭幾年,他主要研究有關熱學的統計理論問題,寫出了有關氣體和反應動力學、振動、點陣振動(及其對內能的貢獻)的熱力學以及統計等方面的論文。他還研究過色覺理論,他對有關紅-綠色盲和藍-黃色盲頻率之間的關系的解釋為生理學家們所接受。

1925年底到1926年初,薛定諤在A.愛因斯坦關于單原子理想氣體的量子理論和L.V.德布羅意的物質波假說的啟發下,從經典力學和幾何光學間的類比,提出了對應于波動光學的波動力學方程,奠定了波動力學的基礎。他最初試圖建立一個相對論性理論,得出了后來稱之為克萊因—戈登方程(見場方程)的波動方程,但由于當時還不知道電子有自旋,所以在關于氫原子光譜的精細結構的理論上與實驗數據不符。以后他又改用非相對論性波動方程以后人們稱之為薛定諤方程來處理電子,得出了與實驗數據相符的結果。1926年1~6月,他一連發表了四篇論文,題目都是《量子化就是本征值問題》,系統地闡明了波動力學理論。

在此以前,德國物理學家W.K.海森伯、M.玻恩和E.P.約旦于1925年7~9月通過另一途徑建立了矩陣力學。1926年3月,薛定諤發現波動力學和矩陣力學在數學上是等價的,是量子力學的兩種形式,可以通過數學變換,從一個理論轉到另一個理論。

薛定諤起初試圖把波函數 Ψ解釋為三維空間中的振動振幅,把ΨΨ*解釋為電荷密度,把粒子解釋為波包。但他無法解決“波包擴散”的困難。最后物理學界普遍接受了玻恩提出的波函數的幾率解釋。

1927年,薛定諤接替M.普朗克,到柏林大學擔任理論物理學教授,與普朗克建立了親密的友誼。同年在萊比錫出版了他的《波動力學論文集》。1933年,薛定諤對于納粹政權迫害杰出科學家的倒行逆施深為憤慨,同年11月初移居英國牛津,在馬格達倫學院任訪問教授。就在這一年他與P.A.M.狄喇克共同獲得諾貝爾物理學獎。

1936年冬,薛定諤回到奧地利的格拉茨。奧地利被納粹德國吞并后,他陷入了十分不利的處境。1938年9月,他在友人的協助下,回到英國牛津。1939年10月轉到愛爾蘭,在都柏林高級研究所理論物理學研究組中工作了17年。

在后期,薛定諤研究有關波動力學的應用及統計詮釋,新統計力學的數學特征以及它與通常的統計力學的關系等問題。他還探討了有關廣義相對論的問題,并對波場作相對論性的處理。此外,他還寫出了有關宇宙學問題的一些論著。與愛因斯坦一樣,薛定諤在晚年特別熱衷的是把愛因斯坦的引力理論推廣為一個統一場論,但也沒有取得成功。

薛定諤對哲學有濃厚的興趣。早在第一次世界大戰時期,他就深入研究過Β.斯賓諾莎、A.叔本華、E.馬赫、R.西蒙、R.阿芬那留斯等人的哲學著作。晚年,他致力于物理學基礎和有關哲學問題的研究,寫了《科學和人文主義當代的物理學》(英文版,1951)等哲學性著作。

1944年,薛定諤還發表了《生命是什么?活細胞的物理面貌》一書(英文版,1948;中譯本,1973)。在此書中,薛定諤試圖用熱力學、量子力學和化學理論來解釋生命的本性,引進了非周期性晶體、負熵、遺傳密碼、量子躍遷式的突變等概念。這本書使許多青年物理學家開始注意生命科學中提出的問題,引導人們用物理學、化學方法去研究生命的本性,使薛定諤成了今天蓬勃發展的分子生物學的先驅。

1956年薛定諤回奧地利,奧地利政府給予他以極大的榮譽,設立了以薛定諤的名字命名的國家獎金,由奧地利科學院授給。第一次獎金于1957年授與薛定諤本人。1957年他一度病危。1961年1月4日,他在奧地利的阿爾卑巴赫山村病逝。

本《中國大百科全書 物理學Ⅱ》 第1123頁 作者 :范岱年
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