ШРЁДИНГЕР ЭРВИН (1887 г. – 1961 г.)

ШРЁДИНГЕР ЭРВИН

(1887 г. – 1961 г.)

Эрвин Шрёдингер родился 12 августа 1887 года в Вене. Его отец, Рудольф Шрёдингер, в свое время унаследовал небольшое семейное предприятие – фабрику по производству линолеума. Материальных трудностей семья не испытывала, и Рудольф, человек весьма образованный, имел возможность в свое удовольствие заниматься естественными науками. В частности, он много лет был вице-президентом Венского ботанико-зоологического общества и нередко выступал с докладами. Много внимания Рудольф уделял и воспитанию сына. Впоследствии Эрвин Шрёдингер писал, что отец был для него «другом, учителем и неутомимым собеседником». Эмилия, мать будущего ученого, была наполовину англичанкой. С раннего детства Эрвин владел и английским, и немецким языками. Возможно, именно поэтому впоследствии он легко выучил еще шесть иностранных языков.

Детство Эрвина было, можно сказать, безоблачным. До 11 лет он учился дома под руководством родителей и частного учителя. В 1898 году мальчик поступил в Академическую гимназию. О тех годах Шрёдингер позже вспоминал, что хорошо успевал по всем предметам, особенно любил физику и математику, обожал литературу, но ненавидел педантичный разбор произведений. Один из однокашников Эрвина отмечал, что по физике и математике он обходился без всяких домашних заданий, схватывая материал непосредственно на уроках. В конце занятий учитель часто вызывал его к доске и давал задачи повышенной сложности, которые мальчик решал играючи.

В 1906 году, превосходно окончив гимназию, Эрвин Шрёдингер поступил в Венский университет. Конечно же, больше всего его интересовали точные науки. Но Эрвин также увлекался иностранными языками, литературой, даже писал стихи. Что же касается физики и математики, то в те времена в Венском университете хватало превосходных преподавателей. Особенно большое влияние на формирование научного мировоззрения юноши оказал Фриц Газенерль[100]. Через много лет в своей нобелевской речи Шрёдингер сказал: «Тогда (во время Первой мировой войны) погиб Газенерль, и чувство подсказывает мне, что не случись этого, он стоял бы здесь вместо меня».

20 мая 1910 года Эрвин Шрёдингер защитил докторскую диссертацию об электрической проводимости на поверхности изоляторов в сыром воздухе. Работа эта удостоилась публикации в «Докладах» Венской академии наук. Также успешно Эрвин сдал и выпускные экзамены, после чего получил докторскую степень.

По бытовавшим тогда правилам выпускники университета должны были год отслужить в армии. Демобилизовавшись, Шрёдингер занял место ассистента физического практикума во Втором физическом институте Венского университета. Молодой ученый интересовался целым рядом научных проблем: радиоактивностью и ее связью с атмосферным электричеством, электротехникой, акустикой и оптикой, обратил внимание и на квантовую физику. 9 января 1914 года Эрвин Шрёдингер был утвержден в должности доцента. Теперь он мог читать лекции, что, впрочем, никак не отразилось на финансовом состоянии его дел: приват-доцентура не оплачивалась. Эрвин продолжал жить на иждивении у родителей, что уже начинало его угнетать. Он мечтал о финансовой самостоятельности. В том же 1914 году Шрёдингер написал и свою первую заметную работу, в которой развивал идеи Больцмана. Но из-за вспыхнувшей Первой мировой войны она осталась незамеченной.

После начала войны Шрёдингер был мобилизован и отправлен на итальянскую границу. К счастью, активных военных действий на участке, где служил Эрвин, не происходило. Во время службы он успевал читать физическую литературу и даже писал научные статьи. Именно во время войны он познакомился с работами Эйнштейна, посвященными основам общей теории относительности. В 1915 году Шрёдингер был переведен в Венгрию, где принял участие в сражениях и даже был отмечен наградами. Впрочем, наукой он заниматься не перестал. Через некоторое время Эрвин вернулся на итальянский фронт.

Весной 1917 года Шрёдингер был отозван в Вену, где ему поручили преподавать курс метеорологии. Вскоре появились и первые статьи ученого по квантовой физике. В 1918–1920 годах он написал несколько работ, внесших существенный вклад в теорию цветового зрения, создал математическую теорию цвета, на которой основывается современная колориметрия[101], доказал статистический характер радиоактивного распада, изучал динамику кристаллических решеток. Имя его постепенно становилось известным в научном мире.

В 1919 году Эрвин Шрёдингер обручился с Анной Бертель. К сожалению, в послевоенной Австрии научная деятельность не могла принести достатка, Анна, например, работала в Вене секретарем, и ее месячный заработок превышал годовой доход Эрвина. Начался длительный период мытарств, в ходе которого ученый сменил целый ряд мест работы. В 1920 году Шрёдингер отказался от предложенной ему адъюнктуры в Вене и принял предложение перейти в Йенский физический институт, где занял должность ассистента. Это позволило получить ему материальную независимость и жениться. Вскоре молодой ученый, работы которого становились все более известными, стал получать приглашения от различных научных центров. В Иене он проработал только четыре месяца, после чего перебрался в Штутгарт, где занял должность профессора теоретической физики Высшей технической школы. Но и в Штутгарте Шрёдингер не задержался. Спустя семестр он переехал в Бреслау, а буквально через несколько недель получил приглашение занять кафедру теоретической физики в Высшей технической школе Цюриха. Кафедру до него занимали Эйнштейн и Лауэ[102]. Отказаться от такого лестного предложения Шрёдингер, естественно, не мог. В 1921 году он переехал в Цюрих.

В Цюрихе Шрёдингер начал заниматься строением атома. В 1924 году он увлекся квантовой статистикой, а в 1925–1926 годах написал работы, благодаря которым его и называют одним из создателей волновой механики. Толчком к ним послужила выдвинутая в 1924 году Луи де Бройлем идея о волновых свойствах материи. 3 ноября 1925 года Шрёдингер писал Эйнштейну о том, что его очень заинтересовала работа французского ученого. В конце ноября он провел семинар, посвященный идеям де Бройля. На этом семинаре один из студентов высказал предположение, что должно существовать уравнение, которое может описывать возможные состояния системы и изменение состояния квантовых объектов во времени. Еще через несколько недель Шрёдингер вычислил это уравнение. В 1926 году он опубликовал серию из шести статей под общим названием «Квантование как задача о собственных значениях», которые совершили переворот в физике. В них ученый фактически создал волновую (квантовую) механику. Уравнение Шрёдингера – основное уравнение нерелятивистской квантовой механики, играет для этого раздела физики такую же роль, как уравнение движения Ньютона для классической механики. В своих работах Эрвин Шрёдингер также дал решение своего уравнения для ряда частных задач и предложил общий метод его применения в теории возмущений. Здесь, однако, необходимо отметить, что взгляды Шрёдингера несколько отличались от современных. Он (впрочем, как Эйнштейн, Планк, де Бройль и многие другие физики) был сторонником «классической» (чисто волновой) интерпретации волновой функции – величины, определяемой уравнением. Это расходилось с точкой зрения Нильса Бора, ратовавшего за вероятностное толкование квантовой механики. После длительной и изматывающей дискуссии Шрёдингер неохотно, но все-таки признал правоту датчанина. Тем не менее, Шрёдингер до конца своих дней так окончательно и не примирился с вероятностной квантовой механикой.

В конце 1926 года Эрвин Шрёдингер по приглашению американских ученых отправился читать лекции в университет Мэдисона. К этому времени Макс Планк ушел с кафедры теоретической физики в Берлинском университете, и она была предложена Шрёдингеру. Летом 1927 года Эрвин переехал в Берлин. А уже через год он единогласно (что, кстати, происходило очень редко) был избран членом Берлинской академии.

Возможно, у кого-то сложилось мнение, что Эрвин Шрёдингер слишком часто менял места работы. Но он в первую очередь интересовался не материальной стороной дела, а научным окружением и условиями работы. Так, от очень выгодного с точки зрения финансов предложения американцев перебраться за океан Шрёдингер отказался, приняв (да и то по настоянию самого Планка) кафедру в Берлине. Правда, дальнейшие события показали, что это, возможно, было ошибкой. В 1933 году к власти в Германии пришла Национал-социалистическая рабочая партия. И хотя сам Шрёдингер был «чист» с точки зрения нацистов, но антисемитизм новых властей, преследование несогласных или просто недостаточно восторженных сторонников нового режима возмущало его. Кроме того, чтобы спокойно жить и работать в Германии, нужно было, по крайней мере, демонстрировать ура-патриотические настроения. А Эрвин Шрёдингер всегда говорил: «Я терпеть не могу, когда меня донимают политикой». Неудивительно, что вслед за многими другими учеными он решил покинуть Германию.

К этому времени Эрвин и Анна фактически только формально были мужем и женой. Уже давно они поняли, что не созданы друг для друга, и их отношения были далекими от супружеских. Анна имела постоянную связь с другом Шрёдингера Вейлом, а Эрвин с женой своего помощника Хильдой Марч. Летом 1933 года Шрёдингер в сопровождении Анны и Хильды отправился в Южный Тироль. Отдохнув в горах, они отправились в Англию, 4 ноября прибыли в Оксфорд. Здесь Эрвина Шрёдингера и застало известие о присуждении ему Нобелевской премии.

Три года ученый провел в Оксфорде на положении исследователя-стипендиата. В 1935 году он опубликовал очень остроумное эссе о положении тогдашней квантовой механики, в котором, в частности, был приведен знаменитый мысленный эксперимент с «котом Шрёдингера». Этот эксперимент показывает неполноту вероятностной квантовой механики при переходе от субатомных явлений к макроскопическим. Согласно условиям эксперимента, в ящике находится кот, радиоактивное ядро и емкость с газом, которая открывается в том случае, если ядро распадется. За час ядро распадается с пятидесятипроцентной вероятностью. С точки зрения квантовой механики ядро к концу эксперимента является суперпозицией (смешением) двух состояний – распавшегося и не распавшегося. Следовательно, кот и жив, и мертв одновременно, в то время как экспериментатор, открыв ящик, обнаружит там либо живого, либо мертвого кота.

30 мая 1934 года Хильда родила дочь. В чопорной Англии тот факт, что мужчина живет с двумя женщинами, которые совместно воспитывали его ребенка, создавал определенные затруднения. Да и мысль вернуться на родину в Австрию все больше привлекала ученого. Поэтому в 1936 году он принял предложение занять пост профессора теоретической физики в Граце. Однако в марте 1938 года произошел аншлюс Австрии. Фашистский режим вновь добрался до Эрвина Шрёдингера. И на этот раз немецкие власти, помня о бегстве ученого, были настроены очень агрессивно. Университет в Граце получил имя Адольфа Гитлера, ректором стал член нацистской партии. По этому поводу Эрвин написал довольно резкое письмо в университетский совет. В результате ученый был уволен, его вычеркнули из всех университетских списков Австрии и Германии, но при этом ему было запрещено покидать страну. К счастью, Шрёдингеру и Анне удалось бежать. Через Италию, Швейцарию и Бельгию они вновь оказались в Англии.

От главы правительства Ирландии Имона де Валера Шрёдингер получил предложение возглавить Институт специальных исследований. Следующие 17 лет Шрёдингер проработал в Дублине. В эти годы ученый, как и Альберт Эйнштейн, много времени и сил посвящал изучению гравитации и попыткам создания единой теории поля. В январе 1947 года на этом поприще его постигла серьезная неудача: он полагал, что сделал крупное обобщение, в результате которого теория Эйнштейна станет частным случаем, и даже сообщил об этом прессе. Вскоре, однако, выяснилось, что ученый допустил ошибку, на которую ему указал сам Эйнштейн. Это неприятное для ученого событие надолго выбило Шрёдингера из колеи.

Надо сказать, что, помимо физики, Эрвин Шрёдингер интересовался и другими науками. Так в Дублине он написал книги «Что такое жизнь? С точки зрения физика» (1944), которая внесла серьезный вклад в развитие биологии, и «Природа и греки» (1954) – исследование, посвященное греческой науке и философии. Кроме того, в 1949 году он опубликовал сборник своих стихов. Личная жизнь ученого тоже была полна событий. За время жизни в Дублине у него появилось еще две дочери от двух ирландских женщин.

В 1956 году Шрёдингер вернулся в Австрию. Последующие три года он проработал в Венском университете, а затем поселился в тирольской деревне Альпбах. Ученый продолжал интересоваться наукой, а кроме того, незадолго перед смертью написал сочинение, в котором изложил свои метафизические взгляды. Умер Эрвин Шрёдингер 4 января 1961 года.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.