Schroedinger, Erwin

Erwin Schrodinger
Alemán  Erwin Schrodinger

Erwin Schrodinger en 1933
Nombrar al nacer Alemán  Erwin Rodolfo Josef Alexander Schrödinger
Fecha de nacimiento 12 de agosto de 1887( 08/12/1887 ) [1] [2] [3] […]
Lugar de nacimiento
Fecha de muerte 4 de enero de 1961( 04/01/1961 ) [4] [1] [2] […] (73 años)
Un lugar de muerte
País  Austria-Hungría Austria Alemania nazi Irlanda
 
 
 
Esfera científica física teórica
Lugar de trabajo Universidad de Viena , Universidad
de Jena ,
Universidad de Stuttgart ,
Universidad de Breslau , Universidad de
Zúrich Universidad de
Berlín , Universidad de
Oxford , Universidad de
Graz ,
Universidad de Gante ,
Instituto de Estudios Superiores de Dublín
alma mater Universidad de Viena
consejero científico F. Exner ,
E. Schweidler ,
F. Hasenöhrl
Conocido como uno de los fundadores de la mecánica cuántica
Premios y premios
Caballero de la Orden del Mérito de la República Federal de Alemania Orden de Honor de las Ciencias y las Artes Rib.png
premio Nobel Premio Nobel de Física  ( 1933 )
Autógrafo
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Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger ( en alemán:  Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger ; MFA : [ˈɛrviːn ˈʃrøːdɪŋɐ]; 12 de agosto de 1887 ; Viena  - 4 de enero de 1961 , ibíd.) fue un físico teórico austriaco, uno de los fundadores de la mecánica cuántica . Premio Nobel de Física (1933). Miembro de la Academia de Ciencias de Austria (1956) [6] , así como de varias academias de ciencias del mundo, incluido un miembro extranjero de la Academia de Ciencias de la URSS (1934).

Schrödinger posee una serie de resultados fundamentales en el campo de la teoría cuántica, que formaron la base de la mecánica ondulatoria : formuló las ecuaciones de onda (ecuaciones de Schrödinger estacionarias y dependientes del tiempo ), mostró la identidad del formalismo que desarrolló y la mecánica matricial , desarrolló la teoría ondulatoria de perturbaciones mecánicas , obtuvo soluciones a una serie de problemas específicos . Schrödinger propuso una interpretación original del significado físico de la función de onda ; en los años siguientes, criticó repetidamente la interpretación generalmente aceptada de Copenhague de la mecánica cuántica (la paradoja del "gato de Schrödinger" , etc.). Además, es autor de numerosos artículos en diversos campos de la física: mecánica estadística y termodinámica , física dieléctrica , teoría del color , electrodinámica , relatividad general y cosmología ; hizo varios intentos de construir una teoría del campo unificado . En el libro ¿Qué es la vida? Schrödinger se volvió hacia los problemas de la genética , mirando el fenómeno de la vida desde el punto de vista de la física. Prestó gran atención a los aspectos filosóficos de la ciencia , los conceptos filosóficos antiguos y orientales , la ética y la religión.

Biografía

Origen y educación (1887–1910)

Erwin Schrödinger era el único hijo de una familia vienesa rica y culta. Su padre, Rudolf Schrödinger , próspero propietario de una fábrica de hule y linóleo , se distinguió por su interés por la ciencia y durante mucho tiempo se desempeñó como vicepresidente de la Sociedad Botánica y Zoológica de Viena. La madre de Erwin, Georgina Emilia Brenda, era hija del químico Alexander Bauer, a cuyas conferencias asistió Rudolf Schrödinger mientras estudiaba en la Escuela Técnica Superior Imperial-Real de Viena ( alemán:  kk Technischen Hochschule ). El ambiente en la familia y la comunicación con padres altamente educados contribuyeron a la formación de los diversos intereses del joven Erwin. Hasta los once años se educó en casa, y en 1898 ingresó en el prestigioso Academic Gymnasium (en alemán:  Öffentliches Academisches Gymnasium ), que estudiaba principalmente humanidades. Estudiar fue fácil para Schrödinger, en cada clase se convirtió en el mejor alumno. Dedicó mucho tiempo a la lectura, al estudio de idiomas extranjeros. Su abuela materna era inglesa, por lo que dominó el idioma desde muy pequeño. Le gustaba visitar el teatro; le gustaban especialmente las obras de Franz Grillparzer , que se representaban en el Burgtheater [7] [8] .

Habiendo aprobado brillantemente los exámenes finales en la escuela, Erwin ingresó a la Universidad de Viena en el otoño de 1906 , donde eligió cursos de matemáticas y física para estudiar. Una gran influencia en la formación de Schrödinger como científico la tuvo Franz Exner , quien dio conferencias sobre física y concedió especial importancia a las cuestiones metodológicas y filosóficas de la ciencia. El interés de Erwin por los problemas teóricos de la física surgió tras conocer a Friedrich Hasenöhrl , sucesor de Ludwig Boltzmann en el Departamento de Física Teórica. Fue de Khazenöhrl que el futuro científico aprendió sobre los problemas científicos de actualidad y las dificultades que surgen en la física clásica al tratar de resolverlos. Durante sus estudios en la universidad, Schrödinger dominó a la perfección los métodos matemáticos de la física , pero su trabajo de tesis fue experimental. Se dedicó al estudio del efecto de la humedad del aire sobre las propiedades eléctricas de una serie de materiales aislantes ( vidrio , ebonita , ámbar ) y se llevó a cabo bajo la dirección de Egon Schweidler en el laboratorio de Exner. El 20 de mayo de 1910 , después de defender su disertación y aprobar con éxito los exámenes orales, Schrödinger obtuvo el grado de Doctor en Filosofía [7] .

Comienzo de la carrera científica (1911-1921)

En octubre de 1911 , después de un año de servicio en el ejército austríaco, Schrödinger regresó al Segundo Instituto de Física de la Universidad de Viena como asistente de Exner. Impartió talleres de física y también participó en estudios experimentales realizados en el laboratorio de Exner. En 1913, Schrödinger solicitó el título de privatdozent , y, tras realizar los trámites correspondientes (presentación de un artículo científico, lectura de una "lectura de prueba", etc.), a principios de 1914, el ministerio le aprobó en dicho título . ( habilitación ). La Primera Guerra Mundial retrasó el inicio de la actividad docente activa de Schrödinger durante varios años [9] . El joven físico fue reclutado por el ejército y sirvió en la artillería en las secciones relativamente tranquilas del Frente Sudoeste de Austria: en Raibl , Komárom , luego en Prosecco y en la región de Trieste . En 1917 fue nombrado profesor de meteorología en la escuela de oficiales de Wiener Neustadt . Tal modo de servicio le dejaba tiempo suficiente para leer literatura especializada y trabajar sobre problemas científicos [10] .

En noviembre de 1918, Schrödinger regresó a Viena, y por esta época recibió una oferta para ocupar el puesto de Profesor Extraordinario de Física Teórica en la Universidad de Chernivtsi . Sin embargo, tras la caída del Imperio Austro-Húngaro, esta ciudad terminó en otro país, por lo que se perdió esta oportunidad. La difícil situación económica del país, los bajos salarios y la quiebra de la empresa familiar le obligaron a buscar un nuevo trabajo, incluso en el extranjero. Una oportunidad adecuada se presentó en el otoño de 1919 , cuando Max Wien , director del Instituto de Física de la Universidad de Jena , invitó a Schrödinger a asumir el cargo de asistente y profesor adjunto de física teórica. El austriaco aceptó con gusto esta oferta y se mudó a Jena en abril de 1920 (esto sucedió inmediatamente después de su boda). En Jena, Schrödinger permaneció solo cuatro meses: pronto se mudó a Stuttgart como profesor extraordinario en la Escuela Técnica Superior local (ahora la Universidad de Stuttgart ). Un factor importante ante el aumento de la inflación fue un aumento significativo de los salarios. Sin embargo, muy pronto otras instituciones comenzaron a ofrecer condiciones aún mejores y el puesto de profesor de física teórica: las universidades de Breslau , Kiel , Hamburgo y Viena. Schrödinger eligió lo primero y se fue de Stuttgart solo un semestre después. En Breslau , el científico impartió clases durante el semestre de verano, y al final del mismo cambió de nuevo de trabajo, dirigiendo el prestigioso Departamento de Física Teórica de la Universidad de Zúrich [9] .

Zúrich - Berlín (1921-1933)

Schrödinger se mudó a Zúrich en el verano de 1921 . La vida aquí era más estable financieramente, las montañas vecinas proporcionaron al científico, que amaba el alpinismo y el esquí, oportunidades convenientes para la recreación y la comunicación con los famosos colegas Peter Debye , Paul Scherrer y Hermann Weyl , que trabajaban en el cercano Politécnico de Zúrich , crearon el atmósfera necesaria creatividad [11] . El tiempo que pasó en Zúrich se vio ensombrecido en 1921-1922 por una grave enfermedad; Schrödinger fue diagnosticado con tuberculosis pulmonar , por lo que tuvo que pasar nueve meses en la ciudad turística de Arosa en los Alpes suizos [12] . Creativamente, los años de Zúrich resultaron ser los más fructíferos para Schrödinger, quien escribió aquí sus obras clásicas sobre la mecánica ondulatoria . Se sabe que Weyl [13] le brindó una gran ayuda para superar las dificultades matemáticas .

La fama que su trabajo pionero trajo a Schrödinger lo convirtió en uno de los principales candidatos para el prestigioso puesto de profesor de física teórica en la Universidad de Berlín , vacante por la renuncia de Max Planck . Tras la negativa de Arnold Sommerfeld y superando las dudas sobre si valía la pena dejar la querida Zúrich, Schrödinger aceptó esta oferta y el 1 de octubre de 1927 comenzó a cumplir con sus nuevas funciones. En Berlín, el físico austriaco encontró amigos y personas de ideas afines en la persona de Max Planck, Albert Einstein , Max von Laue , quienes compartían sus puntos de vista conservadores sobre la mecánica cuántica y no reconocían su interpretación de Copenhague. En la universidad, Schrödinger dio conferencias sobre varias ramas de la física, dirigió seminarios, dirigió un coloquio de física, participó en la organización de eventos organizativos, pero en general se destacó, como lo demuestra la ausencia de estudiantes. Como señaló Viktor Weiskopf , quien en un momento trabajó como asistente de Schrödinger, este último "desempeñó el papel de un extraño en la universidad" [14] .

Oxford-Graz-Gante (1933-1939)

Schrödinger describió el tiempo que pasó en Berlín como "los años maravillosos en los que enseñé y estudié" [14] . Este tiempo llegó a su fin en 1933 , después de que Hitler llegara al poder . Este verano, el ya anciano científico, que no quería permanecer bajo el dominio del nuevo régimen, decidió volver a cambiar la situación. Vale la pena señalar que, a pesar de la actitud negativa hacia el nazismo , nunca lo mostró abiertamente y no quiso interferir en la política, y era casi imposible mantener su apatía en Alemania en ese momento. El mismo Schrödinger, al explicar los motivos de su salida, dijo: “No soporto cuando me molestan con la política ” . El físico británico Frederick Lindemann ( ing.  Frederick Lindemann ; más tarde Lord Cherwell), que visitó Alemania en ese momento, invitó a Schrödinger a la Universidad de Oxford . Habiendo ido de vacaciones de verano al Tirol del Sur , el científico no volvió a Berlín y en octubre de 1933, junto con su esposa, llegó a Oxford [15] . Poco después de su llegada, supo que había sido galardonado con el Premio Nobel de Física (junto con Paul Dirac ) "por el descubrimiento de nuevas formas fructíferas de teoría atómica" [16] . En una autobiografía escrita para la ocasión, Schrödinger hizo la siguiente evaluación de su estilo de pensamiento:

En mi trabajo científico, como en mi vida en general, nunca me apegué a ninguna línea general, no seguí un programa rector diseñado para largos períodos de tiempo. Aunque soy muy malo para trabajar en equipo, incluso, lamentablemente, con estudiantes, sin embargo, mi trabajo nunca ha sido completamente independiente, ya que mi interés en cualquier tema siempre depende del interés que los demás muestren en el mismo tema. . Rara vez digo la primera palabra, pero a menudo la segunda, ya que el factor motivador para él suele ser el deseo de objetar o corregir...

— Autobiografía de E. Schrödinger // E. Schrödinger. Obras escogidas sobre mecánica cuántica. - M. : Nauka, 1976. - S. 345 .

En Oxford, Schrödinger se convirtió en miembro del Magdalen College ( ing.  Magdalen College ), sin funciones docentes y, junto con otros emigrantes, recibiendo financiación de la Industria Química Imperial . Sin embargo, nunca logró sentirse cómodo en el ambiente específico de una de las universidades más antiguas de Inglaterra. Una de las razones de esto fue la falta de interés en la física teórica moderna en Oxford, que se centró principalmente en la enseñanza de las humanidades tradicionales y las disciplinas teológicas, lo que hizo que el científico se sintiera inmerecido de su alta posición y alto salario, que a veces llamó un especie de limosna. Otro aspecto del malestar de Schrödinger en la Universidad de Oxford eran las peculiaridades de la vida social, llena de convenciones y formalidades, que, según él, frenaban su libertad. La situación se complicó por el carácter insólito de su vida personal y familiar, lo que provocó un auténtico escándalo en los círculos clericales de Oxford. En particular, Schrödinger entró en agudo conflicto con el profesor de lengua y literatura inglesas, Clive Lewis . Todos estos problemas, y la liquidación del programa de financiación de científicos emigrados a principios de 1936, obligaron a Schrödinger a considerar opciones para seguir una carrera fuera de Oxford. Tras visitar Edimburgo , en el otoño de 1936 aceptó una oferta para volver a su tierra natal y ocupar el puesto de profesor de física teórica en la Universidad de Graz [17] .

La estancia de Schrödinger en Austria no duró mucho: ya en marzo de 1938 tuvo lugar el Anschluss del país, por lo que pasó a formar parte de la Alemania nazi. Por consejo del rector de la universidad, el científico escribió una “carta de reconciliación” con el nuevo gobierno, que fue publicada el 30 de marzo en el periódico Tagespost de Graz y provocó una reacción negativa de sus colegas emigrados [18] . Sin embargo, estas medidas no ayudaron: el científico fue despedido de su cargo por falta de confiabilidad política; la notificación oficial fue recibida por él en agosto de 1938. Al darse cuenta de que dejar el país pronto podría ser imposible, Schrödinger se apresuró a salir de Austria y se dirigió a Roma ( la Italia fascista en ese momento era el único país que no requería visa para viajar). En ese momento, había establecido una conexión con el primer ministro de Irlanda, Eamon de Valera , matemático de formación, que planeaba organizar en Dublín un análogo del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton . De Valera, entonces en Ginebra como presidente de la Asamblea de la Sociedad de Naciones , aseguró una visa de tránsito para que Schrödinger y su esposa viajaran por Europa. En el otoño de 1938, tras una breve escala en Suiza, llegaron a Oxford. Mientras se llevaba a cabo la organización del instituto en Dublín, el científico aceptó ocupar un puesto temporal en la Gante belga , pagado con los fondos de la Fundación Franchi ( Eng.  Fondation Francqui ). Aquí encontró el comienzo de la Segunda Guerra Mundial . Gracias a la intervención de de Valera, Schrödinger, que tras el Anschluss era considerado ciudadano de Alemania (y por tanto de un estado enemigo), pudo pasar por Inglaterra y el 7 de octubre de 1939 llegó a la capital de Irlanda [15 ] [19] .

Dublín - Viena (1939-1961)

La legislación que establece el Instituto de Estudios Avanzados de Dublín fue aprobada por el Parlamento irlandés  en junio de 1940 . Schrödinger, quien se convirtió en el primer profesor de uno de los dos departamentos originales del instituto, la Escuela de Física Teórica , también fue nombrado primer director ( presidente ) de esta institución [19] . Otros empleados del instituto que aparecieron más tarde, entre los que se encontraban los ya conocidos científicos Walter Heitler , Lajos Janoshi y Cornelius Lanczos , así como muchos físicos jóvenes, tuvieron la oportunidad de concentrarse por completo en el trabajo de investigación. Schrödinger organizó un seminario regular, dio conferencias en la Universidad de Dublín , inició escuelas de verano anuales en el instituto , a las que asistieron destacados físicos europeos. Durante sus años en Irlanda, sus principales intereses científicos fueron la teoría de la gravedad y cuestiones en la intersección de la física y la biología [20] . Trabajó como director del Departamento de Física Teórica en 1940-1945 y de 1949 a 1956, cuando decidió regresar a su tierra natal [19] .

Aunque después del final de la guerra, Schrödinger recibió repetidamente ofertas para mudarse a Austria o Alemania, rechazó estas invitaciones, no queriendo dejar su lugar familiar [20] . Solo después de la firma del Tratado de Estado de Austria y la retirada de las tropas aliadas del país, accedió a regresar a su tierra natal. A principios de 1956, el presidente de Austria aprobó un decreto que otorgaba al científico un puesto personal como profesor de física teórica en la Universidad de Viena. En abril del mismo año, Schrödinger regresó a Viena y asumió solemnemente el cargo, dando una conferencia en presencia de varias personalidades, incluido el presidente de la República. Estaba agradecido con el gobierno austriaco, que hizo los arreglos para que regresara al lugar donde comenzó su carrera. Dos años más tarde, el científico que se enfermaba con frecuencia finalmente abandonó la universidad y renunció. Pasó los últimos años de su vida principalmente en el pueblo tirolés de Alpbach . Schrödinger murió a consecuencia de una exacerbación de tuberculosis en un hospital de Viena el 4 de enero de 1961 y fue enterrado en Alpbach [21] .

Vida personal y aficiones

Desde la primavera de 1920, Schrödinger estuvo casado con Annemarie Bertel de Salzburgo , a quien conoció en el verano de 1913 en Seeham , mientras realizaba experimentos sobre la electricidad atmosférica [9] . Este matrimonio duró hasta el final de la vida del científico, a pesar de las novelas regulares de los cónyuges "al margen". Entonces, entre los amantes de Annemarie se encontraban los colegas de su esposo, Paul Ewald y Herman Weil . Schrödinger, por su parte, tuvo numerosos romances con mujeres jóvenes, de las cuales dos eran todavía adolescentes (con una de ellas pasó las vacaciones en Arosa en el invierno de 1925, durante las cuales trabajó intensamente en la creación de la mecánica ondulatoria). Aunque Erwin y Annemarie no tuvieron hijos, se conocen varios hijos ilegítimos de Schrödinger. La madre de uno de ellos, Hilde March , la esposa de Arthur March  , uno de los amigos austriacos del científico, se convirtió en la "segunda esposa" de Schrödinger. En 1933, al salir de Alemania, pudo conseguir fondos en Oxford no solo para él sino también para las Marcas; en la primavera de 1934, Hilde dio a luz a una hija, Ruth Georgine March , de Schrödinger . Las Marchas regresaron a Innsbruck al año siguiente . Una forma de vida tan libre escandalizó a los habitantes puritanos de Oxford, que fue una de las razones del malestar que experimentó Schrödinger allí. Dos hijos ilegítimos más le nacieron durante su estancia en Dublín. A partir de la década de 1940, Annemarie fue hospitalizada regularmente debido a episodios de depresión [22] .

Biógrafos y contemporáneos han señalado repetidamente la versatilidad de los intereses de Schrödinger, su profundo conocimiento de la filosofía y la historia. Hablaba seis idiomas extranjeros (además del "gimnasio" griego antiguo y latín , estos son inglés, francés, español e italiano), leyó obras clásicas en el original y las tradujo, escribió poesía (se publicó una colección en 1949 ), era aficionado a la escultura [23] .

Actividad científica

Trabajo temprano y experimental

Al comienzo de su carrera científica, Schrödinger realizó muchas investigaciones teóricas y experimentales, que estaban en línea con los intereses de su maestro Franz Exner: ingeniería eléctrica , electricidad atmosférica y radiactividad , el estudio de las propiedades de los dieléctricos . Al mismo tiempo, el joven científico estudió activamente cuestiones puramente teóricas de la mecánica clásica , la teoría de las oscilaciones , la teoría del movimiento browniano y la estadística matemática [9] . En 1912, a petición de los compiladores del "Manual de electricidad y magnetismo" ( Handbuch der Elektrizität und des Magnetismus ), escribió un extenso artículo de revisión "Dieléctricos", que fue prueba de reconocimiento de su trabajo en el mundo científico. En el mismo año, Schrödinger dio una estimación teórica de la distribución altitudinal probable de las sustancias radiactivas, que se requiere para explicar la radiactividad observada en la atmósfera, y en agosto de 1913 realizó en Seeham las medidas experimentales correspondientes, confirmando algunas de las conclusiones. de Viktor Franz Hess sobre el valor insuficiente de la concentración de productos de descomposición para explicar la ionización medida . Por este trabajo, Schrödinger recibió el premio Haitinger- Preis de la Academia de Ciencias de Austria en 1920 [9] . Otros estudios experimentales realizados por el joven científico en 1914 fueron la verificación de la fórmula de la presión capilar en burbujas de gas y el estudio de las propiedades de la radiación beta blanda , que aparece cuando los rayos gamma inciden sobre la superficie de un metal . El último trabajo lo realizó junto con su amigo, el experimentador Fritz Kohlrausch ( alemán: Karl Wilhelm Friedrich Kohlrausch ) [10] . En 1919, Schrödinger realizó su último experimento físico (el estudio de la coherencia de los rayos emitidos con un gran ángulo entre sí) y posteriormente se concentró en los estudios teóricos [25] .  

La doctrina del color

Se prestó especial atención en el laboratorio de Exner a la doctrina del color, la continuación y el desarrollo del trabajo de Thomas Young , James Clerk Maxwell y Hermann Helmholtz en esta área. Schrödinger se ocupó del lado teórico del tema, haciendo una importante contribución a la colorimetría . Los resultados del trabajo realizado se presentaron en un extenso artículo publicado en la revista Annalen der Physik en 1920 . El científico tomó como base no un triángulo de color plano, sino un espacio de color tridimensional , cuyos vectores base son los tres colores primarios. Los colores espectrales puros se encuentran en la superficie de una determinada figura (cono de color), mientras que su volumen está ocupado por colores mixtos (por ejemplo, blanco). Cada color específico tiene su propio vector de radio en este espacio de color. El siguiente paso en la dirección de la llamada colorimetría superior fue la definición estricta de una serie de características cuantitativas (como el brillo ), para poder comparar objetivamente sus valores relativos para diferentes colores. Para ello, Schrödinger, siguiendo la idea de Helmholtz, introdujo las leyes de la geometría de Riemann en un espacio de color tridimensional , y la distancia más corta entre dos puntos dados de tal espacio (a lo largo de una línea geodésica ) debería servir como un valor cuantitativo de la diferencia entre dos colores. Además, propuso una métrica de espacio de color específica que permitía el cálculo del brillo de los colores de acuerdo con la ley de Weber-Fechner [9] [26] .

En los años siguientes, Schrödinger dedicó varios trabajos a las características fisiológicas de la visión (en particular, el color de las estrellas observadas de noche) y también escribió una extensa reseña sobre la percepción visual para la próxima edición del popular libro de texto Müller-Puillier (Müller-Puillier) . Pouillet Lehrbuch der Physik ). En otro artículo, consideró la evolución de la visión del color, tratando de relacionar la sensibilidad del ojo a la luz de diferentes longitudes de onda con la composición espectral de la radiación solar . Al mismo tiempo, creía que los bastones insensibles al color ( receptores de la retina responsables de la visión nocturna ) surgieron en etapas de evolución mucho más tempranas (quizás incluso entre las criaturas antiguas que llevaban un estilo de vida submarino) que los conos . Estos cambios evolutivos, según él, se pueden rastrear en la estructura del ojo . Gracias a su trabajo, a mediados de la década de 1920, Schrödinger se ganó la reputación de ser uno de los principales especialistas en la teoría del color, sin embargo, desde ese momento, su atención fue absorbida por completo por problemas completamente diferentes, y en los años posteriores ya no volvió. este tema [9] [26] .

Física estadística

Schrödinger, quien fue educado en la Universidad de Viena, estuvo muy influenciado por su famoso compatriota Ludwig Boltzmann , su trabajo y métodos [27] . Ya en uno de sus primeros artículos (1912) aplicó los métodos de la teoría cinética para describir las propiedades diamagnéticas de los metales. Aunque estos resultados tuvieron un éxito limitado y no podían ser correctos en general en ausencia de estadísticas cuánticas correctas para los electrones , Schrödinger pronto decidió aplicar el enfoque de Boltzmann a un problema más difícil: construir una teoría cinética de los sólidos y, en particular, a describir los procesos de cristalización y fusión . . Basado en los últimos resultados de Peter Debye , el físico austriaco generalizó la ecuación de estado para un líquido e interpretó el parámetro (temperatura crítica) presente en él como la temperatura de fusión [28] . Tras el descubrimiento en 1912 de la difracción de rayos X , surgió el problema de una descripción teórica de este fenómeno y, en particular, de tener en cuenta la influencia del movimiento térmico de los átomos sobre la estructura de los patrones de interferencia observados. En un artículo publicado en 1914, Schrödinger (independientemente de Debye) consideró este problema en términos del modelo de red dinámica de Born-von Karman y obtuvo la dependencia de la temperatura para la distribución angular de la intensidad de los rayos X. Esta dependencia pronto se confirmó experimentalmente. Estos y otros primeros trabajos de Schrödinger también le interesaron desde el punto de vista de la afirmación de la estructura atomística de la materia y el desarrollo posterior de la teoría cinética que, en su opinión, debería finalmente suplantar a los modelos de medios continuos en el futuro. [29] .

Durante su servicio militar, Schrödinger estudió el problema de las fluctuaciones termodinámicas y los fenómenos relacionados, con especial atención al trabajo de Marian Smoluchowski [30] . Después del final de la guerra, la física estadística se convirtió en uno de los temas principales en la obra de Schrödinger, a ella se dedicó la mayor cantidad de obras escritas por él en la primera mitad de la década de 1920. Así, en 1921, abogó por la diferencia entre isótopos de un mismo elemento desde un punto de vista termodinámico (la llamada paradoja de Gibbs ), aunque pueden ser prácticamente indistinguibles químicamente. En una serie de artículos, Schrödinger refinó o aclaró resultados específicos obtenidos por sus colegas sobre varios temas de física estadística ( capacidad calorífica específica de los sólidos, equilibrio térmico entre la luz y las ondas sonoras, etc.). Algunos de estos trabajos utilizaron consideraciones de naturaleza cuántica, por ejemplo, en un artículo sobre la capacidad calorífica específica del hidrógeno molecular o en publicaciones sobre la teoría cuántica de un gas ideal ( degenerado ). Estos trabajos precedieron a la aparición en el verano de 1924 del trabajo de Shatyendranath Bose y Albert Einstein , quienes sentaron las bases de la nueva estadística cuántica (estadística de Bose-Einstein ) y la aplicaron al desarrollo de la teoría cuántica de un gas monoatómico ideal. Schrödinger se sumó al estudio de los detalles de esta nueva teoría, discutiendo a su luz la cuestión de determinar la entropía de un gas [31] . En el otoño de 1925 , usando la nueva definición de entropía de Max Planck , derivó expresiones para los niveles de energía cuantizados de un gas como un todo, en lugar de sus moléculas individuales. El trabajo sobre este tema, la comunicación con Planck y Einstein, así como el conocimiento de la nueva idea de Louis de Broglie sobre las propiedades ondulatorias de la materia fueron los requisitos previos para futuras investigaciones que llevaron a la creación de la mecánica ondulatoria [32] . En el trabajo inmediatamente anterior a este, Sobre una teoría de los gases de Einstein, Schrödinger mostró la importancia del concepto de de Broglie para comprender las estadísticas de Bose-Einstein [33] .

En los años siguientes, en sus escritos, Schrödinger volvió regularmente a cuestiones de mecánica estadística y termodinámica. Durante el período de Dublín de su vida, escribió varios trabajos sobre los fundamentos de la teoría de la probabilidad , el álgebra booleana y la aplicación de métodos estadísticos al análisis de las lecturas de los detectores de rayos cósmicos [34] . En el libro "Termodinámica estadística" (1946), escrito sobre la base de un curso de conferencias que dio, el científico examinó en detalle algunos problemas fundamentales a los que a menudo se les prestaba atención insuficiente en los libros de texto ordinarios (dificultades para determinar la entropía, la condensación de Bose y la degeneración ). , energía de punto cero en cristales y radiación electromagnética, etc.) [35] . Schrödinger dedicó varios artículos a la naturaleza de la segunda ley de la termodinámica , la reversibilidad de las leyes físicas en el tiempo , cuya dirección asoció con un aumento de la entropía (en sus escritos filosóficos señaló que tal vez la sensación del tiempo se deba al hecho mismo de la existencia de la conciencia humana ) [36] .

Mecánica cuántica

Antigua teoría cuántica

Ya en los primeros años de su carrera científica, Schrödinger se familiarizó con las ideas de la teoría cuántica, que se desarrollaron en los trabajos de Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr , Arnold Sommerfeld y otros científicos. Este conocimiento fue facilitado por el trabajo en algunos problemas de física estadística, pero en ese momento el científico austriaco aún no estaba listo para separarse de los métodos tradicionales de la física clásica. A pesar del reconocimiento de Schrödinger de los éxitos de la teoría cuántica, su actitud hacia ella fue ambigua, y trató en la medida de lo posible de no utilizar nuevos enfoques con todas sus ambigüedades [9] . Mucho más tarde, después de la creación de la mecánica cuántica, dijo, recordando esta época:

El antiguo Instituto vienés Ludwig Boltzmann... me dio la oportunidad de imbuirme de las ideas de esta poderosa mente. El círculo de estas ideas se convirtió para mí, por así decirlo, en mi primer amor por la ciencia; nada más me ha cautivado tanto y, tal vez, nunca más me cautivará. Me acerqué a la teoría moderna del átomo muy lentamente. Sus contradicciones internas suenan como disonancias penetrantes en comparación con la secuencia pura e inexorablemente clara del pensamiento de Boltzmann. Hubo un momento en que estaba realmente listo para tomar vuelo, sin embargo, impulsado por Exner y Kohlrausch, encontré la salvación en la doctrina del color.

— Discurso de apertura de E. Schrödinger en la Academia de Ciencias de Prusia // E. Schrödinger. Obras escogidas sobre mecánica cuántica. - M. : Nauka, 1976. - S. 339 .

Las primeras publicaciones de Schrödinger sobre la teoría atómica y la teoría de los espectros comenzaron a aparecer solo a principios de la década de 1920, después de su relación personal con Arnold Sommerfeld y Wolfgang Pauli y de trasladarse a trabajar a Alemania, que era el centro del desarrollo de la nueva física. En enero de 1921, Schrödinger completó su primer artículo sobre este tema, considerando, en el marco de la teoría de Bohr-Sommerfeld, la influencia de la interacción de los electrones sobre algunas características de los espectros de los metales alcalinos . De particular interés para él fue la introducción de consideraciones relativistas en la teoría cuántica. En el otoño de 1922, analizó las órbitas de los electrones en el átomo desde un punto de vista geométrico, utilizando los métodos del famoso matemático Hermann Weyl . Este trabajo, en el que se demostró que ciertas propiedades geométricas pueden asociarse con órbitas cuánticas, fue un paso importante en la predicción de algunas características de la mecánica ondulatoria [37] [38] . A principios de ese año, Schrödinger derivó una fórmula para el efecto Doppler relativista para las líneas espectrales a partir de la hipótesis cuántica de luz y la conservación de la energía y el momento . Sin embargo, tenía grandes dudas sobre la validez de estas últimas consideraciones en el microcosmos. Estuvo cerca de la idea de su maestro Exner sobre la naturaleza estadística de las leyes de conservación , por lo que aceptó con entusiasmo la aparición en la primavera de 1924 de un artículo de Bohr, Kramers y Slater , que sugería la posibilidad de violación de estas leyes. en procesos atómicos individuales (por ejemplo, en los procesos de emisión de radiación) [39 ] . A pesar de que pronto los experimentos de Hans Geiger y Walter Bothe demostraron la incompatibilidad de este supuesto con la experiencia, la idea de la energía como concepto estadístico atrajo a Schrödinger durante toda su vida y fue discutida por él en varios informes y publicaciones [40] [41] .

Creación de mecánica ondulatoria

El ímpetu inmediato para el desarrollo de la mecánica ondulatoria fue el conocimiento de Schrödinger a principios de noviembre de 1925 con la disertación de Louis de Broglie que contenía la idea de las propiedades ondulatorias de la materia, así como con el artículo de Einstein sobre la teoría cuántica de los gases, en el que se citó el trabajo del científico francés. [42] El éxito del trabajo de Schrödinger en esta dirección estuvo asegurado por la posesión del aparato matemático apropiado, en particular, la metodología para resolver problemas sobre valores propios . Schrödinger intentó generalizar las ondas de Broglie al caso de partículas interactuantes, teniendo en cuenta, como el científico francés, los efectos relativistas. Después de un tiempo, logró representar los niveles de energía como valores propios de algún operador . Sin embargo, la verificación para el caso del átomo más simple, el átomo de hidrógeno, resultó decepcionante: los resultados del cálculo no coincidían con los datos experimentales. Esto se explicaba por el hecho de que, de hecho, Schrödinger obtuvo una ecuación relativista, ahora conocida como ecuación de Klein-Gordon , que es válida solo para partículas con espín cero (el espín aún no se conocía en ese momento). Después de este fracaso, el científico abandonó este trabajo y volvió a él solo después de un tiempo, encontrando que su enfoque da resultados satisfactorios en la aproximación no relativista [13] [43] .

En la primera mitad de 1926, los editores de Annalen der Physik recibieron cuatro partes del famoso trabajo de Schrödinger "Quantization as an Eigenvalue Problem". En la primera parte (recibida por los editores el 27 de enero de 1926), partiendo de la analogía óptico-mecánica de Hamilton , el autor derivó la ecuación de onda , ahora conocida como ecuación de Schrödinger independiente del tiempo (estacionaria) , y la aplicó a encontrar los niveles discretos de energía del átomo de hidrógeno. El científico consideró que la principal ventaja de su enfoque es que “las reglas cuánticas ya no contienen el misterioso “requisito de integridad”: ahora se rastrea, por así decirlo, un paso más profundo y encuentra justificación en la limitación y singularidad de alguna función espacial”. . Esta función, más tarde llamada función de onda , se introdujo formalmente como una cantidad relacionada logarítmicamente con la acción del sistema. En una segunda comunicación (recibida el 23 de febrero de 1926), Schrödinger aborda las ideas generales que subyacen a su metodología. Desarrollando la analogía óptico-mecánica, generalizó la ecuación de onda y llegó a la conclusión de que la velocidad de la partícula es igual a la velocidad de grupo del paquete de ondas. Según el científico, en el caso general, “la variedad de procesos posibles debe representarse a partir de la ecuación de onda, y no de las ecuaciones básicas de la mecánica, que son tan inadecuadas para explicar la esencia de la microestructura del movimiento mecánico como las geométricas. óptica para explicar la difracción” . En conclusión, Schrödinger utilizó su teoría para resolver algunos problemas específicos, en particular el problema del oscilador armónico , obteniendo una solución consistente con los resultados de la mecánica matricial de Heisenberg [44] [42] .

En la introducción a la tercera parte del artículo (recibido el 10 de mayo de 1926), el término " mecánica ondulatoria " ( Wellenmechanik ) apareció por primera vez para denotar el enfoque desarrollado por Schrödinger. Generalizando el método desarrollado por Lord Rayleigh en la teoría de las oscilaciones acústicas , el científico austriaco desarrolló un método para obtener soluciones aproximadas a problemas complejos dentro de su teoría, conocido como teoría de perturbaciones independientes del tiempo . Este método fue aplicado por él a la descripción del efecto Stark para el átomo de hidrógeno y dio buena concordancia con los datos experimentales. En la cuarta comunicación (recibida el 21 de junio de 1926), el científico formuló una ecuación que luego se denominó ecuación de Schrödinger no estacionaria (temporal), y la utilizó para desarrollar la teoría de las perturbaciones dependientes del tiempo. Como ejemplo, consideró el problema de la dispersión y discutió cuestiones relacionadas con él, en particular, en el caso de un potencial de perturbación periódico en el tiempo, llegó a la conclusión de que existen frecuencias de combinación en la radiación secundaria [45] . En el mismo trabajo se presentó una generalización relativista de la ecuación básica de la teoría, la cual fue obtenida por Schrödinger en la etapa inicial del trabajo (la ecuación de Klein-Gordon) [46] [42] .

Relación con la mecánica matricial

El trabajo de Schrödinger inmediatamente después de su aparición atrajo la atención de los físicos más importantes del mundo y fue recibido con entusiasmo por científicos como Einstein, Planck y Sommerfeld. Parecía inesperado que la descripción usando ecuaciones diferenciales continuas diera los mismos resultados que la mecánica de matrices con su inusual y complejo formalismo algebraico y su confianza en la discreción de las líneas espectrales conocidas por experiencia . La mecánica ondulatoria, cercana en espíritu a la mecánica continua clásica , parecía preferible a muchos científicos [47] . En particular, el propio Schrödinger habló críticamente de la teoría matricial de Heisenberg: "Por supuesto que conocía su teoría, pero me asustaban, si no repelían, los métodos del álgebra trascendental que me parecían muy difíciles y la falta de visualización". [48] ​​. Sin embargo, Schrödinger estaba convencido de la equivalencia formal de los formalismos de la mecánica ondulatoria y matricial. La prueba de esta equivalencia la dio él en el artículo "Sobre la relación de la mecánica cuántica de Heisenberg-Born-Jordan con la mía", recibido por los editores de Annalen der Physik el 18 de marzo de 1926. Demostró que cualquier ecuación de la mecánica ondulatoria puede representarse en forma de matriz y, viceversa, uno puede pasar de matrices dadas a funciones de onda. La conexión entre las dos formas de la mecánica cuántica fue establecida de forma independiente por Carl Eckart y Wolfgang Pauli [ 47] . 

La importancia de la mecánica ondulatoria de Schrödinger fue inmediatamente reconocida por la comunidad científica, y ya en los primeros meses tras la aparición de los trabajos fundamentales en diversas universidades de Europa y América, se iniciaron actividades para estudiar y aplicar la nueva teoría a diversos problemas particulares [49] . Los discursos de Schrödinger en las reuniones de la Sociedad Alemana de Física en Berlín y Munich en el verano de 1926, así como una extensa gira por América, que emprendió en diciembre de 1926-abril de 1927, contribuyeron a la propaganda de las ideas de la mecánica ondulatoria . Durante este viaje, dictó 57 conferencias en diversas instituciones científicas de los Estados Unidos [50] .

Interpretación de la función de onda

Poco después de la aparición de los artículos fundamentales de Schrödinger, el conveniente y consistente formalismo presentado en ellos comenzó a ser ampliamente utilizado para resolver los más diversos problemas de la teoría cuántica. Sin embargo, el formalismo en sí mismo aún no estaba lo suficientemente claro en ese momento. Una de las principales cuestiones planteadas por la obra seminal de Schrödinger fue la cuestión de qué oscila en el átomo, es decir, el problema del significado y las propiedades de la función de onda . En la primera parte de su artículo, asumió que era una función real , de un solo valor y en todas partes dos veces diferenciable, pero en la última parte, permitió la posibilidad de valores complejos para ella. Al mismo tiempo, interpretó el cuadrado del módulo de esta función como una medida de la distribución de la densidad de carga eléctrica en el espacio de configuración [38] [45] . El científico creía que ahora las partículas pueden visualizarse como paquetes de ondas , propiamente compuestos por un conjunto de funciones propias, y así abandonar por completo las representaciones corpusculares. La imposibilidad de tal explicación se hizo evidente muy pronto: en el caso general, los paquetes de ondas se dispersan inevitablemente, lo que entra en conflicto con el comportamiento aparentemente corpuscular de las partículas en los experimentos de dispersión de electrones . La solución al problema la dio Max Born , quien propuso una interpretación probabilística de la función de onda [51] [52] .

Para Schrödinger, tal interpretación estadística, que contradecía sus ideas sobre las ondas mecánicas cuánticas reales, era absolutamente inaceptable, porque dejaba saltos cuánticos y otros elementos de discontinuidad de los que quería deshacerse. Más claramente, el rechazo de los científicos a la nueva interpretación de sus resultados se manifestó en las discusiones con Niels Bohr que tuvieron lugar en octubre de 1926 durante la visita de Schrödinger a Copenhague [53] . Werner Heisenberg , testigo presencial de estos hechos, escribió después:

La discusión entre Bohr y Schrödinger comenzó ya en la estación de Copenhague y continuó todos los días desde temprano en la mañana hasta tarde en la noche. Schrödinger se alojó en la casa de Bohr, de modo que, por razones puramente externas, no pudo haber una ruptura en la disputa ... Unos días después, Schrödinger enfermó, probablemente debido a un sobreesfuerzo extremo; una fiebre y un resfriado lo obligaron a acostarse. Frau Bohr lo cuidó, trajo té y dulces, pero Niels Bohr se sentó en el borde de la cama e inspiró a Schrödinger: "Todavía tienes que entender que ..." ... Entonces era imposible llegar a un verdadero entendimiento, ya que ninguna de las partes podía ofrecer una interpretación completa e integral de la mecánica cuántica.

- W.Heisenberg. Parte y todo. - M. : Nauka, 1989. - S. 201-203.

Tal interpretación, basada en la interpretación probabilística de Born de la función de onda, el principio de incertidumbre de Heisenberg y el principio de complementariedad de Bohr , se formuló en 1927 y se conoció como la interpretación de Copenhague . Sin embargo, Schrödinger no pudo aceptarlo y hasta el final de su vida defendió la necesidad de una representación visual de la mecánica ondulatoria [13] . Sin embargo, basándose en los resultados de su visita a Copenhague, señaló que, a pesar de todos los desacuerdos científicos, "la relación con Bohr [a quien no había conocido antes] y especialmente con Heisenberg... fue absolutamente, sin nubes, amistosa y cordial". [ 54] .

Aplicaciones de la mecánica cuántica

Después de completar el formalismo de la mecánica ondulatoria, Schrödinger pudo utilizarlo para obtener una serie de resultados importantes de una naturaleza particular. A fines de 1926, usó su técnica para describir visualmente el efecto Compton [55] , y también intentó combinar la mecánica cuántica y la electrodinámica . A partir de la ecuación de Klein-Gordon, Schrödinger obtuvo una expresión para el tensor de energía-momento y la ley de conservación correspondiente para las ondas de materia y las ondas electromagnéticas combinadas . Sin embargo, estos resultados, al igual que la ecuación original, resultaron inaplicables al electrón , ya que no permitían tener en cuenta su espín (esto lo hizo luego Paul Dirac , quien recibió su famosa ecuación ). No fue hasta muchos años después que quedó claro que los resultados obtenidos por Schrödinger eran válidos para partículas con espín cero, como los mesones . En 1930 obtuvo una expresión generalizada para la relación de incertidumbre de Heisenberg para cualquier par de cantidades físicas ( observables ). En el mismo año, integró por primera vez la ecuación de Dirac para un electrón libre, y concluyó que su movimiento se describe mediante la suma de un movimiento uniforme rectilíneo y un movimiento tembloroso de baja amplitud y alta frecuencia ( Zitterbewegung ). Este fenómeno se explica por la interferencia de partes del paquete de ondas correspondientes al electrón, relacionadas con energías positivas y negativas. En 1940-1941, Schrödinger desarrolló en detalle, dentro del marco de la mecánica ondulatoria (es decir , la representación de Schrödinger ), el método de factorización para resolver problemas de valores propios. La esencia de este enfoque es representar el hamiltoniano del sistema como un producto de dos operadores [46] .

Críticas a la interpretación de Copenhague

Desde finales de la década de 1920, Schrödinger ha vuelto repetidamente a criticar varios aspectos de la interpretación de Copenhague y discutió estos problemas con Einstein, con quien eran colegas en la Universidad de Berlín en ese momento. Su comunicación sobre este tema continuó en los años siguientes con la ayuda de la correspondencia, que se intensificó en 1935 después de la publicación del famoso artículo de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) sobre la incompletitud de la mecánica cuántica . En una carta a Einstein (fechada el 19 de agosto de 1935), así como en un artículo enviado el 12 de agosto a la revista Naturwissenschaften , se presentó por primera vez un experimento mental, que se conoció como la paradoja del "gato de Schrödinger" . La esencia de esta paradoja, según Schrödinger, era que la incertidumbre a nivel atómico puede conducir a la incertidumbre a escala macroscópica (una "mezcla" de un gato vivo y uno muerto). Esto no cumple con el requisito de que los estados de los macroobjetos sean ciertos independientemente de su observación y, por lo tanto, "nos impide aceptar de una manera tan ingenua el 'modelo borroso' [es decir, la interpretación estándar de la mecánica cuántica] como una imagen de la realidad". " . Einstein vio este experimento mental como una indicación de que la función de onda se trataba de describir un conjunto estadístico de sistemas en lugar de un solo microsistema. Schrödinger no estuvo de acuerdo, considerando que la función de onda está directamente relacionada con la realidad y no con su descripción estadística. En el mismo artículo, analizó otros aspectos de la teoría cuántica (por ejemplo, el problema de la medición ) y llegó a la conclusión de que la mecánica cuántica "hasta ahora es solo un truco conveniente, que, sin embargo, ha adquirido... influencia en nuestras visiones fundamentales de la naturaleza" . Una mayor reflexión sobre la paradoja EPR llevó a Schrödinger al difícil problema del entrelazamiento cuántico ( Verschränkung en alemán , Entanglement en inglés ). Logró demostrar un teorema matemático general según el cual, después de dividir un sistema en partes, su función de onda total no es un simple producto de las funciones de los subsistemas individuales. Según Schrödinger, este comportamiento de los sistemas cuánticos es una deficiencia importante de la teoría y una razón para su mejora. Aunque los argumentos de Einstein y Schrödinger no lograron sacudir las posiciones de los partidarios de la interpretación estándar de la mecánica cuántica, representados principalmente por Bohr y Heisenberg, estimularon la clarificación de algunos de sus aspectos fundamentalmente importantes e incluso llevaron a una discusión de la teoría filosófica. problema de la realidad física [56] [57] .

En 1927, Schrödinger propuso el llamado concepto resonante de interacciones cuánticas, basado en la hipótesis de un intercambio continuo de energía entre sistemas cuánticos con frecuencias naturales cercanas. Sin embargo, esta idea, a pesar de todas las esperanzas del autor, no pudo reemplazar los conceptos de estados estacionarios y transiciones cuánticas . En 1952, en el artículo "¿Existen los saltos cuánticos?" volvió al concepto de resonancia, criticando la interpretación probabilística [46] . En una respuesta detallada a los comentarios contenidos en este trabajo, Max Born llegó a la siguiente conclusión:

…Me gustaría decir que considero que la mecánica ondulatoria de Schrödinger es uno de los logros más notables en toda la historia de la física teórica… Estoy lejos de decir que la interpretación conocida hoy en día es perfecta y definitiva. Aplaudo el ataque de Schrödinger a la indiferencia satisfecha de muchos físicos que aceptan la interpretación moderna simplemente porque funciona sin preocuparse por la precisión de las justificaciones. Sin embargo, no creo que el artículo de Schrödinger hiciera una contribución positiva a la solución de las dificultades filosóficas.

- M. Nacido. Interpretación de la mecánica cuántica // M. Born. La física en la vida de mi generación. — M .: Izd-vo inostr. literatura, 1963. - S. 255, 265 .

Electromagnetismo y relatividad general

Schrödinger conoció el trabajo de Einstein sobre la teoría general de la relatividad (GR) en Italia, en la costa del Golfo de Trieste , donde se encontraba su unidad militar durante la Primera Guerra Mundial. Comprendió en detalle el formalismo matemático ( cálculo tensorial ) y el significado físico de la nueva teoría, y ya en 1918 publicó dos pequeños artículos con sus propios resultados [9] , en particular, participando en la discusión sobre la energía del campo gravitatorio en el marco de la relatividad general [58] . El científico volvió a los temas de la relatividad general solo a principios de la década de 1930, cuando intentó considerar el comportamiento de las ondas de materia en el espacio-tiempo curvo . El período de estudio de la gravitación más fructífero de Schrödinger cayó en su tiempo en Dublín. En particular, obtuvo una serie de resultados específicos en el marco del modelo cosmológico de De Sitter , incluidos los procesos de creación de materia en dicho modelo del Universo en expansión [20] . En la década de 1950, escribió dos libros sobre relatividad general y cosmología, The Space-Time Structure (1950) y Expanding Universes (1956).

Otra área del trabajo de Schrödinger fueron los intentos de crear una teoría del campo unificado mediante la combinación de la teoría de la gravedad y la electrodinámica. Esta actividad fue inmediatamente precedida, a partir de 1935, por el estudio de un científico austriaco sobre la posibilidad de una generalización no lineal de las ecuaciones de Maxwell . El propósito de esta generalización, emprendida primero por Gustav Mie (1912) y luego por Max Born y Leopold Infeld (1934), era limitar la magnitud del campo electromagnético a distancias pequeñas, que se suponía que proporcionaba una energía propia finita de partículas cargadas. La carga eléctrica en el marco de este enfoque se trata como una propiedad interna del campo electromagnético [59] . A partir de 1943, Schrödinger continuó los esfuerzos de Weil, Einstein y Arthur Eddington para derivar la ecuación del campo unificado a partir del principio de mínima acción eligiendo correctamente la forma del Lagrangiano en geometría afín . Limitándose, como sus predecesores, a una consideración puramente clásica, Schrödinger propuso la introducción de un tercer campo, que se suponía que compensaría las dificultades de unificar la gravedad y el electromagnetismo , representado en la forma de Born-Infeld. Asoció este tercer campo con las fuerzas nucleares , cuyos portadores en ese momento se consideraban mesones hipotéticos . En particular, la introducción de un tercer campo en la teoría hizo posible preservar su invariancia de calibre . En 1947, Schrödinger hizo otro intento de unificar los campos electromagnético y gravitatorio adoptando una nueva forma de lagrangiana y derivando nuevas ecuaciones de campo. Estas ecuaciones contenían una relación entre el electromagnetismo y la gravedad, que, según el científico, podría ser la responsable de la generación de campos magnéticos al girar masas, por ejemplo, el Sol o la Tierra . El problema, sin embargo, era que las ecuaciones no permitían volver a un campo electromagnético puro cuando la gravedad estaba "apagada". A pesar de los grandes esfuerzos, numerosos problemas que enfrenta la teoría no han sido resueltos. Schrödinger, como Einstein, no logró crear una teoría del campo unificado a través de la geometrización de los campos clásicos y, a mediados de la década de 1950, abandonó esta actividad. Según Otto Hittmair , uno de los colaboradores de Schrödinger en Dublín, "las grandes esperanzas dieron paso a una clara decepción durante este período de la vida del gran científico" [60] .

"¿Qué es la vida?"

La creación de la mecánica cuántica permitió establecer fundamentos teóricos confiables de la química , con la ayuda de los cuales se obtuvo una explicación moderna de la naturaleza del enlace químico . El desarrollo de la química, a su vez, tuvo un profundo efecto en la formación de la biología molecular . El famoso científico Linus Pauling escribió a este respecto [61] :

En mi opinión, es justo decir que Schrödinger, habiendo formulado su ecuación de onda, tiene la responsabilidad principal de la biología moderna.

Texto original  (inglés)[ mostrarocultar] En consecuencia, está justificado, en mi opinión, decir que Schrödinger, al formular su ecuación de onda, es básicamente responsable de la biología moderna.

La contribución directa de Schrödinger a la biología está asociada con su libro ¿Qué es la vida? (1944), basado en conferencias impartidas en el Trinity College Dublin en febrero de 1943 . Estas conferencias y el libro se inspiraron en un artículo de Nikolai Timofeev-Ressovsky , Karl Zimmer y Max Delbrück , publicado en 1935 y entregado a Schrödinger por Paul Ewald a principios de la década de 1940. Este artículo está dedicado al estudio de las mutaciones genéticas que ocurren bajo la acción de los rayos X y la radiación gamma y para cuya explicación los autores desarrollaron la teoría de los objetivos. Aunque en ese momento aún no se conocía la naturaleza de los genes hereditarios , una mirada al problema de la mutagénesis desde el punto de vista de la física atómica permitió revelar algunos patrones generales de este proceso. El trabajo de Timofeev-Zimmer-Delbrück fue puesto por Schrödinger como base de su libro, que atrajo la atención de los jóvenes físicos. Algunos de ellos (por ejemplo, Maurice Wilkins ) bajo su influencia decidieron estudiar biología molecular [62] .

Los primeros capítulos de ¿Qué es la vida? están dedicados a una revisión de la información sobre los mecanismos de la herencia y las mutaciones, incluidas las ideas de Timofeev, Zimmer y Delbrück. Los dos últimos capítulos contienen los propios pensamientos de Schrödinger sobre la naturaleza de la vida. En uno de ellos, el autor introdujo el concepto de entropía negativa (quizás de Boltzmann), que los organismos vivos deben recibir del mundo circundante para compensar el crecimiento de la entropía, llevándolos al equilibrio termodinámico y, en consecuencia, a la muerte. [62] . Esta, según Schrödinger, es una de las principales diferencias entre la vida y la naturaleza inanimada. Según Pauling, el concepto de entropía negativa, formulado en la obra de Schrödinger sin el debido rigor y claridad, no aporta prácticamente nada a nuestra comprensión del fenómeno de la vida [61] . Francis Simon , poco después de la publicación del libro, señaló que la energía libre debe desempeñar un papel mucho más importante para los organismos que la entropía. En ediciones posteriores, Schrödinger tomó en cuenta esta observación, señalando la importancia de la energía libre, pero aún dejó el razonamiento sobre la entropía en este, en palabras del premio Nobel Max Perutz , "capítulo engañoso" sin cambios [62] .

En el último capítulo, Schrödinger volvió a su pensamiento, que recorre todo el libro, y consiste en que el mecanismo de funcionamiento de los organismos vivos (su exacta reproducibilidad) no es consistente con las leyes de la termodinámica estadística (aleatoriedad a nivel molecular). ). Según Schrödinger, los descubrimientos de la genética permiten concluir que no hay lugar en ella para las leyes probabilísticas, a las que debe obedecer el comportamiento de las moléculas individuales; el estudio de la materia viva, por lo tanto, puede conducir a nuevas leyes de la naturaleza no clásicas (pero al mismo tiempo deterministas). Para resolver este problema, Schrödinger recurrió a su famosa hipótesis sobre el gen como un cristal unidimensional aperiódico , que se remonta al trabajo de Delbrück (este último escribió sobre el polímero ). Quizás sea el cristal molecular aperiódico, en el que está escrito el "programa de vida", lo que hace posible evitar las dificultades asociadas con el movimiento térmico y el desorden estadístico [62] [63] . Sin embargo, como mostró el desarrollo posterior de la biología molecular, las leyes de la física y la química ya existentes fueron suficientes para el desarrollo de este campo del conocimiento: las dificultades discutidas por Schrödinger se resuelven utilizando el principio de complementariedad y catálisis enzimática , lo que hace posible para producir grandes cantidades de una sustancia particular [62] . Reconocer el papel de ¿Qué es la vida? al popularizar las ideas de la genética, Max Perutz, sin embargo, llegó a la siguiente conclusión [62] :

…un examen cuidadoso de su libro [de Schrödinger] y la literatura relacionada me mostró que lo que era correcto en su libro no era original, y mucho de lo que era original se sabía que era incorrecto cuando se escribió el libro. Además, el libro ignora algunos descubrimientos cruciales que se publicaron antes de que se imprimiera.

Texto original  (inglés)[ mostrarocultar] …un estudio minucioso de su libro y de la literatura relacionada me ha demostrado que lo que era cierto en su libro no era original, y se sabía que la mayor parte de lo que era original no era cierto incluso cuando se escribió el libro. Además, el libro ignora algunos descubrimientos cruciales que se publicaron antes de que se imprimiera.

Puntos de vista filosóficos

En 1960, Schrödinger recordó el tiempo posterior al final de la Primera Guerra Mundial:

Tenía la intención de enseñar física teórica, tomando como modelo las excelentes conferencias de mi maestro favorito, Fritz Hasenöhrl, quien murió en la guerra. Por lo demás, pretendía estudiar filosofía. En ese momento, me adentré en el estudio de las obras de Spinoza , Schopenhauer , Richard Semon y Richard Avenarius ... Nada salió de esta aventura. Me vi obligado a quedarme con la física teórica y, para mi sorpresa, a veces surgía algo.

- E. Schrodinger. Mi visión del mundo. — M .: Librokom, 2009. — P. 7.

Fue solo después de su llegada a Dublín que pudo dedicar suficiente atención a las cuestiones filosóficas. De su pluma surgieron una serie de obras no solo sobre los problemas filosóficos de la ciencia , sino también de carácter filosófico general: "Ciencia y humanismo" (1952), "La naturaleza y los griegos" (1954), "Mente y materia". (1958) y "Mi visión del mundo", ensayo que completó poco antes de su muerte. Schrödinger prestó especial atención a la filosofía antigua , que le atrajo por su unidad y la importancia que podía tener para la solución de los problemas de nuestro tiempo [21] . Al respecto, escribió:

Mediante un intento serio de volver al medio intelectual de los pensadores antiguos, que sabían mucho menos sobre el comportamiento real de la naturaleza, pero también a menudo tenían muchos menos prejuicios, podemos recuperar su libertad de pensamiento, al menos, quizás, para usarla. , con nuestro mejor conocimiento de los hechos, para corregir sus primeros errores, que aún pueden desconcertarnos.

- E. Schrodinger. La naturaleza y los griegos. - Izhevsk: RHD, 2001. - S. 18.

En sus escritos, refiriéndose también a la herencia de la filosofía india y china , Schrödinger trató de mirar la ciencia y la religión, la sociedad humana y los problemas éticos desde un punto de vista unificado; el problema de la unidad fue uno de los principales motivos de su obra filosófica. En obras que pueden atribuirse a la filosofía de la ciencia, señaló la estrecha conexión de la ciencia con el desarrollo de la sociedad y la cultura en su conjunto, discutió los problemas de la teoría del conocimiento , participó en discusiones sobre el problema de la causalidad y la modificación . de este concepto a la luz de la nueva física [21] . Varios libros y colecciones de artículos [64] [65] [66] están dedicados a la discusión y análisis de aspectos específicos de las opiniones filosóficas de Schrödinger sobre diversos temas . Aunque Karl Popper lo llamó idealista [27] , en sus obras Schrödinger defendió consistentemente la posibilidad de un estudio objetivo de la naturaleza [21] :

Existe una opinión científica generalizada de que, en general, es imposible obtener una imagen objetiva del mundo, tal como se entendía antes. Solo los optimistas entre nosotros (con los que me cuento) creen que esto es una exaltación filosófica, una señal de cobardía frente a una crisis.

Premios y membresías

Memoria

Composiciones

Libros

  • E. Schrödinger. Abhandlungen zur Wellenmechanik. —Leipzig, 1927.
  • E. Schrödinger. Vier Vorlesungen über Wellenmechanik. - Berlín, 1928. Traducción al ruso: E. Schrödinger. Cuatro conferencias sobre mecánica cuántica. - Jarkov - Kyiv, 1936.
  • E. Schrödinger. Über Indeterminismus in der Physik. Zwei Vorträge zur Kritik der naturwissenschaftlichen Erkenntnis. —Leipzig, 1932.
  • E. Schrödinger. ¿Qué es la vida? . - Cambridge: University Press, 1944. Traducción al ruso: E. Schrödinger. ¿Qué es la vida? El aspecto físico de una célula viva. - 3ra ed. - Izhevsk: RHD, 2002.
  • E. Schrödinger. Termodinámica Estadística. - Cambridge: University Press, 1946. Traducción al ruso: E. Schrödinger. Termodinámica estadística. - Izhevsk: RHD, 1999.
  • E. Schrödinger. Gedichte. - Bonn, 1949. - un volumen de poesía de Schrödinger
  • E. Schrödinger. Estructura del espacio-tiempo. - Cambridge: University Press, 1950. Traducción al ruso: E. Schrödinger. Estructura espacio-temporal del Universo. — M .: Nauka, 1986.
  • E. Schrödinger. Ciencia y Humanismo. - Cambridge: University Press, 1952. Traducción al ruso: E. Schrödinger. Ciencia y humanismo. - Izhevsk: RHD, 2001.
  • E. Schrödinger. La naturaleza y los griegos. - Cambridge: University Press, 1954. Traducción al ruso: E. Schrödinger. La naturaleza y los griegos. - Izhevsk: RHD, 2001.
  • E. Schrödinger. Universos en Expansión. - Cambridge: University Press, 1956. Traducción al ruso: E. Schrödinger. Estructura espacio-temporal del Universo. — M .: Nauka, 1986.
  • E. Schrödinger. mente y materia. - Cambridge: University Press, 1958. Traducción al ruso: E. Schrödinger. Mente y materia. - Izhevsk: RHD, 2000.
  • E. Schrödinger. Meine Weltansicht. - Viena, 1961. Traducción al ruso: E. Schrödinger. Mi visión del mundo. — M .: Librokom, 2009.

Principales artículos científicos

Algunas obras en traducción rusa

  • E. Schrodinger. Teoría ondulatoria de la mecánica de átomos y moléculas  // UFN . - 1927. - T. 7 . - S. 176-201 .
  • E. Schrodinger. La idea básica de la mecánica ondulatoria // V. Heisenberg , P. Dirac , E. Schrödinger. Mecánica cuántica moderna. Tres premios Nobel. - L.-M.: GTTI, 1934. - S. 37-60 .
  • E. Schrodinger. Nuevos caminos en la física: Artículos y discursos. — M .: Nauka, 1971.
  • E. Schrodinger. Obras Escogidas de Mecánica Cuántica . — M .: Nauka, 1976.
  • E. Schrodinger. Componentes de la energía del campo gravitatorio // Colección de Einstein 1980-1981. - M. : Nauka, 1985. - S. 204-210 .
  • E. Schrodinger. Estructura espacio-temporal del Universo. — M .: Nauka, 1986. — 224 p.
  • E. Schrodinger. Mente y materia. - Izhevsk: Centro de Investigación "Dinámica Regular y Caótica", 2000. - 96 p. — ISBN 5-93972-025-0 .
  • E. Schrodinger. Conferencias sobre física. - Izhevsk: Centro de Investigación "Dinámica Regular y Caótica", 2001. - 160 p. — ISBN 5-93972-030-7 .
  • E. Schrodinger. La naturaleza y los griegos. - Izhevsk: Centro de Investigación "Dinámica Regular y Caótica", 2001. - 80 p. — ISBN 5-93972-096-X .
  • E. Schrodinger. Ciencia y humanismo. - Izhevsk: Centro de Investigación "Dinámica Regular y Caótica", 2001. - 63 p.
  • E. Schrodinger. ¿Qué es la vida? El aspecto físico de una célula viva. - M.-Izhevsk: Centro de Investigación "Dinámica Regular y Caótica", 2002. - 92 p.
  • E. Schrodinger. Mi visión del mundo. - M. : Casa del libro "LIBROKOM", 2008. - 152 p. - ISBN 978-5-397-00430-5 .
  • E. Schrodinger. ¿Qué es la vida en términos de física?. - M. : RIMIS, 2009. - 176 p. - ISBN 978-5-9650-0057-9 .

Véase también

  • Lista de objetos que llevan el nombre de Erwin Schrödinger

Notas

  1. ↑ 1 2 MacTutor Archivo de Historia de las Matemáticas
  2. ↑ 1 2 Erwin Schrödinger // Enciclopedia Brockhaus  (alemán) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
  3. ↑ Erwin Schrödinger // Gran Enciclopèdia Catalana  (cat.) - Grup Enciclopèdia Catalana , 1968.
  4. ↑ Erwin Schrödinger // Gran enciclopedia soviética : [en 30 volúmenes] / ed. AM Prokhorov - 3ª ed. — M .: Enciclopedia soviética , 1969.
  5. ↑ Biblioteca Nacional Alemana, Biblioteca Estatal de Berlín, Biblioteca Estatal de Baviera , Registro de la Biblioteca Nacional de Austria #118823574 // Control Regulador General (GND) - 2012-2016.
  6. ↑ Erwin Schrödinger, kMA 1928, kMI 1936, kMA 1945, wM 1956  (alemán)
  7. ↑ 1 2 D. Hoffman. Erwin Schrodinger. - M. : Mir, 1987. - S. 13-17.
  8. ↑ J. Mehra. Erwin Schrödinger y el auge de la mecánica ondulatoria (en tres partes) // J. Mehra. La edad de oro de la física teórica. - Singapur: World Scientific, 2001. - P. 706-707.
  9. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D. Hoffman. Erwin Schrodinger. - S. 18-31.
  10. ↑ 1 2 J. Mehra. Erwin Schrödinger y el auge de la mecánica ondulatoria. — Pág. 724.
  11. ↑ D.Hoffman. Erwin Schrodinger. - S. 32-36.
  12. ↑ WJ Moore. Una vida de Erwin Schrödinger . - Cambridge: University Press, 1994. - P. 108-109.
  13. ↑ 1 2 3 D. Hoffman. Erwin Schrodinger. - S. 37-50.
  14. ↑ 1 2 D. Hoffman. Erwin Schrodinger. - S. 51-59.
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Literatura

Libros

Artículos

Enlaces

  • Erwin Schrödinger  (inglés)  (enlace no disponible) . Información en la web oficial del Comité del Nobel . premio nobel.org. Consultado el 25 de marzo de 2011. Archivado desde el original el 26 de abril de 2011.
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