در بین نام‌های آشنای فیزیکدانان قرن بیستم که هر یک به پیشرفت دیدنی این رشته در دوران خود پشتیبانی کردند، نام «اروین شرودینگر» می‌درخشد. شرودینگر در راستای مطالعات خود توانست فرمول‌بندی خاصی از مکانیک کوانتومی را ارایٔه کند که امروزه یکی از مشهورترین نظریه‌ها است. در این مقاله تصمیم داریم زندگینامه این دانشمند برجسته را مرور کنیم.

اروین شرودینگر

«اروین رودولف الکساندر شرودینگر» در ۱۲ آگوست ۱۸۸۷ در پایتخت سرزمین اتریش، وین، متولد شد. پدرش «رودولف شرودینگر»، گیاه‌شناس و استاد دانشگاه می بود. مادر او نیز، «جورجین بایٔر»، فرزند یک استاد شیمی می بود.

اروین تنها فرزند این زوج می بود. او دانش‌آموز تیزهوشی می بود و علاوه‌براین، قرارگرفتن در یک خانواده علمی به او پشتیبانی کرده می بود تا استعدادهایش را بهتر شناسایی و شکوفا کند. اروین به دروس ریاضی و فیزیک علاقه وافری داشت و انچه که نقل شده است، به راحتی بر مباحث تازه مسلط می‌شد. او این چنین به درس زبان‌های باستانی و مدرن و این چنین شعر علاقه داشت.

بعد از آنکه اروین دوران دبیرستان خود را در مدرسه‌ای در وین با نمرات عالی به آخر رساند، در سال ۱۹۰۶ داخل دانشگاه وین شد و در سال ۱۹۱۰ دکترای خود را دریافت کرد. نوشته آخر‌نامه او «رسانش الکتریسیته روی سطح عایق‌ها در هوای مرطوب» می بود.

مسیر شغلی اروین شرودینگر

بعد از کسب مدرک دکتری، اروین به گفتن دستیار استاد «فرانتس اکسنر» کار تحقیقاتی خود را در دانشگاه اغاز کرد. او در این دوره زیاد تر بر مرور کارهای علمی دیگر دانشجویان متمرکز می بود و همین مسیٔله علتشد تا نگاه جامع و گسترده‌ای بر زیرشاخه‌های گوناگون علم داشته باشد.

با اغاز جنگ جهانی اول، اروین شرودینگر ناچار به ترک سمت علمی خود به گفتن دستیار از دانشگاه وین شد و به گفتن افسر اول توپخانه داخل ارتش شد.

چندین سال سپس در نزدیک به سال ۱۹۲۰، اروین پیش از پذیرفتن کرسی استادیاری در «اشتوتگارت»، به گفتن دستیار «ماکس وین» در «Jena» کار خود در دنیای علم را مجدداً اغاز کرد. اما عمر این همکاری چندان طویل نبوده است و شرودینگر بعد از یک سال بر کرسی استادیاری نشست – هرچند که این موقعیت نیز دوامی نداشت و او ناچار شد کمتر از یک سال بعد از انتصابش به این سمت، آنجا را به مقصد دانشگاه زوریخ ترک کند.

اروین نزدیک به شش سال در دانشگاه زوریخ ماند و از زمان ورود خود به این دانشگاه – سال ۱۹۲۱ – به مطالعه ساختار اتمی پرداخت. در سال ۱۹۲۴، او به‌طور اختصاصی به مطالعه در عرصه آمار کوانتومی پرداخت و اینجا می بود که موفق شد معادلات موجی که در مکانیک کوانتومی نقش مهم و گسترده دارند را بنویسد. در ادامه با اهمیت ترین معادله او که نقش اساسی در علم مکانیک کوانتومی دارد را باهم مرور می‌کنیم. او تنها در عرض چند ماه توانست مکانیک موجی را گسترش دهد و در چهار مقاله آن را به شکل نهایی خود رساند.

در سال ۱۹۲۶، بعد از آنکه فیزیکدان «ماکس پلانک» از دانشگاه برلین بازنشسته شد، شرودینگر به جای او بر کرسی استادی نشست. در اینجا او و دوستان فیزیکدانش ازجمله «آلبرت اینشتین»، پلانک و «فون لایٔو» مکانیک موجی را به‌صورت مدام مطالعه می‌کردند. درنتیجه او موفق شد در سال ۱۹۳۳ جایزه نوبل فیزیک را از آن خود کند.

در سال ۱۹۴۰، شرودینگر به دعوت وزیر زمان نامه‌ای دریافت کرد تا به تشکیل مؤسسه مطالعات پیشرفته دوبلین ایرلند پشتیبانی کند. او در این سال به دوبلین مهاجرت کرد و در آنجا کار خود را تحت گفتن مدیر مدرسه فیزیک نظری اغاز کرد. زمان وقتی که او در این مرکز مشغول به کار می بود، بیشتر از ۵۰ مقاله در موضوعات گوناگون ازجمله زیست‌شناسی و تاریخ علم نوشت. در بین این مقالات، می‌توان به کاوش‌ها و مطالعات او در عرصه «نظریه همه‌چیز» اشاره کرد که تلاش دارد تا نیروهای اساسی عالم را متحد کند. کتاب «?What Is Life» یا «زندگی چیست؟» که در سال ۱۹۴۴ انتشار شد، از دیگر نوشته‌های مورد قیمت او در این سال‌ها است. در این کتاب او مشخص می کند چطور می‌توان از فیزیک کوانتومی در تفسیر پایداری ساختارهای ژنتیکی منفعت گیری کرد.

در سال ۱۹۵۵ شرودینگر از این مرکز بازنشسته شد و سال سپس به وین، زادگاه خود برگشت و تا آخرین لحظات زندگی خود به مطالعه در عرصه نسبیت عام، ریاضیات، عرفان و ادبیات پرداخت.

اروین شرودینگر؛ بنیانگذار فیزیک کوانتوم

مطالعات شرودینگر در عرصه‌های ترمودینامیک و مکانیک آماری به او پشتیبانی کرد تا در سال ۱۹۲۶ یکی از پایه‌های مکانیک کوانتومی را بنیان‌گذاری کند. درحقیقت او در این سال یک معادله دیفرانسیل نوشت که کاربرد گسترده‌ای در این شاخه از فیزیک دارد. امروزه این معادله را با نام «معادله شرودینگر» در فیزیک می‌شناسیم. این معادله دیفرانسیلی برای توصیف چگونگی تحول حالت کوانتومی یک سیستم فیزیکی در طول زمان کاربرد دارد. در عکس زیر، ساختار ظاهری این معادله را مشاهده می‌کنیم.

آنچه در بالا مشاهده کردید، درحقیقت معادله شرودینگر یک‌بعدی برای یک ذره آزاد است. با این که نمی‌توان معادله شرودینگر را از دیگر اصول اساسی فیزیک استخراج کرد، اما اشکار شده است این معادله در پیش‌بینی آزمایش‌ها زیاد دقیق و موفق بوده است. به عبارت دیگر، می‌توان او گفت این معادله خود یک اصل اساسی در علم فیزیک است.

شرودینگر در استخراج این معادله، نظریه فیزیکدانی به نام «لویٔی دوبروی» را مورد پذیرفتن قرار داده که گفتن می‌کند ذرات بنیادی در عالم – همانند الکترون، پروتون، فوتون و غیره – دارای ماهیت دوگانه می باشند و در برخی اوقات رفتاری همانند ذره یا موج دارند. آنچه شرودینگر در این معادله متمرکز است، حرکت موجی ذرات است. جواب‌های این معادله دیفرانسیلی از مفهومی به نام «گمان» سخن بگویید می‌کنند. دلنشین است بدانید برخی منتقدین علم باور دارند این معادله یکی از با اهمیت ترین دستاوردهای علمی بشر در قرن بیستم است.

مفهوم گمان در معادله شرودینگر

برای آنکه فهمیدن بهتری از مفهوم گمان داشته باشیم، ملزوم است نظریه معادله شرودینگر را با معادلات نیوتن قیاس کنیم. در معادلات نیوتن مدام با دانستن شدت و جرم یک جسم (ذره) می‌توان جایگاه آن برای لحظات بعدی را محاسبه کرد. به‌گفتن مثال می‌توان او گفت اگر ذره‌ای با شدت و جرم اشکار در نقطه فرضی x باشد، پنج ثانیه سپس کجا خواهد می بود. اما در مکانیک کوانتومی – که معادله شرودینگر یکی از معادلات اساسی آن است – هیچگاه نمی‌توان موقعیت یک ذره را با این قطعیت و به‌صورت دقیق اشکار کرد. به عبارت دیگر، ما با حل این معادلات درمی‌یابیم گمان وجود ذره در موقعیت فرضی x چه مقدار است. این مفهوم انتزاعی‌تر از آن چیزی است که در فیزیک کلاسیک با آن مواجه هستیم. بعد مکانیک کوانتومی با وقوع احتمالی رویدادهای فیزیکی مرتبط است.

نظریه میدان کوانتومی

شرودینگر بعد از کار بر روی نظریه مکانیک کوانتومی، زمان اختصاصی‌ای را صرف کار بر روی یک نظریه میدان کوانتومی کرد تا گرانش، الکترومغناطیس و نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف را در چارچوب اساسی نسبیت عام با یکدیگر متحد کند – نظریه‌ای که آلبرت اینشتین نیز سال‌های بسیاری بر روی آن کار کرد. این نظریه که امروزه با نام «نظریه وحدت» می‌شناسیم، تا این مدت ساختار جامعی که مورد قبول دانشمندان باشد، به خود نگرفته است.

شرودینگر بعد از ناکامی‌های متعدد در مطرح این نظریه، این مسیٔله را رها کرد و به بازدید موضوعات دیگر روی آورد.

فراتر از فیزیک

شرودینگر در بین همه فیزیکدانان نسل خود به علت تطبیق‌پذیری فکری بسیار‌اش برجسته و سرشناس می بود. او به فلسفه و ادبیات غرب نیز علاقه داشت. برخلاف آنکه زبان مادری او اتریشی می بود، نوشته‌های او اکثراً به زبان انگلیسی می باشند؛ زبانی که در زمان کودکی آموخته می بود. مطالعات او درمورد علم و فلسفه یونان باستان، که در کتاب «طبیعت و یونانیان» در سال ۱۹۵۴ به چاپ رسید، به تحسین دیدگاه‌های یونانیان در علم می‌پردازد.

از نظر دیگر، کتاب «دیدگاه من از جهان» نوشته اروین شرودینگر که در سال ۱۹۶۱ به چاپ رسیده است، نگرش او از متافیزیک و عرفان را گفتن می‌کند.

شرودینگر این چنین علاقه خاصی به روانشناسی داشت و مقالات بسیاری در این عرصه تالیف کرد.

او این چنین مقالات فلسفی را با پشتکار بالایی جستوجو می‌کرد و تفکرات خود را تحت تاثییر آثار «آرتور شوپنهاور» و «باروخ اسپینوزا» می‌دانست. او در یک سخنرانی که در سال ۱۹۵۶ با گفتن «ذهن و ماده» عیب داشت، او گفت که جهان گسترده شده در فضا و زمان تنها نمایی از ماست. این درحقیقت گفتن متغیری از باورها و جملات شوپنهاور است که شرودینگر در سخنرانی خود به کار برد.

شرودینگر به علت توانایی های بسیار خود توانست در طول زندگی سهم‌ قابل‌توجهی در تقریباً همه شاخه‌های علم و فلسفه داشته باشد؛ دستاوردی تقریباً منحصربه‌‌فرد در وقتی که گرایش عموم به سمت افزایش تخصص فنی در علم می بود. شهرت علمی وی جهت شد به زمان ۱۵ سال عکس او بر روی اسکناس‌های اتریشی چاپ شود و یک دهانه روی ماه به نام او نامگذاری شود.

اروین شرودینگر ۴ ژانویه ۱۹۶۱ در ۷۳ سالگی بر تاثییر بیماری سل در وین اتریش، زادگاه خود درگذشت. پیکر او در شهر «آلپباخ» به خاک سپرده شده است.

جمع‌بندی

اروین شرودینگر فیزیکدان اتریشی است که در سال ۱۹۳۳ برنده جایزه نوبل فیزیک شد. شرودینگر را می‌توان یکی از برجسته‌ترین شخصیت‌های قرن بیستم دانست. به‌طور خاص، او به علت گسترش معادله‌ای که امروزه معادله شرودینگر شناخته می‌شود، به شهرت رسید. معادله شرودینگر درحقیقت راهی برای محاسبه تابع موج یک سیستم و چگونگی تحول آن به طور پویا در زمان را فراهم می‌کند. شرودینگر این چنین مفهوم درهم‌تنیدگی کوانتومی را نیز نقل کرد.

سؤالات رایج