Osobnosti vědy » « Zpět

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger

narozen: 12. srpna 1887 v Erdbergu, Vídeň (Wien), Rakousko
zemřel: 4. ledna 1961 ve Vídni, Rakousko
Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger

Otec Erwina Schrödingera, Rudolf Schrödinger provozoval malou továrnu na linoleum, kterou zdědil po svém otci. Erwinova matka, Emily Bauerová, byla napůl Angličanka a napůl Rakušanka.

Erwin Schrödinger se učil téměř současně anglicky a německy, neboť oběma jazyky se v rodině hovořilo. Erwin nechodil do základní školy, ale měl svého soukromého vychovatele až do věku deseti let. Na podzim roku 1898 nastoupil na Akademisches Gymnasium, později, než bylo obvyklé, protože strávil dlouhé prázdniny v Anglii. O svém studiu Schrödinger napsal, že byl ve všech předmětech dobrým studentem a nejvíce měl rád matematiku a fyziku a také striktní logiku starověkých gramatik. Nenáviděl učení se nazpaměť nesouvisejících dat a faktů.

Gymnázium Schrödinger dokončil v roce 1906 a přešel na Univerzitu ve Vídni. V teoretické fyzice studoval analytickou mechaniku, různé aplikace parciálních diferenciálních rovnic v dynamice, problém vlastních čísel, Maxwellovy rovnice a teorii elektromagnetického pole, optiku, termodynamiku a statistickou mechaniku. Nejvíce ho ovlivnily přednášky z teoretické fyziky Fritze Hasenöhrla. V matematice ho zaujala algebra na přednáškách Franze Mertense, teorie funkcí, diferenciální rovnice a matematická statistika na přednáškách Wilhelma Wirtinhera. Dále studoval projektivní geometrii, algebraické křivky a spojité grupy v přednáškách Gustava Kohna.

20. května 1910 Schrödinger získal doktorát za doktorskou disertační práci "O vedení elektřiny po povrchu izolantu ve vlhkém vzduchu". Poté nastoupil povinnou vojenskou službu v pevnostním dělostřelectvu. Po návratu z armády získal místo asistenta ve Vídni zcela překvapivě v experimentální a nikoliv v teoretické fyzice. Schrödinger později napsal, že zkušenosti při realizaci experimentů měly zásadní vliv na jeho pozdější teoretickou práci, neboť tak získal praktický filozofický rámec pro své teoretické myšlení.

Habilitaci získal za svoji práci 1. září 1914. Moore napsal, že Schrödingerova dřívější vědecká práce byla omezena především nepřítomností skupiny prvotřídních teoretiků ve Vídni.

V roce 1914 Schrödinger publikoval první důležitý článek, ve kterém rozvíjel Boltzmannovy myšlenky. Bohužel, jeho další práci narušila první světová válka a Schrödinger musel plnit vojenské povinnosti na italské hranici. Přesto Schrödinger pokračoval ve své teoretické práci a z italské fronty publikoval další článek. V roce 1915 byl převelen do Maďarska, odkud publikoval další svůj článek. Poté byl převelen nazpět na italskou frontu, kde byl odměněn za svoji službu během bitvy.

Na jaře 1917 byl Schrödinger odvelen zpět do Vídně, kde měl přednášet v kursu meteorologie. Zde byl schopen pokračovat ve své vědecké práci a publikoval své první výsledky z kvantové teorie. Po skončení války pokračoval ve své vědecké práci ve Vídni. V letech 1918 až 1920 významně přispěl k teorii barevného vidění.

Schrödinger se ve Vídni zabýval radioaktivitou a zkoumal statistickou povahu radioaktivního rozpadu. Významně přispěl ke kinetické teorii pevných těles studiem dynamiky krystalických mřížek. V lednu 1920 měl být jmenován docentem na Univerzitě ve Vídni, ale v té době se rozhodl oženit s Anny Bertelovou. Anny získala ve Vídni práci sekretářky a její měsíční plat převyšoval roční Schrödingerův plat. Plat, který mu Univerzita ve Vídni nabízela, nebyl dostatečný k tomu, aby jeho manželka nemusela pracovat.

Schrödinger pak získal místo v německé Jeně a 24. března 1920 se s Anny oženil. Krátkou dobu pak pracoval ve Stuttgartu, kde se spřátelil s Hansem Reichenbachem. Pak získal místo v Breslau (dnes Wroclaw, Polsko). Koncem roku 1921 získal místo na katedře teoretické fyziky na Univerzitě v Zürichu. V době svého stěhování se Schrödinger věnoval především fyziologické optice a pokračoval ve své práci na teorii barevného vidění.

V prvních letech v Zürichu byl Schrödingerovým nejbližším kolegou Weyl, který byl schopen mu poskytnout své matematické znalosti. Skutečná intelektuální atmosféra v Zürichu Schrödingera motivovala k jeho nejdůležitějším objevům. Od roku 1921 studoval strukturu atomu. V roce 1924 se začal zabývat kvantovou statistikou poté, co si přečetl práci de Broglie, která měla na jeho další vědeckou práci značný vliv.

16. listopadu 1925 Schrödinger v jednom svém dopise napsal, že se plně soustředil na teorii Louise de Broglie, v níž jsou dosud závažné problémy. O týden později měl Schrödinger seminář o práci de Broglie a o několik týdnů později již sestavil svoji vlnovou rovnici.

Schrödinger v roce 1926 publikoval svoji revoluční práci o vlnové mechanice a obecné teorii relativity v šesti článcích. Vlnová mechanika, kterou Erwin Schrödinger vytvořil, byla druhou formulací kvantové mechaniky. První formulací byla Heisenbergova maticová mechanika. Vzájemnou souvislost mezi vlnovou a maticovou mechanikou objasnil Schrödinger v jedné ze svých prací, kde napsal:

"Každé funkci souřadnic polohy a momentu hybnosti ve vlnové mechanice odpovídá matice. Tyto matice v každém případě vyhovují formálním početním pravidlům Borna a Heisenberga. Řešení problému okrajových podmínek v diferenciální rovnici vlnové mechaniky plně odpovídá řešení Heisenbergova algebraického problému."

Schrödingerova práce měla skutečně zásadní význam a Planck ji označil za epochální. Einstein napsal, že myšlenka Schrödingerovy práce pramení z opravdového génia.

Schrödinger přijal pozvání, aby přednášel na Univerzitě ve Wisconsinu. Do Madisonu dorazil v prosinci 1926 a v lednu a únoru 1927 přednášel. Ještě před svým návratem se dověděl, že je hlavním kandidátem na Planckovo místo na Univerzitě v Berlíně.

Seznam kandidátů na Planckovo místo teoretické fyziky na Univerzitě v Berlíně byl skutečně impozantní. Na prvním místě byl Sommerfeld, pak Schrödinger a pak Born. Když se Sommerfeld rozhodl neopustit Mnichov, byl jmenován Schrödinger. Do Berlína přišel 1. října 1927 a stal se tak Einsteinovým spolupracovníkem.

Přestože Schrödinger byl katolík, v roce 1933 se rozhodl, že nemůže žít v zemi, kde je perzekuce Židů národní politikou. Na jaře 1933 navštívil Německo Alexander Lindemann, vedoucí oddělení fyziky na Oxfordské univerzitě, který se pokoušel v Anglii zajistit místa pro některé mladé židovské vědce z Německa. Hovořil se Schrödingerem o místě pro jednoho jeho asistenta a byl překvapen, že sám Schrödinger chtěl Německo opustit. Schrödinger pak nabídl Arthuru Marchovi místo svého asistenta.

Abychom porozuměli tomu, proč Schrödinger nabídl místo svému asistentovi, musíme nahlédnout do jeho osobního života. Jeho vztahy s manželkou Anny nebyly nikdy dobré a Schrödinger měl řadu vztahů s jejím vědomím. Anny již dlouhou dobu milovala Weyla, Schrödingerova přítele. Schrödinger nabídl místo Arthuru Marchovi proto, že v té době měl poměr s jeho manželkou Hilde.

Řada vědců, kteří chtěli opustit Německo, strávila zimu roku 1933 v Jižním Tyrolsku. Zde mu Hilde oznámila, že s ním má dítě. 4. listopadu 1933 Schrödinger, jeho žena a Hilde odjeli do Oxfordu. Schrödinger získal místo v Magdalen College. Brzy poté, co dorazil do Oxfordu, se dověděl, že jeho práce ve vlnové mechanice byla oceněna Nobelovou cenou za fyziku.

Na jaře roku 1934 byl Schrödinger pozván, aby přednášel v Princetonu a bylo mu zde nabídnuto stálé místo. Po svém návratu do Oxfordu zjistil, že platové a důchodové podmínky jsou sice v Princetonu výhodnější, ale nakonec nabídku nepřijal. Rozhodla skutečnost, že žít společně s Anny a Hilde by bylo ve Spojených státech té doby společensky nepřijatelné. Ani v Oxfordu nebylo příliš společensky přijatelné, že otevřeně žil se dvěma ženami a měl dítě se ženou jiného muže. 30. května 1934 se mu zde narodila dcera Ruth Georgie Erica.

V roce 1935 Schrödinger publikoval práci o třech částích "The present situation in quantum mechanics" ("Současná situace v kvantové mechanice"), ve které se poprvé objevil paradox Schrödingerovy kočky.

Do zapečetěné schránky je umístěna kočka a puška, která na kočku míří a vystřelí, když se rozpadne radioaktivní jádro. Pravděpodobnost, že se tak stane je 0,5 (podle kvantové teorie nelze tento jev předpovědět jiným způsobem, než pomocí teorie pravděpodobnosti). Jak připomíná Stephen Hawking, dnes by si nikdo nedovolil navrhnout tento pokus ani jako myšlenkový, ale ve Schrödingerových časech nebyla ještě ochrana zvířat na dnešní úrovni.

Když se schránka otevře, najdeme kočku buď živou nebo mrtvou. Před otevřením schránky je však kvantový stav kočky směsí stavu mrtvé kočky a stavu živé kočky. Tento názor mnozí filozofové považují za zcela nepřijatelný, protože kočka nemůže být napůl zastřelená a napůl nezastřelená. Jejich námitky pramení z toho, že používají klasickou představu reality, podle které má objekt jednoznačnou historii (světočáru). Podle kvantové mechaniky je třeba se na realitu dívat tak, že objekt nemá jedinou historii, ale různě pravděpodobné historie. Ve většině případů se pravděpodobnosti určité skupiny historií vzájemně zruší, ale v některých případech se naopak pravděpodobnosti některých sousedních historií zesilují.

V případě Schrödingerovy kočky jsou dvě historie, které jsou zesíleny. V jedné historii je kočka mrtvá, ve druhé živá. Podle kvantové teorie mohou obě historie existovat paralelně vedle sebe. Na tomto případě je typické, že neurčitost původně omezená na atomovou úroveň je přenesena na makroskopickou úroveň, kde ji lze řešit přímým pozorováním.

Víme, že superpozice možných výsledků musí na mikroskopické úrovni existovat simultánně, protože pozorujeme jevy jejich interferencí. Také víme (alespoň většina z nás), že kočka ve schránce může být buď mrtvá nebo živá, ale nemůže být v nějakém přechodném stavu mezi těmito možnostmi. Jak se model mnoha stavů v mikroskopické úrovni projevuje na makroskopické úrovni? Jeví se reálný svět jako "rozmazaný" obraz? Schrödingerova kočka je jednoduchým a elegantním příkladem problému měření v kvantové mechanice.

V roce 1936 Schrödingerovi bylo nabídnuto místo na katedře fyziky na Univerzitě v Edinburghu ve Skotsku. Schrödinger sice chtěl místo přijmout, ale měl problémy se získáním pracovního povolení od Home Office. Mezitím dostal nabídku z Univerzity v Grazu a odstěhoval se do Rakouska, kde pak pobýval v letech 1936 až 1938. Místo v Edinburghu přijal Born.

Nacistická vláda, kvůli níž Schrödinger odešel z Německa, ho znovu dostihla v Rakousku. Po připojení Rakouska k Třetí říši (Anschluss) Němci převzali Univerzitu v Grazu a přejmenovali ji na Univerzitu Adolfa Hitlera. Schrödinger tehdy napsal dopis univerzitnímu senátu, že podcenil svobodnou vůli a svobodný osud své země. Byl to dopis, jehož litoval do konce života. Svůj postoj vysvětlit v dopise Einsteinovi o rok později, když napsal, že chtěl zůstat svobodný.

Nacisté mu nemohli zapomenout, co udělal v Berlíně v roce 1933 a 26. srpna 1938 a byl brzy ze svého místa odvolán pro "politickou nespolehlivost". Ve Vídni se obrátil na úřady, kde mu bylo sděleno, že si musí najít práci v průmyslu a že by mu také nemusel být umožněn odchod ze země. Schrödinger proto rychle odejel s Anny do Říma, kde napsal de Valerovi, prezidentovi Společenství národů. De Valera mu pomohl získat místo v Dublinu v novém Ústavu pro pokročilá studia. Z Říma Schrödinger se vrátil do Oxfordu, kde pak přijal místo na Univerzitě v Gentu.

Na podzim roku 1939 Schrödinger přešel do Dublinu. Studoval zde teorii elektromagnetického pole a teorii relativity a začal se zabývat sjednocenou teorií pole. Jeho první práce na toto téma byla publikována v roce 1943. V roce 1946 obnovil korespondenci s Einsteinem na toto téma. V lednu 1947 věřil, že se mu podařil velký průlom. Ve svém interview pro Irish Times uvedl, že nyní se Einsteinova teorie stala speciálním případem. Věřil, že jeho cesta je správná.

Ale komentáře Alberta Einsteina k jeho sjednocené teorii pole nebyly příznivé. Einstein Schrödingerovi napsal, že odmítá další korespondenci na téma sjednocené teorie pole. Sjednocená teorie pole ale nebyla jediným Schrödingerovým zájmem za jeho působení v Dublinu. Studoval také řeckou vědu a filozofii a napsal knihu "Nature and the Greeks" (1954, "Příroda a Řekové"). Další významnou prací byla kniha "What is life" (1944, "Co je život"), která vedla k dalšímu rozvoji určitých oborů biologie.

Ve svém osobním životě měl Schrödinger další dvě dcery se dvěma irskými ženami. V Dublinu pracoval až do roku 1956, kdy se vrátil do Vídně a v roce 1961 zde napsal svoji poslední knihu "Meine Weltansicht" o metafyzice.

Během posledních let svého života se Schrödinger zabýval matematickou fyzikou a pokračoval ve studiu obecné teorie relativity, sjednocené teorie pole a fyziky mesonů.

Literatura :

[1] Hawking, Stephen W.: Stručná historie času. Mladá fronta, Praha 1991. (z angl. orig. A Brief History of Time. From The Big Bang to Black Holes, Bantam Books Inc., New York 1988)