Erwin Schrödinger und das Katzen-Gedanken-Experiment von Schrödinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (* 12. August 1887 in Wien) war ein Physiker, der bahnbrechende Arbeiten in Wien durchführte Quantenmechanik, Ein Feld, das untersucht, wie sich Energie und Materie auf sehr kleinen Längenskalen verhalten. 1926 entwickelte Schrödinger eine Gleichung, die vorhersagte, wo sich ein Elektron in einem Atom befinden würde. 1933 erhielt er zusammen mit dem Physiker Paul Dirac einen Nobelpreis für diese Arbeit.

Schnelle Fakten: Erwin Schrödinger

• Vollständiger Name: Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger
• Bekannt für: Der Physiker, der die Schrödinger-Gleichung entwickelte, bedeutete einen großen Schritt für die Quantenmechanik. Entwickelte auch das Gedankenexperiment „Schrödingers Katze“.
• Geboren: 12. August 1887 in Wien, Österreich
• Ist gestorben: 4. Januar 1961 in Wien, Österreich
• Eltern: Rudolf und Georgine Schrödinger
• Ehepartner: Annemarie Bertel
• Kind: Ruth Georgie Erica (* 1934)
• Bildung: Universität Wien
• Auszeichnungen: mit Quantentheoretiker Paul A.M. Dirac erhielt 1933 den Nobelpreis für Physik.
• Veröffentlichungen: Was ist Leben? (1944), Natur und die Griechen (1954) und Mein Blick auf die Welt (1961).

Schrödinger ist möglicherweise im Volksmund für „Schrödingers Katze“ bekannt, ein Gedankenexperiment, das er 1935 entwickelte, um Probleme mit einer gemeinsamen Interpretation der Quantenmechanik zu veranschaulichen.

Frühe Jahre und Ausbildung

Schrödinger war das einzige Kind von Rudolf Schrödinger - einem Fabrikarbeiter für Linoleum und Wachstuch, der das Unternehmen von seinem Vater geerbt hatte - und Georgine, der Tochter eines Chemieprofessors von Rudolf. Schrödingers Erziehung betonte die kulturelle Wertschätzung und den Fortschritt in Wissenschaft und Kunst.

Schrödingerwurde von einem Tutor und von seinem Vater zu Hause erzogen. Im Alter von 11 Jahren trat er in das Akademische Gymnasium in Wien ein, eine Schule mit Schwerpunkt auf klassischer Ausbildung in Physik und Mathematik. Dort lernte er gerne klassische Sprachen, fremde Gedichte, Physik und Mathematik, aber er hasste es, sich zu merken, was er als „zufällige“ Daten und Fakten bezeichnete.

Schrödinger setzte sein Studium an der Universität Wien fort, das er 1906 aufnahm. Er promovierte 1910 bei Friedrich Hasenöhrl, den Schrödinger als einen seiner größten intellektuellen Einflüsse betrachtete. Hasenöhrl war Schüler des Physikers Ludwig Boltzmann, eines renommierten Wissenschaftlers, der für seine Arbeit in der statistischen Mechanik bekannt ist.

Nachdem Schrödinger promoviert hatte, arbeitete er als Assistent von Franz Exner, einem weiteren Schüler von Boltzmann, bis er zu Beginn des Ersten Weltkriegs eingezogen wurde.

Berufseinstieg

1920 heiratete Schrödinger Annemarie Bertel und zog mit ihr nach Jena, um als Assistentin des Physikers Max Wien zu arbeiten. Von dort aus wurde er innerhalb kurzer Zeit Professor an verschiedenen Universitäten, zunächst Juniorprofessor in Stuttgart, dann ordentlicher Professor in Breslau, bevor er 1921 als Professor an die Universität Zürich wechselte. Schrödingers folgende sechs Jahre an Zürich gehörte zu den wichtigsten seiner beruflichen Laufbahn.

An der Universität Zürich entwickelte Schrödinger eine Theorie, die das Verständnis der Quantenphysik wesentlich erweiterte. Er veröffentlichte eine Reihe von Artikeln - ungefähr einen pro Monat - über Wellenmechanik. Insbesondere der erste Aufsatz, "Quantisierung als Eigenwertproblem", stellte das vor, was als das bekannt werden würde Schrödinger-Gleichung, jetzt ein zentraler Teil der Quantenmechanik. Für diese Entdeckung wurde Schrödinger 1933 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.

Schrödingers Gleichung

Schrödingers Gleichung beschrieb mathematisch die "wellenartige" Natur quantenmechanischer Systeme. Mit dieser Gleichung bot Schrödinger die Möglichkeit, nicht nur das Verhalten dieser Systeme zu untersuchen, sondern auch vorherzusagen, wie sie sich verhalten. Obwohl es viele anfängliche Debatten darüber gab, was Schrödingers Gleichung bedeutet, interpretierten die Wissenschaftler sie schließlich als die Wahrscheinlichkeit, irgendwo im Raum ein Elektron zu finden.

Schrödingers Katze

Schrödinger formulierte dieses Gedankenexperiment als Antwort auf die Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik, die besagt, dass ein durch die Quantenmechanik beschriebenes Teilchen in allen möglichen Zuständen gleichzeitig existiert, bis es beobachtet wird und gezwungen ist, einen Zustand zu wählen. Hier ist ein Beispiel: Betrachten Sie ein Licht, das entweder rot oder grün leuchten kann. Wenn wir nicht auf das Licht schauen, nehmen wir an, dass es beide rot sind und Grün. Wenn wir es jedoch betrachten, muss sich das Licht zwingen, entweder rot oder grün zu sein, und das ist die Farbe, die wir sehen.

Schrödinger war mit dieser Interpretation nicht einverstanden. Er schuf ein anderes Gedankenexperiment namens Schrödingers Katze, um seine Bedenken zu veranschaulichen. Beim Schrödinger-Katzen-Experiment wird eine Katze in eine versiegelte Kiste mit einer radioaktiven Substanz und einem giftigen Gas gegeben. Wenn die radioaktive Substanz zerfällt, wird das Gas freigesetzt und die Katze getötet. Wenn nicht, wäre die Katze am Leben.

Da wir nicht wissen, ob die Katze lebt oder tot ist, wird dies in Betracht gezogen beide lebendig und tot, bis jemand die Schachtel öffnet und selbst sieht, wie es der Katze geht. Durch einen Blick in die Kiste hat jemand die Katze auf magische Weise lebendig oder tot gemacht, obwohl dies unmöglich ist.

Einflüsse auf Schrödingers Arbeit

Schrödinger hat nicht viele Informationen über die Wissenschaftler und Theorien hinterlassen, die seine eigene Arbeit beeinflusst haben. Historiker haben jedoch einige dieser Einflüsse zusammengestellt, darunter:

• Louis de Broglie, ein Physiker, führte in das Konzept der "Materiewellen" ein. Schrödinger hatte die These von de Broglie sowie eine Fußnote von Albert Einstein gelesen, in der er positiv über die Arbeit von de Broglie sprach ein Seminar, das sowohl von der Universität Zürich als auch von einer anderen Universität, der ETH Zürich, veranstaltet wird.
• Boltzmann. Schrödinger betrachtete Boltzmanns statistische Herangehensweise an die Physik als seine „erste Liebe zur Wissenschaft“, und ein Großteil seiner wissenschaftlichen Ausbildung folgte der Tradition von Boltzmann.
• Schrödingers frühere Arbeit zur Quantentheorie von Gasen, die Gase aus der Perspektive der Quantenmechanik untersuchte. In einer seiner Arbeiten zur Quantentheorie von Gasen, „Zur Einsteinschen Gastheorie“, verwendete Schrödinger die Theorie von de Broglie auf Materiewellen, um das Verhalten von Gasen zu erklären.

Später Karriere und Tod

1933, im selben Jahr, als er den Nobelpreis gewann, gab Schrödinger seine Professur an der Universität Berlin auf, der er 1927 beigetreten war, als Reaktion auf die nationalsozialistische Übernahme Deutschlands und die Entlassung jüdischer Wissenschaftler. Anschließend zog er nach England und später nach Österreich. 1938 marschierte Hitler jedoch in Österreich ein und zwang den inzwischen etablierten Anti-Nazi Schrödinger zur Flucht nach Rom.

1939 zog Schrödinger nach Dublin, Irland, wo er bis zu seiner Rückkehr nach Wien 1956 blieb. Schrödinger starb am 4. Januar 1961 in Wien, der Stadt, in der er geboren wurde, an Tuberkulose. Er war 73 Jahre alt.

Quellen

• Fischer E. Wir sind alle Aspekte eines einzigen Wesens: Eine Einführung in Erwin Schrödinger. Soc Res, 1984; 51(3): 809 & ndash; 835.
• Heitler W. "Erwin Schrödinger, 1887-1961." Biogr Mem Fellows Royal Soc, 1961; 7: 221-228.
• Masters B. „Erwin Schrödingers Weg zur Wellenmechanik.“ Opt Photonics Nachrichten, 2014; 25(2): 32 & ndash; 39.
• Moore W. Schrödinger: Leben und Denken. Cambridge University Press; 1989.
• Schrödinger: 100 Jahre Polymath. Ed. Clive Kilmister, Cambridge University Press; 1987.
• Schrödinger E. "Quantisierung als Eigenwertproblem, erste Mitteilung."Ann. Phys., 1926; 79: 361 & ndash; 376.
• Teresi D. Der einsame Waldläufer der Quantenmechanik. Die New York Times-Website. https://www.nytimes.com/1990/01/07/books/the-lone-ranger-of-quantum-mechanics.html. 1990.