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薛定谔波动方程:量子物理革命99年前的光辉起点

   时间:2025-01-31 00:47:06 来源:九章量子科技作者:九章量子科技编辑:快讯团队 发表评论无障碍通道

在纪念国际量子科技年的光辉时刻,我们回顾1925年这一量子力学诞生的关键年份,向那些为揭开量子世界神秘面纱的先驱们致敬。埃尔温·薛定谔,这位苏黎世大学的杰出教授,正是在这一年,因受到路易·德布罗意博士论文的启发,踏上了探索物质波动性的非凡旅程。

德布罗意的理论,提出物质如电子也具有波动性,这一观点在当时主流物理学界引发了轩然大波。薛定谔被这一大胆设想深深吸引,他决定深入研究,试图用数学语言来描绘这种物质波的神秘面纱。他的突破,在一个意想不到的假期中悄然降临。

1925年的圣诞与新年假期,薛定谔在瑞士阿罗萨度过了一段难忘的时光。在这里,他沉浸在“新的原子理论”的思考中,不断与数学难题斗争。他曾在信中向同事透露,自己被这些计算深深困扰,但同时也满怀乐观,相信只要计算正确,结果必将令人振奋。

从阿罗萨归来后,薛定谔迅速将自己的研究成果整理成论文,并于1926年1月26日寄给了《物理年鉴》。在这篇论文中,他首次提出了著名的波动方程,这一方程后来以“薛定谔方程”之名载入史册,成为量子物理学中的一块重要基石。

薛定谔的波动方程,不仅解决了量子物理学中的一个重大问题——计算原子中电子的能级,还揭示了电子具有波或粒子的双重性质,但既不是纯粹的波也不是纯粹的粒子。这一发现对量子物理学产生了深远的影响,引发了关于粒子本质和观察行为对观察现象影响的广泛讨论。

薛定谔在1935年通过“薛定谔的猫”这一思想实验,进一步阐述了量子物理学中的不确定性原理。在这个实验中,一只猫被放在一个封闭的盒子里,盒子里有一个不稳定的原子核和一系列触发机制。在我们打开盒子之前,猫的状态是未知的,它可以是死的也可以是活的。这一悖论形象地展示了量子物体状态的不确定性。

薛定谔凭借其在量子物理学领域的杰出贡献,迅速成为该领域的核心人物。他受邀参加了1927年的第五届索尔维会议,与当时量子物理学的顶尖科学家如爱因斯坦、玻尔、海森堡等共聚一堂。他还接替了马克斯·普朗克在柏林大学的理论物理学教授职位,成为物理学界的一颗璀璨明星。

然而,薛定谔的职业生涯并非一帆风顺。因公开反对纳粹主义,他不得不离开德国,辗转多个国家后最终定居爱尔兰。在这里,他开始思考生命的意义,并出版了《生命是什么?》一书,从物理学角度探讨了生物遗传信息的存储与传递。这本书后来启发了DNA双螺旋结构的发现者詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克。

1956年,薛定谔回到祖国奥地利,担任维也纳大学讲席教授。他晚年继续探讨科学哲学和统一场理论等问题,为科学界留下了宝贵的思想财富。1961年1月4日,薛定谔因结核病去世,享年73岁。他的墓碑上刻着薛定谔方程,这不仅是对他科学成就的永恒纪念,也是对人类探索未知世界的无尽激励。

 
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