بیوگرافی اروین شرودینگر، فیزیک‌دان اتریشی برنده جایزه نوبل

اروین شرودینگر (با نام کامل اروین رودولف جوزف شرودینگر – Erwin Schrodinger) فیزیک‌دان اتریشی برنده‌ی جایزه‌ی نوبل بود که بسیاری از مفاهیم اساسی فیزیک کوانتوم را با فرمول‌های خود پایه‌گذاری کرد. دستارودهای او به‌عنوان اصول مکانیک موجی نیز شناخته می‌شوند. یکی از ماندگارترین تحقیقات شرودینگر که به‌عنوان پارادوکسی در مکانیک کوانتوم شناخته می‌شود، آزمایش گربه‌ی شرودینگر است.

شرودینگر با کشف معادله‌ی موج که به معادله‌ی شرودینگر هم معروف است، مفاهیم مکانیک موجی را تدوین کرد. علاوه بر آن او مفاهیمی از مکانیک ماتریسی را نیز مورد مطالعه قرار داد که در نهایت به تعریف فیزیکی کامل معادله‌ی موج منجر شد. 

مقاله‌های مرتبط:

این دانشمند بزرگ علاوه بر فیزیک کوانتوم و مکانیک موجی، در زمینه‌های دیگر علم فیزیک نیز تالیفاتی داشته است. استاتیک، ترمودینامیک، فیزیک دی‌الکتریک‌ها، تئوری رنگ، الکترودینامیک، نظریه‌ی نسبیت عام و کیهان‌شناسی، از زمینه‌های علمی هستند که شرودینگر تحقیقات و تالیفات گسترده‌ای در آنها انجام داده است. یکی از فعالیت‌های جدی او در تحقیقات علمی نیز مربوط به نظریه‌ی میدان یکپارچه است که دانشمندان متعددی از مکسول و فارادی تا آلبرت اینشتین، تحقیقاتی در آن زمینه داشته‌اند.

شرودینگر از فیزیک‌دانانی بود که علاقه‌ی زیادی نیز به علم ژنتیک، علومی همچون فلسفه، اخلاق و مذاهب داشت. او در کتاب معروف خود به نام «زندگی چیست؟» مشکلات ژنتیکی را مورد بررسی قرار داده و به بیانی، پدیده‌ی زندگی را از نگاه فیزیک تحلیل کرده است. شرودینگر توجهی جدی به جنبه‌های فلسفی، اخلاقی و حتی ریشه‌های باستانی و شرقی علوم و تاثیر آنها در زندگی داشت.

تولد و تحصیل

اروین شرودینگر در ۱۲ آگوست ۱۸۸۷ در اردبرگ شهر وین اتریش متولد شد. پدر او رودولف شرودینگر، گیاه‌شناس بود و مادرش جورجینا امیلیا شرودینگر، دختر الکساندر باور، پروفسور شیمی و استاد دانشگاه صنعتی وین بود. اروین، تنها فرزند این زوج بود. پدر اروین استعداد زیادی در یادگیری علوم داشت. او پس از پایان تحصیلات در رشته‌ی شیمی، سال‌ها به مطالعه‌ی نقاشی‌‌های ایتالیایی‌ پرداخت و در نهایت به گیاه‌شناسی روی آورد.

شرودینگر در سنین کودکی زبان‌های فرانسه و انگلیسی را آموخت

نکته‌ی قابل توجه در مورد خانواده‌ی شرودینگر، ریشه‌های نسبتا مذهبی آنها است که به‌نظر می‌رسد در رفتارها و عقاید اروین نیز نقش داشته است. اروین شرودینگر علاقه‌ی زیادی به ادیان شرقی داشت و در کارهای خود نیز از علائم مذهبی استفاده می‌کرد. او اعتقاد داشت که نتایج تحقیقات علمی‌اش، اهدافی خدایی دارند.

مادربزرگ مادری اروین اهل بریتانیا بود و او به‌همین دلیل در سنین کودکی زبان انگلیسی را به‌خوبی آموخت. علاوه بر آن، او زبان فرانسه را نیز در اوقات فراغت خود فراگرفت و همیشه به‌عنوان دانش‌آموزی ممتاز در مدرسه شناخته می‌شد. اروین جوان به ادبیات کلاسیک نیز تمایل زیادی داشت و مطالعاتی در این زمینه انجام می‌داد.
اروین شرودینگر

تصویر مشهور شرودینگر، اینشتین و بسیاری دانشمندان بزرگ قرن بیستم

تحصیلات اروین در وین زیر نظر اساتید معتبری همچون فرانز اس اکسنر و فریدریش هازنواورل انجام شد. اروین جوان علاوه بر تحصیلات تئوری، آموزش‌های عملی خود را نیز زیر نظر کارل ویلهلم کولراش پیگیری می‌کرد.

آرتور شوپنهاور، فیلسوف آلمانی یکی از افرادی بود که در سنین کودکی تاثیر زیادی روی شرودینگر داشت. اروین کتاب‌های زیادی از این فیلسوف مطالعه کرد و همین مطالعه، پایه‌گذار علاقه‌ی او به تئوری رنگ‌ها و فلسفه شد. اروین شرودینگر در سال ۱۹۰۶ وارد دانشگاه وین شد و باوجود تمرکز اولیه روی فیزیک، بخش زیادی از مطالعات خود را نیز به زیست‌نشاسی اختصاص می‌داد. شرودینگر در سال ۱۹۱۰، مدرک دکترای خود را از دانشگاه وین دریافت کرد.

اولین مطالعات علمی جدی شرودینگر در زمینه‌ی مهندسی برق و زیر نظر استادش فرانتز اکسنر بود. الکتریسیته‌ی اتمسفری و رادیواکتیویته‌ی اتمسفری نیز از دیگر زمینه‌های مطالعه‌ی او در آن سال‌ها بود. در سال ۱۹۱۲، به درخواست مولفان کتاب The Handbook of Electricity and Magnetism، شرودینگر مقاله‌ای تحت عنوان Dieelectrism منتشر کرد.

مطالعه‌ی تشعشعات رادیواکتیو از زمینه‌های اصلی تحقیقات شرودینگر بود

مطالعات این دانشمند در زمینه‌ی تشعشعات رادیواکتیو نیز همزمان با فعالیت‌های دیگر با قدرت ادامه داشتند. او در سال ۱۹۱۲ نتیجه‌گیری نظری خود در مورد ارتفاع نسبی تشعشعات مواد رایواکتیو را مطرح کرده و در سال‌های بعدی نیز به آزمایش در ارتباط با آن پرداخت. هدف اصلی این آزمایشات، تخمین رادیواکتیویته‌ی اتمسفر بود. 

فارغ‌التحصیلی و شروع تدریس و تحقیق

اولین تحقیقات شرودینگر پس از فارغ التحصیلی از دانشگاه، بررسی فرمول‌هایی برای تخمین فشار مویرگی در حباب‌های گازی و مطالعه‌ی مشخصات تشعشعات مختلف بود. اروین شرودینگر در سال ۱۹۱۴، درجه‌ی ممتاز علمی Habilitation را دریافت کرد. او سپس به نیروی نظامی اتریش ملحق شد و در خلال سال‌های ۱۹۱۴ تا ۱۹۱۸، درگیر فعالیت‌های نظامی بود.

آخرین آزمایشات شرودینگر روی نورهای منسجم در سل ۱۹۱۹ انجام شد و پس از آن، او به مطالعه‌ی نظری صرف پرداخت. پس از سال‌های جنگ، اروین به‌عنوان دستیار مکس وین، دانشمند آلمانی در شهر ینا مشغول به کار شد. در سال ۱۹۲۰، او درجه‌ی استادیاری را از دانشگاه اشتوتگارت دریافت کرد و در سال ۱۹۲۱، از دانشگاه برسلاو مشغول شد.

در همین سال‌ها، اولین تحقیقات شرودینگر پیرامون نظریه‌های کوانتومی شکل گرفتند. نظریه‌هایی که ابتدا توسط انیشتین، مکس پلانک، نیلز بور و دیگر دانشمندان تدوین شدند. مطالعه‌ی نظریات دیگر دانشمندان، دیدی کلی نسبت به فیزیک مدرن به شرودینگر داد اما او هنوز آمادگی لازم برای مقابله و زیر سوال بردن مفاهیم فیزیک کلاسیک را نداشت. به‌هرحال آزمایشات و تحقیقات بعدی او حول همین موارد ادامه پیدا کرد تا در نهایت توانست چالش‌هایی اساسی در فیزیک کلاسیک و مدرن وارد کند.

اروین شرودینگر

یادبود معادله‌ی شرودینگر در محوطه‌ی دانشگاه ورشو

اولین مقالات شرودینگر در زمینه‌ی نظریه‌ی طیفی، پس از آشنایی شخصی او با سامرفلد و ولفگانگ پائولی شکل گرفتند. اولین مقاله‌ی او نیز پس از مدت کوتاهی در این زمینه منتشر شد. این مقاله به بررسی اثر مشهور بور-سامرفلد می‌پرداخت و در سال ۱۹۲۱ چاپ شد.

معادله‌ی شرودینگر، انقلابی در مباحث مکانیک موجی بود که منجر به دریافت جایزه‌ی نوبل فیزیک شد

پس از بررسی‌های اولیه روی مطالعات دیگر دانشمندان، شرودینگر به بررسی مشخصات مدارهای الکترون‌ها پرداخت و با کشف نظم و ساختار هندسی حاکم بر آنها، قدم بزرگی در تدوین اصول مکانیک امواج برداشت. معادله‌ی شرودینگر در سال ۱۹۲۶ و با انتشار مقاله‌ای پیرامون بررسی مکانیک امواج معرفی شد. این مقاله در ابعاد جهانی با استقبال فراوان مجامع علمی روبرو شد و بسیاری، آن را یکی از مهم‌ترین اکتشافات قرن نامیدند که انقلابی در مباحث مکانیک کوانتوم و تمام جامعه‌ی علمی فیزیک و شیمی به پا کرد. جایزه‌ی نوبل فیزیک، هفت سال بعد و به خاطر همین مطالعات به‌صورت مشترک به شرودینگر و پائول دیراک اهدا شد.

اروین در سال ۱۹۲۱ به دانشگاه زوریخ رفت و در سال ۱۹۲۷، در کرسی تدریس دانشگاه فردریش ویلهلم برلین، جایگزین مکس پلانک شد. در سال ۱۹۳۴ و با قدرت گرفتن حزب نازی و عقاید بسته‌ی آنها، شرودینگر آلمان را ترک کرد و در دانشکده‌ی مگ‌دالن دانشگاه آکسفورد مشغول به تدریس شد.

البته زندگی و موقعیت کاری شرودینگر در دانشگاه آکسفورد خوب پیش نرفت و این دانشمند اتریشی پس از رد دعوت دانشگاه پرینستون و همچنین تلاش ناموفق برای حضور در دانشگاه ادینبورگ، در سال ۱۹۳۶ به دانشگاه گراتز در اتریش رفت. او علاوه بر تدریس، در آن زمان کرسی مدیریت دپارتمان فیزیک دانشگاه اله‌آباد هند را نیز پذیرفت.

اروین شرودینگر

شرودینگر در جوانی

از مفاهیم اساسی که فیزیک کوانتوم به آن اشاره دارد این است که ذرات می‌توانند در آن واحد در هر یک از شرایط تئوری در نظر گرفته شده وجود داشته باشند. این تئوری، مخالف فیزیک نیوتونی است که تنها یک حالت را برای هر ذره یا ماده در آن واحد در نظر می‌گیرد. شرودینگر این بخش از نظریه‌ی کوانتومی که با نام سوپرپوزیشن شناخته می‌شود را به دید شک نگاه می‌کرد و در صدد پیدا کردن راهی برای نقض آن بود.

مقاله‌های مرتبط:

در همین سال‌ها بود که شرودینگر با مکاتبات متعدد با آلبرت انیشتین، آزمایش فکری معروف به گربه‌ی شرودینگر را تدوین کرد. این آزمایش در اشکال متفاوتی تدوین شده و هدف اصلی آن، زیر سوال بردن مبانی سوپرپوزیشن فیزیک کوانتوم است. در تعریف ساده، آزمایش گربه‌ی شرودینگر نشان می‌دهد که پیش‌بینی نتایج نظریه‌های کوانتومی، تنها با اندازه‌‌گیری کامل قابل دستیابی خواهند بود. به تعریف دیگر، این آزمایش فکری نشان می‌دهد که نتیجه‌ی ترکیب یک مفهوم نیوتنی (گربه‌ی زنده یا مرده) با مفهومی کوانتومی (حالت پایدار یا ناپایدار اتم ماده‌ی رایواکتیو) قابل ترکیب نیست یا به معنای ساده‌تر، نمی‌توان مفاهیم دنیای واقعی را با تعریفات کوانتومی توصیف کرد.

نکته‌ی جالب این که اگرچه گربه‌ی شرودینگر به منظور پیدا کردن ایرادات و نقص‌های فیزیک کوانتوم طراحی شده بود، امروز این مثال به‌عنوان نمادی از فیزیک کوانتوم شناخته می‌شود.

سال‌های پایانی

در سال ۱۹۳۸ و پس از واقعه‌ی آنشلوس یا پیوستن اتریش به امپراتوری آلمان، شرودینگر به خاطر اعتقادات ضد نازی خود با مشکلات متعددی روبرو شد. دانشگاه گراتز او را از کار اخراج کرد و حتی نامه‌ی پشیمانی از اظهارنظرهای ضد نازی نیز کمکی به این دانشمند نکرد. بعلاوه بر آن، شرودینگر مورد آزار و اذیت‌های متعددی از طرف دولت قرار گرفت و به او اعلام شد که نباید کشور را ترک کند. در نهایت اروین به همراه همسرش به ایتالیا فرار کرد.

اروین شرودینگر

طرح گرافیکی آزمایش فکری گربه‌ی شرودینگر

پس از فرار به ایتالیا، کرسی‌های نظارتی در دانشگاه آکسفورد و گِنت در هلند به شرودینگر پیشنهاد شدند. علاوه بر آن، رئیس دولت وقت ایرلند یعنی ایمون دو والرا به شرودینگر پیشنهاد داد که در تاسیس موسسه‌ی تحقیقات پیشرفته در دوبلین با دولت همکاری کند.

پس از همکاری با دولت ایرلند، شرودینگر به کلانتارف دوبلین رفت و در سال ۱۹۴۰ مدیر دانشکده‌ی فیزیک نظری شد و به‌مدت ۱۷ سال در آنجا ماند. شرودینگر در سال ۱۹۴۸ به‌صورت رسمی شهروند ایرلند شد اما شهروندی اتریشی خود را نیز حفظ کرد.

با قدرت گرفتن حزب نازی و ملحق شدن اتریش به آلمان، شرودینگر امپراتوری آلمان را ترک کرد

مطالعات شرودینگر روی نظریه‌ی میدان یکپارچه در دهه‌ی ۱۹۵۰ قوت گرفت. او با همکاری با انیشتین و در نظر گرفتن استانداردهای نسبیت عام، تصمیم داشت تا نیروهای گرانش، الکترومغناطیس و نیروهای هسته‌ای را در ساختاری یکپارچه تعریف کند. در سال ۱۹۴۷ او نتیجه‌ی تحقیقات خود را با عنوان Affine Field Theory در سخنرانی آکادمی سلطنتی ایرلند اعلام کرد. آلبرت انیشتین نتایج شرودینگر را مرود انتقاد قرار داد و  آنها را مقدماتی و ناکامل خواند. به‌هرحال این اتفاقات باعث شد تا شرودینگر مطالعه روی این مبحث را کنار گذاشته و به موضوعات دیگر در فیزیک بپردازد.

اروین شرودینگر

شرودینگر در کنار موسسان موسسه‌ی تحقیقات پیشرفته در دوبلین

یکی از ماندگارترین یادداشت‌های علمی شرودینگر، «زندگی چیست؟» (What is Life)، بررسی آنتروپی منفی (نگانتروپی) و مفاهیم مولکول‌های پیچیده با کد ژنتیکی برای موجودات زنده است. یکی از علایق همیشگی شرودینگر، فلسفه‌ی هندی بود که در نتجه‌گیری‌هایش در انتهاب این مقاله نیز کاملا مشهود است.

جیمز دی‌واتسون، یکی از افرادی بود که مفاهیم کنونی مهندسی ژنتیک و ساختار هلیکس آن را کشف کرد. او در خاطرات خود عنوان کرده که مقاله‌ی شرودینگر یکی از منابع الهام‌بخش کشف ژن بوده است. فرانسیس کریک نیز دانشمند ژنتیک دیگری است که از تاثیرات مقاله‌ی شرودینگر در تحقیقاتش گفته است.

اروین شرودینگر

اروین شرودینگر در میان‌سالی

شرودینگر تا زمان بازنشستگی در سال ۱۹۵۵ در دوبلین ماند. او در سال ۱۹۵۶ به وین بازگشت. یکی از اتفاقات مهم آن سال‌ها، شرکت کردن او در کنفرانس جهانی انرژی بود. شرودینگر در این کنفرانس از صحبت کردن در مورد انرژی هسته‌ای خودداری کرد و سخنرانی خود را به مقاله‌ای فلسفی اختصاص داد. این داشمند بزرگ همیشه با شک و تردید به انرژی هسته‌ای نگاه می‌کرد.

زندگی شخصی و مرگ

اروین شرودینگر در ششم آوریل ۱۹۲۰ با آنی برتل ازدواج کرد. بیماری سل، یکی از مشکلات همیشگی این دانشمند بود که پس از ازدواج نیز او را به دفعات در بیمارستان‌های شهر اروزا بستری کرده بود. شرودینگر در زندگی خانوادگی اشتباهاتی نیز داشت و همزمان با تاهل، با زنان دیگری نیز در ارتباط بود.

تنوع فکری و فعالیت در حوزه‌های مختلف علمی، از خصوصیات منحصر به‌فرد اروین شرودینگر بود

شرودینگر از معدود دانشمندان عصر خود بود که تنوع طرز فکری بالایی داشت. او عاشق فلسفه، ادبیات و زبان‌های غربی بود و همزمان، مقالات علمی متعدد را به زبان انگلیسی که در کودکی آموخته بود تالیف می‌کرد. او علوم باستانی یونان را مورد مطالعه قرار می‌داد و علاوه بر تقدیر یافته‌ها و نگاه ویژه‌ی علمی یونانیان به جهان هستی، علم را به‌عنوان ابزاری برای کشف ناشناخته‌های وجود بشر می‌شناخت. 

یکی از نوه‌های شرودینگر که حاصل یکی از ازدواج‌های متعدد او است، پروفسور تری رالف است که قدم در جای پای پدربزرگ گذاشته و به عنوان استاد فیزیک کوانتوم در دانشکده‌ی سلطنتی لندن مشغول به کار است.

اروین شرودینگر

تصویری از کتاب مشهور What is life، اثر اروین شرودینگر

سرانجام در چهارم ژانویه‌ی ۱۹۶۱، شرودینگر در اثر ابتلا به بیماری سل در سن ۷۳ سالگی در وین از دنیا رفت. جسد او در منطقه‌ی الپباخ اتریش در یک گورستان کاتولیک دفن شد.

شرودینگر علاوه بر جایزه‌ی نوبل، افتخارات متعددی همچون مدال مکس پلانک، عضویت در آکادمی سلطنتی علوم در لندن، مدال علم و هنر اتریش و اولین جایزه‌ی اروین شرودینگر اتریش را در سابقه‌ی خود داشت.

نقل قول‌های مشهور از اروین شرودینگر

  • وظیفه‌ی ما دیدن مواردی که دیده نشدند نیست. وظیفه‌ی اصلی، تفکر متفاوت نسبت به مواردی است که تا به امروز می‌دیدیم.
  • ما به این دنیای مادی که علم تعریف می‌کند، تعلق نداریم.ما در اینجا حضور نداریم و تنها نمود فیزیکی ما در آن موجود است.
  • تنها چیزی که پایانی ندارد، زمان حال است.

منبع: زومیت