人物简介

埃尔温·薛定谔

埃尔温·鲁道夫·约瑟夫·亚历山大·薛定谔（德语：Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger；1887年8月12日－1961年1月4日），生于奥地利维也纳，是奥地利理论物理学家，量子力学奠基人之一。1926年提出薛定谔方程，为量子力学奠定了坚实的基础。提出薛定谔猫思想实验，试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性。1933年，因为“发现了在原子理论里很有用的新形式”，薛定谔和英国物理学家保罗·狄拉克共同获得了诺贝尔物理学奖，以表彰他们发现了薛定谔方程和狄拉克方程。父亲鲁道夫·薛定谔是油布和防水布工厂主，也是一名园艺家；母亲格鲁吉亚娜·艾米莉·布兰达是维也纳科技大学教授亚历山大·鲍尔的女儿。

早 年

薛定谔1887年生于奥地利维也纳附近的埃德伯格，1898年进入文理高中，1906年至1910年在维也纳大学学习物理与数学并在1910年取得博士学位。此后在维也纳物理研究所工作，当时的同事有弗兰茨·塞拉芬·埃克斯纳（Franz Serafin Exner）、弗里德里希·哈泽内尔（Friedrich Hasenöhrl）、弗里茨·科尔劳施（Fritz Kohlrausch）。在大学期间同园艺家弗兰茨·弗里梅尔（Franz Frimmel）保持深厚友谊。母亲是奥地利和英国利明顿混血。几乎同时学习英语和德语，因为父母都在家讲这两种语言。他的父亲信仰天主教，母亲信仰路德教派。

1911年，薛定谔成为埃克斯纳的助理。在薛定谔幼年时期，他深受叔本华影响，因此广泛阅读叔本华作品，一生对色彩理论、哲学、东方宗教深感兴趣。

中 年

薛定谔在1914年至1918年参加了第一次世界大战。此后在耶拿大学、斯图加特大学、布雷斯劳大学和苏黎世大学教书。特别是在苏黎世大学他所担任的理论物理学的教授以前曾由爱因斯坦和马克斯·冯·劳厄担任过。在这里他提出了著名的薛定谔方程，创立了波动力学学说用以来描述量子力学。

1920年4月6日他同安娜玛丽·贝特尔（Annemarie Bertel）结婚。在同一年，薛定谔在耶拿成为马克斯·维恩的助理，并在1920年9月成为了副教授（ausserordentlicher Professor，ao. Prof.）。1921年，在布雷斯劳（今弗罗次瓦夫）他成为正教授（ordenticher Professor，o. Prof.）。

1921年，他搬到了苏黎世大学。1926年1月，薛定谔在物理年鉴发表文章“以特征值问题处理量子化理论”（Quantisierung als Eigenwertproblem）来处理波动力学，并引入了现在称之为薛定谔方程。在本文中，他“推导”了不含时的波动方程，并证明它正确地给出了类氢原子的能量特征值。本文被视二十世纪最重要的成就之一，创造出量子力学的革命，并延伸到物理及化学的各个领域。第二篇文章在四个星期后发表，给出了量子谐振子、刚体及双原子分子的解，并给出了薛定谔方程一个新的推导方式。在五月发表的第三篇文章中，薛定谔证明了他的做法等价于海森伯，并处理了斯塔克效应。第四篇文章说明了如何处理随时间变化的系统，例如散射问题。在此论文中，为了避免四次及六次的微方项，薛定谔引入了波动方程的复数解（量子力学可说是从此由实转复）。在引入了复数后，神奇的事发生了，波动方程的一切就在他脚边。（他最终将微方项的次数降为一） 这些文章在物理界被公认为意义重大，对他的职业生涯和成就具有重大的意义。薛定谔本人并不太喜欢量子理论的意涵，对于量子力学的概率诠释，他说：“我不喜欢它，对于我得引入它我感到抱歉。”

1927年薛定谔迁往柏林，接替马克斯·普朗克在洪堡大学担任理论物理学教授，并成为了普鲁士科学院院士。在那里他感受到了自由进行科学研究的浓厚气氛。当时在柏林汇聚了世界顶尖的物理学家，比如他的同事维克托·维斯科普夫。在纳粹党1933年夺取政权后，薛定谔决定离开德国移居英国牛津，在牛津大学莫德林学院担任访问学者，同年他获得了诺贝尔物理学奖。

晚 年

1934年，薛定谔在普林斯顿大学讲学，校方希望能够聘请他，但薛定谔拒绝了。之后，他要前往爱丁堡大学当讲师，但签证延误，最后，1936年他只好在奥地利格拉次的大学授课。1938年薛定谔由于德奥合并而离开奥地利并迁往爱尔兰都柏林，在那里他于1940年建立了理论物理学院并一直担任主任。

除了量子力学之外，1944年著有《生命是什么？》（What is Life?）。发现DNA双螺旋的詹姆斯·杜威·沃森与弗朗西斯·克里克表示受薛定谔影响颇深。

1956年薛定谔返回维也纳，在维也纳大学理论物理研究所教学直到去世。当他参加完在阿尔卑巴赫（Alpbach）举行的高校活动后，由于当地风景优美而决定死后葬在此地。薛定谔因患肺结核在1961年1月4日病逝于维也纳，死后如愿被埋在了阿尔卑巴赫，他的墓碑上刻着以他命名的薛定谔方程。

个人生活

薛定谔在1920年4月6日和安娜玛丽·贝特尔结婚。

薛定谔患有结核，在1920年代曾几次在阿罗萨的疗养院中休养，波方程也是在疗养院推导出来的。

薛定谔在73岁时，于1961年1月4日因结核逝世于维也纳，葬在奥地利阿尔卑巴赫的天主教墓园中。薛定谔并不是天主教徒，但因其宗座科学科学院的会员身份而被允许葬于此处。薛定谔的妻子安娜（生于1896年12月3日）在1965年10月3日逝世。

科学贡献

01

薛定谔方程

在量子力学中，薛定谔方程（Schrödinger equation）是描述物理系统的量子态随时间演化的偏微分方程，为量子力学的基础方程之一，其以发表者奥地利物理学家埃尔温·薛定谔而命名。关于量子态与薛定谔方程的概念涵盖于基础量子力学假说里，无法从其它任何原理推导而出。

在经典力学里，人们使用牛顿第二定律描述物体运动。而在量子力学里，类似的运动方程为薛定谔方程。薛定谔方程的解完备地描述物理系统里，微观尺寸粒子的量子行为；这包括分子系统、原子系统、亚原子系统；另外，薛定谔方程的解还可完备地描述宏观系统，可能乃至整个宇宙。

薛定谔方程可以分为“含时薛定谔方程”与“不含时薛定谔方程”两种。含时薛定谔方程与时间有关，描述量子系统的波函数怎样随着时间而演化。不含时薛定谔方程则与时间无关，描述了定态量子系统的物理性质；该方程的解就是定态量子系统的波函数。量子事件发生的概率可以用波函数来计算，其概率幅的绝对值平方就是量子事件发生的概率密度。

薛定谔方程所属的波动力学可以数学变换为维尔纳·海森堡的矩阵力学，或理察·费曼的路径积分表述。薛定谔方程是个非相对论性方程，不适用于相对论性理论；对于相对论性微观系统，必须改使用狄拉克方程或克莱因-戈尔登方程等

02

薛定谔的猫

薛定谔猫（英语：Schrödinger's cat）是奥地利物理学者埃尔温·薛定谔于1935年提出的思想实验。

“把一只猫关在一个封闭的铁容器里面，并且装置以下仪器（注意必须确保这仪器不被容器中的猫直接干扰）：在一台盖革计数器内置入极少量放射性物质，在一小时内，这个放射性物质至少有一个原子衰变的概率为50%，它没有任何原子衰变的概率也同样为50%；假若衰变事件发生了，则蓋革计数管会放电，通过继电器启动一个榔头，榔头会打破装有氰化氢的烧瓶。经过一小时以后，假若没有发生衰变事件，则猫仍旧存活；否则发生衰变，这套机构被触发，氰化氢挥发，导致猫随即死亡。用以描述整个事件的波函数竟然表达出了活猫与死猫各半纠合在一起的状态。

类似这典型案例的众多案例里，原本只局限于原子领域的不明确性被以一种巧妙的机制变为宏观不明确性，只有通过打开这个箱子来直接观察才能解除这样的不明确性。它使得我们难以如此天真地接受采用这种笼统的模型来正确代表实体的量子特性。就其本身的意义而言，它不会蕴含任何不清楚或矛盾的涵义。但是，在一张摇晃或失焦的图片与云堆雾层的快照之间，实则有很大的不同之处。”

通过此思想实验，薛定谔指出应用量子力学哥本哈根诠释于宏观物体会产生的问题，以及其与物理常识间的矛盾。在此思想实验里，由于先前发生事件的随机性质，猫会处于生存与死亡的叠加态。

根据退相干理论，猫不可能永远处于生存与死亡的叠加态，由于环境影响，会很快产生退相干效应，猫改而处于生存或死亡的经典统计学状态，因此一般而言，绝对无法观察到生存与死亡的叠加态。[2]:82至今为止，物理学者只能精心制备出一些介观物体的叠加态。

薛定谔猫虽然是思想实验，但类似原理已应用于实际领域。在理论上研讨量子力学诠释问题时，薛定谔猫也时常会被提出，以作为试金石。