埃尔温﹒薛定谔介绍.ppt

Erwin Schrdinger 薛定谔,一、名片,中文名 埃尔温薛定谔 外文名 Erwin Schrdinger 出生 1887年8月12日 奥地利维也纳 逝世 1961年1月4日 奥地利维也纳 国籍 奥地利 研究领域 物理学 弗罗茨瓦夫大学 ，苏黎世大学 任职于 柏林大学 ，牛津大学，格拉茨大学， 都柏林高级研究学院 母校 维也纳大学,二、生平简介：,三、家庭背景：,与爱因斯坦和发现X射线的伦琴一 样，薛定谔也出生于一个手工业主的家 庭。他的父亲鲁道夫薛定谔继承了家族 的油毡工厂，生意相当不错，足以保证全家无经济窘迫。使薛定谔从小生活在比较优裕的家庭环境中。,薛定谔的母亲血统是一半奥地利和一半英国，英国的一方是来自利明顿。薛定谔几乎是在同一个时间学习英语和德语，因为他的父母二人都在家讲这两种语言。他的父亲是一位天主教的信徒，而母亲是一位路德教派的信徒。,四、教育经历：,在他的早期教育中，具有决定性的影响来自他的父亲常常陪他玩耍嬉戏，注意保持和满足孩子的好奇心，培养他对大自然中万事万物的广泛兴趣。父亲充分地利用了自己的良好教育和修养，耐心地在对话中诱导，在游戏中启发，与小薛定谔一起分享活泼有趣的精神生活，为小薛定谔的思想品格发展付出了无限爱心。薛定谔回忆他的父亲时说：“对于他的成长中的儿子来说，他是一个朋友，是一位老师，也是一名不知疲倦的谈话讨论的伙伴，他是一个陈列着所有吸引着我、令我着迷的事物的殿堂。” 薛定谔度过了无忧无虑的童年，健康成长起来。,1898年进入了文理高中，从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。 毕业后，在维也纳大学第二物理研究所工作，直到1920年以前主要在维也纳大学任教。 1920年移居耶拿，担任M.维恩的物理实验室的助手。,五、学术历程：,1910年获博士学位。毕业后，在维也纳大学第二物理研究所工作，直到1920年以前主要在维也纳大学任教。 19211927年在苏黎世大学任教，开头几年，他主要研究有关热学的统计理论问题，写出了有关气体和反应动力学、振动、点阵振动（及其对内能的贡献）的热力学以及统计等方面的论文。他还研究过色觉理论,他对有关红-绿色盲和蓝黄色盲频率之间的关系的解释为生理学家们所接受。 1913年与R.W.F.科尔劳施合写了关于大气中镭A（即Po）含量测定的实验物理论文，为此获得了奥地利帝国科学院的海廷格奖金。第一次世界大战期间，他服役于一个偏僻的炮兵要塞，利用闲暇研究理论物理学。战后他回到第二物理研究所。 1920年移居耶拿，担任M.维恩的物理实验室的助手。,1925年底到1926年初，薛定谔在A.爱因斯坦关于单原子理想气体的量子理论和L.V.德布罗意的物质波假说的启发下，从经典力学和几何光学间的类比，提出了对应于波动光学的波动力学方程，奠定了波动力学的基础。他最初试图建立一个相对论性理论，得出了后来称之为克莱因戈登方程的波动方程，但由于当时还不知道电子有自旋，所以在关于氢原子光谱的精细结构的理论上与实验数据不符。以后他又改用非相对论性波动方程以后人们称之为薛定谔方程来处理电子，得出了与实验数据相符的结果。 1926年16月,他一连发表了四篇论文，题目都是量子化就是本征值问题，系统地阐明了波动力学理论。 在此以前，德国物理学家W.K.海森堡、M.玻尔和E.P.约旦于1925年79月通过另一途径建立了矩阵力学。 1926年3月,薛定谔发现波动力学和矩阵力学在数学上是等价的,是量子力学的两种形式，可以通过数学变换,从一个理论转到另一个理论。薛定谔起初试图把波函数解释为三维空间中的振动振幅，把解释为电荷密度,把粒子解释为波包。但他无法解决“波包扩散”的困难。最后物理学界普遍接受了玻恩提出的波函数的几率解释。,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。 因纳粹迫害犹太人，1933年离德到澳大利亚、英国、意大利等地。 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。1935年发表了一篇论文，题为量子力学的现状,在这篇论文中，他发表了著名的薛定谔猫猜想，为量子力学的发展作出了贡献。 1936年他在奥地利格拉次的大学授课。1938年薛定谔由于德奥并合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。 1944年，薛定谔著生命是什么一书，试图用热力学、量子力学和化学理论来解释生命的本性。这本书使许多青年物理学家开始注意生命科学中提出的问题，引导人们用物理学、化学方法去研究生命的本性，使薛定谔成为蓬勃发展。,薛定谔在1935年发表了一篇论文，题为量子力学的现状，在论文的第5节，薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验：哥本哈根派说，没有测量前，一个粒子的状态模糊不清，处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子，它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察，它便处于衰变不衰变的叠加状态中，只有确实地测量了，它才会随机的选择一种状态而出现。那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置，每当原子衰变而放出一个中子，它就激发一连串连锁反应，最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶，而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显：如果原子衰变了，那么毒气瓶就被打破，猫就被毒死。要是原子没有衰变，那么猫就好好地活着。,六、社会活动：,1921年10月，薛定谔夫妇终于结束了他们婚后一年半来不断的迁居转移，摆脱了生活于战败国中经济上和心理上的压力和阴影，在苏黎世安定下来。苏黎世是一个美丽的旅游城市，每年都有一群群的学者来参加这里的现代物理学讨论会，带来了各自研究的最新成就和各种信息。这种开放的环境和动态的交流，使薛定谔和他们的讨论会得以保持较高的水准，也使苏黎世的研究集体和工作更为外界所知。他们的讨论会生动活泼，形式不拘，有时常常是在户外的郊游和旅行中进行。薛定谔喜欢登山和旅行，在大自然中陶冶性情。有一段时期，每周六他们都外出，边旅游边讨论，置身于大自然中去探求它的底蕴。 薛定谔还鼓励进行校际交流，经常和联邦工业大学共同举行活动，他自己也同联邦工业大学的数学家H外尔和物理学家德拜成了莫逆之交。德拜与薛定谔神交已久，两人都对固体比热、X射线干涉图形、原子结构等问题感兴趣，并已各自在刊物上讨论过对方的观点，现在能当面切磋，互相琢磨，真是相见恨晚，倍感快慰。,薛定谔课余时间兴趣广泛，多才多艺。除了参加体育活动，他还醉心于戏剧演出，看戏入迷，是城市剧院的常客和忠实观众。他对文学的另一个爱好是诗歌，不仅限于阅读，还自己动手创作，1949年还出版过一本个人诗集。紧张的学习工作之余，他还会把古希腊诗人荷马的著名史诗译成英文，或把法国古普罗旺斯的诗歌译成德文作为休息和消遣。这当然得益于他的语言天赋，他能说许多种语言，在演讲中能根据不同国籍的听众用德、英、法、西四种不同语言来表达。 但是，同他对戏剧、诗歌和语言等的爱好与才能相比，薛定谔对维也纳人文生活中的优秀传统音乐却兴趣不大。他也出席音乐会，但并不着迷。他的母亲非常喜欢音乐，想让他学些乐器，一位音乐教师曾让他在自己演奏钢琴时跟着唱出曲调，而薛定谔说：“我又不是钢琴，我不唱。”不过，他却继承了父亲对艺术的爱好具有对古老的和现代的绘画的鉴赏力，并在闲暇时从事雕塑创作，作为艺术享受。薛定谔的天分之高和兴趣之广，使他轻松愉快地完成了中学学业并奠定了以后发展的根基。,七、巨星陨落：,1957年，薛定谔幸免于一次危及生命的重病，但从此再也没有完全恢复健康。他继续从事着力所能及、不致过于劳累的工作，而他的思想仍同过去一样活跃和清晰。甚至在他不得不去蒂罗尔山区疗养的期间，1960年10月，他仍在与玻恩通信，仍没有停止他那无穷尽的探索。至于健康问题，他只对患有严重心脏病的妻子表示担心，却没想到自己很快一病不起。1961年1月4日，薛定谔闭上了他一生探索世界、寻找科学真理的眼睛。他的智慧的头脑在长途跋涉之后永远地休息下来。人们把他葬在他生前钟爱的奥地利蒂罗尔山区的阿尔巴赫小山村，他的墓碑上刻着以他命名的薛定谔方程。 斯人已逝，风范长存，奥地利人民永远铭记着这位伟大的科学家。薛定谔是奥地利人民的优秀儿子和精神代表，是奥地利的骄傲。在1984年9月1日，奥地利政府又设立“薛定谔出国奖学金”，供35岁以下科研人员去国外具有先进水平的科研机构进修和工作，以利于科技人才的培养和成长。 国际科学界和全世界人民也将永远铭记着薛定谔，铭记着他所建立的“薛定谔方程”和波动力学，铭记着他给人类文明留下的不朽精神财富。在生前，他获得了世界人民的称颂，去世后，世界人民仍在怀念着他。1987年8月，来自世界各地的著名科学家和哲学家汇聚维也纳，纪念薛定谔诞生一百周年，探讨他在科学史上的历史地位和久远影响，并出版了一本文献资料和图片集，以志永久纪念。,八、宗教信仰：,无,九、所获奖励：,1926年他提出著名的薛定谔方程，为量子力学奠定了坚实的基础，因而与P.A.M.狄拉克共获1933年诺贝尔物理学奖。方程的提出只是稍晚于沃纳海森堡的矩阵力学学说，此方程至今仍被认为是绝对的标准，它使用了物理学上所通用的语言即微分方程。这使薛定谔一举成名，他还在同年证明了自己的波动力学是与海森堡和玻恩的矩阵力学在数学上是等价的。 1913因大气中镭含量测定论文，获奥地利帝国科学院的海廷格奖 1937年被授予马克斯普朗克奖章。 1944年薛定谔出版了生命是什么，此书中提出了负熵（Negentropie）的概念。他自己发展了分子生物学，想通过用物理的语言来描述生物学中的课题。他还发表了许多的科普论文，它们至今仍然是进入到广义相对论和统计力学的世界的最好向导。,1957年荣获奥地利艺术和科学勋章、联邦德国高级荣誉勋章。 薛定谔在晚年登上了荣誉的巅峰。他的祖国授与他大量的荣誉以致褒奖和谢忱。他刚回国就获得维也纳城市奖，政府设立了以他的名字命名、由奥地利科学院颁发的奖金， 他是第一名获奖者。此外薛定谔还发表了50余本著作涉及到不同的题目，还进行了统一的语义场论的努力。他曾先后写作了生命是什么科学与人文主义，大自然与希腊人，科学理论与人，心与物，我的世界观和死后出版的自然规律是什么等哲学论著和文集，甚至一度设想过在教书之余，以哲学为主要兴趣，以至于被当代著名物理学家西蒙尼认为“是我们世纪的物理学家中最为引人注目的哲学家”。,十、奇闻轶事：,1奥地利的薛定谔奖金： 1956年薛定谔回奥地利，奥地利政府给予他以极大的荣誉，设立了以薛定谔的名子命名的国家奖金，由奥地利科学院授给。第一次奖金于1957年授与薛定谔本人。 2普朗克和爱因斯坦的赞扬： 论文的发表，引起了知名物理学家的普遍关注，科学界把他的方程命名为“薛定谔方程”。对于薛定谔论文的反响，在原子时代的先驱者一书中有着这样的记载：“当普朗克于1926年4月接到波动力学的第一篇论文的单行本时，立即给薛定谔写信，表示赞扬，信中说：我正像一个好奇的儿童听他久久苦思的谜语那样，聚精会神地拜读您的论文，并为在我眼前展现的美而感到高兴。几个星期之后，他又以极大的热情写信告诉薛定谔：您可以想象，我怀着怎样的兴趣和振奋的心情，沉浸在对这篇具有划时代的著作的研究之中，尽管现在我在这特殊的思维过程中进行得十分缓慢。爱因斯坦认为：薛定谔的构思，证实着真正的独创性。”,3虚心听取不同意见： 1926年，爱因斯坦在多次通信中高度评价了薛定谔的工作：“我确信，通过你（指薛定谔）的关于量子条件的公式表述，你已作出了决定性的进展。”“在这些对量子规则作深刻阐明的新尝试中，我最满意的是薛定谔的表达方式。”“薛定谔的构思，证实着真正的独创性。”但是薛定谔却非常谦虚地说：建立波动力学是受到德布罗意的影响，并在给爱因斯坦的信上说：如果如果不是爱因斯坦和德布罗意的启发，如果不是德布罗意的想法的重要性，波动力学不可能建立，可能永远不会建立。 矩阵力学的创建者们，在当时对薛定谔理论并不是赞赏的。海森伯在1926年的一篇论文中公开批评薛定谔的方法“并没有得到德布罗意意义上的自洽的波动理论。”泡利在一封信中说：“我越掂量薛定谔理论的物理部分，我越感到憎恶”。同样，薛定谔也对矩阵力学提出了批评，可是没有拒绝海森伯的论文，而是钻研它。1926年4月，薛定谔发表了题为关于海森伯-玻恩-约尔丹的量子力学与我的波动力学的关系的论文。在这篇论文中，他证实了矩阵力学和波动力学的等价性，指出可以通过数学变换从一个理论转换到另一个理论。后来人们便将波动力学和矩阵力学合在一起，统称量子力学。,十一、情商,薛定谔科学上的成就也不乏独特之处。薛定谔于1926年提出其波动方程时已39岁，比起量子力学史上的其他英雄们，可谓是大器晚成（发表他们的第一篇成名论文时，爱因斯坦26岁，玻尔28岁，海森伯24岁，泡利25岁，狄拉克24岁，约当23岁，乌伦贝克和戈德斯密特分别为25和23岁），在这一点上，他倒是与其柏林大学的 前任普朗克不无相似。据说他的这种创造性的激情，恰恰来自圣诞节假期中与情人的幽会，且一发而不可收，在短短不到五个月时间里，一连发表了六篇论文，不仅建立起波动力学的完整框架，系统地回答了当时已知的实验现象，而且证明了波动力学与海森伯矩阵力学的等价，令整个物理学界为之震惊。,作为一名科学家，薛定谔确实有其独特不群之处。不同于一般的人，或者说图式化的科学家形象，据穆尔的传记看来，此公似乎是一位性情中人，或者说一位多情种子，毕生陷于恋情的漩涡与纠葛中。不计青少年时期的情窦初开和数次情感遭遇，