物理学家：薛定谔

生平简介科学成就趣闻轶事一、生平简介薛定谔，E.(1887〜1961)奥地利理论物理学家，是波动力学的创始人。薛定谔1887年8月12日生于维也纳一个油布工厂主的家庭，中学时就对数学、物理学和逻辑严谨的古代语法有浓厚的兴趣。1906〜1910年，他在维也纳大学物理系学习。1910年获得博士学位。毕业后，在维也纳大学第二物理研究所工作。1913年与R.W.F.科耳劳施合写了关于大气中镭A(即21fo)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。1921年，薛定谔受聘到瑞士苏黎士大学任数学物理学教授，在那里工作了6年。1927年接替普朗克任柏林大学理论物理学教授。同年当选为普鲁士科学院院士。1933年受德国纳粹党徒的迫害，离开苏黎士到英国任牛津大学物理学教授。同年和狄拉克一起荣获诺贝尔物理学奖。1938年薛定谔在格拉兹再度受到纳粹的迫害，于9月1日仅“带了一只小小皮箱”逃往都柏林，在都柏林高级研究所，成为理论物理学的领导。在那里，他逗留了17年。在此期间，他继续从事科学研究，并发表了许多论文。1956年，他回到奥地利，成为维也纳大学物理系的名誉教授。1957年薛定谔接受了德国高级荣誉勋章。他还被许多大学和科学团体授予荣誉学位，其中包括英国伦敦皇家学会、柏林普鲁士科学院、奥地利科学院等。1957年他一度病危。1961年1月4日，他在奥地利的阿尔卑巴赫山村病逝。二、科学成就1.创立波动力学除了较少的实验性研究外，薛定谔教授实际上把全部注意力都集中于理论物理学问题的研究。1924年，法国物理学家德布罗意首先提出了物质波理论，即一切微观粒子，象光一样也都具有波粒二象性。在这一理论的基础上，薛定谔于1926年独立地创立了波动力学，提出了薛定谔方程，确定了波函数的变化规律。这与海森伯等人几乎同时创立的矩阵力学成为量子力学的双胞胎。这些理论现在已成为研究原子、分子等微观粒子的有力工具，并奠定了基本粒子相互作用的理论基础。薛定谔的理论，与海森伯所发展的形式不同，这个理论的数学式子便于实际应用。尽管形式上好象两种完全不同的理论，但是薛定谔能够证明它们在数学上是等价的。薛定谔波动方程提出之后，在微观物理学中得到了广泛的应用。薛定谔的许多科学论著中，以1927年和1928年发表的《波动力学论文集》和《关于波动力学的四次演讲》最为著名。对于固体的比热、统计热力学、原子光谱、镭、时间与空间等方面，他都发表过研究论文。2．推动分子生物学的发展1944年，薛定谔还发表了《生命是什么？——活细胞的物理面貌》一书（英文版，1948；中译本，1973）。在此书中，薛定谔试图用热力学、量子力学和化学理论来解释生命的本性，引进了非周期性晶体、负熵、遗传密码、量子跃迁式的突变等概念。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，使薛定谔成了今天蓬勃发展的分子生物学的先驱。薛定谔对哲学有浓厚的兴趣。早在第一次世界大战时期，他就深入研究过B.斯宾诺莎、A.叔本华、E.马赫、R.西蒙、R.阿芬那留斯等人的哲学著作。晚年，他致力于物理学基础和有关哲学问题的研究，写了《科学和人文主义——当代的物理学》（英文版，1951）等哲学性著作。三、趣闻轶事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。'”薛定谔方程的创立，打破了某种以往看来是十分神秘的观念，为波动力学的建立奠定了牢固的基础。它是量子力学中，描述运动速度远比光速小的微观粒子（如电子、质子、中子等）运动状态的基本规律，在量子力学的发展历史中，其地位如同牛顿运动定律在牛顿力学中一样的重要。量子力学中的又一次风暴之后，科学面目焕然一新，其步伐更加矫健有力了。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。192