Erwin Schrödinger
Obsah boxu
Šablona:Infobox - vědec Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (* 12. srpna 1887, Vídeň – 4. ledna 1961, Vídeň) byl rakouský teoretický fyzik, jeden ze zakladatelů kvantové mechaniky. Jeho největším přínosem je formulace Schrödingerovy rovnice, která popisuje chování kvantových systémů v čase. Za tento objev obdržel v roce 1933 Nobelovu cenu za fyziku společně s Paulem Diracem. Proslul také svým myšlenkovým experimentem známým jako Schrödingerova kočka, kterým ilustroval paradoxní povahu kvantové superpozice.
Kromě kvantové mechaniky se věnoval také statistické fyzice, termodynamice, fyzice dielektrik, teorii barev, elektrodynamice, obecné teorii relativity a kosmologii. V pozdější fázi své kariéry se intenzivně zabýval také biologií, genetikou a filosofickými otázkami, což shrnul ve své vlivné knize Co je život?.
📜 Život a kariéra
🎓 Raná léta a vzdělání
Erwin Schrödinger se narodil ve Vídni jako jediný syn Rudolfa Schrödingera, výrobce linolea a botanika, a Georgine Emilie Brendy, dcery chemika Alexandra Bauera. Vyrůstal v bilingvním prostředí, protože jeho babička z matčiny strany byla Britka, a tak se již od dětství učil anglicky i německy. Do jedenácti let byl vzděláván doma, poté v roce 1898 nastoupil na Akademisches Gymnasium.
V letech 1906 až 1910 studoval na Vídeňské univerzitě fyziku pod vedením Franze S. Exnera a Friedricha Hasenöhrla. Zde se hluboce seznámil s analytickou mechanikou, teorií vlastních hodnot a termodynamikou. Hasenöhrl, který byl nástupcem Ludwiga Boltzmanna, měl na mladého Schrödingera velký vliv. V roce 1910 získal doktorát za práci na téma vedení elektřiny povrchem izolantů ve vlhkém vzduchu.
Po absolvování vojenské služby během první světové války na italské frontě se vrátil na akademickou půdu.
⚛️ Vzestup v akademickém světě
Po válce působil na několika univerzitách. Krátce byl asistentem v Jeně, poté profesorem ve Stuttgartu a Vratislavi. V roce 1921 přijal místo profesora teoretické fyziky na univerzitě v Curychu ve 
Švýcarsku. Právě zde prožil své nejplodnější období.
V roce 1926 publikoval sérii šesti přelomových článků, ve kterých formuloval svou vlnovou mechaniku. První článek představil časově nezávislou Schrödingerovu rovnici a aplikoval ji na atom vodíku, čímž úspěšně odvodil jeho energetické hladiny. V dalších pracích rovnici zobecnil a ukázal její ekvivalenci s maticovou mechanikou Wernera Heisenberga. Tento objev znamenal revoluci v chápání mikrosvěta a stal se jedním ze základních pilířů moderní fyziky.
🇩🇪 Berlín a odchod z Německa
V roce 1927 přijal prestižní nabídku stát se nástupcem Maxe Plancka na Humboldtově univerzitě v Berlíně, tehdejším centru německé vědy. Zde působil po boku takových velikánů jako Albert Einstein.
S nástupem nacismu v Německu v roce 1933 se Schrödinger, ačkoliv nebyl Žid, rozhodl zemi opustit na protest proti antisemitské politice režimu. Téhož roku mu byla udělena Nobelova cena za fyziku. Přijal místo na Oxfordské univerzitě ve .svg){kind=small}
Spojeném království. Jeho pobyt zde byl však komplikován jeho nekonvenčním osobním životem.
🇮🇪 Exil v Dublinu
Po krátkém působení ve Štýrském Hradci v Rakousku, které musel opustit po anšlusu v roce 1938, přijal pozvání od irského premiéra Éamona de Valery a stal se ředitelem Školy teoretické fyziky na nově založeném Dublin Institute for Advanced Studies (DIAS).
V 
Irsku strávil 17 let (1939–1956), získal irské občanství a prožil zde klidné a produktivní období. Věnoval se zde nejen fyzice, ale i filosofii a biologii.
🇦🇹 Návrat do Rakouska
V roce 1956 se vrátil do své rodné Vídně, kde přijal osobní profesorské místo na univerzitě. Zde přednášel až do svého odchodu do důchodu. Zemřel 4. ledna 1961 na tuberkulózu a je pohřben v Alpbachu v Tyrolsku.
🔬 Vědecká práce
🌊 Schrödingerova rovnice
Schrödingerova rovnice je základním zákonem v nerelativistické kvantové mechanice. Popisuje, jak se vlnová funkce kvantového systému mění v čase. Vlnová funkce sama o sobě nemá přímý fyzikální význam, ale její kvadrát udává hustotu pravděpodobnosti nalezení částice v daném místě a čase.
Existují dvě hlavní formy rovnice:
- Časově závislá rovnice: Popisuje vývoj systému v čase.
- Časově nezávislá rovnice: Používá se pro systémy ve stacionárních stavech (stavech s konstantní energií) a umožňuje vypočítat možné energetické hladiny systému, například v atomu.
Rovnice znamenala odklon od Bohrova modelu atomu s pevně danými dráhami elektronů a nahradila je konceptem pravděpodobnostních "oblaků" (orbitalů), kde se elektrony mohou nacházet.
🐈 Schrödingerova kočka
Tento slavný myšlenkový experiment Schrödinger formuloval v roce 1935 v korespondenci s Albertem Einsteinem. Cílem bylo poukázat na absurdní důsledky, které plynou z tzv. kodaňské interpretace kvantové mechaniky, pokud by se její principy aplikovaly na makroskopické objekty.
Experiment si představuje kočku uzavřenou v neprůhledné krabici spolu s:
- Radioaktivním atomem, který má 50% pravděpodobnost, že se během jedné hodiny rozpadne.
- Geigerovým počítačem, který detekuje rozpad.
- Kladívkem, které je spojeno s počítačem.
- Lahvičkou s jedem, kterou kladívko v případě rozpadu atomu rozbije.
Podle principu kvantové superpozice, dokud krabici neotevřeme a stav systému nezměříme, je atom v superpozici stavů "rozpadlý" a "nerozpadlý". To by logicky znamenalo, že celý systém, včetně kočky, je také v superpozici – kočka je současně živá i mrtvá. Teprve aktem pozorování (otevřením krabice) se vlnová funkce zhroutí do jednoho z klasických stavů a my zjistíme, zda je kočka živá, nebo mrtvá. Experiment tak brilantně ilustruje problém měření v kvantové mechanice.
🧬 Co je život? (What is Life?)
V roce 1944 vydal Schrödinger knihu What is Life? The Physical Aspect of the Living Cell, založenou na sérii přednášek v Dublinu. V této knize se pokusil vysvětlit biologické procesy z pohledu fyziky. Spekuloval, že genetická informace musí být uložena v "aperiodickém krystalu" – složité molekule, která kóduje dědičnost.
Tato myšlenka hluboce ovlivnila mnoho vědců, včetně Jamese Watsona a Francise Cricka, kteří později objevili strukturu DNA. Kniha je považována za jedno z klíčových děl, které inspirovalo vznik molekulární biologie.
🌌 Další oblasti výzkumu
Schrödinger se zabýval i mnoha dalšími tématy. Pokoušel se vytvořit jednotnou teorii pole, která by spojila gravitaci, elektromagnetismus a jaderné síly, podobně jako Albert Einstein. Publikoval také práce o teorii barev a barevném vidění.
🧘 Filosofie a světonázor
Schrödinger byl hluboce ovlivněn východní filosofií, zejména indickou Védántou a učením Upanišad. Ve svých spisech, jako je Má cesta k vědě a náboženství, zkoumal vztah mezi vědou a spiritualitou. Věřil v jednotu vědomí a myšlenku, že individuální vědomí je pouze projevem jediného, univerzálního vědomí. Tento pohled rezonoval s jeho chápáním kvantové provázanosti a nedělitelnosti reality na fundamentální úrovni.
👨👩👧 Osobní život
Schrödingerův osobní život byl nekonvenční. V roce 1920 se oženil s Annemarie Bertel. Ačkoliv jejich manželství vydrželo až do jeho smrti, Schrödinger měl po celý život řadu milenek a otevřeně žil v polyamorních vztazích. S manželkou neměl děti, ale zplodil několik dětí se svými partnerkami. Jeho neortodoxní životní styl mu někdy působil potíže v konzervativním akademickém prostředí, například během jeho pobytu v Oxfordu.
🏆 Ocenění a odkaz
Erwin Schrödinger patří mezi nejdůležitější postavy vědy 20. století. Jeho rovnice je dodnes základním nástrojem pro popis kvantového světa a je vyučována na všech univerzitách.
- Nobelova cena za fyziku (1933)
- Medaile Maxe Plancka (1937)
- Cena Erwina Schrödingera Rakouské akademie věd (založena 1956)
- Jeho portrét byl na rakouské bankovce v hodnotě 1000 šilinků.
- Po něm je pojmenován kráter na Měsíci a asteroid 13092 Schrödinger.
Jeho odkaz nespočívá jen v matematických formulacích, ale také v hlubokých filosofických otázkách, které jeho práce otevřela a které dodnes inspirují debaty o povaze reality.
🤔 Pro laiky
- Schrödingerova rovnice: Představte si, že chcete popsat, kde se bude nacházet fotbalový míč po kopnutí. V našem velkém světě to umíme spočítat celkem přesně. V miniaturním světě atomů to ale nefunguje. Schrödingerova rovnice je jako "pravidla hry" pro tento malý svět. Neříká nám, kde přesně elektron je, ale dává nám "mapu pravděpodobnosti" – místa, kde je největší šance ho najít. Je to základní návod pro chování nejmenších částic.
- Schrödingerova kočka: Toto není skutečný pokus, ale myšlenková hříčka. Schrödinger chtěl ukázat, jak divná jsou pravidla kvantového světa, když je použijeme na věci z našeho běžného života. Představte si kočku v krabici s jedem, který se uvolní, jen pokud se rozpadne jeden radioaktivní atom. Podle kvantových zákonů je atom, dokud se na něj nepodíváme, v "superpozici" – je rozpadlý i nerozpadlý zároveň. To by znamenalo, že i kočka je zároveň živá i mrtvá. Teprve otevřením krabice (měřením) se stav "rozhodne". Experiment ukazuje, jak se kvantový svět liší od toho našeho a jakou roli hraje pozorování.