il y a de fortes Chances que vous vous souveniez D’Erwin Schrödinger (qui est né ce jour-là il y a 128 ans) pour son célèbre chat, mais le point culminant de la carrière du célèbre physicien n’était en Parmi les scientifiques, il est plus réputé pour nous donner les outils fondamentaux pour décrire le comportement quantique.,

créer un langage pour étudier le monde quantique

Les années 1920, qui ont vu la naissance de la mécanique quantique—le fonctionnement des constituants les plus petits et les plus fondamentaux de toute la matière—ont été une période passionnante pour être physicien. Les plus grands esprits vivants se précipitaient pour trouver des moyens de décrire ce nouveau monde qui avait été ouvert. Werner Heisenberg est venu avec sa formulation de la mécanique quantique en utilisant des matrices, un système qui ne nécessitait que l’algèbre. Mais Schrödinger a pensé à un modèle différent utilisant des ondes au lieu de matrices.,

Les fonctions d’onde du modèle de Schrödinger, dit le physicien Sean Carroll, « sont plus difficiles à résoudre, mais plus intuitives. »

le modèle de Schrödinger repose sur son équation éponyme, qui décrit l’évolution de la fonction d’onde d’un système physique dans le temps. C’est un peu comme une version quantique de la deuxième loi du mouvement de Newton (force = masse x accélération). Lors de la description du comportement des particules, les règles de Newton ne fonctionnent pas aussi bien, donc les mathématiques doivent devenir un peu plus complexes., Voici la forme la plus générale de l’équation:

dans cette formule, i est l’unité imaginaire (la racine carrée de -1); ħ représente la constante de Planck divisée par 2π; ∂/t t est une dérivée partielle changeant au fil du temps; Ψ est la fonction d’onde du système; et Ĥ est l’opérateur Hamiltonien, qui représente l’énergie du système. L’opérateur Hamiltonien est la partie clé: il décrit le type de système que nous regardons.,

« L’équation de Schrodinger est au cœur même de la physique théorique”, déclare Brian Greene, cofondateur du World Science Festival et physicien à L’Université Columbia. L’équation  » n’est pas une seule déclaration mathématique. C’est une relation générale qui, pour autant que nous le sachions, tient toujours. Dans une situation donnée, vous devez savoir comment appliquer cette relation, et les détails de l’application varient d’une situation à l’autre. Mais la loi, pour autant que nous le sachions, est une loi., »

retour aux spécificités de la formule: mettez tout cela ensemble et, si vous avez un instantané de la” vague  » à un moment donné, l’utilisation de L’équation de Schrödinger vous permet de parler de ce à quoi elle ressemblera dans le futur.

« je pense à toutes les équations que nous connaissons actuellement, est le plus susceptible de tenir 1000 ans à partir de Maintenant,” dit Carroll.

Une nouvelle Équation Qui Conduit à un Prix Nobel

Cette formule a été une révélation à l’époque., Cela explique le fait que les particules ne se comportent généralement pas comme de petites boules de billard qui sautent sur une table; parfois, elles sont mieux considérées comme des vagues. Alors que le physicien français Louis de Broglie avait déjà conjecturé l’existence d’une dualité onde-particule, Schrödinger a permis aux scientifiques de décrire les particules—et leurs ondes associées—en action. Ce fut une réalisation assez impressionnante pour les scientifiques siégeant sur le Comité du prix Nobel qui a décerné à Schrödinger un prix Nobel de physique en 1933 (partagé avec son collègue chercheur en mécanique des ondes Paul Dirac).,

« grâce à une étude des propriétés ondulatoires de la matière, a réussi à établir un nouveau système de mécanique qui tient également bon pour le mouvement dans les atomes et les molécules”, a déclaré H. Pleijel, alors président du Comité Nobel de physique, dans un discours de 1933 présentant les prix de cette année. « L’équation d’onde de Schrödinger a fourni une méthode pratique et simple pour gérer les problèmes liés aux spectres de lumière, et est devenue un outil indispensable pour le physicien actuel. »

retour au chat

et comme une coda (qui est, bien sûr, Latin pour queue), revenons rapidement au chat., Bien que ce ne soit pas un outil aussi indispensable que L’équation de Schrödinger, l’expérience de pensée « le Chat de Schrödinger” résonne toujours comme une puissante illustration de la nature mercuriale de la mécanique quantique. Pour un rappel sur ce que cela signifie, consultez cette vidéo de Brian Greene.