Šance jsou, pamatuješ si, Erwin Schrödinger (který se narodil v tento den 128 lety) pro jeho slavný kočka, ale vysoký bod slavný fyzik kariéra byla vlastně nesouvisí s kočičí myšlenkové experimenty. Mezi vědci je proslulejší tím, že nám dává základní nástroje k popisu kvantového chování.,

Vytvoření Jazyka pro Studium Kvantového Světa

V roce 1920, který viděl zrození kvantové mechaniky—fungování nejmenší, nejvíce základních složek hmoty—byl to vzrušující čas, aby se fyzik. Největší mysl naživu spěchala najít způsoby, jak popsat tento nový svět, který byl prasklý otevřený. Werner Heisenberg přišel s jeho formulací kvantové mechaniky pomocí matic, systém, který vyžadoval jen algebru. Ale Schrödinger myslel na jiný model pomocí vln namísto matic.,

vlnové funkce Schrödingerova modelu říká fyzik Sean Carroll: „je obtížnější vyřešit, ale intuitivnější.“

Schrödingerova modelu spočívá na jeho titulní rovnice, která popisuje vývoj vlnové funkce fyzického systému v průběhu času. Je to něco jako kvantová verze Newtonova druhého zákona pohybu (force = Mass x acceleration). Při popisu chování částic nefungují ani Newtonova pravidla, takže matematika musí být trochu složitější., Zde je nejvíce obecné formě rovnice:

V tomto vzorci i je imaginární jednotka (odmocnina z -1); ħ je zkratka pro Planckova konstanta děleno 2 π; ∂/∂t je parciální derivace mění v průběhu času; Ψ je systém, je vlnová funkce; a Ĥ je Hamiltonian operator, což představuje energii systému. Hamiltonovský operátor je klíčovou částí: popisuje druh systému, na který se díváme.,

„schrodingerova rovnice leží v samém srdci teoretické fyziky,“ říká spoluzakladatel Světového vědeckého festivalu a fyzik Columbia University Brian Greene. Rovnice “ není jediné matematické prohlášení. Je to obecný vztah, který pokud víme, vždy drží. V každé dané situaci, musíte vědět, jak tento vztah aplikovat, a podrobnosti o této aplikaci se liší od situace k situaci. Ale zákon, pokud víme, je zákon.,“

zpět ke specifikům vzorce: dejte to všechno dohromady a pokud máte snímek „vlny“ v jednom okamžiku, pomocí Schrödingerovy rovnice můžete mluvit o tom, jak to bude vypadat v budoucnu.

“ myslím na všechny rovnice, které v současné době známe, s největší pravděpodobností vydrží za 1000 let,“ říká Carroll.

průkopnická rovnice, která vedla k Nobelově ceně

Tento vzorec byl v té době zjevením., To představuje skutečnost, že částice nejsou obvykle chovají jako malé kulečníkové koule skákajících přes stůl; někdy jsou lepší myšlenka jako vlny. Zatímco francouzský fyzik Louis de Broglie již předpokládal, že dualita vlnových částic existuje, Schrödinger umožnil vědcům popsat částice-a jejich související vlny—v akci. To bylo dostatečně působivé úspěch pro vědce sedí na Nobelovu Cenu výbor, který uděluje se Schrödingerem Nobelovu Cenu za Fyziku v roce 1933 (sdílené s kolegy vlnové mechaniky vyšetřovatel Paul Dirac).,

„Prostřednictvím studie vlnové vlastnosti hmoty, podařilo vytvořit nový systém mechaniky, která také platí pro pohyb uvnitř atomů a molekul,“ H. Pleijel, pak předseda Nobelova Výboru pro Fyziku, řekl, že v roce 1933 řeč představuje, že letošní ceny. „Schrödingerova vlnová rovnice poskytuje pohodlný a jednoduchý způsob pro manipulaci problémy s světelného spektra, a stal se nepostradatelným nástrojem pro dnešní fyzik.“

zpět na kočku

a jako coda (což je samozřejmě latina pro ocas), rychle se vrátíme ke kočce., I když to není docela jako nepostradatelný nástroj, jako Schrödingerova rovnice, „Schrödingerova kočka“ myšlenkový experiment stále rezonuje jako silný ilustrace nestálý charakter kvantové mechaniky. Pro osvěžení o tom, co to znamená, Podívejte se na toto video od Briana Greene.