Chancerne er, du kan huske, Erwin Schrödingers (der blev født på denne dag for 128 år siden), for hans berømte kat, men højdepunktet af den berømte fysiker ‘ s karriere var faktisk relateret til feline tænkte eksperimenter. Blandt forskere er han mere kendt for at give os de grundlæggende værktøjer til at beskrive kvanteadfærd.,

oprettelse af et sprog til at studere kvanteverdenen

1920 ‘ erne, der så fødslen af kvantemekanik—arbejdet i de mindste, mest grundlæggende bestanddele af alt stof—var en spændende tid at være fysiker. De største sind i live skyndte sig at finde måder at beskrive denne nye verden på, som var blevet revnet op. Nererner Heisenberg kom op med sin formulering af kvantemekanik ved hjælp af matricer, et system, der kræves bare algebra. Men Schr .dinger tænkte på en anden model ved hjælp af bølger i stedet for matricer.,

bølgefunktionerne i Schr .dingers model siger fysiker Sean Carroll, “er vanskeligere at løse, men mere intuitive.”

Schr .dingers model hviler på hans eponyme ligning, der beskriver udviklingen af bølgefunktionen i et fysisk system over tid. Det er lidt som en kvanteversion af Ne .tons anden bevægelseslov (kraft = masse acceleration acceleration). Når man beskriver partiklernes opførsel, fungerer ne .tons regler ikke så godt, så matematikken skal blive lidt mere kompleks., Her er den mest generelle form af ligningen:

I denne formel, i er den imaginære enhed (kvadratroden af -1); ħ står for Plancks konstant divideret med 2π; ∂/∂t er en delvis afledte ændring over tid; Ψ er systemets bølgefunktion, og Ĥ er Hamiltonian operatør, som repræsenterer den energi af systemet. Hamiltonian-operatøren er den vigtigste del: den beskriver den slags system, vi ser på.,

“Schrodinger s ligning ligger i hjertet af teoretisk fysik,” siger Verdens Science Festival medstifter og Columbia University fysiker Brian Greene. Ligningen ” er ikke en enkelt matematisk erklæring. Det er et generelt forhold, som så vidt vi ved altid besidder. I en given situation, du er nødt til at vide, hvordan man anvender dette forhold, og detaljerne i denne ansøgning varierer fra situation til situation. Men loven, så vidt vi ved, er en lov.,”

Tilbage til formelens SPECIFIKATIONER: sæt det hele sammen, og hvis du har et øjebliksbillede af” bølgen ” på et tidspunkt, kan du ved hjælp af Schr .dingers ligning tale om, hvordan det vil se ud i fremtiden.

“Jeg tænker på alle de ligninger, vi i øjeblikket kender, vil sandsynligvis holde 1.000 år fra nu,” siger Carroll.

en banebrydende ligning, der førte til en Nobelpris

denne formel var en åbenbaring på det tidspunkt., Det tegner sig for det faktum, at partikler normalt ikke opfører sig som små billardkugler, der skitterer over et bord; nogle gange er de bedre tænkt som bølger. Mens den franske fysiker Louis de Broglie havde allerede formodede, at bølge-partikel dualitet eksisteret, Schrödingers tilladt forskere til at beskrive partikler—og deres tilhørende bølger—i aktion. Det var en imponerende nok præstation for forskerne sidder på Nobelprisen udvalg der tildeles Schr .dingers en Nobelpris i fysik i 1933 (deles med kolleger bølge mekanik investigator Paul Dirac).,

“Gennem en undersøgelse af den bølge egenskaber af sagen, lykkedes at etablere et nyt system for mekanik, som også gælder for bevægelse i atomer og molekyler,” H. Pleijel, dengang formand for Nobel-Komité for Fysik, sagde i et 1933 tale præsentere årets præmier. “Schr .dingers bølgeligning har givet en praktisk og enkel metode til håndtering af problemer med lysspektre og er blevet et uundværligt redskab for den nuværende fysiker.”

tilbage til katten

og som en coda (som selvfølgelig er Latin for hale), lad os vende tilbage hurtigt til katten., Selvom det ikke er helt så uundværlig et værktøj, som Schrödingers ligning, “Schrödingers kat” tanke eksperiment stadig lyde som en kraftfuld illustration af mercurial karakter af kvantemekanik. For en genopfriskning på lige hvad det betyder, tjek denne video fra Brian Greene.