Sjansene er, du husker Erwin Schrödinger (som ble født på denne dagen 128 år siden) for hans berømte katt, men høydepunktet av den berømte fysikeren ‘ s karriere var faktisk ikke er relatert til feline tanke-eksperimenter. Blant forskere, han er mer kjent for å gi oss den grunnleggende verktøy for å beskrive quantum atferd.,

Opprette et Språk for å Studere kvanteverdenen

1920-tallet, som så fødselen av kvantemekanikk—arbeidet med den minste, mest grunnleggende bestanddeler av all materie—var en spennende tid å være en fysiker. Den største tenkere i live var rushing å finne måter å beskrive denne nye verden som hadde vært sprukket åpen. Werner Heisenberg kom med sin formulering av kvantemekanikk ved hjelp av matriser, et system som kreves bare algebra. Men Schrödinger tenkte på en annen modell ved hjelp av bølger i stedet for matriser.,

bølgen funksjoner av Schrödinger ‘ s modell sier fysiker Sean Carroll, «er mer vanskelig å løse, men mer intuitiv.»

Schrödinger ‘ s modellen hviler på hans selvtitulerte ligningen, som beskriver utviklingen av bølgefunksjonen av et fysisk system over tid. Det er typen som en quantum versjon av Newtons andre lov av bevegelse (kraft = masse x akselerasjon). Når han beskriver oppførselen til partikler, Newtons regler ikke fungerer så godt, så regnestykket behov for å få en litt mer kompleks., Her er de mest generelle form av ligningen:

I denne oppskriften, jeg er den imaginære enhet (kvadratroten av -1); ą står for Planck konstant dividert med 2π; ∂/∂t er en partiell deriverte endrer seg over tid; Ψ er systemets bølgefunksjonen, og Cermaq er Hamiltonian operatør, noe som representerer energien i systemet. Den Hamiltonian operatør er nøkkelen del: Det beskriver hva slags system vi ser på.,

«Schrodinger likning ligger i hjertet av teoretisk fysikk, sier World Science Festival co-grunnlegger og Columbia University fysiker Brian Greene. Ligningen «er ikke et enkelt matematisk utsagn. Det er et generelt forhold som så langt som vi vet alltid holder. I en gitt situasjon, du må vite hvordan du skal bruke dette forholdet, og opplysninger om at programmet vil variere fra situasjon til situasjon. Men loven, så langt vi vet, er en lov.,»

Tilbake til formelen er detaljene: Sette det hele sammen, og hvis du har et bilde av «bølgen» på et tidspunkt i tid, ved hjelp av Schrödinger ‘ s ligning gir deg mulighet til å snakke om hva det vil se ut i fremtiden.

«jeg tenker på alle de ligningene vi nå vet, er mest sannsynlig å holde opp 1000 år fra nå, sier Carroll.

En Banebrytende Ligningen Som Førte til Nobels Fredspris

Denne formelen var en åpenbaring på den tiden., Det står for det faktum at partikler vanligvis ikke oppfører seg som litt billiard baller skittering over et bord, noen ganger, de er bedre tenkt som bølger. Mens den franske fysikeren Louis de Broglie hadde allerede conjectured at bølge-partikkel dualitet eksistert, Schrödinger tillatt forskere å beskrive partikler—og tilhørende bølger—i handling. Det var en imponerende nok prestasjon for forskere som sitter på Nobels Fredspris komiteen som tildelt Schrödinger nobelprisen i Fysikk i 1933 (delt med andre bølge mekanikk etterforsker Paul Dirac).,

«Gjennom en studie av bølgen egenskaper av saken, lyktes i å etablere et nytt system for mekanikk, som også har bra for bevegelse i atomer og molekyler,» H. Pleijel, daværende leder av nobelkomiteen for Fysikk, sa i et 1933 tale å presentere årets premier. «Schrödinger’ s bølge-ligningen har gitt en praktisk og enkel metode for håndtering av problemer med lys spektra, og har blitt en uunnværlig verktøy for dagens fysiker.»

Tilbake til Katt

Og som en coda (som er, selvfølgelig, Latin for halen), la oss raskt gå tilbake til katt., Mens det er ikke helt som uunnværlig verktøy som Schrödinger ‘ s ligningen, «Schrödinger’ s cat» tanke-eksperiment fortsatt resonerer som en kraftig illustrasjon av mercurial arten av kvantemekanikken. For en oppfriskning på akkurat hva det betyr, sjekk ut denne videoen fra Brian Greene.