de kans is groot dat je je herinnert dat Erwin Schrödinger (die op deze dag 128 jaar geleden werd geboren) voor zijn beroemde kat, maar het hoogtepunt van de beroemde carrière van de fysicus was eigenlijk niet gerelateerd aan katachtige gedachte-experimenten. Onder wetenschappers staat hij meer bekend om het geven van fundamentele instrumenten om kwantumgedrag te beschrijven.,
het creëren van een taal voor het bestuderen van de kwantumwereld
de jaren 1920, waarin de kwantummechanica ontstond—de werking van de kleinste, meest fundamentele bestanddelen van alle materie—waren een spannende tijd om een natuurkundige te zijn. De grootste geesten ter wereld haastten zich om manieren te vinden om deze nieuwe wereld te beschrijven die opengebroken was. Werner Heisenberg kwam met zijn formulering van kwantummechanica met behulp van matrices, een systeem dat alleen algebra vereist. Maar Schrödinger dacht aan een ander model met golven in plaats van matrices.,
de golffuncties van Schrödingers model zeggen dat natuurkundige Sean Carroll, ” moeilijker op te lossen zijn, maar intuïtiever.”
Schrödingers model berust op zijn gelijknamige vergelijking, die de evolutie van de golffunctie van een fysisch systeem in de tijd beschrijft. Het is een soort kwantumversie van Newton ‘ s tweede bewegingswet (kracht = massa x versnelling). Bij het beschrijven van het gedrag van deeltjes werken Newton ‘ s regels niet zo goed, dus de wiskunde moet wat complexer worden., Hier is de meest algemene vorm van de vergelijking:
in deze formule is i de imaginaire eenheid (de vierkantswortel van -1); ħ staat voor de constante van Planck gedeeld door 2π; ∂ / ∂t is een gedeeltelijke afgeleide die in de tijd verandert; Ψ is de golffunctie van het systeem; en Ĥ is de Hamiltoniaanse operator, die de energie van het systeem vertegenwoordigt. De Hamiltoniaanse operator is het belangrijkste deel: het beschrijft het soort systeem waar we naar kijken.,”Schrodinger’ s equation lies at the very heart of theoretical physics,” zegt medeoprichter van het World Science Festival en natuurkundige Brian Greene van de Columbia University. De vergelijking ” is geen enkel wiskundig statement. Het is een algemene relatie die voor zover we weten altijd geldt. In een bepaalde situatie, je moet weten hoe die relatie toe te passen, en de details van die toepassing variëren van situatie tot situatie. Maar de wet, voor zover we weten, is een wet.,”
Back to the formula ’s specifics: Put it all together and, if you have a snapshot of the “wave” at one point in time, using Schrödinger ‘ s equation can you to talk about how it will look like in the future.
” Ik denk dat alle vergelijkingen die we op dit moment kennen, waarschijnlijk 1000 jaar zullen aanhouden,” zegt Carroll.
een baanbrekende vergelijking die leidde tot een Nobelprijs
Deze formule was een openbaring op het moment., Het verklaart het feit dat deeltjes zich meestal niet gedragen als kleine biljartballen die over een tafel schaatsen; soms worden ze beter gezien als golven. Terwijl de Franse natuurkundige Louis De Broglie al vermoedde dat golf-deeltjedualiteit bestond, stond Schrödinger wetenschappers toe om deeltjes—en de bijbehorende golven—in actie te beschrijven. Dat was een indrukwekkende prestatie genoeg voor de wetenschappers zitten in de Nobel prijs Comité die Schrödinger een Nobelprijs in de natuurkunde in 1933 toegekend (gedeeld met collega Golf mechanica onderzoeker Paul Dirac).,”door middel van een studie van de golfeigenschappen van materie, slaagde H. Pleijel, toenmalig voorzitter van het Nobelcomité voor Natuurkunde, erin een nieuw systeem van mechanica op te zetten dat ook geldt voor beweging binnen atomen en moleculen. “Schrödingers golfvergelijking biedt een handige en eenvoudige methode om problemen met lichtspectra aan te pakken en is een onmisbaar hulpmiddel geworden voor de hedendaagse natuurkundige.”
terug naar de kat
en als een coda (wat natuurlijk Latijn is voor staart), laten we snel terugkeren naar de kat., Hoewel het niet zo onmisbaar is als Schrödingers vergelijking, resoneert het “Schrödingers kat” gedachte-experiment nog steeds als een krachtige illustratie van de mercurial aard van de kwantummechanica. Voor een opfriscursus over wat het betekent, bekijk deze video van Brian Greene.
Geef een reactie