埃尔温·薛定谔（1933年诺贝尔物理学奖得主）
埃尔温·薛定谔（1933年诺贝尔物理学奖得主）
| 中文名 | 埃尔温·鲁道夫·约瑟夫·亚历山大·薛定谔（Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger） |
|---|---|
| 出生 | 1887年8月12日 奥匈帝国维也纳 |
| 逝世 | 1961年1月4日（73岁） 奥地利维也纳 |
| 国籍 | 奥地利 |
| 身份 | 物理学家 |
| 获奖年份 | 1933年 |
| 奖项类别 | 诺贝尔物理学奖 |
| 获奖理由 | 因发现原子理论富有成效的新形式——薛定谔波动方程 |
生平
埃尔温·薛定谔1887年8月12日出生于奥匈帝国维也纳的一个富裕家庭。父亲鲁道夫·薛定谔是一位油布工厂主和植物学爱好者，母亲乔治娜·鲍尔是维也纳科技大学教授之女。薛定谔从小在家中接受多方位的启蒙教育，11岁进入维也纳著名的文理中学。1906年进入维也纳大学学习物理学，师从弗里德里希·哈森内尔和弗朗茨·埃克斯纳，1910年获博士学位。
第一次世界大战期间，薛定谔在奥匈帝国军队中服役。战后先后任教于耶拿大学（1920）、斯图加特大学（1920）、布雷斯劳大学（1921）和苏黎世大学（1921-1927）。1927年接替马克斯·普朗克成为柏林大学理论物理学教授。1933年因纳粹上台离开德国，流亡牛津大学。1936年短期回国任职于格拉茨大学，1938年因德奥合并再次流亡。此后辗转罗马、都柏林（1940-1956，任都柏林高等研究院主任），1956年返回祖国，1958年退休。1961年1月4日在维也纳去世。
学术生涯
薛定谔的学术生涯以1926年的"奇迹之年"闻名。1925年底，他读到路易·德布罗意关于物质波的博士论文，深受启发。他开始思考：如果电子是一种波，那么应该存在一个描述这种波的波动方程。1926年1月至6月，薛定谔在短短数月间发表了四篇著名论文，奠定了波动力学的基础。
第一篇论文中，薛定谔提出了后来以他名字命名的波动方程——薛定谔方程，这是一个描述微观粒子量子态随时间演化的偏微分方程。他首先将方程应用于氢原子，计算出的能级与玻尔模型的预测完全一致，且对氢原子光谱精细结构的描述甚至优于旧量子论。这是波动方程正确性的第一个有力证明。
第二篇论文完善了理论框架，证明波动力学与海森堡矩阵力学在数学上等价。薛定谔后来在第三、四篇论文中将理论扩展到含时情况和含微扰的系统，建立了量子力学中波动力学形式的完整体系。
薛定谔方程的核心物理概念是波函数Ψ：它包含了系统所有可能的信息。薛定谔最初认为波函数描述的是电子的实际空间分布（即电子是一种真实的"模糊波"），但玻恩随后提出波函数的统计诠释——|Ψ|²代表在某处找到粒子的概率密度。
薛定谔的其他重要贡献包括：1935年提出著名的"薛定谔猫"思想实验，质疑哥本哈根诠释宣称的"叠加态"在宏观层面的适用性；1944年出版《生命是什么》一书，用量子力学和热力学方法思考生命现象，直接启发了沃森和克里克对DNA双螺旋结构的探索；他还对色觉理论和广义相对论的统一理论有过研究。
获奖成就
1933年，瑞典皇家科学院授予薛定谔与保罗·狄拉克诺贝尔物理学奖（薛定谔的奖项是在前一年即已决定，但受到各种原因延迟公布）。薛定谔因"发现原子理论富有成效的新形式——薛定谔方程"而获奖。薛定谔方程是量子力学中最基本的方程之一，其地位相当于牛顿运动方程在经典力学中的角色。
历史贡献
薛定谔的贡献跨越多个科学领域。
第一，薛定谔方程。这是量子力学的核心数学框架，描述了微观粒子的波函数演化。该方程的应用几乎覆盖了现代物理学的所有分支——原子物理、分子物理、核物理、固体物理乃至于量子化学。没有薛定谔方程，就不可能有现代半导体物理、量子光学和量子信息科学。
第二，波动力学与矩阵力学的统一。薛定谔证明了两种形式的等价性，为量子力学提供了统一的数学基础。
第三，《生命是什么》的深远影响。薛定谔在这本1944年出版的演讲集中指出，遗传物质是一种"非周期性晶体"，遗传信息以"密码"形式储存在其中——这些概念远远超前于时代，不仅预见性地描述了后来发现的DNA双螺旋结构的信息编码方式，而且在分子生物学刚刚萌芽时就指明了研究方向。
轶事典故
薛定谔方程是在瑞士阿尔卑斯山上一个叫阿罗萨的度假小镇的冬季假期中诞生的。1925年至诞节前夕，薛定谔独自前往阿罗萨，陪伴他的只有神秘的女友（身份至今存疑）。在这段与世隔绝的日子里，他全身心投入计算，最终在一个晚冬的早晨写出了著名的波动方程。
薛定谔的情绪化性格在科学界很有名。他对矩阵力学那种抽象的代数方法不太喜欢，曾说"如果必须学那种矩阵才能理解原子，那我宁愿不明白"。讽刺的是，证明两者等价的人正是他自己。
薛定谔"猫"的思想实验原本旨在讽刺哥本哈根诠释，但结果这只"既死又活"的猫却成了量子力学最经典的形象代表。薛定谔本人一直反对量子力学的正统诠释，坚持认为波函数应当代表某种客观实在而非仅仅是概率描述。
薛定谔是一位极其博学的学者。除了物理学，他还精通哲学、梵文和古代宗教经典。他晚年写有大量哲学著作，探讨东方哲学与西方科学的关系。他的私人生活同样丰富多彩（甚至可以说桀骜不驯），这在当时也是物理学家圈内津津乐道的话题。
参考文献
1. Schrödinger, E. (1926). Quantisierung als Eigenwertproblem. Annalen der Physik, 79(4), 361-376; 79(6), 489-527; 80(13), 437-490; 81(18), 109-139. 2. Schrödinger, E. (1944). What Is Life? Cambridge: Cambridge University Press. 3. Moore, W. J. (1989). Schrödinger: Life and Thought. Cambridge: Cambridge University Press. 4. Nobel Foundation. (1933). The Nobel Prize in Physics 1933: Erwin Schrödinger. 5. 曾谨言，《量子力学教程》，科学出版社，2014年。