埃尔文·薛定谔

兴趣广泛

埃尔文·薛定谔1887年8月12日出生于奥地利首都维也纳.维也纳是一座美丽的城市，多瑙河从市中心穿城而过，其悠久的历史文化也让从小生活在这个城市里的薛定谔产生了深深的迷恋.他的父亲鲁道夫·薛定谔是一位油毡工厂的厂主，受过良好教育，热爱自然科学和艺术，有深厚的文化修养，凭借着高超的经营手段，工厂的效益一直不错，因此小薛定谔的童年过着一种衣食无忧的优越生活.

富裕的家境让薛定谔无忧无虑，作为企业家的父亲非常重视对儿子的培养和教育.在早期的家庭教育当中，父亲对他的影响是最大的，他常常在和父亲玩乐的过程中学到许多有用的知识，并时刻保持着一种对外界事物的好奇心.薛定谔后来在回忆父亲时，话语间总是充满了对老人的无限怀念和敬仰.父亲对他的呵护和安定的生活让他健康地成长，也让他充分发展了自己的兴趣和爱好.

11岁的时候，薛定谔考入了维也纳高等专科学校的预科班.从这时开始，他在学习能力上的天赋和优势逐渐体现了出来.他从来不去死记硬背那些历史事件和人物传记中的数字，也不花大量的时间去埋头苦读，特别是数学和物理，他常常用他自己独创的方法马上就得出老师所出题目的结果，其速度常常让老师们吃惊，以致在此后的三年中老师不得不单独出一些较难的题目给他做，但这丝毫难不住他.他还常常用大量的时间去学习英语和法语，而当时这两门语言还没有列入学校的课程.除此之外，他还热衷于户外运动，徒步旅行和登山是他最喜欢的项目.

去苏黎世

1906年，薛定谔以优异的成绩考入了维也纳大学，主修课程是物理和数学.维也纳大学始建于1365年，是奥地利历史最悠久的大学，也是德语区国家最古老的大学之一，还是27位诺贝尔奖获得者的母校.学校拥有雄厚的师资力量和浓厚的学术氛围.

薛定谔进入大学后，就像鱼儿游进了大海，开始如饥似渴地学习.在此期间，他学习了大量的数学知识，为以后的理论研究打下了坚实的基础，但他的主要精力还是放在了理论物理学的课程上.他的教授哈泽内尔除了传授他大量的知识外，对他的科学家个性的形成也起到了巨大的作用，因此他一直对哈泽内尔充满感激之情.1933年，薛定谔获得了诺贝尔物理学奖，在发表获奖感言的时候，他说：“假如哈泽内尔没有去世的话，那么他现在当然会站在我的位置上.”这无疑饱含了他对老师无限的怀念和尊敬.

1910年，薛定谔获得了博士学位.此后4年，薛定谔作为埃克斯纳的助手，先后发表了10篇论文和一篇为物理学手册撰写的关于电介质的评论.1914年1月，他获得了大学教师资格认可，这也是他在科学生涯中的第一次晋升，这给他带来了很大声望，并且初步确立了他作为国际知名的理论物理学家的地位.但是不久后，第一次世界大战把他卷入了一场残酷的风暴，在这场战争中，他不但失去了很多时间，而且失去了他的老师哈泽尔内.这种突如其来的痛苦让他不得不重新思考一些涉及人生的哲学问题，也在他的一生中留下了不可磨灭的烙印.

战争结束后，奥匈帝国解体，由于是战败国，奥地利的国家地位一落千丈，教育经费也少得可怜，国内的很多教授和科学家都难以维持生计.薛定谔也决定离开奥地利，前往外国继续从事科学研究.经过一番努力，他来到了苏黎世大学，这也是他不平凡的人生的开始.

创立波动力学

从普朗克提出量子概念和普朗克常数，到爱因斯坦提出光量子理论；从卢瑟福发现原子结构，到玻尔把量子论与经典电磁论结合；最后由德国物理学家海森堡、玻恩等人通过对原子光谱数据的内在联系的研究，建立了描述微观粒子状态的矩阵力学，物理学在经过几代物理学家的努力后才突破了旧的理论格局.

薛定谔从第一次世界大战后开始关心原子结构问题.他一方面应用玻尔的量子理论进行研究；另一方面他又试图突破并发展这一理论，因为玻尔的理论缺乏自洽和逻辑一致性，理论框架大多来自经典动力学，所以他并不满意.他认为量子力学需要更强的逻辑性、更强的解释能力.

量子力学最终实现突破性进展，主要是来自两方面的力量，第一是海森堡的矩阵力学.虽然矩阵力学成为量子力学迅速发展的重要动力，但是有一些人难以理解它独特的数学形式，当矩阵力学徘徊在人们的赞誉与质疑当中时，第二种力量也砰然叩开了量子力学的大门；1924年，法国物理学家德·布罗意提出了波粒二象性理论；爱因斯坦随后从这一理论中受到启发，并发表了一篇关于理想气体量子统计的论文.这立刻引起了薛定谔的注意.1926年，从1月26日到6月22日，在短短不到5个月的时间里，他接连发表了6篇关于量子力学的论文，包含了玻尔的原子理论、矩阵力学、爱因斯坦波粒二象性思想和德·布罗意物质波理论等当时处在科学前沿的理论，在理论上严谨自洽，实际应用也更为有效完整.

从汤姆生发现阴极射线电子流之后，怎样描述原子内部电子运动的状况就一直困扰着物理学家们，但是现在只要应用薛定谔的理论就可以轻而易举地解释，而且他的数学表达形式也更为物理学家们所喜闻乐见，因此，它一经提出就受到物理学界的普遍欢迎.普朗克、爱因斯坦、玻尔等人均向他表示出由衷的赞美和感谢.波动力学的问世，在物理学界引起了巨大轰动，与遭受冷遇的矩阵力学形成了强烈的反差，因为在薛定谔的方程中所用到的是大多数物理学家熟悉的偏微分方程描述方法和更容易理解的概念.

虽然矩阵力学和波动力学看上去并不一样，他们的研究纲领、物理图像、数学方法包括表达形式，都存在很大的不同，但令人意外的是，两种理论虽然有如此多的不同但却获得了各自的成功.如果它们在微观体系里都能够作出正确描述的话，它们之间是否会有一种不易被人发现的联系？薛定谔想到这里，便开始对两个公式作进一步研究，最终在《论海森堡、玻恩和约尔丹的量子力学与薛定谔的量子力学之间的关系》一文中得出了一个重要的结论：波动力学与矩阵力学实际上是等价的，在研究过程中，两种表象和方法可以交替使用.谁都没有想到，这两个看上去有太多不同的力学主张竟然是等价的.

这次等价证明，再一次为薛定谔和波动力学赢得了荣誉和掌声，世界上很多知名大学纷纷向薛定谔发出邀请，希望他能够莅临演讲.同时，薛定谔方程也以优美的数学形式和便捷的计算方法受到了物理学界的青睐，这一方程至今在某些领域仍被沿用.

波动力学的建立和巨大成功，最终确立了为全体物理学家所接受的量子力学理论体系，奠定了理论的发展完善及具体应用的基础，埃尔文·薛定谔的名字永远铭刻在了物理学发展的里程碑上.

薛定谔的猫

作为量子力学的奠基人之一，薛定谔对于现有的量子力学的诠释表达出了极大的不满，并且与爱因斯坦一起，参与了量子理论与经典物理理论解释的学术论战.为了形象地表达自己的观点，他提出了一个关于量子理论的理想实验.

实验中的主角是一只猫，这只猫被关在一个封闭的盒子里，盒子里有一瓶毒药——氰化物，瓶子的上方有一个由电子开关控制的锤子，电子开关又由放射性原子控制.如果放射性原子的原子核发生衰变，就会放射出α粒子，随即触动电子开关，由开关控制的锤子一旦落下，装有氰化物的瓶子立刻碎裂并释放出有毒的气体，而盒子里的猫也就会随之死去.由于原子核的衰变属于随机事件，物理学家们所能掌握的只是知道原子核衰变一半所需要的时间，也就是半衰期.所以物理学家也就无法知道衰变发生的具体时间，当然物理学家可以根据已知的数据计算出原子核在某一段时间内的衰变几率，也就是导致猫死亡的几率.如果我们不打开盒子的盖子，就只能根据生命的两种本征状态来判断猫的死亡或者生存，但是当我们用薛定谔方程来描述这只猫时，就不得不说它处于一种生存与死亡的叠加状态.这种描述显然与我们的日常经验不符，生存和死亡是相悖的，又怎么可能互相叠加？这个理想实验还有一点需要注意，那就是要让猫脱离这种尴尬的生存与死亡相叠加的状态，只能通过打开盒子看一眼，也就是说打开盒子看一眼才决定猫的生死.这个结论无疑是荒谬的，因而也就说明了量子力学对实在的描述并不完备.

爱因斯坦对薛定谔的这个“猫悖论”赞赏有加，先后在两封寄给薛定谔的信中，对这个理想实验揭示了量子力学描述实在的不完备性的作用给予肯定，并希望哥本哈根学派日后能够给出一个更加完备的理论.尽管如此，物理学界出于实际用途的考虑，最终还是接受了哥本哈根的解释，但是这样一来，他们就不得不违反薛定谔的方程，也就难怪薛定谔在相当长的一段时间内对此事耿耿于怀.

1961年1月4日，薛定谔在奥地利的阿尔卑巴赫山谷中的一个小村子里病逝，享年74岁.但是世人至今仍然记得那只令人同情的薛定谔的猫.