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BIOGRAFIEN GROSSER WISSENSCHAFTLER
Schrödinger Erwin Rudolf Joseph Alexander. Biographie eines Wissenschaftlers
Verzeichnis / Biografien großer Wissenschaftler
Der österreichische Physiker Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger wurde am 12. August 1887 in Wien geboren. Sein Vater, Rudolf Schrödinger, war Inhaber einer Wachstuchfabrik, malte gern und interessierte sich für Botanik. Als Einzelkind erhielt Erwin seine Grundschulbildung zu Hause. Sein erster Lehrer war sein Vater, den Schrödinger später als „Freund, Lehrer und unermüdlichen Gesprächspartner“ bezeichnete. 1898 trat Schrödinger in das Akademische Gymnasium ein, wo er als erster Schüler Griechisch, Latein, klassische Literatur, Mathematik und Physik studierte. Während seiner Gymnasialzeit entwickelte Schrödinger eine Liebe zum Theater. 1906 trat er in die Universität Wien ein und begann im folgenden Jahr Vorlesungen über Physik bei Friedrich Hasenerl zu besuchen, dessen brillante Ideen einen tiefen Eindruck auf Erwin machten. Nach Verteidigung seiner Doktorarbeit 1910 wurde Schrödinger Assistent des Experimentalphysikers Franz Exner am 2. Physikalischen Institut der Universität Wien. Dieses Amt hatte er bis zum Ausbruch des Ersten Weltkriegs inne. 1913 erhielten Schrödinger und K. W. F. Kohlrausch den Heitinger-Preis der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften für ihre experimentellen Untersuchungen zum Radium. Während des Krieges diente Schrödinger als Artillerieoffizier in einer Provinzgarnison in den Bergen, weit entfernt von der Front. In seiner Freizeit beschäftigte er sich produktiv mit dem Studium der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein. Nach Kriegsende kehrte er an das 2. Physikalische Institut in Wien zurück, wo er seine Forschungen zur allgemeinen Relativitätstheorie, statistischen Mechanik (mit der Untersuchung von Systemen, die aus einer sehr großen Anzahl von wechselwirkenden Objekten bestehen, wie z. B. Gasmolekülen, fortsetzte ) und Röntgenbeugung. Gleichzeitig betreibt Schrödinger umfangreiche experimentelle und theoretische Forschungen zur Farbtheorie und Farbwahrnehmung. 1920 heiratete Schrödinger Annemaria Bertel, das Paar hatte keine Kinder. Im selben Jahr ging Schrödinger nach Deutschland, wo er Assistent bei Max Wien an der Universität Jena wurde, vier Monate später aber außerordentlicher Professor an der Technischen Universität Stuttgart. Nach einem Semester verlässt er Stuttgart und nimmt für kurze Zeit eine Professur in Breslau (heute Breslau, Polen) an. Anschließend zog Schrödinger in die Schweiz und wurde dort ordentlicher Professor sowie Nachfolger von Einstein und Max von Laue am Departement Physik der Universität Zürich. In Zürich, wo sich Schrödinger von 1921 bis 1927 aufhält, beschäftigt er sich hauptsächlich mit Thermodynamik und statistischer Mechanik und deren Anwendung zur Erklärung der Natur von Gasen und Festkörpern. Er interessiert sich für ein breites Spektrum physikalischer Probleme und verfolgt auch die Fortschritte der Quantentheorie, konzentriert sich jedoch erst 1925 auf dieses Gebiet, als Einsteins positive Rezension von Louis de Broglies Wellentheorie der Materie erschien. Die Quantentheorie wurde 1900 geboren, als Max Planck eine theoretische Schlussfolgerung über die Beziehung zwischen der Temperatur eines Körpers und der von diesem Körper emittierten Strahlung vorschlug, eine Schlussfolgerung, die anderen Wissenschaftlern lange Zeit entgangen war. Dann hatten Einstein, Niels Bohr, Ernest Rutherford "eine Hand" an dieser Theorie. Ein neues wesentliches Merkmal der Quantentheorie tauchte 1924 auf, als de Broglie eine radikale Hypothese über die Wellennatur der Materie aufstellte: Wenn sich elektromagnetische Wellen wie Licht manchmal wie Teilchen verhalten (wie Einstein zeigte), dann Teilchen wie ein Elektron , können sich unter Umständen wie Wellen verhalten. In de Broglies Formulierung steht die einem Teilchen entsprechende Frequenz in Beziehung zu seiner Energie, wie im Fall eines Photons (Lichtteilchen), aber de Broglies mathematischer Ausdruck war eine äquivalente Beziehung zwischen der Wellenlänge, der Masse des Teilchens und seiner Geschwindigkeit (Schwung). Die Existenz elektronischer Wellen wurde 1927 von Clinton J. Davisson und Lester G. Germer in den Vereinigten Staaten und J.P. Thomson in England experimentell nachgewiesen. Beeindruckt von Einsteins Kommentaren zu de Broglies Ideen versuchte Schrödinger, die Wellenbeschreibung von Elektronen auf die Konstruktion einer konsistenten Quantentheorie anzuwenden, die nichts mit Bohrs unzureichendem Atommodell zu tun hatte. In gewisser Weise wollte er die Quantentheorie der klassischen Physik näher bringen, die viele Beispiele für die mathematische Beschreibung von Wellen gesammelt hat. Der erste Versuch von Schrödinger im Jahr 1925 scheiterte. Die Elektronengeschwindigkeiten in Schrödingers Theorie lagen nahe an der Lichtgeschwindigkeit, was die Einbeziehung von Einsteins spezieller Relativitätstheorie und die Berücksichtigung der von ihr vorhergesagten signifikanten Zunahme der Elektronenmasse bei sehr hohen Geschwindigkeiten erforderte. Einer der Gründe für das Scheitern des Wissenschaftlers war, dass er das Vorhandensein einer bestimmten Eigenschaft des Elektrons, die heute als Spin bekannt ist (die Rotation eines Elektrons um seine eigene Achse, wie ein Kreisel), nicht berücksichtigt hat damals wenig bekannt. 1926 unternahm Schrödinger seinen nächsten Versuch. Diesmal wurden die Elektronengeschwindigkeiten von ihm so klein gewählt, dass die Notwendigkeit, die Relativitätstheorie einzubeziehen, von selbst verschwand. Der zweite Versuch wurde mit der Herleitung der Schrödinger-Wellengleichung gekrönt, die eine mathematische Beschreibung der Materie durch die Wellenfunktion gibt. Schrödinger nannte seine Theorie Wellenmechanik. Die Lösungen der Wellengleichung stimmten mit experimentellen Beobachtungen überein und hatten einen tiefgreifenden Einfluss auf die nachfolgende Entwicklung der Quantentheorie. Kurz zuvor veröffentlichten Werner Heisenberg, Max Born und Pascual Jordan eine andere Version der Quantentheorie, genannt Matrixmechanik, die Quantenphänomene mit Tabellen von Observablen beschrieb. Diese Tabellen sind in bestimmter Weise geordnete mathematische Mengen, Matrizen genannt, an denen nach bekannten Regeln verschiedene mathematische Operationen durchgeführt werden können. Auch die Matrixmechanik ermöglichte eine Übereinstimmung mit beobachteten experimentellen Daten, enthielt aber im Gegensatz zur Wellenmechanik keine konkreten Hinweise auf Raumkoordinaten oder Zeit. Heisenberg bestand insbesondere darauf, auf einfache visuelle Darstellungen oder Modelle zu verzichten und nur experimentell bestimmbare Eigenschaften zu verwenden. Schrödinger zeigte, dass Wellenmechanik und Matrizenmechanik mathematisch äquivalent sind. Diese beiden Theorien, die heute gemeinsam als Quantenmechanik bekannt sind, lieferten die lang erwartete gemeinsame Grundlage für die Beschreibung von Quantenphänomenen. Viele Physiker bevorzugten die Wellenmechanik, weil ihnen ihr mathematischer Apparat vertrauter war und ihre Konzepte "physischer" erschienen; Operationen auf Matrizen sind umständlicher. 1927 wurde Schrödinger auf Einladung Plancks dessen Nachfolger am Lehrstuhl für Theoretische Physik der Universität Berlin. Kurz nachdem Heisenberg und Schrödinger die Quantenmechanik entwickelt hatten, schlug P. A. M. Dirac eine allgemeinere Theorie vor, die Elemente von Einsteins spezieller Relativitätstheorie mit der Wellengleichung kombinierte. Die Dirac-Gleichung ist auf Partikel anwendbar, die sich mit beliebigen Geschwindigkeiten bewegen. Der Spin und die magnetischen Eigenschaften des Elektrons folgten ohne weitere Annahmen aus Diracs Theorie. Darüber hinaus sagte Diracs Theorie die Existenz von Antiteilchen voraus, wie dem Positron und dem Antiproton, Zwillinge von Teilchen mit entgegengesetzten elektrischen Ladungen. 1933 erhielten Schrödinger und Dirac den Nobelpreis für Physik „für die Entdeckung neuer produktiver Formen der Atomtheorie“. Bei der Preisverleihung würdigte Hans Pleyel, Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften, Schrödinger dafür, „ein neues System der Mechanik geschaffen zu haben, das für die Bewegung innerhalb von Atomen und Molekülen gültig ist“. Laut Pleyel bietet die Wellenmechanik nicht nur "eine Lösung für eine Reihe von Problemen in der Atomphysik, sondern auch eine einfache und bequeme Methode zum Studium der Eigenschaften von Atomen und Molekülen und ist zu einem starken Impuls für die Entwicklung der Physik geworden". Zusammen mit Einstein und de Broglie gehörte Schrödinger zu den Gegnern der Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik (so genannt in Anerkennung der Verdienste von Niels Bohr, der viel für die Entwicklung der Quantenmechanik getan hat; Bohr lebte und arbeitete in Kopenhagen), weil er von ihrem Mangel an Determinismus abgestoßen wurde. Die Kopenhagener Interpretation basiert auf der Heisenbergschen Unschärferelation, wonach Ort und Geschwindigkeit eines Teilchens nicht gleichzeitig genau bekannt sein können. Je genauer die Position des Teilchens gemessen wird, desto unsicherer ist die Geschwindigkeit und umgekehrt. Subatomare Ereignisse können nur als Wahrscheinlichkeiten verschiedener Ergebnisse experimenteller Messungen vorhergesagt werden. Schrödinger lehnte die Kopenhagener Sicht der Wellen- und Korpuskularmodelle als "zusätzlich" neben dem Bild der Realität ab und suchte weiter nach einer Beschreibung des Verhaltens der Materie allein durch Wellen. Er scheiterte jedoch auf diesem Weg, und die Kopenhagener Deutung wurde dominant. 1933 verließ der Wissenschaftler den Lehrstuhl für Theoretische Physik der Universität Berlin nach der Machtübernahme der Nationalsozialisten aus Protest gegen die Verfolgung von Dissidenten und insbesondere gegen den Überfall auf der Straße auf einen seiner Assistenten, einen Juden Staatsangehörigkeit. Von Deutschland ging Schrödinger als Gastprofessor nach Oxford, wo bald nach seiner Ankunft die Nachricht eintraf, dass er mit dem Nobelpreis ausgezeichnet worden war. 1936 nahm Schrödinger trotz Bedenken um seine Zukunft das Angebot an und wurde Professor an der Universität Graz in Österreich, musste aber 1938, nach dem Anschluss Österreichs an Deutschland, dieses Amt aufgeben und nach Italien fliehen. Er nahm die Einladung an und zog dann nach Irland, wo er Professor für theoretische Physik am Dublin Institute for Basic Research wurde und diese Position siebzehn Jahre lang innehatte, wo er in Wellenmechanik, Statistik, statistischer Thermodynamik, Feldtheorie und insbesondere im Allgemeinen forschte Relativität. Nach dem Krieg versuchte die österreichische Regierung, Schrödinger zur Rückkehr nach Österreich zu überreden, aber er lehnte ab, während das Land von sowjetischen Truppen besetzt war. 1956 nahm er den Lehrstuhl für Theoretische Physik an der Universität Wien an. Dies war der letzte Posten, den er in seinem Leben bekleidete. Sein ganzes Leben lang war er ein Liebhaber der Natur und ein begeisterter Wanderer. Unter seinen Kollegen galt Schrödinger als verschlossener, exzentrischer Mensch, der wenig Gleichgesinnte hatte. Dirac beschreibt Schrödingers Ankunft beim renommierten Solvay-Kongress in Brüssel so: „Seine ganzen Sachen passen in einen Rucksack. Schrödinger interessierte sich nicht nur für die naturwissenschaftlichen, sondern auch für die philosophischen Aspekte der Physik und verfasste mehrere philosophische Studien in Dublin. Als er über die Probleme bei der Anwendung der Physik auf die Biologie nachdachte, schlug er die Idee eines molekularen Ansatzes für die Untersuchung von Genen vor und legte sie in dem Buch „What is Life? Physical Aspects of the Living Cell“ (1944) dar, das beeinflusste mehrere Biologen, darunter Francis Crick und Maurice Wilkins. Schrödinger veröffentlichte auch einen Gedichtband. Er trat 1958 im Alter von 4 Jahren in den Ruhestand und starb drei Jahre später, am 1961. Januar XNUMX, in Wien. Neben dem Nobelpreis erhielt Schrödinger zahlreiche Auszeichnungen und Ehrungen, darunter die Matteucci-Goldmedaille der Italienischen Nationalen Akademie der Wissenschaften, die Max-Planck-Medaille der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und wurde von der Bundesregierung mit dem Bundesverdienstkreuz ausgezeichnet. Schrödinger war Ehrendoktor der Universitäten Gent, Dublin und Edinburgh, war Mitglied der Päpstlichen Akademie der Wissenschaften, der Royal Society of London, der Berliner Akademie der Wissenschaften, der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, der Dubliner Akademie der Wissenschaften und der Madrider Akademie der Wissenschaften. Autor: Samin D. K.
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