Erwin Schrödinger

Erwin Schrödinger liet het idee van deeltjes los en betoogde dat alles een soort golf was

Erwin Schrödinger 1887-1961

De jaren 1920-1930 waren hoogtijdagen voor de quantumtheorie en een van de vele natuurkundigen die deze nieuwe richting kozen was Erwin schrödinger . Hij was geboren in Wenen in een familie van rijke kooplieden. schrödinger grootmoeder was half Oostenrijks en half Engels en thuis werd er zowel Engels als Duits gesproken. schrödinger kreeg privé-onderwijs tot hij tien was. De Oostenrijkse geleerde ontwikkelde wat bekend werd als de ‘golfmechanica’, hoewel hij net als anderen, onder wie Albert Einstein, later ontevreden was met de richting die de quantumtheorie had genomen nadat hij zoveel werk aan de theoretische grondslagen had verricht.

Geen deeltjes maar golven

Schöndinger borduurde grotendeels voort op het werk van Louis de Broglie (1892-1987), die in 1924 het idee opperde dat deeltjes in de quantumtheorie zich konden gedragen als golven. Hoewel schrödinger deze verklaring aantrekkelijk vond, had hij zijn twijfels over sommige implicaties ervan. Hij vond in wezen ook dat de vergelijkingen van De Broglie te simplistisch waren en niet voldoende het gedrag van materie konden verklaren, met name op het subatomaire niveau. Hij voerde de gedachte daarom een stap verder en liet de deeltjestheorie helemaal los. In plaats daarvan, betoogde hij, was alles een soort golf.

Een golfvergelijking

Tussen 1925 en 1926 was hij tot ieders verbazing in staat een ‘golfvergelijking’ te berekenen waarmee hij zijn theorie mathematisch kon onderbouwen – de wetenschap van de quantumgolfmechanica was geboren. Verdere bewijzen kwamen toen zijn theorie werd toegepast op reeds bekende waarden voor het waterstofatoom en de uitkomsten juist waren, bijvoorbeeld bij het berekenen van de hoeveelheid energie in een elektron. Het was een duidelijke verbetering ten opzichte van wolliger elementen in de vroege quantumtheorie van Niels Bohr (1885-1962) en loste de zwakke punten op in de these van De Broglie.

Golftheorie

De theorie achter de golfmechanica werd nu ook op andere situaties toegepast, en met goede resultaten. schrödinger was echter niet blind voor de fundamentele zwakheden van zijn theorie. De belangrijkste was dat, nu het idee van deeltjes was verlaten, het moeilijk was om de fysieke eigenschappen van de materie te verklaren. schrödinger kwam met de gedachte van `golfpakketjes’, die zich zouden gedragen als deeltjes zoals in de klassieke mechanica, maar in feite een golf waren. Hij kon daar echter niet voldoende bewijs voor vinden.

De probabilistische interpretatie

schrödinger werk was daarmee rijp om te worden overgenomen door anderen, zoals hij de ideeën van zijn voorgangers had verbeterd. Kort daarop kreeg de probabilistische interpretatie van de quantumtheorie, gebaseerd op de ideeën van Heisenberg (1901-1976) en Bom (1882-1970), voet aan de grond. Zij suggereerden dat materie zich niet op één bepaalde plaats bevond, maar overal tegelijk was, tot men ging meten. Hoewel de probabilistische verklaring tegenwoordig de overhand heeft, waren schrödinger , Einstein en anderen tegen een dergelijke opvatting over natuurkunde, waar niets zeker was en oorzaak en gevolg niet meer bestonden.Een andere belangrijke invloed in de quantummechanica, Paul Adrien Maurice Dirac (19021984), bewees ironisch genoeg dat schrödinger golfthesis en de alternatieve probabilistische interpretatie die hij verafschuwde in ieder geval wiskundig gelijk aan elkaar waren. schrödinger deelde de Nobelprijs voor de natuurkunde in 1933 met Dirac.

De kat van Schrödinger

Dit beroemde ‘dier’ maakt in feite deel uit van een gedachtenexperiment dat Erwin schrödinger in de jaren dertig ontwierp om daarmee te verklaren dat atomen, tegen alle logica in, zich in twee toestanden kunnen bevinden, vervallen en niet-vervallen. schrödinger gebruikt de analogie van een kat die is opgesloten in een doos met een flesje waarin een dodelijk gif zit. Het deksel van het flesje bevat een radioactief atoom. Als het atoom vervalt, opent het vrijgekomen deeltje het flesje en sterft de kat. Dit is een voorbeeld van een quantumsysteem waarin het lijkt dat een kat in een onbepaalde staat kan verkeren, omdat het atoom zowel vervallen als niet-vervallen is, wat inhoudt dat de kat dood noch levend is, wat duidelijk absurd is.

1908 schrödinger studeert wiskunde en theoretische fysica bij Mertens en Wirtinger aan de Universiteit van Wenen. 1926 Publiceert een artikel waarin hij de elementen van de quantumgolfmechanica schetst. 1927 Hoogleraar aan de Universiteit van Berlijn, naast Albert Einstein. 1944 Publiceert What is Life?

1933 Nobelprijs voor Natuurkunde “Voor de ontdekking van nieuwe, productieve vormen van de atoomtheorie.”