Erwin Schrödinger: Majster jednoduchosti

Od vzniku vlnovej rovnice Erwina Schrödingera nás delí už viac ako osemdesiat rokov.

Odvtedy človek pristál na Mesiaci, dokázal veľkú Fermatovu vetu, objavil jadrové štiepenie a fúziu, finančné krízy a globálne otepľovanie; práve teraz rýpe predĺženou rukou Phoenixu do Marsu a chystá sa spustiť obrovský urýchľovač častíc. Iba elektróny, táto telesná stráž jadra atómu, ako ich nazval Schrödinger, udržiavajú nemenný poriadok vnútri hmoty. Zdá sa, že stále načúvajú rovniciam rakúskeho fyzika, ktoré majú nielen časovú a bezčasovú, ale zrejme aj nadčasovú formu, keďže elektróny zatiaľ nenašli cestu, ako z ich moci uniknúť.Nič z toho, čo sa odohralo vo svete ľudí, nezmenilo platnosť vlnovej rovnice Erwina Schrödingera. Kde sa vlastne vzala? Netušil to ani sám Richard Feynman, ktorý vedel prakticky všetko, trebárs otvoriť sejf so supertajnými spismi v Los Alamos: "Odkiaľ máme tú rovnicu? Odnikiaľ. Nie je možné odvodiť ju z ničoho, čo poznáte. Zrodila sa v Schrödingerovej mysli," povedal. Newton uhádol zákony klasickej fyziky, Schrödinger uhádol zákon opisujúci pohyb objektov na úrovni atómu a nižšie.

Rovnica je dnes základom celej modernej elektroniky či priemyslu laserov. Bol to rozhodujúci prielom do sveta kvánt, lebo fyzici vďaka nej dostali do rúk nástroj na predpovedanie výsledkov na úrovni fyzikálneho experimentu. Aj keď sa v nej hovorí "iba" o pravdepodobnostiach, lebo kvantový svet je už raz taký. Aj tu by sme mali veriť Feynmanovi, ktorý zastával názor, že človek musí kvantovú teóriu "zjesť" ako celok a nestarať sa o jej chuť alebo o to, či ju bude môcť stráviť.

Optika, Einstein a Debye

Britský fyzik John Polkinghorne napísal, že Schrödingerova rovnica predsa len nespadla z neba. K prelomovému objavu priviedla rakúskeho fyzika analógia s optikou. Schrödinger už na Viedenskej univerzite robil často a rád experimenty v optike a z vlastnej skúsenosti vedel, o čo pri meraní ide.

Druhú inšpiráciu dodal Albert Einstein. Ten sa už v roku 1923 zastal Lousia de Broglieho. Tomuto neznámemu mladíkovi napadla bláznivá vec. Keď sa ukázalo, že svetelné vlny môžu mať časticové vlastnosti (svetlo je prúd častíc, fotónov), prečo by aj častice typu elektrónov nemohli mať vlnové vlastnosti? Prečo by sme ich teda nemohli opísať ako vlny? Einstein vedel o de Broglieho dizertačnej práci a zaslúžil sa o to, aby ju komisia Parížskej univerzity nezamietla. Schrödinger neskôr ďakoval Einsteinovi, že ho včas "brnkol do nosa a upozornil na dôležitosť de Broglieho ideí".

Tretím podnetom bola úloha od profesora Debyeho. Viedol výskumný tím v Zürichu, členom ktorého bol aj Schrödinger, mimoriadne inteligentný, no priemerne úspešný fyzik blížiaci sa k štyridsiatke. Podľa všeobecného názoru mal mať svoje najlepšie roky už za sebou, lebo všetci významní fyzici vykonali najväčšie veci do tridsiatky alebo ešte skôr.

Kde máte tú rovnicu?

Debye, ktorý počul o čudných de Broglieho vlnách, požiadal Schrödingera, aby skupine tieto myšlienky vysvetlil. Keď Schrödinger skončil, Debye poznamenal, že celé to vyzerá dosť detinsky. Predsa keď chceme pracovať s vlnami, mali by sme mať v ruke vlnovú rovnicu, ktorá by opisovala, ako sa vlna pohybuje z miesta na miesto. Kde je taká rovnica?

Keď na Vianoce 1925 odišiel Schrödinger do švajčiarskeho lyžiarskeho strediska Arosa, uprostred dovolenky na čerstvom vzduchu dostal geniálny nápad, ako by mohla daná rovnica vyzerať.

"Brilantná myšlienka, veľmi logicky použitá," pochvaľoval si ju Einstein. Keď sa však v júni 1926 na jednom zo seminárov s rovnicou zoznámil Werner Heisenberg, tvorca maticovej mechaniky, priviedla ho na pokraj zúfalstva. Heisenberg a Schrödinger totiž urobili rovnaký objav, lenže každý inými prostriedkami. A použitie Schrödingerovej rovnice bolo v porovnaní so zložitými maticami oveľa jednoduchšie. Okrem toho, ako poznamenal Einstein, Heisenberg sa príliš sústredil na štatistiku, nie však na procesy, ktoré ležia za ňou.

Pri posteli chorého

Zvlášť dôležitú úlohu v tejto etape zohrali Max Born z Göttingenu a Paul Dirac z Cambridgeu. Dirac napríklad vyhlásil, že vlnová rovnica v sebe obsahuje väčšinu fyziky a celú chémiu. Práce Borna a Diraca ukázali, že existuje jediná teória, založená na spoločných princípoch. Sformuloval ich Paul Dirac v klasickej knihe Princípy kvantovej mechaniky (1930).

Sklamanie, ktoré prežil Heisenberg, sa nevyhlo ani jeho rakúskemu súperovi. Max Born ukázal, že rovnica nerieši vlny pohybu elektrónu rozptýleného v priestore, ako si to predstavovali Schrödinger a de Broglie. Táto predstava by nemohla vysvetliť časticové aspekty ich správania. Preto Schrödingerova rovnica opisuje nie vlny elektrónu, ale vlny pravdepodobnosti.

Schrödinger s interpretáciou svojej rovnice nesúhlasil. To bolo však azda jediné, čo proti tomu mohol podniknúť. Nekonečné diskusie ho tak vyčerpali, že ochorel a na niekoľko dní uľahol v kodanskom dome Nielsa Bohra. Lenže tam sa dostal z dažďa pod odkvap. Bohr, ktorý zbožňoval diskusie, pri jeho posteli trávil celé dni. Svojimi argumentmi chorého Schrödingera priviedol až ku kacírskemu vyhláseniu: "Veľmi ľutujem, že som mal kedy do činenia s atómovou teóriou!" Bohr odpovedal: "Ostatní sú vám však za to veľmi vďační."

Ani Hawking ju nezabil

Schrödinger nekapituloval. Vymyslel príbeh mačky v škatuli, nachádzajúcej sa v superpozícii medzi stavmi života a smrti. O tom, či je mačka živá, alebo mŕtva, rozhodne až pozorovateľ, ktorý otvorí dvierka. Tento smutný príbeh nájdete v každej modernej knihe o fyzike, občas interpretovaný rozličným spôsobom.

Súčasný britský kozmológ Stephen Hawking Schrödingerovu mačku zjavne nemá rád. V rozhovore s Timothy Ferrisom povedal: "Aby som parafrázoval Göringa, keď počujem o Schrödingerovej mačke, siaham po svojej pištoli." Ani Hawking však nedokázal mačku odstrániť zo sveta, lebo žije dodnes.

foto - wikimedia.com



Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Už ste niekedy jedli v garáži? Tá v Trenčíne stojí za to
  2. Staré Dobré Mexiko: Už vieme prečo východniari chvália Šariš
  3. Objavte netušené možnosti nových firemných kreditných kariet
  4. Najväčšie first moment zľavy končia vo februári
  5. Boj s podvodníkmi stáčajúcimi odometre stojí bazáre státisíce
  6. Bezpečné a prestížne bývanie v Bratislave s novým symbolom mesta
  7. Prečo majú Slováci stále radšej hypotéku ako prenájom?
  8. Jarné prázdniny pri mori?
  9. Klasickým gastrolístkom konkuruje už aj nová stravovacia karta
  10. Ceny bytov vo veľkých mestách prekonali historický rekord
  1. Už ste niekedy jedli v garáži? Tá v Trenčíne stojí za to
  2. Staré Dobré Mexiko: Už vieme prečo východniari chvália Šariš
  3. Dokázali by ste nakúpiť so zavretými očami?
  4. Objavte netušené možnosti nových firemných kreditných kariet
  5. Stanovisko Klubu pre Bratislavu k zákazu hazardu v Bratislave
  6. Najväčšie first moment zľavy končia vo februári
  7. Mesto Medzev v Charte európskych vidieckych obcí
  8. Valentínska nálada v Poluse pokračuje
  9. M.Borguľa vyzýva veľvyslanca USA k urýchlenému odstráneniu plota
  10. Ušetrite s hypotékou viac ako 1 200 eur
  1. Prečo majú Slováci stále radšej hypotéku ako prenájom? 17 639
  2. Boj s podvodníkmi stáčajúcimi odometre stojí bazáre státisíce 10 432
  3. Ceny bytov vo veľkých mestách prekonali historický rekord 6 975
  4. Klasickým gastrolístkom konkuruje už aj nová stravovacia karta 6 242
  5. Bezpečné a prestížne bývanie v Bratislave s novým symbolom mesta 5 717
  6. Najväčšie first moment zľavy končia vo februári 4 950
  7. Jarné prázdniny pri mori? 4 310
  8. Jeden z najkrajších interiérov má Meridiana v Prievidzi 4 009
  9. Staré Dobré Mexiko: Už vieme prečo východniari chvália Šariš 3 623
  10. Fakulta manažmentu prepája štúdium a prax cez ďalšie strediská 3 416

Hlavné správy zo Sme.sk

PLUS

Trpeli vojaci i rodičia. O šikane na vojenčine vedel aj Husák

Bitie opaskom, fackovanie, šliapanie na chrbát, ponižovanie. To bola realita Československej ľudovej armády.

ŠPORT

Drastický šport. Prečo Slovenky nezískali medailu

Velez-Zuzulová aj Vlhová jazdia výborne.

DOMOV

Danko: Ak nedáme energetiku do poriadku, v koalícii radšej nebudem

Šéf SNS hovoril o trestnoprávnom dopade.

KOMENTÁRE

A zasa sa musíme báť plotov, čo v nás vyrastú

Na obrazovkách denne vídame tupírovaný preparát pseudospasiteľa.

Neprehliadnite tiež

Aj Dell vie vyrobiť monitor pre náročného hráča (test Dell S2716DG)

Má maximálne plynulý obraz v hrách, no využijete ho jedine s výkonnými grafickými kartami od Nvidie.

Štyri hry, ktoré vám spríjemnia víkend

Od plánovania hromadnej dopravy cez magické dobrodružstvo, ničenie áut, až po krvavú akciu.

Je kráľ YouTubu fašista, alebo mu médiá nerozumejú?

Felixa Kjellberga sleduje viac ako 50 miliónov ľudí. Teraz ho obvinili, že šíri nenávisť.

Biológovia objavili v mexickej jaskyni mikróby staré 50-tisíc rokov

Podľa vedkyne sú dané mikróby ako stroje času.


Už ste čítali?

Domov NajnovšieNajčítanejšieDesktop