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 |
|
