Ο ερωτευμένος Erwin Schrodinger
<
Erwin Schroedinger - Eros & Atome from open door productions on Vimeo.
«Έρβιν Σρέντινγκερ: Έρως και Άτομο» – Μια ταινία μικρού μήκους σχετικά με τον ερωτευμένο Schrödinger στην Arosa τα Χριστούγεννα του 1925 και την ανακάλυψη της κυματικής του εξίσωσης για το άτομο του υδρογόνου που του χάρισε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1933.Όταν ο Erwin Schrödinger επέστρεφε από τις καλοκαιρινές του διακοπές για το χειμερινό εξάμηνο του ακαδημαϊκού έτους 1925/26, δεν θα είχε επίγνωση ότι βρισκόταν στα πρόθυρα μιας έκρηξης δημιουργικότητας που θα άλλαζε για πάντα τον κόσμο της φυσικής. Είχε μόλις αναθεωρήσει και κωδικοποιήσει την προσωπική του αντίληψη για τον κόσμο και ήταν απίθανο η φιλοσοφική του άποψη να αλλάξει με κάποιον επαναστατικό τρόπο. Κατά τη διάρκεια πέντε ανέμελων ετών στην Ελβετία, είχε απομονωθεί τόσο από την υποκρισία της Βιέννης όσο και από τη ωμότητα της γερμανικής πολιτικής. Δεν θα ήταν περίεργο αν η ελβετική κοινωνία, με τις βαθιές ρίζες της στην οικονομική ασφάλεια, τον έκανε κατά κάποιο τρόπο πιο συντηρητικό. Τις πιο αντισυμβατικές πεποιθήσεις του, τις κράτησε προς το παρόν για τον εαυτό του.
Ο Hermann Weyl είχε πει ότι ο Schrödinger «έκανε τη σπουδαιότερη ανακάλυψή του κατά τη διάρκεια ενός όψιμου ερωτικού ξεσπάσματος στη ζωή του». Ο γάμος του περνούσε κρίση, με συνεχείς συζητήσεις για χωρισμό και διαζύγιο. Ο κύκλος του στη Ζυρίχη παρείχε άφθονες ευκαιρίες για ερωτικές περιπέτειες και αν ο Schrödinger ήθελε να βγει έξω από τους συνηθισμένους ακαδημαϊκούς κύκλους, τόσο ο Weyl όσο και ο Debye ήταν διαθέσιμοι για ξενάγηση στην χωρίς αναστολές νυχτερινή ζωή της πόλης.
Το εξάμηνο ξεκίνησε στις 15 Οκτωβρίου 1925 και ο Schrödinger είχε το συνηθισμένο βαρύ πρόγραμμα διδασκαλίας του, πέντε ώρες την εβδομάδα στη Θεωρία του Ηλεκτρισμού, δύο ώρες στη Θεωρία των Φασμάτων, και άλλες τέσσερις ώρες ανά δεκαπενθήμερο διάφορα σεμινάρια. Ο Pieter Debye πρότεινε στον Schrödinger να δώσει μια ομιλία για την διατριβή του Louis de Broglie, η οποία είχε μόλις δημοσιευθεί στο περιοδικό Annales de Physique.
Εν τω μεταξύ, στις 3 Νοεμβρίου, ο Schrödinger έγραφε στον Einstein: Πριν από λίγες ημέρες διάβασα με μεγάλο ενδιαφέρον την πρωτότυπη διατριβή του Louis de Broglie, την οποία τελικά κατανόησα. Και στις 16 Νοεμβρίου στην αλληλογραφία του με τον Alfred Landé, καθηγητή φυσικής στο Tübingen, αφού συζήτησε για τα συμπεράσματα του νόμου Planck για την ενεργειακή κατανομή της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος, έγραψε: είμαι ιδιαίτερα ευχαριστημένος με το ότι η νέα σας εργασία θα ήταν μια «θεωρία επιστροφής στην κυματική θεωρία» την οποία επίσης υιοθετώ. Με απασχόλησε έντονα αυτές τις μέρες η έξυπνη θεωρία του Louis de Broglie. Είναι εξαιρετικά συναρπαστική, αλλά εξακολουθεί να έχει μερικές πολύ σοβαρές δυσκολίες. Μάταια προσπάθησα να δημιουργήσω μια εικόνα κύματος φάσης του ηλεκτρονίου στην τροχιά Κέπλερ.
Η παρουσίαση της θεωρίας του de Broglie από τον Schrödinger δόθηκε πιθανότατα σε συνέδριο στις 23 Νοεμβρίου. Σύμφωνα με τις αναμνήσεις του Felix Bloch, στο τέλος αυτού του συνεδρίου: Ο Peter Debye έβρισκε την ιδέα του Louis De Broglie να συσχετίσει το κύμα με το σωματίδιο και να καταλήξει στους κανόνες κβάντωσης του Niels Bohr και του Arnold Sommerfeld, εντελώς παρατραβηγμένη και «μάλλον παιδαριώδη». Ως μαθητής του Sommerfeld είχε μάθει ότι για να αντιμετωπίσει σωστά τα κύματα, έπρεπε να έχει μια εξίσωση κύματος. Η φυσική του κύματος – οποιουδήποτε κύματος, από ηχητικό μέχρι ηλεκτρομαγνητικό, ακόμα και ενός κύματος που ταξιδεύει κατά μήκος μιας χορδής ενός βιολιού – χρειάζεται μια εξίσωση για την περιγραφή του. Ο de Broglie δεν είχε φροντίσει να βρει μια τέτοια εξίσωση για την περιγραφή των υλικών κυμάτων. Ο Erwin Schrödinger όμως από τη μεριά του ήξερε ότι ο Debye είχε δίκιο. Δεν μπορείς να έχεις κύματα χωρίς κυματική εξίσωση …
Έρως και Άτομο
Ο Schrödinger γνώριζε ότι η δυσεύρετη κυματική εξίσωση που έψαχνε θα έπρεπε να αναπαράγει το τρισδιάστατο μοντέλο του ατόμου του υδρογόνου με τρισδιάστατα στάσιμα κύματα. Το άτομο του υδρογόνου θα αποτελούσε την λυδία λίθο της κυματικής εξίσωσης που καλούνταν να βρει. Αρχικά ανακάλυψε μια σχετικιστική κυματική εξίσωση – παρασυρμένος από το ότι η θεωρία του de Broglie που είχε παρουσιάσει τον κυματοσωματιδιακό δυισμό με έναν τρόπο συνεπή με την ειδική θεωρία της σχετικότητας – η οποία δεν συμφωνούσε με τα πειραματικά δεδομένα, δεδομένου ότι δεν συμπεριλάμβανε το σπιν των ηλεκτρονίων. Έτσι με τις διακοπές των Χριστουγέννων να πλησιάζουν ο Schrödinger άρχισε να επικεντρώνει τις προσπάθειές του στην εύρεση μιας κυματικής εξίσωσης αφήνοντας έξω την σχετικότητα.
Ο Schrödinger φεύγοντας από την Ζυρίχη έφτασε στο αλπικό θέρετρο Arosa όπου είχε ένα παράνομο ερωτικό ραντεβού με μια ερωμένη του που διήρκησε δυο εβδομάδες. Ενώ παραδιδόταν χωρίς τύψεις στον παράφορο έρωτά του για την μυστηριώδη γυναίκα, βρήκε τον χρόνο για να συνεχίσει την έρευνά του για την κυματική του εξίσωση. Δεν υπάρχει καμία καταγραφή της παραμονής του εκεί το 1925, αν και γνωρίζουμε από τις επιστολές του ότι ήταν εκεί ή τουλάχιστον έδωσε αυτή τη διεύθυνση στους παραλήπτες. Κανείς δεν έμαθε μέχρι σήμερα το όνομα της ερωμένης του Schrödinger.
Όπως η άγνωστη γυναίκα που ενέπνευσε τα σονέτα του Σαίξπηρ, έτσι και η γυναίκα της Arosa θα παραμείνει για πάντα μυστηριώδης. Στις 27 Δεκεμβρίου ο Schrödinger έγραφε στον Wilhelm Wien: «Αυτή τη στιγμή παλεύω με μια νέα ατομική θεωρία. Μακάρι να ήξερα περισσότερα μαθηματικά! Ας καταφέρω μόνο …. να βρω τη λύση, και θα είναι πολύ όμορφη».
Έξι μήνες παρατεταμένης δημιουργικότητας θα ακολουθούσαν στη διάρκεια αυτού του «όψιμου ερωτικού ξεσπάσματος» στη ζωή του. Εμπνευσμένος από την μούσα του, ο Schrödinger θα ανακάλυπτε την κβαντομηχηνακή εξίσωση, που σήμερα είναι γνωστή ως εξίσωση Schrödinger.… Λίγες εβδομάδες πριν τα Χριστούγεννα του 1925, ο Debye επικρίνοντας την θεωρία του κυματοσωματιδιακού δυισμού του de Broglie που παρουσίασε ο Schrödinger δήλωνε επιθετικά πως ‘δεν μπορείς να έχεις κύματα χωρίς κυματική εξίσωση‘. Έτσι, στην επόμενη συνάντηση μετά την επιστροφή από τις διακοπές των Χριστουγέννων στις αρχές του χρόνου [ο Schrödinger] έδωσε μια άλλη ομιλία στο συνέδριο που ξεκίνησε λέγοντας: Ο συνάδελφος Debye υπέδειξε ότι χρειαζόμαστε και μια κυματική εξίσωση. Ε λοιπόν βρήκα μία!
Σελίδα από το σημειωματάριο του Schrödinger με την πρώτη καταγραφή της κυματικής του εξίσωσηςπηγές: 1. Walter Moore, Schrödinger: Life and Thought , Cambridge University Press 2. Manjit Kumar, «Quantum, Αϊνστάιν, Μπορ και η μεγάλη διαμάχη για τη φύση της πραγματικότητας», Μετάφραση Μαρία Παναγιωτάτου, Εκδόσεις Πατάκη, Δεκέμβριος 2018
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου