在科学界引起轩然大波的猫

在量子力学的浩瀚星空中，埃尔温·薛定谔无疑是一颗璀璨的明星。作为波动力学奠基人之一，他不仅在物理学领域取得了举世瞩目的成就，还以其独特的思想实验和深邃的哲学思考，对科学界乃至整个人类文明产生了深远的影响。今天，让我们一起走进埃尔温·薛定谔的世界，探寻他那不凡的科学人生。

埃尔温·鲁道夫·约瑟夫·亚历山大·薛定谔，于1887年8月12日出生在奥地利帝国维也纳的一个书香门第。自幼聪明好学，他在11岁之前主要由一位私人家教进行启蒙教育，打下了坚实的学术基础。1910年，年仅23岁的薛定谔便以优异的成绩从维也纳大学获得物理学博士学位，正式踏上了科学研究的征途。

一战期间，薛定谔并未中断自己的学术追求。尽管他在奥地利军队担任炮兵军官，他仍然抽空研读爱因斯坦等杰出科学家的论文，不断汲取新知。这段特殊的经历，不仅锻炼了他的意志和毅力，也让他对物理学的本质有了更深刻的理解。

1921年，薛定谔迎来了学术生涯的重要转折点。他被邀请加入苏黎世大学担任教授，与众多顶尖科学家共事。在这里，他深入钻研理论物理学，逐渐形成了自己独特的科研风格。薛定谔敏锐地察觉到量子力学领域的广阔前景，开始致力于研究氢原子中电子的能级结构。

1926年，薛定谔在量子力学领域取得了重大突破。他借鉴了德布罗意关于粒子具有波动性的假说，率先将数据整理成方程式，即著名的薛定谔方程。这一方程式的提出，不仅为描述和解释原子中电子的运动提供了有力的数学工具，还揭示了量子叠加态的奇妙现象。薛定谔方程的出现，标志着波动力学的正式诞生，为后续的量子理论研究奠定了坚实的基础。

如果说薛定谔方程是薛定谔在量子力学领域的科学贡献，那么“薛定谔的猫”则是他对量子力学哲学意义的深刻思考。这个著名的思想实验，不仅引发了科学界的广泛讨论，也引起了哲学界的高度关注。

“薛定谔的猫”被关在盒中，它既是死的，也是活的。

薛定谔设想了一个密封的容器，里面有一只猫、一个盖革计数器、一些毒药、一个锤子和一些放射性物质。由于放射性物质的衰变是随机的，无法预知何时发生，因此盖革计数器何时触发锤子击碎氢氰酸安瓿瓶释放毒药也就成了未知数。这意味着，在打开容器之前，我们无法确定猫是死是活。薛定谔由此推断，在量子力学的叠加态原理下，这只猫在未被观察时，处于既死又活的叠加态。

在开箱一探究竟前，这只猫既是活的，也是死的。

这一思想实验深刻地揭示了量子力学的奇异性和哲学困境。它让我们意识到，在微观世界中，物理现象的描述和解释远远超出了我们日常生活的经验范围。薛定谔的猫不仅挑战了我们对现实世界的直观理解，也促使我们重新思考观察者与被观察者之间的关系以及测量的本质。

除了在量子力学领域的卓越贡献外，薛定谔还是一位勇于跨越学科界限的探索者。他对生物学、哲学等多个领域都抱有浓厚的兴趣，并试图将这些领域与量子力学相结合，以寻求新的突破。

在晚年时期，薛定谔将目光投向了生物学领域。他运用自己的量子力学专长，深入研究了遗传物质的稳定性问题。在《生命是什么？》这部著作中，薛定谔提出了许多富有创见性的观点，对后来的分子生物学和遗传学研究产生了重要影响。他的这些思考不仅展示了物理学家独特的视角和洞察力，也为我们理解生命的本质提供了新的思路。

回顾薛定谔的一生，我们可以清晰地看到他那不凡的学术成就和深远的影响力。1933年，薛定谔因在量子理论方面的杰出贡献荣获诺贝尔物理学奖。此后，他又相继获得了马克斯·普朗克奖章等众多荣誉奖项，成为物理学界备受尊崇的泰斗级人物。

薛定谔（后排中，左六）与世界知名的物理学家合影，他们在1927年的索尔维会议一同讨论量子理论。

然而，薛定谔的影响力远不止于此。他的思想实验和哲学思考不仅激发了科学界对量子力学的深入探讨，也引起了哲学界、文学界乃至普通公众对科学、现实与存在等问题的广泛关注。薛定谔的著作和观点至今仍被广泛引用和讨论，成为连接科学与人文的桥梁。

在个人生活方面，薛定谔同样展现出了独特的风采。他热爱音乐和艺术，并将人文思考融入科学探究，从中汲取灵感。这种跨领域的交流和融合不仅丰富了他的精神世界，也让他在科学研究中拥有了更加开阔的视野和独特的思维方式。

埃尔温·薛定谔，这位量子力学的巨匠和跨学科的探索者，以其卓越的学术成就和深邃的哲学思考为我们留下了宝贵的精神财富。他的故事告诉我们：科学不仅仅是关于自然规律的探索和研究，更是关于人类智慧、想象力和创造力的展现和升华。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：孙明轩 上海工程技术大学 教授

来源: 科普中国创作培育计划

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