Dans cet article, tu apprendras tout ce qu'il faut savoir sur Erwin Schrödinger, l'un des physiciens les plus importants du 20e siècle. Nous abordons sa célèbre expérience de pensée avec le chat de Schrödinger, son profil, son équation, le prix Nobel, son modèle atomique et ses inventions. Plonge dans le monde fascinant de la physique quantique et découvre comment Schrödinger a révolutionné notre compréhension des atomes et des molécules !
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Équipe enseignants Erwin Schrödinger
Sauter à un chapitre clé
| Né le | 12 août 1887 |
| Décédé | 4 janvier 1961 |
| Récompenses |
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| Connu pour |
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| Thèse | Sur l'effet de l'électricité sur la couche supérieure des isolateurs en milieu humide |
Erwin Schrödinger est né le 12 août 1887 à Vienne, en Autriche. Il est le seul enfant de Rudolf Schrödinger, un fabricant de tissus, et de Georgine Emilia Brenda (nom de jeune fille Bauer), issue d'une famille de peintres. Il grandit dans une famille intellectuelle où ses parents accordent une grande importance à son éducation et encouragent très tôt son intérêt pour les sciences et les mathématiques.
Schrödinger fréquente l'Akademisches Gymnasium de Vienne, où il perfectionne ses compétences en mathématiques et en physique. Après avoir obtenu son diplôme, il commence à étudier à l' université de Vienne en 1906, où il reçoit l'enseignement de professeurs renommés tels que Franz S. Exner et Friedrich Hasenöhrl. En 1910, Schrödinger obtient un doctorat en physique et travaille ensuite comme assistant d'Exner.
Pendant la Première Guerre mondiale, Schrödinger sert comme officier dans l'armée autrichienne. Une fois la guerre terminée, il retourne à l'université de Vienne et s'habilite en 1920. Dans les années qui suivent, Schrödinger enseigne dans différentes universités, notamment à l'université de Stuttgart, à l'université de Breslau, à l'université de Zurich, à l'université de Berlin et à l'université d'Oxford.
Fig. 1. Erwin Schrödinger en 1933.
Pendant son séjour à Zurich, de 1921 à 1927, il développe sa célèbre équation de Schrödinger, qui lui vaudra plus tard le prix Nobel. Ce travail révolutionnaire a jeté les bases de la mécanique ondulatoire et a fondamentalement changé la compréhension des atomes et des molécules.
La carrière universitaire de Schrödinger l'a mené dans différents pays et l'a mis en contact avec de nombreux scientifiques importants de son époque, tels qu'Albert Einstein, Niels Bohr et Werner Heisenberg. Son influence scientifique et ses contributions à la mécanique quantique ont eu un impact durable sur la physique moderne et ont occupé une place importante dans l'histoire des sciences.
Erwin Schrödinger a épousé Annemarie Bertel en 1920, avec qui il a eu une fille, Ruth. Schrödinger était connu pour son mode de vie non conventionnel et a également eu des aventures extraconjugales.
Schrödinger était très ami avec Albert Einstein et les deux hommes ont entretenu une correspondance animée, échangeant des idées et des pensées sur la mécanique quantique et d'autres sujets scientifiques. Schrödinger est mort à Vienne le 4 janvier 1961.
L'expérience de pensée du chat de Schrödinger est l'un des exemples les plus célèbres pour illustrer les paradoxes de la mécanique quantique. Erwin Schrödinger a mis au point cette expérience pour souligner les problèmes d'interprétation des états quantiques.
Imagine qu'un chat se trouve dans une boîte verrouillée avec un échantillon radioactif, un compteur Geiger et une bouteille de poison mortel. Lorsque le compteur Geiger détecte la radioactivité, le poison est libéré et le chat meurt. Selon la mécanique quantique, le chat est maintenant dans un état où il est vivant et mort en même temps, tant que personne ne regarde dans la boîte. Seule l'observation permet de déterminer l'état du chat. Cette expérience montre les difficultés d'application de la mécanique quantique à des objets classiques comme les chats.
L'échantillon radioactif libère des radiations chaque fois qu'une désintégration radioactive se produit par hasard. Cela peut se produire immédiatement, après la fermeture de la boîte, ou bien plus tard, ou encore pas du tout.
Le chat de Schrödinger est une contribution importante au débat sur l'interprétation de la mécanique quantique. Il met en évidence les limites de la physique classique et permet de clarifier les concepts de superposition et d'effondrement de la fonction d'onde.
La pensée du chat de Schrödinger À l'origine, Schrödinger a mis au point cette expérience pour critiquer l'interprétation de Copenhague de la mécanique quantique prônée par Niels Bohr et Werner Heisenberg.
L 'équation de Schrödinger est une équation fondamentale de la mécanique quantique qui décrit le temps cours des systèmesquantiques . Elle permet de déterminer lafonction d' onde de unsystème departicules et de calculer ainsi les probabilités de certains résultats de mesure, tels que la position ou l' élan. Cette équation a révolutionné la compréhension des atomes et des molécules et constitue aujourd'hui un outil central de la physique et de la chimie modernes.
\[i \hbar \frac{∂^2 \psi}{∂t} = -\frac{\hbar^2}{2m}. \frac{∂^2\psi}{∂ x^2} + V \psi\]
Où i est le nombre imaginaire \(\sqrt{-1}\), \(\hbar\) est la constante de Planck réduite (constante de Planck divisée par \(2 \pi\), \(\psi\) est la fonction d'onde de Schrödinger de la particule, m est la masse de la particule, x est la position de la particule, et V est l'énergie potentielle influençant la particule.
La composante \(i \hbar \frac{∂ \psi}{∂t}\) est l'énergie totale de la particule, qui reste constante dans le temps. L'énergie totale est composée de deux types d'énergie, décrits dans le côté droit de l'équation : l'énergie cinétique (\(-\frac{\hbar^2}{2m}\)) et l'énergie potentielle (\(V \psi\)).
Un exemplebien connu d' application de l ' équation de Schrödinger est l 'atome d'hydrogène . L' équation permet de calculer ladistribution desélectrons autour de lenoyau et l'énergie lesétats de l'atome . Ces résultats sont fondamentaux pour comprendre les liaisons atomiques et les réactions chimiques. L 'équation de Schrödinger est également utilisée dans d'autres domaines de la physique, comme laphysique des solides , pour décrire les électrons dans les solides ou l' optique quantique pour étudier les quanta de lumière (photons).
Erwin Schrödinger a reçu le prix Nobel de physique en 1933, en même temps que Paul Dirac. Les deux scientifiques ont été récompensés pour leurs travaux révolutionnaires sur la mécanique quantique, en particulier pour la mécanique ondulatoire développée par Schrödinger et la théorie relativiste des électrons développée par Dirac. Leurs travaux ont jeté les bases de la compréhension moderne de la physique quantique et de la description des particules subatomiques.
C'est en 1933 que le prix a été décerné pour la première fois pour des travaux en mécanique quantique.
Le prix Nobel a donné à Erwin Schrödinger une reconnaissance internationale et a confirmé l'importance de son travail pour le développement de la physique moderne. Après avoir obtenu le prix Nobel, il a poursuivi ses recherches et enseigné dans diverses universités. Son influence sur la science s'étend bien au-delà de ses propres recherches, car nombre de ses étudiants et collègues ont également apporté des contributions significatives à la physique et à la chimie.
Erwin Schrödinger a développé son modèle atomique sur la base de l'équation de Schrödinger qu'il a formulée. Contrairement aux modèles atomiques précédents, comme celui de Niels Bohr, le modèle de Schrödinger considère les électrons comme des ondes entourant le noyau atomique. Cette approche ondulatoire et mécanique a conduit à une description plus précise des atomes et de leurs états énergétiques et a permis de prédire les liaisons et les réactions chimiques.
Schrödinger était fasciné par la beauté des mathématiques et considérait les équations mathématiques décrivant son modèle atomique comme une expression poétique de la nature.
Le modèle atomique de Schrödinger diffère des modèles précédents en ce qu' il prend en compte la mécanique quantique et la nature ondulatoire des électrons. Alors que le modèle de Bohr décrit les électrons comme des particules qui orbitent autour du noyau selon des trajectoires fixes, le modèle de Schrödinger suppose que les électrons se répartissent comme des ondes autour du noyau. Cette approche permet une description plus précise des atomes et de leurs propriétés et a changé notre compréhension de la matière à un niveau fondamental.
Bien qu'Erwin Schrödinger n'ait pas fait d'inventions concrètes au sens classique du terme, ses travaux théoriques ont contribué de manière décisive au développement de la mécanique quantique. Son équation de Schrödinger et le modèle atomique qui en découle sont des éléments fondamentaux de la physique et de la chimie modernes. En outre, la célèbre expérience de pensée du chat de Schrödinger a permis de faire avancer le débat sur l'interprétation de la mécanique quantique.
Les travaux théoriques de Schrödinger ont eu des répercussions considérables sur les technologies modernes. La mécanique quantique est aujourd'hui un outil central dans de nombreux domaines, tels que la recherche sur les matériaux, la nanotechnologie et l'informatique quantique. Les idées de Schrödinger ne présentent donc pas seulement un intérêt académique, mais ont également des applications pratiques qui façonnent notre vie quotidienne et les technologies du futur.
Les travaux de Schrödinger ont également influencé la biologie, notamment grâce à son livre "Qu'est-ce que la vie ?" paru en 1944, dans lequel il examine le rôle des molécules et des lois physiques dans la formation et le fonctionnement des êtres vivants. Ce livre a inspiré de nombreux biologistes et physiciens, notamment James Watson et Francis Crick, les codécouvreurs de la structure de l'ADN.
Dans son livre"Qu'est-ce que la vie ?", Schrödinger a proposé une hypothèse connue sous le nom de "conscience de Schrödinger". Selon Schrödinger, la conscience est un phénomène qui découle de la structure physique et des activités du cerveau. Il a soutenu que la conscience n'est pas une entité distincte ou une force mystérieuse, mais plutôt une propriété émergente de systèmes biologiques complexes. En d'autres termes, la conscience est le résultat des interactions et des calculs complexes qui se produisent dans le cerveau.
Schrödinger considérait la conscience comme un processus de haut niveau qui ne peut pas être entièrement expliqué par les seules approches réductionnistes. Il pensait qu'elle était enracinée dans les principes fondamentaux de la mécanique quantique, en particulier le concept de superposition et l'idée que les particules peuvent exister dans plusieurs états simultanément.
Il a proposé que la conscience émerge de la superposition quantique des activités neuronales dans le cerveau. Selon Schrödinger, ces états superposés donnent lieu à des expériences subjectives, à des pensées et à la conscience de soi. Il a suggéré que la conscience est un état cohérent et unifié qui émerge lorsque les processus quantiques au sein du cerveau atteignent un certain seuil de complexité.
Il est important de noter que les idées de Schrödinger sur la conscience étaient théoriques et spéculatives, et qu'elles ont fait l'objet d'un débat et d'une exploration continus au sein de la communauté scientifique.
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Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
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