第四章學生化學發現的啟迪2(3 / 3)

1910年,薛定諤在哈澤諾爾指導下,獲得了博士學位。畢業後他幸運地留校擔任埃克斯納的助手。在這一時期,薛定諤受到了實驗科學方麵的嚴格訓練,獲得國家科學的大獎。哈澤諾爾和埃克斯納終於把薛定諤鑄造成了一位新的科學大師,就像他們的老師玻爾茲曼一樣。

經過幾次調動後,薛定諤最後落腳在瑞士風光美麗的旅遊城市蘇黎世,他的生命交響樂中最輝煌的主旋律開始了。但是溫馨恬靜的蘇黎世,並沒有成為科學家的世外桃源,物理學的黑色風暴開始席卷整個歐洲。

當盧瑟福發現原子結構以後,1913年他的學生玻爾把量子論與經典電磁理論結合,成功地提出了原子結構的量子理論,特別是用軌道量子化比較理想地解釋了實驗現象。

“玻爾理論是量子理論發展的一座裏程碑,後來,德國物理學家海森堡等人從原子光譜數據的內在聯係出發,建立了描述微觀粒子狀態的矩陣力學,才突破了理論上的舊格局。

薛定諤主要是在第一次世界大戰後開始關心原子結構問題的,他對玻爾的理論很不滿意。他一方麵應用玻爾量子論從事研究,一方麵試圖發展它、突破它。從1919~1923年,薛定諤涉足了原子結構的幾乎所有領域,取得了一係列掃清外圍障礙式的科研成果。他堅持認為,玻爾理論應作為某種本征值問題自然導出,但卻苦於無法找到適當的突破口。

1924年,法國物理學家德布羅意的波粒二象理論,為薛定諤建立波動力學打開了第一扇大門。而愛因斯坦從德布羅意的理論中悟出了真理,並發表了關於理想氣體量子統計的論文,這引起了薛定諤的注意。

從1926年1月26日到6月22日,薛定諤接連發表了6篇關於量子力學的論文,這些論文融玻爾理論、海森堡矩陣力學、哈密頓相似關係和德布羅意波理論為一爐,從而使波動力學成為一個有效的完整體係。

怎樣描述原子內部電子運動的狀況,從湯姆遜發現陰極射線粒子流即電子以後,一直困擾著物理學家。現在問題解決了,了解電子的運動狀況,隻要用薛定諤方程就可以解出。薛定諤方程對於核外電子的運動,如同牛頓三定律對於宏觀物體的運動一樣。這就是薛定諤方程的地位。

波動力學的問世,在物理學界引起了轟動,受到大多數物理學家的讚賞並得到廣泛運用。它不像矩陣力學那樣遭人冷遇,因為波動力學采用的是經典理論常用的偏微分方程描述方法和易於理解的概念,這是大多數物理學家所熟悉的。

薛定諤晚年一直致力於用量子力學來促使生物學和物理學的統一研究,用波動力學的最新成就和方法分析生命現象。1944年,薛定諤的《生命是什麼》一書出版。這本不足100頁的小冊子在科學界再次引起了“薛定諤轟動”,極大地推動了量子生物學的發展。

《生命是什麼》一書引起的轟動,不亞於18年前的波動力學方程的建立。作為量子力學創始人之一的薛定諤,提出用熱力學和量子力學研究生命的本質,預告了生物學革命新時代的黎明。《生命是什麼》的出版很快吸引了一大批年輕物理學家進入這個充滿勝利希望的前沿陣地。