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你知道薛定谔除了是量子力学的奠基人之一,还是一位深邃的哲学家吗?
他不仅在科学上有着杰出的贡献,还对生命和宗教等问题有着独到而深刻的思考。
今天,我们通过介绍薛定谔的人生经历、对科学、生命和宗教的看法,来展示他作为大科学家背后的哲学智慧和思维方式。
让你更多地了解薛定谔这位伟大而有趣的科学家,也能启发你对科学、生命和宗教等问题有自己独到而深刻的思考。
本文共计12987字
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人生经历
薛定谔(Erwin Schrödinger)于1887年8月12日出生于奥地利维也纳,父亲是油布和防水布工厂主,母亲是维也纳科技大学教授的女儿。他从小就表现出对自然科学和数学的兴趣和天赋,他在维也纳大学学习物理和数学,并在1910年取得博士学位。
他曾经在大学期间用数学方法解决了一个园艺问题,给他的父亲和他的朋友弗兰茨·弗里梅尔留下了深刻的印象。他也曾经用物理原理来分析音乐和色彩的关系,展现了他对艺术的热爱和才华。
1914年第一次世界大战爆发后,薛定谔参加了奥匈帝国军队,在意大利战线服役。战争期间,他仍然坚持进行物理研究,并与爱因斯坦等物理学家保持通信。他曾经在战壕里写信给爱因斯坦,讨论相对论和统计力学的问题。他也曾经在炮火中读过德布罗意的论文,受到了物质波假说的启发。
1918年战争结束后,他先后在耶拿大学、斯图加特大学、布雷斯劳大学和苏黎世大学任教。
1920年,薛定谔与安娜玛丽·贝特尔结婚。他们没有孩子,但他们有着开放的婚姻关系,薛定谔曾与多位女性有过恋情,并生下了几个私生子女。这些恋情并没有影响他与妻子的感情,他们一直相互支持和尊重。
在任教期间,薛定谔也曾经遇到过一些有趣或有意思的事情。例如,他曾经用自己的衣服做实验,来验证热辐射定律。他也曾经用自己的眼睛做实验,来观察色彩混合的效果。他还曾经用自己的声音做实验,来模拟原子核的振动。
1926年,薛定谔在苏黎世大学提出了薛定谔方程,创立了波动力学。这是量子力学的一个重要分支,为原子和分子结构的理解提供了新的工具。同年,他与海森堡共同获得了德国物理协会颁发的马克斯·普朗克奖章。
薛定谔是基于古典力学和几何光学之间的类比,以及德布罗意的物质波假说来提出波动力学方程的。而且他没有其他人的帮助,而是凭借自己的想象力和直觉来完成这一创举的。他获得马克斯·普朗克奖章是因为他发现了在原子理论中很有用的新形式,即波动力学,为量子力学的发展做出了重大贡献。
1933年,在纳粹党夺取政权后,薛定谔离开德国,移居英国牛津,在牛津大学担任访问学者,并于同年获得诺贝尔物理学奖,与狄拉克共享。薛定谔获得诺贝尔奖是因为他发现了薛定谔方程,为量子力学奠定了坚实的基础。他与狄拉克共享是因为狄拉克也发现了一个描述电子运动的方程,即狄拉克方程,这个方程是相对论性的,并且与薛定谔方程等价。
1934年,他应邀前往普林斯顿大学访问,与爱因斯坦等物理学家进行了交流和合作。薛定谔在普林斯顿大学主要讨论了量子力学的基础问题,尤其是波函数塌缩和测量问题。他与爱因斯坦、玻尔、海森堡、狄拉克、冯·诺伊曼等人参加了一次历史性的会议,即第五届索尔维会议,这次会议被称为“量子力学的哥本哈根解释之战”。
在这次会议上,薛定谔表达了他对哥本哈根诠释的不满和批判,他认为哥本哈根诠释是一种不完备和不自洽的理论,它忽略了物理现象背后的因果关系和确定性。他认为波函数只是我们对系统知识的一种描述,而不是系统本身的状态。
他认为量子力学只能给出系统可能发生什么,而不能给出系统实际发生了什么。他认为存在着一些未知的隐变量或潜在机制,可以使得系统的行为变得可预测和可解释。他试图寻找这样的隐变量或机制,但没有成功。
薛定谔在会议上与玻尔和海森堡进行了激烈的辩论,他们分别代表了哥本哈根诠释的两个主要支持者。玻尔认为波函数代表了我们对系统的知识,而非系统本身的状态。玻尔认为量子力学是一种完备和自洽的理论,它揭示了自然界本身的不确定性和概率性。玻尔认为不存在任何隐变量或潜在机制,可以使得系统的行为变得可预测和可解释。玻尔试图用互补原理来解释和理解量子现象,但没有成功。
海森堡认为波函数代表了我们对系统可能性的分布,而非系统本身的状态。海森堡认为量子力学是一种完备和自洽的理论,它揭示了自然界本身的不确定性和概率性。海森堡认为不存在任何隐变量或潜在机制,可以使得系统的行为变得可预测和可解释。海森堡试图用不确定性原理来解释和理解量子现象,但没有成功。
薛定谔在会议上也与爱因斯坦进行了友好而深入的交流,他们分别代表了统一场论的两个主要倡导者。爱因斯坦与薛定谔有着相似的观点和态度,他们都对哥本哈根诠释持有怀疑和批判的态度,他们都认为量子力学是一种不完备和不自洽的理论,它忽略了物理现象背后的因果关系和确定性。他们都认为存在着一些未知的隐变量或潜在机制,可以使得系统的行为变得可预测和可解释。他们都试图寻找这样的隐变量或机制,但没有成功。
爱因斯坦与薛定谔也有着不同的观点和态度,他们分别代表了相对论和量子力学的两个主要创始人。爱因斯坦认为波函数是系统本身的状态,而非我们对系统的知识。爱因斯坦认为量子力学是一种不完备但自洽的理论,它揭示了自然界本身的不确定性和概率性。爱因斯坦认为存在着一些未知的隐变量或潜在机制,可以使得系统的行为变得可预测和可解释。爱因斯坦试图用局域性原理来解释和理解量子现象,但没有成功。
薛定谔在会议上展示了他对量子力学的深刻理解和独到见解,也展示了他对科学哲学的浓厚兴趣和独立思考。他与会议上的其他物理学家进行了有益而有趣的交流和讨论,推动了量子力学的发展和深化。他虽然没有能够说服哥本哈根诠释的支持者,也没有能够找到隐变量或潜在机制,但却为后来的物理学家提供了一些启示和借鉴,例如贝尔不等式、隐变量理论、多世界诠释等。
1938年,德奥合并发生后,薛定谔因为反对纳粹主义而被迫离开奥地利,迁往爱尔兰都柏林,在那里建立了理论物理学院并担任主任。他除了量子力学之外,还涉足生命科学、宗教哲学等领域,并出版了《生命是什么?》等著作。
薛定谔写《生命是什么?》的起因是为了探索生命现象的物理基础和原理,以及生命起源和进化的可能性和机制。他除了这本书还写过《生命的秩序》、《我的世界观》、《科学与人类主义》等书,分别讨论了生命的统一性和多样性、自然界的统一性和协调性、科学与宗教之间的关系以及人类主义和道德的理解。
1956年,薛定谔返回维也纳,在维也纳大学理论物理研究所教书直到去世。他因患肺结核于1961年1月4日逝世于维也纳,并被埋在阿尔卑巴赫。在返回维也纳期间,薛定谔发生过一些比较大的事情。
例如,他曾经拒绝了苏联科学院院士的聘请,并表示自己不愿意去苏联访问或工作。他也曾经参加过一次国际会议,并在会上发表了关于量子力学和宇宙论的演讲。他还曾经遭到过一次汽车事故,并在医院住了几个月。
他在医院期间,仍然保持了对科学的兴趣和热情,他曾经用自己的手指做实验,来验证量子力学的不确定性原理。他也曾经用自己的眼睛做实验,来观察光的偏振现象。他还曾经用自己的耳朵做实验,来听取声音的多普勒效应。
1961年1月4日,薛定谔因患肺结核而逝世于维也纳,享年73岁。他死后被埋在阿尔卑巴赫,他的墓碑上刻着以他命名的薛定谔方程。他在临终前,曾经对他的妻子说:“我很幸运,我有一个美好的人生,我做了很多有趣和有意义的事情,我遇到了很多优秀和友好的人们,我对我的一切感到满足和感激。”
薛定谔是一位幸运的人,他有一个美好的人生,他做了很多有趣和有意义的事情,他遇到了很多优秀和友好的人们,他对自己的一切感到满足和感激。他也是一位勇敢的人,他在面对战争、疾病、迫害等困难时,都没有放弃自己的信念和追求,而是坚持了下来,并且保持了对科学和生活的热爱和乐观。他用自己的智慧和才华,为人类文明留下了宝贵的遗产。
科学贡献
薛定谔是20世纪最杰出的物理学家之一,他不仅在量子力学领域做出了划时代的贡献,还对生命科学、相对论、统一场论等领域有着深刻的见解和探索。他的思想涉及了科学、哲学、文化、宗教等多个层面,展现了他对科学的热爱和对世界的好奇。
1、科学的贡献
(1) 提出了薛定谔方程,创立了波动力学,为量子力学奠定了坚实的基础。
薛定谔方程是描述物理系统的量子态随时间演化的偏微分方程,是量子力学的基础方程之一。薛定谔方程可以用来计算原子、分子、固体等微观系统的能级、波函数、概率分布等物理量,也可以用来描述宏观系统甚至整个宇宙的量子行为。薛定谔方程揭示了物质的波粒二象性,即物质既具有粒子性又具有波动性,这是与经典物理学完全不同的新奇现象。
薛定谔在1925年提出了薛定谔方程,他受到了德布罗意的物质波假设和哈密顿力学的启发,试图将经典力学中描述粒子运动的哈密顿-雅可比方程推广到描述波动运动的偏微分方程。他首先考虑了一维自由粒子的情况,得到了一个类似于波动方程的形式,然后将其推广到三维空间和任意势场中。
他用这个方程成功地解释了氢原子光谱中存在着类似于玻尔模型中轨道角动量量子化的现象,并且得到了更精确和更普遍的结果。他还发现了氢原子中存在着不同轨道角动量下相同能级的简并现象,并用自旋-轨道耦合来解释了这种现象。他还用这个方程预言了氢原子中存在着精细结构和超精细结构,并与实验结果相符合。
薛定谔方程开创了波动力学这一新领域,与海森堡创立的矩阵力学并列为量子力学的两大支柱。两种理论虽然表述方式不同,但却是等价的,都可以用来描述量子系统的状态和演化。薛定谔方程具有直观性和普适性,可以很容易地推广到多粒子系统和复杂系统中,并且可以与经典力学建立联系。薛定谔方程为量子力学奠定了坚实的基础,并为后来发展出来的量子场论、量子统计力学、量子化学、凝聚态物理等领域提供了重要的工具。
(2)设计了薛定谔猫思想实验,展示了量子力学的奇异性和悖论性
薛定谔猫是薛定谔在1935年提出的一个思想实验,用来说明量子力学中的测量问题和波函数坍缩问题。
这个实验设想有一只猫被关在一个密封的盒子里,盒子里还有一个放射性物质、一个几何计数器、一个继电器和一瓶毒气。放射性物质有一半的概率在一定时间内衰变,如果衰变了,就会触发几何计数器,然后通过继电器打开毒气瓶,使猫死亡;如果没有衰变,就不会有任何动作,猫则存活。在这个时间内,没有人打开盒子观察猫的状态,那么根据量子力学,放射性物质的衰变状态是一个叠加态,即同时处于衰变和未衰变的状态。那么根据量子力学的线性性和波函数的叠加原理,猫的状态也应该是一个叠加态,即同时处于死亡和存活的状态。只有当有人打开盒子观察猫的状态时,波函数才会坍缩到一个确定的本征态,即猫死或猫活。
薛定谔猫思想实验展示了量子力学中的奇异性和悖论性,引发了人们对量子力学的本质和解释的深入思考和讨论。这个实验涉及到了量子力学与经典力学、微观世界与宏观世界、客观现实与主观观察等方面的冲突和矛盾。
不同的量子力学解释对这个实验有不同的理解和态度,例如哥本哈根诠释认为波函数代表了我们对系统的知识,而非系统本身的状态;多世界诠释认为每次测量都会导致宇宙分裂出不同的分支,每个分支都有一个确定的结果;隐变量诠释认为波函数不是系统的完全描述,而是存在着一些未知的隐变量来决定系统的状态等。薛定谔猫思想实验至今仍然是物理学和哲学中最具争议和吸引力的话题之一。
(3) 发展了波动力学绘景,提供了一种描述物理系统的状态和演化的方式
波动力学绘景是薛定谔在1926年提出的一种描述物理系统的状态和演化的方式,与海森堡提出的矩阵力学绘景和冯·诺伊曼提出的算符力学绘景并列为量子力学中三种主要的绘景之一。波动力学绘景使用波函数作为系统状态的数学表示,使用薛定谔方程作为系统演化的动力学方程。波动力学绘景具有直观性和普适性,可以很容易地推广到多粒子系统和复杂系统中,并且可以与经典力学建立联系。
波动力学绘景中,物理量用厄米算符来表示,其本征值对应于可能测得的结果,其本征态对应于物理量的确定值。波函数可以用物理量的本征态的线性组合来表示,其系数的模方表示测量到该本征值的概率。波函数随时间的演化由薛定谔方程决定,其形式为
$i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\psi=H\psi$
其中,$H$是哈密顿算符,$\psi$是波函数,$i$是虚数单位,$\hbar$是约化普朗克常数。薛定谔方程是一个线性齐次偏微分方程,保证了波函数的归一性和叠加原理。波函数的归一性意味着测量到某个物理量的概率之和为1,即
$\int|\psi|^2dV=1$
波函数的叠加原理意味着如果$\psi_1$和$\psi_2$都是薛定谔方程的解,那么任意线性组合$c_1\psi_1+c_2\psi_2$也是薛定谔方程的解,即
$i\hbar\frac{\partial}{\partial t}(c_1\psi_1+c_2\psi_2)=H(c_1\psi_1+c_2\psi_2)$
波动力学绘景中,物理量的期望值用波函数和算符的内积来表示,其形式为
$\langle A\rangle=\int \psi^*A\psi dV$
其中,$A$是物理量的算符,$\psi$是波函数。物理量的期望值随时间的演化由海森堡运动方程决定,其形式为
$\frac{d}{dt}\langle A\rangle=\frac{1}{i\hbar}\langle[A,H]\rangle+\langle \frac{\partial A}{\partial t}\rangle$
其中,$[A,H]$是泊松括号。海森堡运动方程描述了物理量算符随时间的变化,与经典力学中描述物理量随时间变化的哈密顿方程类似。
波动力学绘景给出了一种直观和通用的描述物理系统的状态和演化的方式,可以用来处理各种复杂和有趣的问题,例如原子结构、分子振动、固体能带、超导现象、激光原理等。波动力学绘景也可以与其他绘景相互转换,例如与矩阵力学绘景通过傅里叶变换相联系,与算符力学绘景通过幺正变换相联系。不同的绘景有不同的优势和适用范围,可以根据具体问题选择合适的绘景进行分析和计算。
(4)著有《生命是什么?》
薛定谔试图用物理和化学理论来解释生命的本质,为分子生物学的发展起到了启发作用。
《生命是什么?》是薛定谔在1944年出版的一本科普书,是他在都柏林三一学院讲授的一系列公开课的基础上写成的。这本书是薛定谔对生命科学的一次尝试和探索,也是他对物理学和生物学之间的联系和相互影响的一次思考和展示。这本书被认为是20世纪最重要和最有影响力的科学著作之一,它不仅引发了分子生物学的革命,还启发了许多其他领域的研究和发展。
在这本书中,薛定谔提出了一个重要的问题:生命以什么为食?
他指出,生命系统必须从外界吸收负熵(即有序度),以维持其高度有序的状态,并抵抗热力学第二定律所导致的无序化趋势。他认为,生命系统是一种特殊的开放系统,能够利用外界能量源来创造并保持其内部结构和功能。
他还提出了一个有趣的假设:生命系统可能存在着一种“阿普尔顿结构”,即一种能够把负熵存储在其中的物理结构,类似于晶体,但又不同于晶体,因为它能够进行自我复制。他推测,这种结构可能是由某种具有规则排列的分子组成的。
这本书直接启发了后来发现DNA双螺旋结构的三位科学家——詹姆斯·沃森、弗朗西斯·克里克和莫里斯·威尔金斯。他们都承认,他们在阅读了这本书后,对生命的本质和遗传机制有了新的认识和兴趣,并开始了他们的研究。他们在1953年发表了著名的论文,揭示了DNA的双螺旋结构,证明了DNA就是薛定谔所设想的“阿普尔顿结构”,是生命的物质基础和遗传信息的载体。这一发现开启了分子生物学的新时代,为生命科学的进步奠定了基础。
《生命是什么?》这本书不仅影响了分子生物学的发展,还影响了其他领域,例如信息论、人工智能、复杂性科学等。这本书展示了薛定谔对生命现象的深刻洞察和广阔视野,也展示了他作为一个物理学家,对其他学科的关注和贡献。
薛定谔对于生命是什么的理解,并不局限于分子层面或物理层面,而是涉及到更广泛和更深刻的层面。他认为,生命不仅是一种物质现象,也是一种精神现象。他认为,生命不仅有着客观存在,也有着主观意义。他认为,生命不仅受到自然规律的制约,也受到自由意志的支配。他认为,生命不仅是一种个体的状态,也是一种群体的状态。他认为,生命不仅是一种现实的事实,也是一种理想的追求。
他在他的著作《思想与物质》《我的世界观》《心灵与物质》等中,阐述了他对生命的这些理解和看法。他试图用物理学和哲学的知识和方法,来探索和解释生命的本质和意义。他试图用科学和人文的视角,来审视和评价生命的价值和目标。他试图用理性和感性的思维,来表达和欣赏生命的美丽和奇妙。
薛定谔对于生命是什么的理解,显示了他对自然界和人类社会的敏锐观察和深刻洞察,也显示了他对科学和文化的广博涉猎和深厚修养。他不仅是一个杰出的物理学家,也是一个博学的哲学家。他不仅是一个创造性的科学家,也是一个感性的艺术家。他不仅是一个理性的思想家,也是一个有情的人类主义者。他是一个真正的生命巨匠,对生命的理解和赞美做出了不可磨灭的贡献。
(5)探讨了广义相对论和统一场论的问题
薛定谔试图把引力理论推广为一个包含所有相互作用的理论,虽然没有成功,但表现了他对科学统一性的追求。
薛定谔不仅对量子力学感兴趣,也对相对论感兴趣。他在1920年代就开始研究广义相对论,试图解决其中的一些难题,例如宇宙学常数问题、奇点问题、时空度规问题等。
他在1930年代转向了统一场论的研究,试图把引力理论推广为一个包含所有相互作用(包括电磁相互作用)的理论。他认为,存在着一个更深层次的物理实在,可以用一个单一的场来描述,而所有的物理现象都是这个场的不同方面或表现。
他尝试了多种方法来构建这样一个理论,例如使用不同维度或不同度规的时空、使用更高阶或非线性的场方程、使用更一般或更对称的坐标变换等。他与爱因斯坦和其他物理学家进行了广泛的交流和讨论,也发表了多篇论文和专著来阐述他的观点和结果。
然而,薛定谔的统一场论并没有取得预期的成功。他所提出的理论都存在着各种各样的问题和困难,无法与实验数据相符合或给出新的预测。他也没有能够解决量子力学与相对论之间的矛盾和不协调。他在晚年对自己的工作感到失望和沮丧,认为自己走上了一条错误的道路。他在1961年去世后不久,标准模型开始建立起来,成为描述基本粒子和相互作用的最成功的理论,而统一场论则逐渐失去了研究的热度和活力。
薛定谔的统一场论虽然没有成功,但却表现了他对科学统一性的追求和对物理学本质的探索。他试图用一个简单而优美的理论来解释所有的自然现象,这是物理学家的共同梦想。他的工作也为后来的物理学家提供了一些启示和借鉴,例如卡卢扎-克莱因理论、非线性场论、规范场论等。他的思想也影响了其他领域,例如数学、哲学、宗教等。他是一个真正的科学巨匠,对科学的发展做出了不可磨灭的贡献。
(6) 思考和贡献了科学哲学的问题
薛定谔的思考包括他对量子力学的统计解释、不确定性原理、量子测量、量子穿隧效应等问题的见解和观点。
薛定谔不仅是一个杰出的物理学家,也是一个深刻的哲学家。他对科学哲学有着浓厚的兴趣和独到的见解,尤其是对量子力学所涉及的哲学问题。他在他的著作和演讲中,经常讨论和分析这些问题,并提出了自己的观点和态度。
对于量子力学的统计解释,薛定谔持有怀疑和批判的态度。他不认同波函数是系统本身的状态,而只是我们对系统知识的一种描述。他不满意量子力学只能给出系统可能发生什么,而不能给出系统实际发生了什么。他不接受这种描述忽略了系统内部的因果关系和确定性。他寻求一些未知的隐变量或潜在机制,来使得系统的行为变得可预测和可解释。但他没有找到这样的隐变量或机制。
对于不确定性原理,薛定谔也持有怀疑和批判的态度。他认为不确定性原理只是我们测量技术的局限性,而不是自然界本身的属性。他认为我们不能因为我们不能同时精确测量一个粒子的位置和动量,就断言这个粒子没有同时具有确定的位置和动量。他认为这种断言是一种逻辑错误和哲学上的投降。他努力寻找更好的测量方法或更深入的理论,来克服这种局限性。
对于量子测量,薛定谔更持有怀疑和批判的态度。他认为量子测量是一个没有得到妥善解决的问题,因为它涉及到了观察者和被观察者之间的相互作用和影响。他认为当我们对一个量子系统进行测量时,我们不仅改变了系统的状态,也改变了我们自己的状态。他认为这种改变是不可逆的,因为我们无法恢复系统和我们自己的原始状态。他认为这种改变导致了一个矛盾,即我们既是观察者又是被观察者,既是主体又是客体。他认为这种矛盾暴露了量子力学的不一致性和不完备性。
对于量子穿隧效应,薛定谔同样持有怀疑和批判的态度。他认为量子穿隧效应是一种违反常识和经典物理学的现象,因为它允许一个粒子穿过一个高于其能量的势垒,而不需要消耗任何能量。他认为这种现象是不可能的,因为它违反了能量守恒定律和因果律。他认为这种现象只是我们对波函数的错误理解和误用,因为我们把波函数当成了粒子本身,而忽略了波函数只是概率波而非物质波。他认为我们应该用更合理和更符合实际的方式来解释和理解这种现象。
薛定谔对科学哲学的问题思考和贡献了许多有价值和有影响的观点和见解。他用他的智慧和勇气挑战了量子力学中一些普遍接受但又难以理解和接受的概念和原理。他用他的创造力和想象力提出了一些新颖但又合理和有意义的假设和设想。他用他的批判性和开放性与其他物理学家和哲学家进行了广泛和深入的交流和讨论。他对科学哲学的问题做出了重要而持久的贡献。
科学观点
薛定谔对科学有着自己的观点和理念,他认为科学是一种探索自然界的方法和态度,它可以帮助人类认识和改造世界。他认为科学是一种创造性的活动,它需要物理学家有着想象力和直觉,以及对美的追求。他认为科学是一种统一的知识体系,它可以用简洁和优美的数学公式来描述自然现象。他认为科学是一种不断发展和变化的知识体系,它需要物理学家有着开放和批判的精神,以及对新事物的好奇和探索。
薛定谔认为科学是一种探索自然界的方法和态度,它可以帮助人类认识和改造世界。他说:“科学是一种对自然界的探索,它不仅是一种知识,而且是一种行为。科学不仅是一种理论,而且是一种实践。科学不仅是一种描述,而且是一种干预。”他认为科学的目的是发现自然界的规律和原理,并用它们来解释和预测现象,以及利用它们来创造和改善人类的生活条件。他说:“科学是人类最伟大的成就之一,它使我们能够了解自然界的奥秘,并利用它们来造福人类。”
薛定谔认为科学是一种创造性的活动,它需要物理学家有着想象力和直觉,以及对美的追求。他说:“物理学家不仅是一个计算者,而且是一个梦想者。他不仅要用数学来表达自然现象,而且要用想象力来创造新的概念和模型。”
他认为物理学家要有敏锐的直觉,能够捕捉到自然界中隐藏的线索和暗示,并用它们来构建新的理论。他说:“直觉是物理学家最重要的工具之一,它可以帮助我们发现自然界中存在的模式和对称性,并用它们来指导我们的思考。”
他还认为物理学家要有对美的追求,能够欣赏自然现象中所体现出来的美感,并用它们来评价自己的理论。他说:“美是物理学家最重要的标准之一,它可以帮助我们判断我们的理论是否正确和完善。一个美丽的理论往往也是一个真实和有效的理论。”
薛定谔认为科学是一种不断发展和变化的知识体系,它需要物理学家有着开放和批判的精神,以及对新事物的好奇和探索。他说:“科学是一种动态的知识体系,它不断地修正和完善自己,以适应新的观察和实验。”
他认为物理学家要有敢于质疑和挑战的勇气,能够对自己和他人的理论进行严格的检验和评估,并用实证来支持或否定它们。他说:“批判是物理学家最重要的品质之一,它可以帮助我们发现我们的理论中的错误和缺陷,并用事实来证明或反驳它们。”
他还认为物理学家要有对新事物的好奇和探索,能够不断地寻求新的问题和答案,并用创新的方法来解决它们。他说:“好奇是物理学家最重要的动力之一,它可以帮助我们发现自然界中的奥秘,并用创造性的方法来解决它们。”
薛定谔对科学哲学的问题思考和贡献了许多有价值和有影响的观点和见解。他用他的智慧和勇气挑战了量子力学中一些普遍接受但又难以理解和接受的概念和原理。他用他的创造力和想象力提出了一些新颖但又合理和有意义的假设和设想。他用他的批判性和开放性与其他物理学家和哲学家进行了广泛和深入的交流和讨论。他对科学哲学的问题做出了重要而持久的贡献。
除了对量子力学的哲学问题,薛定谔还对其他科学哲学的问题感兴趣,例如科学方法、科学理论、科学发现、科学革命、科学进步等。他在他的著作《自然与希腊人》《科学与人文主义》《思想与物质》《我的世界观》等中,阐述了他对这些问题的看法和思考。
他认为,科学是一种探索自然界规律的活动,它需要用实验来检验理论,也需要用理论来指导实验。
他认为,科学理论是一种对自然现象的概括和简化,它需要用数学语言来表达,也需要用逻辑推理来证明。
他认为,科学发现是一种创造性的过程,它需要用想象力来构造假设,也需要用直觉来选择方向。
他认为,科学革命是一种范式转换的过程,它需要用勇气来挑战权威,也需要用智慧来建立新体系。
他认为,科学进步是一种不断逼近真理的过程,它需要用批判性来修正错误,也需要用开放性来接受新知。
薛定谔对科学哲学的问题有着深刻而独特的见解,他不仅从一个物理学家的角度,也从一个哲学家的角度,对科学进行了全面而深入的分析和评价。他不仅关注科学本身,也关注科学与其他领域(例如文化、宗教、道德等)之间的关系和影响。他不仅展示了自己对科学的热爱和敬畏,也展示了自己对科学的批判和反思。他是一个真正的科学哲学家,对科学哲学的发展做出了重大而持久的贡献。
科学思想
薛定谔对科学的观点并不是凭空而来,而是基于他对自然界的深刻洞察和独特思想。他在提出和发展波动力学时,受到了多方面的启发和影响,其中包括古典力学和几何光学之间的类比、德布罗意的物质波假说、哈密顿力学和拉格朗日力学之间的等价性、哥本哈根解释和玻恩统计解释等。
薛定谔受到了古典力学和几何光学之间的类比的启发,提出了波动力学方程。他注意到,在古典力学中,哈密顿-雅可比方程可以用来描述一个粒子在给定位势下的运动轨迹,而在几何光学中,同样的方程可以用来描述一束光线在给定折射率下的传播路径。
这个类比使他联想到,如果将粒子看作是一种波动现象,那么也许可以用一个类似于哈密顿-雅可比方程的方程来描述它们。于是,他将德布罗意提出的物质波假说代入哈密顿-雅可比方程中,得到了一个新的方程,即薛定谔方程。这个方程可以用来描述任何微观粒子在任何位势下的波动行为,并且可以推导出原子、分子、固体等系统中所观察到的量子现象。
薛定谔受到了哥本哈根解释和玻恩统计解释的不满,设计了薛定谔猫思想实验,质疑了波函数塌缩和测量问题。他认为哥本哈根解释中所提出的波函数塌缩是一种人为而非自然的过程,它违背了波动力学的连续性和确定性。
他认为玻恩统计解释中所提出的概率解释是一种不完备而非基本的描述,它掩盖了微观粒子的真实状态和本质。 为了表达他的不满和质疑,他设计了一个将量子力学中的随机性和不确定性放大到宏观世界中的思想实验,即薛定谔猫。他试图用这个实验来说明,如果将哥本哈根解释和玻恩统计解释应用到宏观世界中,就会导致荒谬和矛盾的结果,比如一个既死又活的猫。
薛定谔受到了哈密顿力学和拉格朗日力学之间的等价性,以及海森堡矩阵力学和波动力学之间的等价性的影响,发展了波动力学绘景。
他注意到,在古典力学中,哈密顿力学和拉格朗日力学是两种等价的表述方式,它们可以用相同的数学结构来描述物理系统的状态和演化。
他也注意到,在量子力学中,海森堡创立的矩阵力学和他自己创立的波动力学是两种等价的表述方式,它们可以用相同的数学结构来描述物理系统的状态和演化。
于是,他发展了一种新的表述方式,即波动力学绘景。在这种绘景中,物理系统的状态由波函数表示,而物理量由哈密顿算符表示。波函数随时间变化,而哈密顿算符不随时间变化。这种绘景可以用来简化一些计算,并且可以与其他绘景相互转换。
薛定谔是一位对科学有着深刻看法和独特思想的物理学家,他在量子力学方面做出了杰出的贡献,并且对其他领域也有着广泛的兴趣和见解。
他认为科学是一种探索自然界的方法和态度,它可以帮助人类认识和改造世界;科学是一种创造性的活动,它需要物理学家有着想象力和直觉,以及对美的追求;科学是一种统一的知识体系,它可以用简洁和优美的数学公式来描述自然现象;科学是一种不断发展和变化的知识体系,它需要物理学家有着开放和批判的精神,以及对新事物的好奇和探索。
他在提出和发展波动力学时,受到了多方面的启发和影响,其中包括古典力学和几何光学之间的类比、德布罗意的物质波假说、哈密顿力学和拉格朗日力学之间的等价性、哥本哈根解释和玻恩统计解释等。
他提出了薛定谔方程,创立了波动力学;设计了薛定谔猫思想实验,展示了量子力学的奇异性和悖论性;发展了波动力学绘景,提供了一种描述物理系统的状态和演化的方式。薛定谔的科学观和思想对后来的物理学家和科学家有着深远的影响,他被誉为量子力学的奠基人之一,也被认为是20世纪最伟大的物理学家之一。
薛定谔对科学哲学的问题思考和贡献了许多有价值和有影响的观点和见解。他用他的智慧和勇气挑战了量子力学中一些普遍接受但又难以理解和接受的概念和原理。他用他的创造力和想象力提出了一些新颖但又合理和有意义的假设和设想。他用他的批判性和开放性与其他物理学家和哲学家进行了广泛和深入的交流和讨论。他对科学哲学的问题做出了重要而持久的贡献。
科学与宗教
薛定谔对宗教有着开放而包容的态度。他认为宗教信仰是一种个人的选择,不应该被强加或干涉。他认为宗教哲学是一种对人类存在和意义的探索,可以与科学相互补充,而不是相互排斥。
薛定谔在宗教方面运用了他的哲学思想和思维方式。他不满足于单一的宗教观念,而是广泛地研究了不同的宗教传统和文化,试图从中发现共同的真理和智慧。他认为,不同的宗教只是人类对于神秘现象的不同表达方式,而不是绝对的真理或权威。他尊重每一种宗教的价值和贡献,但也批判每一种宗教的局限和缺陷。他主张用理性和经验来检验宗教信条,而不是盲目地接受或拒绝。他也主张用比较和对话的方式来促进不同宗教之间的理解和沟通,而不是用争辩和斗争的方式来制造冲突和分裂。
例如,他在《我的世界观》一书中,阐述了他对基督教、佛教和印度教等不同宗教的看法,以及他自己的世界观。
他认为基督教过于强调个人的罪恶和救赎,而忽视了人类的团结和爱;佛教有着深刻的智慧和慈悲,但也有着消极和逃避的倾向;印度教有着丰富的神话和象征,但也有着复杂和混乱的体系。他引用了这些宗教中一些具有代表性或启发性的思想家或作品,如耶稣、保罗、奥古斯丁、康德、释迦牟尼、达摩、老子、孔子、《奥义书》、《摩诃婆罗多》等,并与之进行了批判性地对话。他指出了这些思想家或作品中存在的矛盾或困难,并提出了自己的见解或疑问。
他自己的世界观是一种泛神论,认为自然界是一个有机的整体,所有的存在都是神圣的表现,人类只是其中的一部分。
薛定谔在《科学与人类主义》一书中,讨论了科学与宗教之间的关系,以及他对人类主义和道德的理解。他认为科学与宗教并不冲突,而是从不同的角度来描述和解释自然界。科学可以提供客观的知识和方法,但不能提供价值和目的;宗教可以提供主观的信仰和意义,但不能提供事实和证据。他认为,科学和宗教都是人类对于自然界的理解和反映,都是人类精神的产物,都有其局限性和不确定性。他认为,科学和宗教都需要不断地更新和发展,以适应人类的需要和进步。他认为,科学和宗教都应该以人类的福祉为最高目标,而不是以自身的权威或利益为最高目标。
他认为人类主义是一种基于理性和同情的道德观,它既尊重个人的自由和尊严,又关注社会的公平和福利。他认为,人类主义是一种超越宗教或国家的普遍价值,它体现了人类的共同本性和理想。他认为,人类主义是一种动态的道德观,它不是一成不变的规则或原则,而是一种根据具体情境和条件来判断和行动的态度。他认为,人类主义是一种实践的道德观,它不是一种空洞的理论或说教,而是一种通过行动来体现和促进人类幸福的方式。
最后
通过介绍薛定谔的人生经历、对科学、生命和宗教的看法,我们可以看到他作为大科学家背后的哲学智慧和思维方式。
他不仅在科学上有着杰出的贡献,还是一位深邃的哲学家,他对科学、生命和宗教等问题有着独到而深刻的思考。
你对薛定谔和他的思想有什么看法?
你是否也想成为一个像他一样既有科学精神又有哲学智慧的人呢?
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