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BIOGRAPHIES DE GRANDS SCIENTIFIQUES
Schrodinger Erwin Rudolf Joseph Alexander. Biographie d'un scientifique
Annuaire / Biographies de grands scientifiques
Le physicien autrichien Erwin Rudolf Joseph Alexander Schrödinger est né le 12 août 1887 à Vienne. Son père, Rudolf Schrödinger, était propriétaire d'une fabrique de toiles cirées, aimait la peinture et s'intéressait à la botanique. Enfant unique, Erwin a fait ses études primaires à la maison. Son premier professeur fut son père, que Schrödinger qualifiera plus tard « d'ami, de professeur et de compagnon infatigable ». En 1898, Schrödinger entre au Gymnase académique, où il est le premier étudiant en grec, latin, littérature classique, mathématiques et physique. Au cours de ses années de lycée, Schrödinger a développé un amour pour le théâtre. En 1906, il entra à l'Université de Vienne et l'année suivante commença à assister aux cours de physique de Friedrich Hasenerl, dont les brillantes idées firent une profonde impression sur Erwin. Après avoir soutenu sa thèse de doctorat en 1910, Schrödinger devient assistant du physicien expérimental Franz Exner au 2e Institut de physique de l'Université de Vienne. Il a occupé ce poste jusqu'au déclenchement de la Première Guerre mondiale. En 1913, Schrödinger et K. W. F. Kohlrausch reçoivent le prix Heitinger de l'Académie impériale des sciences pour leurs recherches expérimentales sur le radium. Pendant la guerre, Schrödinger a servi comme officier d'artillerie dans une garnison provinciale située dans les montagnes, loin de la ligne de front. Utilisant son temps libre de manière productive, il a étudié la théorie générale de la relativité d'Albert Einstein. Après la fin de la guerre, il retourne au 2e Institut de physique de Vienne, où il poursuit ses recherches sur la relativité générale, la mécanique statistique (traitant de l'étude des systèmes constitués d'un très grand nombre d'objets en interaction, comme les molécules de gaz ) et la diffraction des rayons X. Parallèlement, Schrödinger mène des recherches expérimentales et théoriques approfondies sur la théorie des couleurs et la perception des couleurs. En 1920, Schrödinger épouse Annemaria Bertel, le couple n'aura pas d'enfant. La même année, Schrödinger se rend en Allemagne, où il devient assistant de Max Wien à l'Université d'Iéna, mais quatre mois plus tard, il devient professeur associé à l'Université de technologie de Stuttgart. Après un semestre, il quitte Stuttgart et occupe brièvement un poste de professeur à Breslau (aujourd'hui Wroclaw, Pologne). Schrödinger a ensuite déménagé en Suisse et y est devenu professeur titulaire, ainsi que le successeur d'Einstein et de Max von Laue au Département de physique de l'Université de Zurich. A Zurich, où Schrödinger séjourne de 1921 à 1927, il s'occupe principalement de thermodynamique et de mécanique statistique et de leur application pour expliquer la nature des gaz et des solides. Intéressé par un large éventail de problèmes physiques, il suit également les progrès de la théorie quantique, mais ne s'intéresse à ce domaine qu'en 1925, date à laquelle paraît la revue favorable d'Einstein sur la théorie ondulatoire de la matière de Louis de Broglie. La théorie quantique est née en 1900 lorsque Max Planck a proposé une conclusion théorique sur la relation entre la température d'un corps et le rayonnement émis par ce corps, une conclusion qui avait longtemps échappé aux autres scientifiques. Puis Einstein, Niels Bohr, Ernest Rutherford "ont joué un rôle" dans cette théorie. Une nouvelle caractéristique essentielle de la théorie quantique apparaît en 1924 lorsque de Broglie émet une hypothèse radicale sur la nature ondulatoire de la matière : si les ondes électromagnétiques, comme la lumière, se comportent parfois comme des particules (comme l'a montré Einstein), alors les particules, comme un électron , dans certaines circonstances, peuvent se comporter comme des vagues. Dans la formulation de de Broglie, la fréquence correspondant à une particule est liée à son énergie, comme dans le cas d'un photon (une particule de lumière), mais l'expression mathématique de de Broglie était une relation équivalente entre la longueur d'onde, la masse de la particule et son vitesse (momentum). L'existence des ondes électroniques a été prouvée expérimentalement en 1927 par Clinton J. Davisson et Lester G. Germer aux États-Unis et J.P. Thomson en Angleterre. Impressionné par les commentaires d'Einstein sur les idées de de Broglie, Schrödinger a tenté d'appliquer la description des ondes des électrons à la construction d'une théorie quantique cohérente, sans rapport avec le modèle inadéquat de l'atome de Bohr. En un sens, il entendait rapprocher la théorie quantique de la physique classique, qui a accumulé de nombreux exemples de description mathématique des ondes. La première tentative, faite par Schrödinger en 1925, se solda par un échec. Les vitesses des électrons dans la théorie de Schrödinger étaient proches de la vitesse de la lumière, ce qui nécessitait l'inclusion de la théorie de la relativité restreinte d'Einstein et la prise en compte de l'augmentation significative de la masse d'électrons prédite par celle-ci à des vitesses très élevées. L'une des raisons de l'échec du scientifique est qu'il n'a pas pris en compte la présence d'une propriété spécifique de l'électron, aujourd'hui connue sous le nom de spin (la rotation d'un électron autour de son propre axe, comme une toupie), qui à cette époque était peu connu. Schrödinger a fait sa prochaine tentative en 1926. Cette fois, les vitesses des électrons ont été choisies par lui si petites que la nécessité d'impliquer la théorie de la relativité a disparu d'elle-même. La deuxième tentative a été couronnée par la dérivation de l'équation d'onde de Schrödinger, qui donne une description mathématique de la matière en termes de fonction d'onde. Schrödinger a appelé sa théorie la mécanique ondulatoire. Les solutions de l'équation d'onde étaient en accord avec les observations expérimentales et ont eu un effet profond sur le développement ultérieur de la théorie quantique. Peu de temps avant cela, Werner Heisenberg, Max Born et Pascual Jordan ont publié une autre version de la théorie quantique, appelée mécanique matricielle, qui décrivait les phénomènes quantiques à l'aide de tableaux d'observables. Ces tableaux sont des ensembles mathématiques ordonnés d'une certaine manière, appelés matrices, sur lesquels, selon des règles connues, diverses opérations mathématiques peuvent être effectuées. La mécanique matricielle permettait également de s'accorder avec les données expérimentales observées, mais contrairement à la mécanique ondulatoire, elle ne contenait aucune référence spécifique aux coordonnées spatiales ou temporelles. Heisenberg a particulièrement insisté sur l'abandon de toute représentation visuelle simple ou de tout modèle au profit des seules propriétés qui pourraient être déterminées par l'expérience. Schrödinger a montré que la mécanique ondulatoire et la mécanique matricielle sont mathématiquement équivalentes. Désormais connues sous le nom de mécanique quantique, ces deux théories ont fourni la base commune tant attendue pour décrire les phénomènes quantiques. Beaucoup de physiciens préféraient la mécanique ondulatoire, car son appareil mathématique leur était plus familier, et ses concepts semblaient plus « physiques » ; les opérations sur les matrices sont plus lourdes. En 1927, Schrödinger, à l'invitation de Planck, devient son successeur au Département de physique théorique de l'Université de Berlin. Peu de temps après que Heisenberg et Schrödinger aient développé la mécanique quantique, P. A. M. Dirac a proposé une théorie plus générale qui combinait des éléments de la théorie de la relativité restreinte d'Einstein avec l'équation d'onde. L'équation de Dirac est applicable aux particules se déplaçant à des vitesses arbitraires. Le spin et les propriétés magnétiques de l'électron découlaient de la théorie de Dirac sans aucune hypothèse supplémentaire. De plus, la théorie de Dirac prédisait l'existence d'antiparticules, telles que le positon et l'antiproton, des jumeaux de particules de charges électriques opposées. En 1933, Schrödinger et Dirac ont reçu le prix Nobel de physique "pour leur découverte de nouvelles formes productives de théorie atomique". Lors de la cérémonie de présentation, Hans Pleyel, membre de l'Académie royale des sciences de Suède, a rendu hommage à Schrödinger pour "avoir créé un nouveau système de mécanique valable pour le mouvement des atomes et des molécules". Selon Pleyel, la mécanique ondulatoire fournit non seulement "une solution à un certain nombre de problèmes de physique atomique, mais aussi une méthode simple et pratique pour étudier les propriétés des atomes et des molécules et est devenue un puissant stimulant pour le développement de la physique". Avec Einstein et de Broglie, Schrödinger était parmi les opposants à l'interprétation de Copenhague de la mécanique quantique (ainsi nommée en reconnaissance des mérites de Niels Bohr, qui a beaucoup fait pour le développement de la mécanique quantique ; Bohr a vécu et travaillé à Copenhague), parce qu'il était rebuté par son manque de déterminisme. L'interprétation de Copenhague est basée sur la relation d'incertitude de Heisenberg, selon laquelle la position et la vitesse d'une particule ne peuvent pas être connues exactement en même temps. Plus la position de la particule est mesurée avec précision, plus la vitesse est incertaine, et vice versa. Les événements subatomiques ne peuvent être prédits que sous forme de probabilités de divers résultats de mesures expérimentales. Schrödinger a rejeté la vision de Copenhague des modèles d'onde et corpusculaire comme «supplémentaires», coexistant avec l'image de la réalité, et a continué à rechercher une description du comportement de la matière en termes d'ondes uniquement. Cependant, il échoua sur cette voie et l'interprétation de Copenhague devint dominante. En 1933, le scientifique quitte le Département de physique théorique de l'Université de Berlin après l'arrivée au pouvoir des nazis, pour protester contre la persécution des dissidents et, en particulier, contre l'agression dans la rue d'un de ses assistants, un Juif par nationalité. D'Allemagne, Schrödinger est allé en tant que professeur invité à Oxford, où peu de temps après son arrivée, on a appris qu'il avait reçu le prix Nobel. En 1936, malgré les inquiétudes quant à son avenir, Schrödinger accepte l'offre et devient professeur à l'Université de Graz en Autriche, mais en 1938, après l'annexion de l'Autriche par l'Allemagne, il est contraint de quitter ce poste, fuyant vers l'Italie. Acceptant l'invitation, il a ensuite déménagé en Irlande, où il est devenu professeur de physique théorique à l'Institut de recherche fondamentale de Dublin et est resté à ce poste pendant dix-sept ans, faisant des recherches en mécanique ondulatoire, statistiques, thermodynamique statistique, théorie des champs, et surtout en général. relativité. Après la guerre, le gouvernement autrichien a tenté de persuader Schrödinger de retourner en Autriche, mais il a refusé alors que le pays était occupé par les troupes soviétiques. En 1956, il accepte la chaire de physique théorique à l'Université de Vienne. Ce fut le dernier poste qu'il occupa dans sa vie. Toute sa vie, il a été un amoureux de la nature et un randonneur passionné. Parmi ses collègues, Schrödinger était connu comme une personne fermée et excentrique qui avait peu de personnes partageant les mêmes idées. Dirac décrit ainsi l'arrivée de Schrödinger au prestigieux congrès Solvay à Bruxelles : "Toutes ses affaires tiennent dans un sac à dos. Il ressemblait à un clochard, et il a fallu beaucoup de temps pour convaincre la réceptionniste avant qu'il n'emmène Schrödinger dans une chambre d'hôtel." Schrödinger était profondément intéressé non seulement par les aspects scientifiques mais aussi philosophiques de la physique et a écrit plusieurs études philosophiques à Dublin. Réfléchissant sur les problèmes d'application de la physique à la biologie, il émet l'idée d'une approche moléculaire de l'étude des gènes, l'exposant dans le livre Qu'est-ce que la vie ? influencé plusieurs biologistes, dont Francis Crick et Maurice Wilkins. Schrödinger a également publié un volume de sa poésie. Il prend sa retraite en 1958, à l'âge de soixante et onze ans, et meurt trois ans plus tard, le 4 janvier 1961, à Vienne. En plus du prix Nobel, Schrödinger a reçu de nombreux prix et distinctions, dont la médaille d'or Matteucci de l'Académie nationale italienne des sciences, la médaille Max Planck de la Société allemande de physique et a reçu l'Ordre du mérite du gouvernement allemand. Schrödinger était docteur honoris causa des universités de Gand, Dublin et Édimbourg, était membre de l'Académie pontificale des sciences, de la Royal Society de Londres, de l'Académie des sciences de Berlin, de l'Académie des sciences de l'URSS, de l'Académie des sciences de Dublin et de la Académie des sciences de Madrid. Auteur : Samin D.K.
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