埃爾溫·薛丁格 Erwin Schrödinger

by陳小泉 -
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摘要

埃爾溫·薛丁格（Erwin Schrödinger）是量子力學的先驅之一，最著名的是提出「薛丁格方程式」和「薛丁格貓」的思想實驗。他生於維也納，成長於科學家庭，並從小顯示出對自然界的強烈好奇心。薛丁格的私人生活充滿爭議，引發了關於道德與權力等議題的討論。儘管如此，他的學術貢獻對量子力學領域有深遠影響，並成為當代物理學的重要基礎之一。

薛丁格報告

說起「薛丁格」，你大概會想到那隻「又死又活的貓」——但如果你真的走進他的家，會發現牠其實是一隻狗。根據女兒回憶，薛丁格一家住在都柏林時，養了一隻名叫 Burschie 的柯利牧羊犬。他是一個喜歡狗、熱愛詩、討厭納粹、教課穿毛衣的人——還順手發明了現代量子力學的基礎方程式。

童年與宇宙

1887 年，埃爾溫·薛丁格 (Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger) 出生於維也納一個科學宅世家。他的父親既是陶瓷布廠商，也是植物學家，母親則是無宗教熱情的路德教家庭出身。小薛丁格從小就不是普通人：他叫姑姑 Minnie 扮演地球，自己當月亮繞她跑，還口述日記請她幫忙抄，記下自己的「宇宙觀」和心情。這個講日記給人寫的習慣，他保持了一輩子。

愛、滑雪與失去的職位

長大後的薛丁格成了維也納大學的風雲人物，卻也遇上人生滑鐵盧——不，是別人滑雪摔了他的人生：好友蒂林因摔斷腿逃過兵役，順勢拿走原本屬於薛丁格的教職。薛丁格一度想轉行經營家族生意，全因愛上了富家女 Felicie Krauss，卻被對方媽媽嫌棄是「自由思想窮小子」，戀情告吹。

夫妻與非夫妻的量子人生

1920 年，他與 Anny Bertel 結婚，一場天主教、一場福音派，儀式滿點，但婚姻形式鬆散。Anny 曾說：「與金絲雀生活容易些，但我更喜歡賽馬」——意即這段關係，總是動態、不安分。

薛丁格與 Anny 各自有情人，他與女性親密往來從不遮掩。最知名的是 Hilde March，她是朋友的妻子，後來與他生下一女 Ruth。

都柏林時期：複雜的家庭關係與爭議行為

1933 年，納粹黨在德國掌權，薛丁格選擇離開德國，並搬至英國牛津，隨後定居愛爾蘭都柏林。這一時期的政治環境是他離開德國的背景之一。在都柏林，薛丁格與安妮和希爾德共同生活，形成了一個不尋常的家庭安排。除了這段關係，他還與政治活動家 Sheila May 建立了情感聯繫，並與一名化名為 Kate Nolan 的女性生下女兒 Linda，後來 Linda 也被納入薛丁格的家庭中撫養。

薛丁格的私人生活中存在一些爭議，特別是他與年輕女性的互動。這些行為和事件成為薛丁格生平中的爭議點，並在學術界和傳記研究中引發了不同的解釋與觀點。


波與方程式：讓電子跳探戈

我們再回到那隻不存在的貓，與真正存在的電子。

1925 年，薛丁格在蘇黎世與彼得·德拜有場精彩對話。德拜對他說：「既然你說電子是波，那為什麼不寫個方程式來描述它們的波動行為？」——這句話擊中他內心的某處。薛丁格開始動筆，想找出描述電子波動的數學語言。

他試過寫相對論版，但失敗，後來退一步寫出非相對論版本，成功解出氫原子的能階——完美對應實驗數據。這個偏微分方程後來成為量子力學的基石，也就是我們今天所知的「薛丁格方程式」。

這條方程式告訴我們一個反直覺的事實：電子不是「在哪裡」，而是「可能在哪裡」。他給電子找了一個「居住的機率」，彷彿為這個無形小東西鋪了一條通往現實的波浪大道。

教學、登山與不修邊幅

薛丁格的講課不用講義，思路清晰又生動。學生們喜歡他——儘管他有時穿著短袖毛衣搭領結參加正式會議，看起來像是誤闖進物理界的電器修理工。他熱愛登山、詩歌與自然，在冰冷的方程式世界裡，始終保有一顆浪漫心靈。

他不在任何一個盒子裡

薛丁格的理論徹底改變我們對微觀世界的理解，但他的人生也像一場無人觀測的實驗。愛情是疊加態，家庭是多重軌道，他選擇拒絕政權、離開制度，甚至在情感與倫理間游移不定。

他創造了那隻貓的理論，卻從不打算讓自己關進盒子。不論你怎麼看這個人——天才、浪子、爭議人物——他都從未活得單一明確。

或許，他的生活，就是最「薛丁格式」的表現：既是，也不是；在，也不在。

 

從實驗室逃逸的浪漫主義者

薛丁格不喜歡當今我們以為的那種「理科腦」。他鄙視繁瑣的符號操弄，也不認同哥本哈根學派「電子沒有確定狀態，只有觀測才決定它存在」的詮釋。雖然他自己寫出了可以計算電子在哪裡的方程式，但當別人拿這套理論來說「觀測會改變世界」，他就不開心了。

這才有了那隻貓——那不是薛丁格的發明，而是一種抗議。他說：你們一直說量子系統沒被觀測就可以「又是 A 又是 B」，那我問你們，如果一個貓關在盒子裡，有一個量子機制來決定牠死或活——你也要說牠在沒打開盒子前，是又死又活嗎？這太荒謬了。

他提出這個思想實驗，是要反對量子物理裡某些過度詮釋的說法，特別是玻爾的哥本哈根詮釋。結果事與願違，全世界都記住了那隻貓，卻忘了他的本意是說「這樣不合理」——你可以說，他製造了一個比自己還紅的 meme，而且是反對自己的 meme。

「量子波動方程式」的誕生：繪出不確定的藍圖

量子物理的前期奠基，有兩條主線。一條是海森堡的「矩陣力學」——抽象、難算、沒直覺；另一條是薛丁格的「波動力學」——圖像明確、可視化、有公式美感。

1926 年，薛丁格發表〈定態與時間依賴的波動方程式〉（正名：薛丁格方程式），一口氣解釋了氫原子的能階，還成功預測電子不會像行星一樣掉進原子核。這是劃時代的突破，因為它把電子看成一種「機率雲」，而不是小球。這就像你突然發現人其實不是站在地球上的一個點，而是隨時可能分布在整個房間裡——哪裡亮，哪裡就是你出現機率高的地方。

這個觀點不只重塑了我們對物質世界的看法，還成為今天所有量子力學課程的開場白。只要你學過「ψ（psi）波函數」，你就跟他有過一面之緣。

薛丁格 = 牛頓 + 魯迅 + 露營玩家？

某種程度上，他的科學工作和人生態度，是混合了三種極端的性格模板：

  1. 牛頓式的深度與孤僻：薛丁格在山中小屋中完成革命性方程式，與牛頓在鄉下躲瘟疫時發明微積分如出一轍。他們都從孤獨裡生出劃時代的東西。
  2. 魯迅式的筆鋒與抗爭：他對納粹說不，對學術權威說不，對哥本哈根說不。用一隻死貓逼你想通世界邏輯，這不就很魯迅嗎。
  3. 露營玩家式的生活流：他追求自然、簡約、不修邊幅，最喜歡爬山、溜狗、寫詩，並熱衷於自製生理學教材。這樣的人，今天應該會用戶外帳篷寫 paper。

他一生寫過科學、寫過哲學、寫過詩，也寫過一整本《生命是什麼？》（What is Life?）的書，間接影響了 DNA 雙股結構的發現者沃森與克里克。他曾說：「物理學無法解釋意識，但物理學的終點必須是意識。」

最後，他選擇靜靜離開

二戰結束後，薛丁格被邀請到愛爾蘭都柏林成立高等研究院。他接受了，搬到一個遠離歐陸紛爭的地方，過著幾乎與世無爭的生活。他教書、寫書、種花、聽鳥鳴，偶爾還會批評一下當代物理搞得太虛玄。雖然他不再處在主流學術前線，但他不介意。他早已經講過：「我不是在尋找某種最終的真理，而是在尋找讓我不那麼困惑的說法。」

他不是一個英雄式的人物。比起愛因斯坦那種橫跨政治、科學與傳奇的大格局，薛丁格更像一位閒雲野鶴型的哲學家物理學家。他不想證明誰錯，他只想找到讓世界說得通的方法。當他發現世界變得說不通，他就造一隻貓，放進盒子裡，然後問你：「這樣還說得通嗎？」

他 1961 年在奧地利病逝，沒有留下什麼光輝的遺言。只留下了一句話：

"I don't like it, and I'm sorry I ever had anything to do with it."

他說的是量子力學。

這可能是一位開創者最誠實的反省——他參與了一場革命，寫出了歷史，但後來他發現，這場革命帶我們走向的世界，並不是他想像的那個世界。

單字卡

  • 薛丁格的貓 (Schrödinger's Cat): 薛丁格設計思想實驗批評量子詮釋，指出貓處於又活又死的荒謬狀態，主張波函數不能代表現實。
  • Copenhagen Interpretation: 主流量子觀點，認為觀察前系統處於多種狀態疊加，觀察後才定態，薛丁格設計貓來質疑它。
  • 量子疊加 (Quantum Superposition): 未觀察時系統可同時存在多狀態，薛丁格的貓正是活與死並存的例子，突顯這種特性。
  • 波函數 (Wave Function): 量子系統狀態的數學表達式，其平方代表粒子在某處出現的機率。
  • 薛丁格方程式 (Schrödinger Equation): 描述量子狀態隨時間演化的核心方程，類似牛頓第二定律在經典物理的地位。
  • 薛丁格方程式：發想背景 (Schrödinger Equation: Background): 薛定諤受德拜與哈密頓的波動-力學類比啟發，設計出這個量子方程。

 

參考資料

 

後記

原本只是想針對「薛丁格的貓」做個整理，然後順便做個簡單的人物介紹。但是人就是複雜，光是他的感情世界瞬間就讓我頭暈目眩，最後讓我決定將他的情感的部分從文章中刪除一大半。「哪些議題能講不講，講了會有好處嗎? 」最後決定，還是讓文章回到他的成就以及對於科學的觀點，才不會讓整個題目失焦。雖然我們無法將人的行為與道德觀與該人切割，我們卻可以將燈光照在他的亮點，保留適當的陰影或許才是好的。
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陳小泉

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