Erwin Schrödinger – fizyk, którego kot przesłonił równanie

Gdyby urządzić plebiscyt na najbardziej znane zwierzę w historii nauki, kot Schrödingera miałby duże szanse wygrać z psami Pawłowa i muszkami owocowymi genetyków. Jest tylko jeden kłopot: Erwin Schrödinger nie przeszedł do historii fizyki dzięki kotu. Kot był późniejszą metaforą, właściwie intelektualną prowokacją. Prawdziwą rewolucję zrobił dziewięć lat wcześniej, kiedy w 1926 roku, pracując w Zurychu, stworzył matematyczny aparat mechaniki falowej i równanie pozwalające opisywać zachowanie układu kwantowego. W świecie atomów było to mniej więcej tym, czym równania Newtona stały się wcześniej dla ruchu planet i spadających jabłek – nowym językiem opisu rzeczywistości. Za rozwój tej formy teorii atomu Schrödinger otrzymał w 1933 roku, wspólnie z Paulem Dirakiem, Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Równanie ważniejsze od kota

Urodził się 12 sierpnia 1887 roku w Wiedniu, studiował fizykę i matematykę na tamtejszym uniwersytecie, a po wojnie jego kariera prowadziła przez Jenę, Stuttgart, Wrocław i Zurych aż do Berlina, gdzie w 1927 roku objął katedrę po Maksie Plancku. To już był ścisły olimp europejskiej fizyki. Tymczasem sama mechanika kwantowa dopiero rodziła swój dziwny język: Heisenberg budował mechanikę macierzową, Born nadawał funkcji falowej interpretację probabilistyczną, Bohr próbował wyjaśnić, co z tego wszystkiego wynika, a Einstein coraz bardziej podejrzliwie patrzył na świat, w którym prawdopodobieństwo zaczynało zastępować klasyczną pewność. Równanie Schrödingera stało się jednym z fundamentów tego nowego gmachu, bo pozwalało obliczać funkcję falową układu i śledzić jej ewolucję.

I tu warto rozprawić się z najbardziej uporczywym nieporozumieniem. Kiedy Schrödinger w 1935 roku zamknął w myślowym pudełku kota, substancję promieniotwórczą, licznik i truciznę, nie próbował przekonywać świata, że prawdziwy kot jest dosłownie jednocześnie żywy i martwy. Przeciwnie – doprowadzał pewną interpretację mechaniki kwantowej do groteskowej skrajności, aby pokazać problem powstający wtedy, gdy zasady działające w mikroświecie bez namysłu przeniesiemy na przedmioty makroskopowe. W tym samym okresie wprowadził także pojęcie Verschränkung – „splątania”, które dziś należy do centralnego słownika fizyki kwantowej. Kot miał więc prowokować do myślenia, nie zastępować myślenie.

Dwa razy uciekał przed tym samym systemem

Biografia Schrödingera przestała być historią gabinetów i równań w 1933 roku. Po przejęciu władzy przez nazistów zrezygnował z prestiżowej posady w Berlinie i wyjechał do Anglii, ponieważ nie akceptował polityki nowego reżimu i prześladowania żydowskich uczonych. Nie został stamtąd wypędzony ze względu na pochodzenie – wyjechał z własnej decyzji politycznej, co w tamtym momencie wymagało czegoś więcej niż naukowego rozsądku. Po kilku latach popełnił jednak błąd, który historia lubi wykorzystywać dla pokazania człowiekowi jego złudzeń: w 1936 roku wrócił do Austrii i objął profesurę w Grazu. Dwa lata później nastąpił Anschluss i III Rzesza przyszła za nim.

Jego zachowanie po Anschlussie nie pasuje przy tym do wygładzonej biografii niezłomnego uczonego. W marcu 1938 roku opublikowano jego pojednawcze wobec nowego reżimu oświadczenie – według Uniwersytetu Wiedeńskiego być może wymuszone – w którym próbował odciąć się od wcześniejszej postawy. Nic mu to nie dało. Odebrano mu honorową profesurę w Wiedniu, później usunięto także z uczelni w Grazu, a we wrześniu ponownie uciekł, tym razem przez Belgię i Szwajcarię. Historia Schrödingera jest przez to ciekawsza od pomnikowej wersji: pokazuje nie tylko odwagę, lecz również strach, kompromis i złudzenie, że z dyktaturą można jeszcze coś wynegocjować.

Dublin, czyli fizyk zaczyna pytać o życie

Bezpieczną przystań znalazł ostatecznie w Irlandii. Éamon de Valera zaprosił go do powstającego Dublin Institute for Advanced Studies i Schrödinger spędził tam kilkanaście lat. W 1943 roku w Trinity College Dublin wygłosił trzy wykłady pod wspólnym tytułem „Czym jest życie?”, z których powstała wydana rok później książka. Fizyk zaczął w niej pytać, jak materia biologiczna potrafi przechowywać dziedziczną informację i utrzymywać porządek. Posługiwał się między innymi ideą „aperiodycznego kryształu”, a jego rozważania wywarły później znaczący wpływ na rozwój biologii molekularnej i zainteresowanie fizyków problemem dziedziczenia. Polskie wydanie ukazało się jako „Czym jest życie? Fizyczne aspekty żywej komórki. Umysł i materia. Szkice autobiograficzne”.

Schrödinger wrócił do Austrii dopiero w 1956 roku, a zmarł w Wiedniu 4 stycznia 1961 roku. Zostawił po sobie kota, który podbił kulturę masową, lecz przede wszystkim równanie, bez którego trudno wyobrazić sobie współczesną fizykę atomową, chemię kwantową czy znaczną część technologii wyrastających z mechaniki kwantowej. I właśnie tutaj kryje się piękna ironia jego losu. Popkultura zapamiętała metaforę. Nauka żyje równaniem.

Dlaczego warto o nim pamiętać?

Bo Schrödinger przypomina o czymś, co w nauce zdarza się częściej, niż sugerują szkolne podręczniki: największe odkrycie nie zawsze daje prostą odpowiedź – czasem daje lepszy język do zadawania pytań. Jego równanie pomogło zbudować mechanikę kwantową, kot podważał zbyt łatwe interpretacje tej teorii, a „Czym jest życie?” przeniosło fizyka na teren biologii. W jednej biografii spotykają się więc matematyka, filozofia, polityczne wygnanie i pytanie o samą naturę życia. To już zdecydowanie więcej niż historia pewnego nieszczęśliwego kota.

Ciekawostki

• Rok 1926 był dla Schrödingera niezwykłym naukowym przyspieszeniem – opublikował serię prac tworzących podstawy mechaniki falowej.
• W 1933 roku otrzymał Nagrodę Nobla wspólnie z Paulem Dirakiem „za odkrycie nowych, płodnych form teorii atomowej”.
• Eksperyment z kotem pojawił się dopiero w 1935 roku i był związany z debatą wywołaną przez paradoks Einsteina–Podolskiego–Rosena.
• Schrödinger w tym samym okresie ukuł termin oznaczający splątanie kwantowe – zjawisko fundamentalne dziś także dla rozwijających się technologii kwantowych.
• Jego wykłady „Czym jest życie?” odbyły się w Trinity College Dublin w lutym 1943 roku i zgromadziły niezwykle liczną jak na trudny temat publiczność.

Józef Michałek – Radio Awangarda