波動力學誕生百年紀念

100 年前的今天。**埃爾溫・薛丁格(Erwin Schrödinger)於 1926 年 1 月 27 日將論文 〈Quantisierung als Eigenwertproblem (Erste Mitteilung)〉(〈量子化作為本徵值問題(第一報)〉)投稿至《Annalen der Physik》(《物理學年鑑》)——這篇工作日後徹底改變了我們理解自然的方式。

在這篇論文中,他提出波動力學,並寫下如今以他命名的核心方程:薛丁格方程(Schrödinger equation)。這個方程很快成為量子力學的數學基礎與中心語言。更重要的是,透過「以波為核心」的觀點,薛丁格展示:氫原子的允許能階會自然地從方程中出現,並因此能夠解釋氫原子光譜線的來源。也因此,這篇論文常被視為「波動力學的誕生」。

薛丁格的方法,為原子尺度的物理系統提供了一條全新的描述路徑:將允許的能量視為某個波動方程的本徵值(eigenvalues)。在這套框架裡,經典物理中「粒子沿著確定軌跡運動」的圖像,被由精確數學定律支配的波函數(wavefunction)所取代,從而開啟了理解物質與輻射的嶄新方式。

這篇論文後來於同一份期刊《Annalen der Physik》在 1926 年 3 月 13 日正式刊出,象徵波動力學正式進入科學文獻並站上舞台。

而在接下來的 1926 年數月裡,薛丁格更是迅速推進這套理論。他進一步證明:自己的波動力學與**海森堡的矩陣力學(matrix mechanics)**在深層意義上其實是等價的——兩種看似截然不同的形式主義,描述的卻是同一個量子現實。隨後他在同一年內發表的一系列後續論文中,逐步建立起新量子理論更完整的數學結構與解釋力,並以當時前所未有的清晰度成功預測原子光譜。【📸:薛丁格原始論文的首頁。來源:Annalen der Physik(1926),公有領域掃描檔。】