1913年与R.W.F.科尔劳施合写了关于大气中镭 A（即Po）含量测定的实验物理论文，为此获得了奥地利帝国科学院的海廷格奖金。第一次世界大战期间，他服役于一个偏僻的炮兵要塞，利用闲暇研究理论物理学。战后他回到第二物理研究所。1920年移居耶拿，担任M.维恩的物理实验室的助手。
1925年底到1926年初，薛定谔在A.爱因斯坦关于单原子理想气体的量子理论和L.V.德布罗意的物质波假说的启发下，从经典力学和几何光学间的类比，提出了对应于波动光学的波动力学方程，奠定了波动力学的基础。他最初试图建立一个相对论性理论，得出了后来称之为克莱因—戈登方程（见场方程）的波动方程，但由于当时还不知道电子有自旋，所以在关于氢原子光谱的精细结构的理论上与实验数据不符。以后他又改用非相对论性波动方程——以后人们称之为薛定谔方程——来处理电子,得出了与实验数据相符的结果。1926年1～6月,他一连发表了四篇论文，题目都是《量子化就是本征值问题》，系统地阐明了波动力学理论。在此以前，德国物理学家W.K.海森堡、M.玻恩和E.P.约旦于1925年7～9月通过另一途径建立了矩阵力学。1926年3月,薛定谔发现波动力学和矩阵力学在数学上是等价的,是量子力学的两种形式，可以通过数学变换,从一个理论转到另一个理论。
薛定谔起初试图把波函数解释为三维空间中的振动，把振幅解释为电荷密度,把粒子解释为波包。但他无法解决“波包扩散”的困难。最后物理学界普遍接受了玻恩提出的波函数的几率解释。
1927年～1933 年接替 M.普朗克 ，任柏林大学物理系主任。因纳粹迫害犹太人，1933年离德到澳大利亚、英国、意大利等地。1939年转到爱尔兰，在都柏林高级研究所工作了17年。1956年回维也纳，任维也纳大学荣誉教授。1924年，L.V.德布罗意提出了微观粒子具有波粒二象性，即不仅具有粒子性，同时也具有波动性。在此基础上，1926年薛定谔提出用波动方程描述微观粒子运动状态的理论，后称薛定谔方程，奠定了波动力学的基础，因而与P.A.M.狄拉克共获1933 年诺贝尔物理学奖。1944年 ，薛定谔著《生命是什么》一书，试图用热力学、量子力学和化学理论来解释生命的本性。这本书使许多青年物理学家开始注意生命科学中提出的问题，引导人们用物理学、化学方法去研究生命的本性，使薛定谔成为蓬勃发展的分子生物学的先驱。 1956年，薛定谔返回维也纳大学物理研究所，获得奥地利政府颁发的第一届薛定谔奖。1957年他一度病危。1961年1月4日，他在奥地利的阿尔卑巴赫山村病逝。

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