Full resolution (TIFF) - On this page / på denna sida - Häfte 1. Jan. 1934 - O. Klein: Maxwells elektromagnetiska teori i den nyaste atomforskningens ljus
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
6 JAN. 1934
ELEKTROTEKNIK
befinner sig i ett stationärt tillstånd eller det närmast
angränsande tillståndet, ett så pass stort ingrepp, att
nian sedan icke mer kan tala om elektronens rörelse.
Nödvändigheten att gripa in vid ett försök är
särskilt kännetecknande för atomfysiken. Just emedan
man här har med så små objekt som möjligt att göra,
kan man icke få de upplysningar man behöver, utan
att gripa in så pass kraftigt i fenomenet, att man
aldrig kan tala om fenomenens objektiva existens i
samma mening som i den vanliga fysiken. Det är
sant, att en stjärna, när den iakttas, strängt taget
ändras, i det man ser den genom det ljus den
utsänder, och detta ljus i sin tur ger stjärnan en liten
rekyl. Men dessa ändringar spela ju icke den
minsta roll i förhållande till det man önskar veta om
stjärnan, dess läge på himlavalvet i ett givet
ögonblick. Här kan man bestämma allt det man önskar
utan något nämnvärt ingrepp, och man kan därför
även skaffa sig allt vad som behövs för att förutsäga
stjärnans kommande rörelser med så stor
noggrannhet som man kan önska. I atomernas värld däremot
står det ena försöket i allmänhet i ett
motsatsförhållande till andra försök; var gång man iakttar, ändrar
man, och det är icke så egendomligt, att man här
icke kan behålla den vanliga fysikens
orsaksbeskrivning utan blir tvungen att ersätta denna med en slags
statistik över atomprocesserna. Detta läge betyder,
som man så småningom har insett, icke någon gräns
for forskningen, i det den resignation, som man här
blir tvungen till, lämnar plats för lagbundenheter, som
icke på något annat sätt kunde förenas med den äldre
fysikens principer. Ett särskilt märkligt drag, som
man funnit plats för i den nya atommekaniken är en
egendomlig, utanför kraftbegreppet liggande
växelverkan mellan partiklar av samma slag. Det visar
sig sålunda, att en atom icke kan upptaga så många
elektroner som helst i varje egensvängning, utan
varje tillstånd tillåter i själva verket endast en
elektron. För att kunna uttrycka denna
lagbundenhet, som man efter dess upptäckare brukar beteckna
med namnet Paulis princip, är det vidare nödvändigt
att taga hänsyn till elektronens s. k. egenmagnetism,
som funnit ett tillfredsställande uttryck i den
anpassning av elektronens kvantmekanik till Einsteins
rela-tivitetsprincip, som Dirac åstadkommit. Jag skall
här påminna om, att sådana grundegenskaper hos
materien som kristallernas existens och möjligheten
av ferromagnetiska metaller på det närmaste hänga
samman med denna Paulis princip.
I samband med denna utveckling av
atommekaniken har problemet om själva den allmänna
Maxwellska teoriens anpassning till de nya fakta man stött
på vid utforskandet av atomerna blivit ett högst
aktuellt problem, som särskilt behandlats i ett arbete av
Heisenberg och Pauli. På samma sätt som man i
kvantmekaniken kan bibehålla de mekaniska
rörelseekvationerna men tvingas att tyda de ingående
storheterna symboliskt på ett sätt som finner sitt mest
åskådliga uttryck i föreställningen om vågor,
lyckades det de nämnda forskarna att omskriva hela
Maxwells teori i kvantteoriens anda. Deras teori är så
beskaffad att den, när det - som vid radiovågorna
- är fråga om så starka fält och så låga frekvenser,
att en strålningskvant mer eller mindre ingenting
betyder, går över i den vanliga Maxwellska teorien.
Emellertid visar det sig, att man även i kvantelektro-
dynamiken stöter på de gamla svårigheterna från den
klassiska elektronteorien, som jag nämnde i början
av föredraget. Dessa svårigheter bli till och med
ytterligare skärpta, därför att man i kvantteorien i
första hand icke kan få en omskrivning av något
annat än den klassiska teorien för en punktformig
elektron, och icke som i den äldre teorien kan
formulera en sådan föreställning, som att elektronen
skulle vara en liten kula. Detta gör, att man icke
kan undgå att få in olika oändliga termer i
ekvationerna, och man måste iakttaga stor försiktighet för
att över huvud taget kunna draga några entydiga
slutsatser ur desamma. Detta gjorde, att man en tid
ställde sig ganska skeptisk gentemot denna
utveckling av elektrodynamiken, men i ett nytt arbete ha
Bohr och Rosenfeld visat, att man i alla fall ,i stor
utsträckning kan skilja de nämnda svårigheterna från
den gräns för den Maxwellska teorien, som
symboliseras genom den Pianckska konstanten. De ha
härvid givit en ingående analys av möjligheten att mäta
elektromagnetiska fält. De gränser för mätbarheten,
som jag nämnde i början av föredraget, skärpas
nämligen, när man tar hänsyn till den Heisenbergska
obestämdhetsrelationeri. Vi skola icke fördjupa oss
i dessa ting, som visat sig vara svårare än man tänkt
sig, utan jag skall nöja mig med en antydan. Låt
oss tänka oss, att vi helt enkelt vilja mäta den
elektriska fältstyrkan och för detta ändamål införa en
liten provkropp i fältet. Denna provkropps
rörelsemängd måste naturligtvis vara noggrant bestämd
både fore och efter försöket, ifall man skall kunna
draga några bestämda slutsatser om fältets inverkan
på provkroppen. Men som vi ha sett, betyder varje
bestämning av en kropps rörelsemängd en
obestämdhet i dess läge, vilken obestämdhet kan uppfattas på
så sätt, att kroppen genom själva försöket erhåller en
icke närmare bestämbar förskjutning. En dylik
förskjutning av en laddad kropp betyder emellertid en
föränderlig elektrisk ström och ger som sådan
upphov till en elektromagnetisk störning i det
omgivande rummet. Denna störning kan sedan influera
på en följande mätning av fältet, söm sålunda icke
längre är det fält man ville undersöka, i det
rörelsemängdsmätningens extra fält nu tillkommit. En
närmare undersökning av dessa förhållanden visar
emellertid, att man i alla fall kan bestämma den
elektriska fältstyrkan med så stor noggrannhet man vill, i
fall man till sitt förfogande har en provkropp, vars
laddning är tillräckligt stor i förhållande till
elektronens laddning. Men om man t. e. försökte att mäta
en elektrisk fältstyrka på ett ställe och vid en tid
samt en magnetisk fältstyrka på ett annat ställe vid en
annan tid, skulle dessa mätningar influera på så
sätt på varandra, att en ökning av den ena
mätningens noggrannhet skulle åstadkomma ett ökat fel
i den andra mätningen. Man har således här ett
liknande motsatsförhållande som vid bestämning av en
partikels läge och rörelsemängd.
En särskilt intressant användning av Bohrs och
Rosenfelds resultat har man vid frågan om
möjligheten att noggrant uppmäta den elektriska kraften i
omgivningen av en atomkärna. Det visar sig här,
att de störningar, som mätningen åstadkommer, i
allmänhet bli ganska betydande. Vill man exempelvis
mäta kraftens medelvärde inom ett område av
liknande storlek som väteatomen i dess normaltillstånd
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
