Full resolution (TIFF) - On this page / på denna sida - Häfte 47. 25 nov. 1933 - Den nya atommekaniken. Årets nobelprisutdelning i fysik, av O. Klein
<< 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 been proofread at least once.
(diff)
(history)
Denna sida har korrekturlästs minst en gång.
(skillnad)
(historik)
atomernas värld och faran för att taga för handgripligt på
de bilder av atombyggnaden, som man sålunda
fördes till. I denna anda utfördes det vetenskapliga
storverk, som man med rätta kallar den Bohrska
atomteorien.
Den unge tysken Werner Heisenberg, som under
vintern 1924–1925 arbetat hos Bohr i Köpenhamn,
hade med kraft och fin intuition tillägnat sig denna
anda, då han sommaren 1925, driven av behovet att
finna ett verkligt klart och koncist uttryck för de
tankar, som man efter Bohrs föredöme, men dittills
mera på känn och kvalitativt, arbetade med, fick
en idé, som skulle visa sig vara av största bärkraft.
Enligt Bohrs teori finns för varje atom ett antal mer
eller mindre energirika tillstånd, i vilka den
stationärt kan uppehålla sig. Genom en övergångsprocess,
som icke närmare kan analyseras, men vars resultat
kan iakttagas, går atomen då och då över från ett
av dessa tillstånd till ett annat. Det är dessa
övergångsprocesser, vilka kunna uppfattas som de
enklaste möjliga kemiska tillståndsändringarna, som ge
upphov till allt det ljus vi se. Bohr hade upptäckt en
egendomlig korrespondens mellan dessa
övergångsprocesser och partiklarnas rörelser i de bilder man
gjort sig av atomerna. Denna korrespondens bildar
den symboliska bron över den avgrund, som skiljer
den mekaniska och den kemiska sidan av naturen åt.
Heisenbergs idé, vars precisa innebörd knappast kan
uttryckas utan matematikens hjälp, gick nu ungefär
ut på att man icke allenast borde kunna tala om en
korrespondens mellan de egenskaper, som
känneteckna en atomövergång, och egenskaperna hos
motsvarande atompartikels rörelser, utan att denna
korrespondens borde utsträckas till själva räknelagarna,
med vars hjälp de olika egenskapernas samband
kunna uttryckas.
Med detta sitt arbete hade Heisenberg lagt den
säkra grunden till atommekanikens lärobyggnad,
men ännu återstod mycket innan denna kunde anses
som fullbordad. Dirac var när Heisenbergs arbete
utkom, en ung engelsk ingenjör, som för något år
sedan slagit sig på vetenskapliga studier i Cambridge.
Tack vare en underbar förmåga att intuitivt
genomskåda matematiska samband såg han hastigt hur
man genom att konsekvent uppfatta alla de storheter,
som ingå i den vanliga mekaniska beskrivningen av
naturen, som rena symboler, kunde utveckla
Heisenbergs tankar till en allmän teori för atomprocesserna.
Medan exempelvis en hastighet i vår gamla mekanik
utan vidare kan uppfattas som ett tal, har symbolen
hastighet i Diracs teori i första hand blott det
gemensamt med sin åskådliga namne, att den uppträder på
ett liknande sätt i de ekvationer, som läggas till
grund för den matematiska beskrivningen av
verkligheten. Den nya mekanikens avvikelser från den
gamla mekaniken komma nu i enlighet med
Heisenbergs ovannämnda räknelagar tillsynes däri, att
resultatet av en multiplikation av symbolerna på ett
bestämt sätt beror av faktorernas ordningsföljd.
Som man ser befinna vi oss i dessa teorier på ett
högst abstrakt plan, och även om man hastigt
uppnådde många vackra, konkreta resultat var det inte
så lätt att allmänt utveckla sambandet mellan de
symboliska, matematiska operationerna och den
verklighet man ville beskriva. Här gjorde nu
Schrödinger sin stora insats i utvecklingen, i det han
påvisade nya möjligheter att åskådliggöra de
svårfattliga atomprocesserna.
Det var ett föredrag år 1926 i Zürich, där han då
var professor, om nobelpristagaren de Broglies ett år
tidigare utkomna arbete, där denne hade sökt att
påvisa vågföreställningens betydelse för atomfysiken,
som ledde Schrödinger in på en fruktbar tanke.
Kunde det inte tänkas att atomernas avvikelser från
den vanliga mekaniken hade samma orsaker som den
välkända omöjligheten att vid ljuset begagna
begreppet ljusstråle när det gäller att beskriva försök, där
apparatdimensionerna i något avseende närma sig
till ljusets våglängd? I så fall borde den verkliga
atommekaniken bestå i en vågekvation, som endast
i den geometriska optikens gränsfall gav samma
resultat som den vanliga mekaniken, medan man i
allmänhet måste vara förberedd på helt omekaniska
interferensfenomen. På grundval av de Broglies
spekulationer lyckades det Schrödinger att finna en
sådan vågekvation, och han kunde visa att
atomernas stationära tillstånd äro att uppfatta som en
periodisk vågrörelse av liknande natur som ett
musikinstruments egensvängningar. Senare fann man andra
ännu mera slående interferensfenomen, t. e. att
elektroner reflekteras på liknande sätt mot ett gitter som
röntgenstrålarna. Vidare kunde Schrödinger visa att
hans teori, söm till sin utgångspunkt avvek så starkt
som möjligt från den Heisenbergska teorien, i alla
fall är matematiskt ekvivalent med denna.
Detta stora framsteg satte många myror i
huvudet på fysikerna, i det icke så få med Schrödinger
trodde att man nu hade övervunnit den diskontinuitet,
som Planck släppt in i de fysiska lagarna. Fast
detta på intet sätt var fallet, i det de Broglie-Schrödingervågorna
snart visade sig vara lika symboliska
som den Heisenberg-Diracska teoriens storheter, hade
man dock genom Schrödingerekvationen erhållit en
ny och djupare insikt i naturlagarna, som blev av
oskattbart värde; och genom en enastående
utveckling, i vilken framför allt Heisenberg, Dirac och Bohr,
men för övrigt ett stort antal forskare deltogo, fördes
man nu till en atommekanik, som icke blott med
avseende på matematisk elegans kan tävla med den
klassiska mekaniken, utan framförallt däri, att den
står som ett uttryck för erfarenheterna på atomfysikens
område, som icke kan tänkas vara direktare.
En av de egendomligaste sidorna i denna teori
kommer till uttryck i den Heisenbergska
obestämdhetsrelationen, enligt vilken varje försök att
bestämma en partikels läge i rummet medför en
obestämdhet i dess hastighet och vice versa. Det är denna
situation, som gör att mekanikens orsakslagar ha
måst ersättas med en statistisk beskrivning av
naturprocesserna, vilken dock är så beskaffad, att man
återfår vår gamla fysiks stränga orsakssammanhang
i den mån man kan försumma de Heisenbergska
obestämdheterna i jämförelse med grövre och mera
vardagliga försöksfel. Vid större krav på noggrannhet
stöter man emellertid ständigt på det av osäkerhetsrelationen
symboliserade motsatsförhållandet mellan
olika försöksanordningar, för vilket Bohr har präglat
ordet komplementaritet, och som medför att man
icke kan beteckna atomerna som objektivt
existerande på samma sätt som våra vanliga erfarenheters
grövre föremål. Iakttaga betyder nämligen att
påverka det man iakttager, och denna påverkan kan
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
