Morgunblaðið - 01.11.1987, Blaðsíða 6

Morgunblaðið - 01.11.1987, Blaðsíða 6
6 B MORGUNBLAÐIÐ, SUNNUDAGUR 1. NÓVEMBER 1987 Skammtafræðin og Erwin Schrödinger Vísindi Sverrir Ólafsson Um þessar mundir eru 100 ár liðin frá fæðingu Erwin Schröd- inger (12.8. 1987-4.1. 1961), eins af frumkvöðlum skammta- fræðinnar, sem er áhrifamesta kenning eðlisfræðinnar á þessari öld. Það er því vel viðeigandi að fara nokkrum orðum um ævistarf þessa mikla vísindamanns hér á vísindasíðunni. Schrödinger var austurrískur að uppruna, fæddur í Vínarborg, þar sem hann hlaut menntun sína og fyrstu starfsþjálfun sem eðlis- fræðingur. Eftir herþjónustu í fyrri heimsstyrjöldinni hlaut hann tímabundnar sböður við háskólana í Czernowicz, Jena, Stuttgart og Breslau, en árið 1921 var hann gerður að prófessor við háskólann í Zörich. Þar starfaði hann í sex ár, nær eingöngu á sviði atómeðl- isfræði, en hann fékkst einnig við rannsóknir á sviði almennu af- stæðiskenningarinnar og líkinda- fræði. Árið 1926 uppgötvaði hann diffurjöfnu þá sem við hann er kennd og notaði hana á árang- ursríkan hátt til að skýra ýmsa eiginleika atóma, sem þangað til höfðu einungis verið teknir sem gefnar staðreyndir. í upphafi þriðja áratugarins voru helstu rannsóknarstofnanir á sviði atómeðlisfræði f Kaup- mannahöfn, Göttingen, Cam- bridge og Mtinchen. Við háskóla þessara borga störfuðu heims- frægir vísindamenn, sem allir höfðu lagt sitt af mörkum til auk- ins skilnings á uppbyggingu atómsins. Nægir hér að nefna Níels Bohr í Kaupmannahöfn og Arnold Sommerfeld í Múnchen. Niels Bohr hafði árið 1913 sett fram atómlíkan sem ætlað var að skýra tilkomu þeirra litrófslína sem einkenna hveija atómgerð. Hann hugsaði sér að rafeindir atóma gætu einungis ferðast eftir ákveðnum, „útvöldum" hringferl- um. Á hringferlum þessum hafa rafeindirnar ákveðna orku, en lit- rófslínur. atómanna myndast þegar rafeindirnar „stökkva" á milli einstakra hringferla. Lfkan Bohrs var „handsmíðað", ein- vörðungis í þeim tilgangi að skýra tilvist litrófslínanna. Það gat hins vegar ekki gefíð fræðileg rök fyr- ir tilkomu hinna útvöldu hring- ferla rafeindanna umhverfis atómkjarnann. Schrödinger var nokkuð ein- angraður í Ziirich og því munu fæstir hafa vænst mikilla verka af hans hálfu. Um sama leyti starfaði eðlisfræðingurinn Louis de Broglie í París og bjó hann þar við ámóta vísindalega einangrun og Schrödinger í Ziirich. Engu að sfður voru það hugmyndir de Broglie sem urðu kveikjan að ár- angursríku starfi Scrödinger, sem leiddi til hinnar frægu „Schrödin- ger-jöfnu". Á fyrsta ári þessarar aldar hjó þýski eðlisfræðingurinn Max Planck að stoðum gamalgróinna hugmynda hefðbundinnar eðlis- fræði og leysti þar með úr læðingi fæðingarhríðir skammtakenning- arinnar. Megininnihald hugmynd- ar Plancks var að rafsegulgeislun af ákveðinni tíðni getur ekki búið yfir samfellt breytanlegri orku, heldur getur hún einungis tekið ákveðin staksett gildi. Nokkrum árum síðar skýrði Albert Einstein þessa „orkuskömmtun" rafsegul- geislunarinnar með tilvist einda, sem hann nefndi ljóseindir. Ljós, eða rafsegulgeislun almennt, býr því ekki einungis yfir eiginleikum bylgna, heldur samanstendur það og það kom í hlut Schrödingers, sem var manna fyrstur til að hug- leiða hana, að koma henni í magnræna (quantitative) eða stærðfræðilega mynd. Ef rafeind- ir eru bylgjur, er nauðsynlegt að finna bylgjujöfnu sem Iýsir hátt- erni þeirra. Schrödinger fann þessa jöfnu sem, eins og áður sagði, gengur undir nafninu Schrödinger-jafna og hann kynnti hana fyrst í seminari sem haldið var af eðlisefhafræðingnum Peter Debye (1884-1966) við Tækni- háskólann í Zurich. Jafna Schrödinger lýsir hátt- erni rafeindabylgjunnar í tíma og Hvorki uppbygging ískristalla, t.öl vur né DN A-sameindin verða skilin án skammtakenningar- innar og jðfnu Schrödingers. Erwin Schrödinger tw27r)&+/<rt)*(~h/en^ >***** og jafnan hans. af miklum fjölda ljóseinda og er því „kornótt" í eðli sínu. Árið 1923 gekk de Broglie einu skrefi framar og gerði ráð fyrir því að á sama hátt og bylgjur búa yfir eiginleikum einda, þá búi eindir yfir eiginleikum bylgna. Hugmynd þessi var mjög róttæk á sínum tíma og átti lengi vel ekki upp á pallborðið hjá frammá- mönnum atómeðlisfræðinnar. Það sem vakti fyrir de Broglie var að finna skýringu á orku- skömmtun atómsins, en til hlið- sjónar hafði hann vel þekktan eiginleika bylgna, sem er eftirfar- andi. Ef bylgjur geta einungis sveifiast innan gefins svæðis, sem setur þeim sérstök randskilyrði, þá er möguleg sveiflutíðni þeirra takmörkuð við ákveðin gildi, sem eru heil margfeldi að grunntfðni bylgjunnar. Hugmynd de Broglie var sú að rafeindabylgjur, neydd- ar til að hreyfast innan einstakra atóma, gætu einungis búið yfir ákveðnum ósamfelldum tíðnigild- um. Þar sem hver tíðni er tengd ákveðinn orku, væri þar með feng- in skýring á orkuskömmtun atómsins. Hugmynd de Broglie var vissu- lega tegræns eðlis (qualitative) rúmi og með henni reyndist mögu- legt að reikna út orku og fleiri stærðir sem notaðar eru til að lýsa atómum. Eðlisfræðingar voru vissulega yfir sig hrifnir með ár- angurinn, því í einu vetfangi var fengin skýring á tilkomu orku- skömmtunar og litrófs atóma. Jafna Schrödinger gaf einnig eðli- lega skýringu á stöðugleika atóma svo og þeirri staðreynd að þau búa yfir ákveðinni lágmarksorku. Uppgötvun Schrödinger-jöfnu verður að teljast eitt merkilegasta augnablik í sögu nútíma vísinda. Hún hefur orðið grundvöllur fræðilegrar efnafræði, eðlisfræði fastra efna og raunar allra vísindagreina sem fjalla á ein- hvern hátt um uppbyggingu og eiginleika efnisins. An þeirrar þekkingar sem Schrödinger-jafn- an héfur veitt okkur, hefðum við ekki leysi, rafsmára, ofurleiðara eða kjarnorku. Hún er lykillinn að þekkingu sem hefur gjörbreytt tæknigrundvelli samfélagsins, jafnvel^>ó hagnýt sjónarmið hafi ekki verið í huga Schrödinger þegar hann útleiddi jöfnuna árið 1926. Jafnvel þó Schrödinger hafi orðið þekktastur fyrir störf sín á Francis Crick og James Watson með líkan þeirra af DNA- sam- eindinni. DOI I* ft&' n**£i F3*W ¦¦.•¦.¦¦¦.*, ¦ ¦ ¦ ¦¦•¦¦ ¦.'.,; a*i -. -¦'•íffÉP* .-.. ¦:¦¦¦¦• ¦ WWWi Í;M .9F.W M • i í sviði skammtafræðinnar eru vísindaleg viðfangsefni hans ekki þar með upptalin. Hann hafði sér- stakan áhuga á lífefna- og erfðafræði og þá ekki síst þeim möguleika sem skammtafræðin og tölfræðileg eðlisfræði bjóða til aukins skilnings á lífinu og eðli þess. Almennir fyrirlestrar sem hann hélt um þessi hugðarefni sín í febrúar 1943 við Trinity College í Dublin hafa orðið víðfrægir, en þeir voru gefnir út árið eftir af Cambrigde University Press undir titlinum „What is Live?" Þeir eru til í margfaldri endurútgáfu sama forlags, seinna ásamt öðrum opin- berum fyrirlestri, sem nefnist „Mind and Matter". Ekki ber öllum saman um það hvort Schrödinger hafi í raun lagt eitthvað af mörkum til aukins skilnings á eðli Iffsins, jafhvel þó allir séu sammála um að með- höndlun hans á efninu sé frumleg og ein sú fyrsta sem nýtir grund- vallarhugtök úr varmafræði og tölfræðilegri eðlisfræði. Vitað er að lestur bókarinnar hefur haft mikil áhrif á ýmsa fræga eðlis- fræðinga og beint rannsóknar- stefnu þeirra að líffræði. Einn þessara er Francis Crick, sem ásamt James Watson uppgötvaði rúmfræðilega lögun og efnasam- setningu DNA-eindarinnar árið 1952. Schrödinger vann einnig að frekari þróun almennu afstæðis- kenningarinnar, en árið 1943 setti hann fram „sameinaða sviðskenn- ingu" sem ætlað var að lýsa eiginleikum þriggja sviða sem þá voru þekkt, þyngdarsviðsins, raf- segulsviðsins og sk. mesónusviðs, en því síðastnefnda var ætlað að lýsa eiginleikum kjarnakraftsins. Stærðfræði þessarar kenningar er gífurlega flókin, en hún hefur þrátt fyrir innri fegurð ekki getað sagt fyrir um mælanleg hrif í náttúrunni auk þess sem hún er ekki í fullu samræmi við sk. jöfn- ur Maxwells sem talið er að lýsi rétt eiginleikum rafsegulsviðsins. En Schrödinger var ekki ein- ungis einn af mestu vísindamönn- um aldarinnar heldur hafði hann áhuga á flestu því sem viðkemur manninum, lífi hans, menningu og sögu. Þekking hans á heim- speki og bókmenntum, svo og grískri menningu var frábær. Hann hafði sérstaklega góð tök á rituðu máli eins og bækur hans um almenn vísindaleg efni bera vitni um. Schrödinger var því einstakur á meðal raunvísindalegra sam- ferðamanna sinna sem, eins og því miður flestir kollegar þeirra f dag, takmörkuðu allt of oft sjón- arsvið sitt við þau þröngu mörk sem sérhæfni vísindanna setti þeim. Schrödinger var vísinda- maður í besta skilningi þess orðs. Ég vil ljúka þessari grein með því að geta til viðbótar tveggja bóka Schrödingers, „Nature and the Greeks" (1954) og „My View of the World" (1964). Skátahreyfinguiini berast stórgjafir í TÍLEFNI 75 ára afmælis skátastarfs á íslandi 2. nóvem- ber afhentí stjórn minningarsjóðs Guðrúnar Bergsveins- dóttur skátahreyfinjrunni nýtt píanó, 100 bólstraða stóla ojj 20 borð, samtals að verðmæti rúmléga einni milljón króna í Skátahúsið við Snorrabraut í Reykjavík. Sjóðurinn var stofnaður árið Bergsveinsdóttur skátaforingja 1945 til minningar um Guðrúnu af Guðrúnu Jóhannsdóttur og Bergsveini Jónssyni, foreldrum Guðrúnar, og Jóni Halldórssyni, eiginmanni hennar. Tilgangur sjóðsins var að gefa innbú fyrir stofu kvenskáta í væntanlegri skátahöll og skyldi stofan bera nafn Guðrúnar. í stofnskrá sjóðsins segir að íslenskir húsmunir, hljóðfæri og fleira sem til gagns megi vera fyrir skátastúlkur skuli prýða stofuna og skuli hún notuð til fundarhalda og vinnufunda. Sjóðsstjórnin hefur aflað tekna með sölu minningarkorta og árlegum fjáröflunum á árun- um 1945 til 1978. Við fram- kvæmd fjáraflananna á þessii tímabili hefur stjórnin notið að- stoðar margra eldri skáta. Þessi höfðinglega gjöf er ekki sú fyrsta sem sjóðurinn afhendir skátahreyfingunni því á árunum 1956 til 1981 hafa 9 skátaheimil- um í Reykjavík verið afhentir stólar í fundarsali sína. Stjórn sjóðsins í upphafi skip- uðu Guðrún Jóhannsdóttir, Áslaug Friðriksdóttir, Borghild- ur Strange, Soffía Stefánsdóttir og Vigdís Blöndal. Elsa Strange tók síðar sætir Borghildar. Syst- ur Guðrúnar Bergsveinsdóttur, þær Guðbjörg og Ingibjörg, hafa starfað með sjóðsstjórninni frá upphafí og tóku sæti móður sinnar og Vigdísar Blöndal þegar þær féllu frá. (Fríttíitilkyiminj;)
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56

x

Morgunblaðið

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Morgunblaðið
https://timarit.is/publication/58

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.