Náttúrufræðingurinn - 1981, Síða 29

Þórður Jónsson:
Hvað er skammtasviðsfræði?
INNGANGUR
Um síðustu aldamót töldu margir
eftlisfræðingar, aö öll meginlögmál efn-
isheimsins hefðu veriö uppgötvuð og
komandi kynslóða biði það verkefni eitt
að fínpússa þekktar niðurstöður. Eins og
margar spásagnir um þróun vísindanna
reyndist þessi röng, því að á næstu árum
varð bylting á heimsmynd eðlisfræð-
innar. Max Planck setti fram kcnningu
sína um skömmtun orkunnar og Albert
Einstein gerbreytti hugmyndum manna
um eðli rúms og tima með afstæðis-
kenningunni. Skammtafræðin var full-
mótuð í upphafi þriðja áratugsins, og
síðan þá hafa afstæðiskenning og
skammtafræði verið undirstöður allra
annarra eðlisfræðikcnninga.
I þessum pistli er ætlunin að lýsa í
stuttu máli viðleitni vísindamanna til
að sameina skammtafræði og afstæðis-
kenningu í eina heilsteypta fræðikenn-
ingu, er nefnist skammtasviðsfræði.
Margir eðlisfræðingar hafa komið hér
við sögu, en verulegur árangur af starfi
þeirra varð fyrst á árunum eftir 1950.
Þekktastir eru líklega Feynman,
Schwinger og Tomonaga, sem allir
hlutu Nóbelsverðlaun fyrir framlög sín.
Ég byrja á að segja frá afstæðiskenn-
ingunni og skammtafræðinni, en reyni
síðan að gefa nokkra hugmynd uin,
hvernig skammtasviðsfræði lýsir nátt-
úrunni og hvaða verkefni eru efst á
baugi um þessar mundir. Aftast er listi
yfir nokkur islensk rit og ritgerðir um
þessi efni og orðaskrá. Eg þakka Helga
Torfasyni og Stefáni Snævarr gagnlegar
ábendingar.
AFSTÆÐISKENNINGIN
Flestir hafa einhvern tíma heyrt trú-
arjátningu Búa Arland,
E = mc2,
sem er líklega |jekktasta jafnan í af-
stæðiskenningu Einsteins. Hér stendur
E fyrir orku, m fyrir massa og c táknar
hraða ljóssins. Samkvæmt jöfnunni er
massaorka eins kílógramms af efni jafn-
gildi ársframleiðslu Búrfellsvirkjunar.
Afstæðiskenningin er reist á einni
meginforsendu: Ljóshraðinn er alllaf hinn
sami, óháð hraða Ijósgjafans. Þessi stað-
hæfing kann að virðast bæði eðlileg og
saklaus en hefur |oó ótrúlcgustu afleið-
ingar. Lítum á einfalt dæmi til saman-
Náttúrufr.Tðingurinn, 51 (3), bls. 123—131, 1981
123