Náttúrufræðingurinn - 1985, Page 39

þá hluti, sem unnt er að greina með
berum augum. Ef við þekkjum hraða
og staðsetningu venjulegs hlutar á til-
teknu augnabliki, getum við síðan
fundið hraða og staðsetningu hlutarins
um alla ókomna framtíð. fsak New-
ton, sem getið var í upphafi, sýndi
fram á þetta fyrir 300 árum.
AGNIR EÐA BYLGJUR?
Nú er eðlilegt, að spurt sé, hvort
það, sem sagt hefur verið um hraða og
staðsetningu sýnilegra hluta, gildi um
öreindir. Svarið er nei. Kenningar
Newtons eru ekki nothæfar til lýsingar
nema á tiltölulega þungum og stórum
hlutum. Þetta ætti ekki að koma okkur
á óvart. Hlutfallið á milli stærðar at-
óms og fótbolta er hið sama og hlut-
fallið milli stærðar fótbolta og jarðkúl-
unnar. Að óreyndu er engin ástæða til
að ætla, að sömu lögmál gildi um
hreyfingu mjög smárra hluta eins og
atóma og sýnilegra hluta eins og fót-
bolta. Hreyfingu lítilla hluta og þá
einkum öreinda er lýst með kenningu,
er nefnist skammtafræði og varð til á
3ja tug þessarar aldar. Verður nú farið
nokkrum orðum um aðferð skammta-
fræðinnar við lýsingu öreinda.
í skammtafræði er sérhverri öreind
tileinkuð bylgja. Hvað er átt við með
bylgju? Ég geri ráð fyrir, að lesendur
þekki ölduhreyfingu á vatnsfleti,
hljóðbylgjur og jafnvel jarðskjálfta-
bylgjur. Þessar bylgjur, sem við þekkj-
um af beinni skynreynslu, eiga það
sameiginlegt, að þær eru ölduhreyfing
í einhvers konar burðarefni. I dæmun-
um sem ég nefndi eru burðarefnin
vatnið, andrúmsloftið og jarðskorpan.
Öreindabylgjan er öðru vísi að því
leyti, að hún er ekki ölduhreyfing í
neinu tilteknu efni. Sýna má fram á,
að sú tilgáta, að þessi ölduhreyfing sé
gárur í einhverju efni, brýtur í bága
við tilraunir. Öreindabylgjan er því
ekki raunveruleg í sama skilningi og
j arðskj álftaby lgj ur, heldur miklu
fremur ímynd, sem við smíðum til
skýringar á hegðun öreinda. Öreinda-
bylgjan hefur samt flesta sömu eigin-
leika og önnur ölduhreyfing. Ef tvær
öreindabylgjur mætast, verður lá-
deyða, þar sem öldudalur mætir öldu-
toppi, en mætist tveir öldutoppar,
magnast bylgjan á þeim stað. Auðvelt
er að sýna fram á bylgjueiginleika ör-
einda með tilraunum. Eitt þekktasta
dæmið um þau not, sem hafa má af
bylgjueðli öreinda er rafeindasmásjá-
in. Hún er smíðuð eins og hver önnur
smásjá nema í stað ljóss er notast við
rafeindir, er geta haft öldulengd, sem
er mun skemmri en öldulengd sýnilegs
ljóss. Með rafeindasmásjánni má því
greina miklu smærri hluti, því að
smásjá getur ekki greint hluti, sem eru
smærri en öldulengd þeirra bylgna,
sem smásjáin notar.
En hver eru tengsl öreindabylgjunn-
ar við staðsetningu og hraða öreindar-
innar? Bylgjan segir okkur m.a., hvar
líklegast sé að finna öreindina. Þar
sem öreindabylgjan rís hæst eða öldu-
dalir eru dýpstir, þar er líklegast að
öreindin finnist. M.ö.o. öreindabylgj-
an segir einungis til um líkindi þess, að
öreindin finnist á tilteknum stöðum. Á
svipaðan hátt eru í öreindabylgjunni
fólgnar upplýsingar um líkindi þess, að
öreindin hafi tiltekinn hraða. Ef
öreindabylgjan er þekkt á einhverju
augnabliki, má nota uppskriftir
skammtafræðinnar til að reikna út
ölduhreyfinguna um alla framtíð.
Ekki er nóg með, að eðlisfræðingar
vilji lýsa öreind á svona skringilegan
hátt, heldur halda þeir því líka fram,
að allar hugsanlegar upplýsingar um
hreyfingu öreindarinnar séu fólgnar í
bylgjunni. Það er alltaf ákveðin óvissa
í staðsetningu og hraða öreinda. Þessi
óvissa stafar ekki af því, að ekki sé völ
33