Lokalisering (fysik)
At lokalisere noget, at finde eller definere hvor noget befinder sig, er en grundlæggende idé i den moderne videnskab. For at fysikken kan sige, hvad "at lokalisere" eller "lokalisering" betyder, må vi med klar tale forklare, hvordan vi gør arbejdet med at lokalisere noget.
For ting af vores størrelse bruger vi normalt to udgangspunkter, som alle kender, og så måler vi fra disse punkter til det, vi ønsker at placere. Vi starter måske med Plymouth Rock og Blarney Stone. Vi kunne så sige: "Kaptajn Smiths skib er 1400 sømil fra Plymouth Rock på vej mod Blarney Stone." Eller i et andet tilfælde kunne vi sige: "Kaptajn Jones' skib kan findes ved at trække en linje fra Plymouth Rock til Blarney Stone, finde et punkt 700 sømil langs denne linje fra Plymouth Rock, tage et venstresving på 90°, når man når dette punkt fra Plymouth Rock, og derefter rejse yderligere 90 sømil.
Hvis vi har en god måde at kende kompasretninger på, kan vi sige noget i retning af: "Gå tre miles nord for den store hvide sten derovre, og gå derefter to miles øst fra det punkt. Det er der, hvor jeg har lagt guldet."
Man finder normalt ud af, hvor noget befinder sig, ved at se det et sted, høre det et sted, føle det et sted osv. Nogle gange ved vi, hvor noget befinder sig ved at se på et fotografi, finde det med radaren eller ved at pinge det med sonaren.
Det er meget vanskeligere at lokalisere en elektron, en foton eller noget andet, der er så lille. Vi kan konstruere en lyskilde, der kun laver én foton ad gangen. Vi kan rette lyskilden mod et stykke fotografisk film, lade lyskilden lave én foton og derefter fremkalde den fotografiske film. Hvis vi havde en meget følsom fotografisk film, som kun kunne mørkfarves af én foton, ville vi finde en lille sølvplet der, hvor fotonen endte. Et sølvatom er meget større end en foton, så der ville være lidt uklarhed om, hvor fotonen endte, men folk ville nok være enige om, at fotonen må være endt et eller andet sted i det mål, som sølvatomet dannede. Det eneste, vi kan sige, er imidlertid, at fotonen må have været på det punkt, da den endte sin eksistens. Når en foton absorberes af en elektron, afgiver den sin energi til elektronen og forsvinder. Så da den kortvarigt var et bestemt sted, mistede den straks al sin bevægelse.
En anden måde at lokalisere en foton på er at få den til at gå gennem et lille sted. Når vi ved, hvornår lyskilden sender en foton ud, og kender lysets hastighed, kan vi vide, hvornår den skal gå gennem et hul i en plade, der er placeret i midten af dens vej til filmen. Vi kan gradvist komme tættere og tættere på at finde ud af præcis, hvor den befinder sig midt i sin flugt. Men den vej, som den vil tage derfra, bliver gradvis mere og mere vild. Det skyldes, at når en foton går gennem et sådant hul, oplever den diffraktion.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er den moderne videnskabs grundlæggende idé?
A: Den moderne videnskabs grundlæggende idé er at lokalisere noget eller at finde og definere placeringen af noget.
Spørgsmål: Hvordan lokaliserer vi generelt ting omkring vores størrelse?
A: Vi bruger normalt to udgangspunkter, som alle kender, og måler derefter fra disse punkter til den ting, som vi ønsker at lokalisere.
Spørgsmål: Hvordan kan vi finde et skibs placering?
A: Vi kan sige: "Kaptajn Smiths skib er 1400 sømil fra Plymouth Rock og sejler mod Blarney Stone." Eller i et andet tilfælde kunne vi sige: "Kaptajn Jones' skib kan findes ved at trække en linje fra Plymouth Rock til Blarney Stone, finde et punkt 700 sømil langs denne linje fra Plymouth Rock, tage et venstresving på 90°, når man når dette punkt fra Plymouth Rock, og derefter rejse yderligere 90 sømil. Hvis vi har en god måde at kende kompasretninger på, kan vi sige noget i retning af: "Gå tre miles nord for den store hvide sten derovre og gå derefter to miles mod øst fra det punkt. Det er der, hvor jeg har lagt guldet."
Spørgsmål: Hvordan lokaliserer man små objekter som f.eks. elektroner eller fotoner?
Svar: Det er meget vanskeligere at lokalisere en elektron eller foton end det er for større objekter. En måde at lokalisere dem på ville være at konstruere en lyskilde, der kun laver én foton ad gangen, og rette den mod fotografisk film; hvis der blev brugt meget følsom fotografisk film, som kun kunne mørklægges af én foton, ville der være en lille plet på sølv, hvor den endte. En anden måde ville være at få den til at gå gennem et lille sted; ved at vide, hvornår lyskilden sender en foton ud og dens hastighed, kan vi vide, hvornår den skal gå gennem det nævnte hul på sin vej mod den fotografiske film.
Spørgsmål: Hvad sker der, når fotoner absorberes af elektroner?
Svar: Når fotoner absorberes af elektroner, afgiver de deres energi til elektronen og forsvinder. Så når de kortvarigt befinder sig et bestemt sted, mister de straks al bevægelse.
