Избранные научные труды
Шрифт:
Специальная проблема возникла в связи с вопросом о происхождении серии линий, впервые наблюдавшихся в 1899 г. Пиккерингом в спектрах звёзд. Эта серия с большой точностью описывалась формулой
=
R
1
2^2
–
1
(n+1/2)^2
.
(9)
В связи с тем, что эта серия очень походила на бальмеровскую, её приписали водороду, и эта точка зрения, казалось, в сильной степени подкреплялась работой Ридберга, который сравнил между собой серии Бальмера и Пиккеринга, с одной стороны, и диффузными и резкими сериями других спектров, с другой. При этом
=
R
1
(3/2)^2
–
1
n^2
.
(10)
соответствующей обычной главной серии.
К 1912 г. Фаулер в процессе изучения сильного разряда в смеси водорода и гелия обнаружил не только линии серии Пиккеринга, но и серию линий, описываемых формулой (10), а также и ещё одну серию, представляемую формулой
=
R
1
(3/2)^2
–
1
(n+1/2)^2
.
(11)
Однако отнесение всех этих линий к спектру атома водорода было несовместимо с принципом соответствия, который, напротив, наводил на мысль, что серия Пиккеринга, а также и серии (10) и (11) следует приписывать иону гелия, представляющему собой электрон, связанный с ядром с зарядом, равным двум единичным. В самом деле, ожидалось, что такая система будет давать спектр того же типа, что и атом водорода, с той разницей, что для неё величину R следовало заменить на 4R.
Эти идеи на первых порах оспаривались ведущими спектроскопистами, в том числе Фаулером и Рунге. Я, в частности, припоминаю предупреждение, сделанное Рунге на коллоквиуме в Гёттингене и направленное против столь очевидно произвольного использования спектроскопических данных теоретиками, которые, как ему казалось, не ценят должным образом красоту и гармонию общей картины спектральных серий, обнаруженных прежде всего благодаря изобретательности Ридберга. Однако этот спор был вскоре разрешен ко всеобщему удовлетворению. Не только линии Пиккеринга и Фаулера вскоре после этого наблюдались Эвансом в гелии высокой чистоты, в котором отсутствовали следы линий водорода; более того, оказалось даже возможным показать, что незначительные отклонения линий, измеренных Фаулером, от формулы Ридберга в точности соответствуют небольшой поправке к ридберговской постоянной, выведенной чисто теоретически, если принять во внимание реальные значения масс атомных ядер.
Важным выводом из всей этой дискуссии было признание того факта, что определённые серии спектра магния, наблюдавшиеся Фаулером в сильном искровом разряде, могли быть сведены в более простую схему серий за счёт замены постоянной Ридберга на 4R. Подобные системы серий, в открытие которых в случае многих элементов Фаулер, а также Пашен внесли столь значительный вклад в последующие годы, известны теперь как искровые спектры. В противоположность обычным дуговым спектрам, возникающим от нейтральных атомов, эти спектры относятся к ионам единичного заряда, в которых слабо связанный электрон оказывается в условиях, сходных с теми, которые характеризуют электрон в ионе гелия. Полностью оправдалось также и предсказание о том, что ионы ещё большего заряда, N·e должны дать спектры, соответствующие обобщённой схеме Ридберга, в которой в общем случае постоянная Ридберга будет иметь вид N^2R. Едва ли мне необходимо говорить обо всём этом подробнее здесь, в этом превосходном институте, руководимом Эдленом, который, к восхищению всех физиков, с таким мастерством и настойчивостью в течение ряда лет получает и анализирует многообразие спектров многократно ионизованных атомов.
В рамках этого короткого доклада я ограничился пионерской работой Ридберга и некоторыми аспектами, вытекавшими из его открытия. Этому открытию довелось сыграть решающую роль
Для представителей нашего поколения было поистине большой удачей оказаться свидетелями всего этого развития науки, которое временами протекало с почти ураганной скоростью. Так, я особенно отчётливо припоминаю конференцию, которая с успехом проходила здесь, в Лунде, в 1919 г., когда новый этап исследований был открыт работами Зоммерфельда и его школы, а перспективы обсуждались с большим энтузиазмом и взаимной пользой. Мы собирались в старом Fysikum’e, в котором богатые традиции прошлого столь счастливо поддерживались молодыми преемниками Ридберга. В их числе был Зигбан, который с таким мастерством блестяще продолжил работы Мозли, и Хейрлингер, внёсший важный вклад в теоретическую интерпретацию полосатых спектров. Хотя сам Ридберг из-за болезни и не имел возможности участвовать в работе конференции, все мы живо ощущали его влияние, направляющее наши усилия, как мы ощущаем их и сегодня, на этом заседании, посвящённом его памяти.
76 АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН: 1879—1955 *
*Albert Einstein: 1879—1955. Scientific American, 1955, 192, № 6, 31.
Со смертью Альберта Эйнштейна оборвалась жизнь человека, посвятившего себя служению науке и человечеству, жизнь, равной которой по духовному богатству и плодотворности нельзя найти во всей истории нашей культуры. Человечество всегда будет в долгу перед Эйнштейном за устранение ограничений нашего мировоззрения, которые были связаны с примитивными представлениями об абсолютном пространстве и времени. Он дал нам картину мира, характеризующуюся единством и гармонией, превосходящими самые смелые мечты предшествующих лет.
Гению Эйнштейна, который в равной степени характеризовали высокая логическая стройность и творческое воображение, удалось полностью перестроить и расширить внушительное здание, фундамент которого был заложен великими работами Ньютона. В рамках теории относительности, требовавшей формулирования законов природы таким образом, чтобы они были независимыми от наблюдателя, и подчёркивавшей специфическую особенность скорости света, эффекты, связанные с тяготением, перестали занимать изолированное положение и предстали как неотъемлемая часть общего кинематического описания, доступного проверке с помощью утонченных астрономических наблюдений. Более того, открытая Эйнштейном эквивалентность массы и энергии оказалась бесценным руководящим принципом в атомных исследованиях.
Широта научного кругозора Эйнштейна и прямота его ума наиболее ярко проявились в том, что в те самые годы, когда он дал широчайшее обобщение классической физике, он чётко осознавал тот факт, что открытие Планком универсального кванта действия накладывает определённые ограничения на такой подход. Удивительная интуиция Эйнштейна привела его к представлению о фотонах как носителях энергии и импульса в индивидуальных процессах излучения. Тем самым он нашёл отправную точку для создания последовательных квантово-теоретических методов, которые позволили объяснить огромное количество экспериментальных данных, относящихся к свойствам материи, и, более того, привели к необходимости пересмотра наших основополагающих понятий.