Текст книги "Избранные научные труды"

Автор книги: Нильс Бор

сообщить о нарушении

Текущая страница: 47 (всего у книги 58 страниц)

С самого начала было очевидно, что если принять резерфордовскую модель атома, характерная устойчивость атомных систем никакими способами не может быть согласована с классическими принципами механики и электродинамики. Действительно, согласно механике Ньютона никакая статическая система точечных зарядов не может находиться в устойчивом равновесии, а любое движение электронов вокруг ядра – согласно электродинамике Максвелла – связано с диссипацией энергии через излучение; диссипация энергии в свою очередь ведёт к постоянному уменьшению размеров системы; в конце концов это приводит к тесному сближению ядра и электронов внутри области, размеры которой значительно меньше, чем размеры самого атома.

Однако такая ситуация не была слишком неожиданной. Существенная ограниченность классических теорий физики была уже в 1900 г. обнаружена Планком, когда им был открыт универсальный квант действия; это открытие, в особенности в работах Эйнштейна, нашло весьма перспективные приложения в теории теплоемкостей и фотохимических реакций. Поэтому совершенно независимо от новых экспериментальных данных, касающихся строения атома, существовало широко распространённое убеждение в том, что квантовые представления могут иметь решающее значение для всей проблемы атомного строения вещества.

Как я узнал позже, А. Гааз пытался на основе атомной модели Томсона определить пределы и периоды движения электронов с помощью соотношения Планка между энергией и частотой гармонического осциллятора. Далее, Дж. Никольсон в 1912 г. использовал квантованный момент импульса с целью найти причину появления некоторых линий звёздных туманностей и солнечной короны. Кроме того, заслуживает упоминания, что, следуя высказанным значительно ранее идеям Нернста относительно квантования вращения молекул, Н. Бьеррум уже в 1912 г. предсказал полосатую структуру инфракрасных линий поглощения в двухатомных газах. Тем самым был сделан первый шаг к детальному анализу молекулярных спектров, в конечном счёте завершённому на основе общего спектрального комбинационного закона, установленного квантовой теорией.

В самом начале моего пребывания в Манчестере весной 1912 г. я пришёл к убеждению, что электронное строение атома Резерфорда определяется с помощью кванта действия. В пользу этого взгляда говорило не только то, что соотношения Планка представлялись примерно правильными в применении к относительно слабо связанным электронам, определяющим химические и оптические свойства элементов, но особенно и то, что действие подобных соотношений может быть обнаружено у наиболее сильно связанных электронов в атоме; это было обнаружено на примере характеристического проникающего излучения, исследованного Баркла. Например, измерения энергии, необходимой, чтобы вызвать излучение, наблюдавшееся Баркла с помощью электронной бомбардировки у различных элементов (эти измерения были выполнены Уиддингтоном, когда я находился в Кембридже), обнаружили очень простые закономерности; эти закономерности следовало ожидать, если произвести оценку энергии наиболее сильно связанных электронов, вращающихся по планковским орбитам вокруг ядра, заряд которого определяется его атомным номером. Из недавно опубликованной Резерфордовской лекции Лоуренса Брэгга я с большим интересом узнал, что Уильям Брэгг, работавший тогда в Лидсе, в своих первых исследованиях рентгеновских лучей, основанных на открытии Лауэ 1912 г., полностью отдавал себе отчёт в значении результатов Уиддингтона для установления связи между излучением Баркла и расположением элементов в таблице Менделеева; эта проблема в результате работ Мозли в Манчестере вскоре получила исчерпывающую ясность.

В течение последнего месяца моего пребывания в Манчестере я был занят главным образом теоретическими исследованиями тормозящей силы (stopping power) вещества для α– и β-излучения. Эта проблема впервые рассматривалась Дж. Дж. Томсоном с точки зрения его собственной атомной модели, а затем к ней снова вернулся Дарвин, уже на основе модели Резерфорда. В связи с упоминавшимися выше представлениями, рассматривающими частоты, соответствующие связанным в атоме электронам, мне пришло в голову, что передача энергии от частиц к электронам может быть весьма просто рассмотрена по аналогии с дисперсией и поглощением излучения. На этом пути оказалось возможным интерпретировать результаты измерения тормозящей силы как дополнительное доказательство того, что водороду и гелию следует приписать атомные номера 1 и 2, в полном соответствии с общими химическими данными и в особенности с опытами Резерфорда и Ройда, доказывающими образование газообразного гелия из α-частиц; α-частицы выходили через тонкостенную трубку, содержащую эманацию, и собирались в другой трубке. Также и в более сложных случаях для тяжёлых веществ было обнаружено приблизительное согласие с ожидаемыми атомными номерами и полученными значениями для энергии связи электронов; однако теоретические методы были слишком примитивны, чтобы получить более точные результаты. Как это хорошо известно, соответствующее рассмотрение проблемы методами современной квантовой механики было впервые проведено Бете в 1930 г.

Хотя Резерфорд именно в это время был сильно занят подготовкой своей большой книги «Радиоактивные вещества и их излучение» («Radioactive Substances and Their Radiation»), он тем не менее с постоянным интересом следил за моей работой; это дало мне возможность узнать, как много заботы и внимания проявлял он к публикациям своих учеников. После моего возвращения в Данию летом 1912 г. я женился, и во время свадебного путешествия в августе в Англию и Шотландию мы с женой, проезжая через Манчестер, посетили Резерфорда; я передал ему законченную рукопись своей работы о тормозящей силе. Как Резерфорд, так и его жена приняли нас с большой теплотой; эта встреча положила начало тесной дружбе, которая в течение многих лет связывала наши семьи.

II

Обосновавшись в Копенгагене, я продолжал поддерживать постоянный контакт с Резерфордом; я регулярно сообщал ему о продолжении своих работ по исследованию общих проблем атома, начатых мною ещё в Манчестере. Очень характерными для ответов Резерфорда, которые всегда были весьма ободряющими, были непосредственность и увлечение, с которыми он рассказывал о работах своей лаборатории. Фактически это было начало длительной переписки, которая продолжалась свыше двадцати пяти лет; эта переписка каждый раз, когда я обращался к ней, вновь воскрешала в моей памяти энтузиазм Резерфорда к дальнейшему развитию области, которая была открыта его работами, и его сочувственный интерес, который возникал у него ко всякому, кто пытался внести свой вклад в эти исследования.

Мои письма к Резерфорду, написанные осенью 1912 г., посвящены продолжавшимся усилиям выяснить роль кванта действия в электронном строении атома Резерфорда, включая сюда проблему молекулярной связи, а также вопросы излучения и магнитные эффекты. Однако вопросы устойчивости, неизбежно возникающие при таких рассмотрениях, резко увеличивали трудности и вынуждали искать более надёжную основу для решения проблемы. После многочисленных попыток использовать квантовые идеи в более строгой форме ранней весной 1913 г. мне пришло в голову, что ключом к решению проблемы атомной устойчивости, непосредственно приложимым к атому Резерфорда, являются изумительно простые законы, определяющие оптический спектр элементов.

На основе чрезвычайно точных измерений длин волн спектральных линий Роулэндом и другими и после работ Бальмера и Шустера (предшественника Резерфорда в Манчестерском отделении) общие спектральные законы чрезвычайно остроумным способом были систематизированы Ридбергом. Основным результатом тщательного анализа видимой серии линейчатых спектров и их взаимоотношений было установление того факта, что частота ν каждой линии спектра данного элемента может быть представлена с необыкновенной точностью формулой ν=𝑇'-𝑇'', где 𝑇' и 𝑇'' – какие-то два члена из множества спектральных термов 𝑇, характеризующих элемент.

Этот фундаментальный комбинационный закон со всей очевидностью отрицал обычную механическую интерпретацию движения; интересно напомнить в этой связи, как лорд Рэлей весьма усиленно подчёркивал, что любая общая связь между частотами нормальных колебаний механической модели должна быть квадратичной и во всяком случае не линейной относительно этих частот. Что касается резерфордовского атома, то для него мы не могли даже ожидать линейчатый спектр, поскольку согласно классической электродинамике частота излучения, возникающего при движении электрона, должна была бы по мере потери энергии непрерывно меняться. Поэтому было совершенно естественно попытаться в качестве основы для объяснения спектра взять непосредственно комбинационный закон.

Действительно, если принять идею Эйнштейна о существовании световых квантов или фотонов, с энергией ℎν, где ℎ – постоянная Планка, следовало предположить, что испускание и поглощение излучения атомом представляет собой индивидуальный процесс, сопровождаемый изменением энергии ℎ(𝑇'-𝑇''); ℎ𝑇 следовало интерпретировать как энергию связи электронов в некотором устойчивом, или, как говорят, стационарном состоянии атома. В частности, такое предположение давало непосредственное объяснение на первый взгляд весьма прихотливому появлению линий излучения и поглощения в спектральных сериях. Итак, в процессах излучения мы наблюдаем переход атома с высокого уровня энергии на низкий, тогда как в процессах поглощения мы имеем дело с переходом атома из основного состояния с наинизшей энергией в одно из возбуждённых состояний.

В простейшем случае атома водорода значение терма с большой точностью даётся формулой 𝑇_𝑛=𝑅/𝑛², где 𝑛 – целое число, а 𝑅 – постоянная Ридберга. Таким образом, указанная интерпретация ведёт к последовательности уменьшающихся значений энергии связи электронов в атоме водорода, указывая на скачкообразный процесс, с помощью которого электрон, находящийся вначале на достаточном удалении от ядра, приходит путём ряда переходов, связанных с излучением, к стационарным состояниям со всё возрастающей энергией связи, характеризуемой всё меньшими и меньшими значениями 𝑛; в конце концов он оказывается в основном состоянии, характеризуемом значением 𝑛=1. Более того, сравнение энергии связи в этом состоянии с энергиями связи электронов, движущихся по кеплеровским орбитам вокруг ядра, позволяет получить размеры орбит того же порядка величины, что и атомные размеры, определяемые с помощью кинетической теории газов.

На основе резерфордовской модели атома эта точка зрения непосредственно позволяла дать также объяснение появлению константы Ридберга в более сложных спектрах других элементов. Так, можно было сделать вывод, что мы встречаемся здесь с процессами перехода, включающими такие возбуждённые состояния атома, в которых один из электронов удаляется из области, занятой другими электронами, связанными с ядром, и поэтому оказывается под действием поля сил, сходного с полем единичного заряда.

Выяснить более тесные связи между атомной моделью Резерфорда и спектральными данными, очевидно, было делом далеко не простым. Действительно, с одной стороны, само определение заряда и массы электрона и ядра полностью опиралось на анализ физических явлений на основе представлений, соответствующих принципам классической механики и электромагнетизма. С другой же стороны, так называемые квантовые постулаты, утверждающие, что всякое изменение присущей атому энергии состоит в полном переходе между двумя стационарными состояниями, исключали возможность расчёта процессов излучения на основе классических принципов, точно так же как и любых других реакций, затрагивающих устойчивость атома.

Как хорошо сейчас известно, решение этой проблемы потребовало развития определённого математического формализма, тщательная интерпретация которого означала решительный пересмотр всех основ, чтобы недвусмысленно использовать элементарные физические представления; этот же формализм означал наличие соотношений дополнительности между явлениями, наблюдаемыми в различных экспериментальных условиях. Однако уже в то время можно было достичь некоторых успехов, используя наглядные представления классической физики для классификации стационарных состояний, опирающиеся на исходные предположения Планка об энергетических состояниях гармонического осциллятора. В частности, можно было исходить из близкой аналогии между осциллятором с заданной частотой и кеплеровским движением электронов вокруг ядра с частотой обращения, определяемой энергией связи.

Действительно, в точности так же, как в случае гармонического осциллятора, простой расчёт показывает, что для каждого стационарного состояния атома водорода действие, проинтегрированное по орбитальному периоду электрона, может быть приравнено величине 𝑛ℎ; это условие в случае круговых орбит эквивалентно квантованию момента импульса в единицах ℎ/2π. Установленное равенство означает, что постоянная Ридберга определённым образом выражается через заряд 𝑒 и массу 𝑚 электрона и постоянную Планка; точнее, имеет место формула

𝑅

=

2π²𝑚𝑒⁴

ℎ³

,

которая в пределах точности, достигнутой при измерении 𝑒, 𝑚 и ℎ, хорошо согласуется с эмпирическим значением 𝑅.

Хотя такое согласие указывало на область применимости механических моделей при построении стационарных состояний, однако все трудности, возникающие при любой комбинации квантовых идей и принципов обычной механики, остались неразрешёнными; поэтому было крайне желательно доказать, что общий подход к проблеме спектров удовлетворяет очевидному требованию содержать в себе классическое физическое описание в том предельном случае, когда рассматриваемое действие столь велико, что можно пренебречь величиной отдельного кванта. Такого рода подход фактически представлял собой первые намётки так называемого принципа соответствия, ставящего своей целью представить существенно статистические закономерности квантовой физики как разумное обобщение классического физического описания.

Так, в обычной электродинамике состав излучения, испущенного электронной системой, может быть определён частотой и амплитудой гармонических осцилляторов, на которые может быть разбито движение системы. Конечно, никакой такой простой связи между кеплеровским движением электрона вокруг тяжёлого ядра и излучением, испущенным в результате переходов между стационарными состояниями системы, не существует. Однако в предельном случае переходов между состояниями, для которых значения квантовых чисел 𝑛 значительно больше, чем их разность, можно показать, что частоты компонент излучения, возникающие в результате хаотических индивидуальных процессов перехода, асимптотически совпадают с частотами гармонических компонент электронного движения. Более того, тот факт, что на кеплеровских орбитах в противоположность простым гармоническим колебаниям проявляется не только частота обращения, но также и высшие гармоники, даёт возможность проследить классическую аналогию неограниченной комбинации термов в спектре водорода.

Однако отчётливое установление связи между атомной моделью Резерфорда и спектральными данными было в течение некоторого времени затруднено довольно странным обстоятельством. За двадцать лет до того времени, о котором идёт речь, Пикеринг наблюдал в спектрах отдалённых звёзд серии линий, длины волн которых обнаруживали близкое численное совпадение с обычным спектром водорода. Поэтому эти линии обычно приписывали водороду. Ридберг даже надеялся тем самым ликвидировать очевидный контраст между простотой спектра водорода и сложностью спектра других элементов, в том числе и спектров щелочных металлов, структура которых ближе всего подходила к структуре спектра водорода. Эта точка зрения разделялась также выдающимся спектроскопистом А. Фаулером, который в это же самое время проводил в лаборатории эксперименты по разряду через газообразную смесь водорода и гелия и наблюдал линии Пикеринга и связанные с ними новые спектральные серии.

Однако линии Пикеринга и Фаулера могли быть включены в формулу Ридберга для спектра водорода только в том случае, если число 𝑛 в выражении для спектральных термов могло принимать не только целые, но и полуцелые значения; но такое предположение, очевидно, нарушало асимптотический подход к классической связи между энергией и спектральными частотами. С другой стороны, такое соответствие годилось бы для спектра системы, состоящей из электрона, привязанного к ядру с зарядом 𝑍𝑒 стационарные состояния которого определяются тем же самым значением интеграла действия ℎ𝑛. Действительно, спектральные термы такой системы даются выражением 𝑍𝑅/𝑛² которое для 𝑍=2 ведёт к тому же самому результату, к которому приводит введение полуцелых значений 𝑛 в формуле Ридберга. Следовательно, было естественно приписать линии Пикеринга и Фаулера гелию, ионизованному за счёт высокого теплового возбуждения в звёздах и за счёт сильных разрядов, применяемых Фаулером. Если бы этот вывод подтвердился, можно было бы сделать первый шаг к установлению количественных связей между свойствами различных элементов на основе модели Резерфорда.

III

Когда в марте 1913 г. я написал Резерфорду письмо, содержавшее набросок моей первой работы по квантовой теории строения атома, я подчеркнул в нем важность решения вопроса о происхождении линий Пикеринга и воспользовался случаем, чтобы узнать, нельзя ли в его лаборатории провести эксперименты в этом направлении; со времён Шустера там была необходимая спектроскопическая аппаратура. Я мгновенно получил ответ, характерный как по острой проницательности Резерфорда в научных вопросах, так и по благожелательному отношению; я хочу привести это письмо целиком.

«20 марта 1913 г.

Дорогой д-р Бор!

Я получил в полной сохранности Вашу работу и прочёл её с большим интересом, но мне хотелось бы ещё раз тщательно просмотреть её, когда у меня будет больше времени. Ваши мысли относительно причин возникновения спектра водорода очень остроумны и представляются хорошо продуманными, однако сочетание идей Планка со старой механикой создаёт значительные трудности для понимания того, что же всё-таки является основой такого рассмотрения. Я обнаружил серьёзное затруднение в связи с Вашей гипотезой, в котором Вы, без сомнения, полностью отдаёте себе отчёт; оно состоит в следующем: как может знать электрон, с какой частотой он должен колебаться, когда он переходит из одного стационарного состояния в другое? Мне кажется, что Вы вынуждены предположить, что электрон знает заблаговременно, где он собирается остановиться.

Есть ещё одно критическое замечание второстепенного характера, касающееся построения статьи. Мне кажется, что Ваше стремление к ясности вызывает тенденцию к излишнему увеличению объёма Ваших статей; я заметил также тенденцию к повторению некоторых утверждений в различных частях статьи. Я думаю, что Вашу статью действительно следует сократить, и я думаю, что это можно сделать без малейшего ущерба для её ясности. Не знаю, принимаете ли Вы во внимание то обстоятельство, что большие статьи отпугивают читателей, которые чувствуют, что им не удастся вникнуть в их смысл из-за недостатка времени.

Я просмотрю со всей тщательностью Вашу статью и дам Вам знать свое мнение относительно деталей. Мне будет очень приятно направить её в «Phil. Mag.», но я был бы ещё более удовлетворён, если бы её объём был значительно сокращен. Во всяком случае, я сделаю все исправления в английском языке, которые окажутся необходимыми.

Я буду очень рад познакомиться с Вашими последними работами, но послушайтесь моего совета и постарайтесь писать их как можно короче, не нарушая ясности изложения. Мне было приятно узнать, что Вы собираетесь в Англию; мы будем рады видеть Вас у себя в Манчестере.

Кстати, я очень заинтересовался Вашими предположениями относительно спектров Фаулера. Я рассказал здесь об этом Эвансу, который ответил мне, что этот вопрос его тоже очень занимает; я считаю вполне возможным, что он попытается поставить несколько опытов в этом направлении, когда он возвратится к следующему семестру. В целом дела идут хорошо, но я на некоторое время задержался, обнаружив что масса α-частицы оказалась несколько большей, чем ей следовало быть. Если это верно, то это настолько важно, что я не могу опубликовать результат до тех пор, пока не буду убежден в своей правоте в каждом пункте. Эксперименты забирают большое количество времени и должны проводиться с особой точностью.

Искренне Ваш Э. Резерфорд.

Р. S. Я надеюсь, что Вы не будете возражать, если я по своему усмотрению изыму из Вашей статьи те места, которые мне покажутся не необходимыми! Напишите, пожалуйста, Ваши соображения».

Первое замечание Резерфорда было, конечно, очень дальновидным; оно касалось именно того вопроса, который стал центральным пунктом длительной дискуссии, которая развернулась позже. Моя собственная точка зрения, как я изложил её в лекции на заседании Датского физического общества в октябре 1913 г., состояла в следующем: радикальный отход от привычных требований к физическому объяснению, содержащийся в квантовых постулатах, уже сам по себе при надлежащем подходе оставляет достаточный простор для возможности объединения выдвинутых предположений в логически согласованную схему. В связи с замечанием Резерфорда особенно интересно напомнить, что Эйнштейн в своей знаменитой работе 1917 г., где выводится формула Планка для теплового излучения, исходил из тех же самых соображений относительно возникновения спектра и указывал на аналогию между статистическими законами, управляющими процессом спонтанного излучения, и основным законом радиоактивного распада, сформулированным Резерфордом и Содди ещё в 1903 г. Действительно, этот закон, позволивший им сразу же распутать разнообразные явления естественной радиоактивности, известные к тому времени, одновременно оказался ключом к пониманию обнаруженного позже своеобразного ветвления процессов спонтанного распада.

Второе замечание, столь сильно подчёркнутое в письме Резерфорда, поставило меня в крайне затруднительное положение. Дело заключалось в том, что за несколько дней до получения его ответа я выслал Резерфорду существенно расширенный вариант своей первоначальной рукописи; дополнения касались в особенности взаимоотношений между спектрами поглощения и испускания и асимптотического соответствия с классическими теориями физики. Я сразу понял, что единственный способ поправить дело состоит в том, чтобы немедленно отправиться в Манчестер и переговорить обо всём с Резерфордом. Хотя Резерфорд был, как всегда, очень занят, он проявил почти что ангельское терпение и после длинных разговоров, продолжавшихся в течение нескольких вечеров (между прочим, он сказал тогда, что никогда не думал, что я окажусь столь упрямым), согласился оставить все старые и новые вопросы в окончательном варианте статьи. Разумеется, и стиль и язык статьи были существенно исправлены благодаря помощи и советам Резерфорда; у меня было много случаев вспоминать о том, как он был прав, когда возражал против усложнения изложения и в особенности против многочисленных повторений, возникающих из-за ссылок на предшествующие работы. Эта лекция, посвящённая памяти Резерфорда, позволяет мне дать значительно более компактный очерк постепенного развития наших идей в те годы.

В течение последующих месяцев дискуссия относительно происхождения спектральных линий, приписываемых ионам гелия, приняла совсем драматический оборот. Прежде всего, Эванс сумел воспроизвести линии Фаулера, наблюдая разряд через гелий чрезвычайно высокой чистоты, не обнаружив при этом ни малейших признаков обычных водородных линий. Однако Фаулера окончательно это не убедило: он подчёркивал обманчивый характер появления спектральных линий в смесях газов. Кроме того, он отметил, что его весьма точные измерения длин волн линий Пикеринга не совпадают в точности с длинами волн, получаемыми из моей формулы при 𝑍=2. Причина последнего расхождения была, однако, довольно легко найдена: было очевидно, что масса 𝑚 в выражении для постоянной Ридберга это вовсе не масса свободного электрона, а так называемая приведённая масса 𝑚𝑀(𝑚+𝑀)^-1 где 𝑀 – масса ядра. И действительно, с учётом этой поправки предсказанная связь между спектром водорода и спектром ионизованного гелия оказывалась в полном соответствии с результатами всех измерений. Этот результат был сразу одобрен Фаулером, который обратил внимание на то, что в спектрах других элементов также наблюдались серии, для которых обычную постоянную Ридберга следовало умножить на число, близкой к четырём. Появление таких спектральных серий, которые принято вообще относить к искровым спектрам, связано с возбуждением ионов; в противоположность этому так называемые дуговые спектры обязаны своим возникновением возбуждённым нейтральным атомам.

Продолжавшиеся в последующие годы спектроскопические исследования позволили определить многочисленные спектры атомов, у которых был удалён не только один, а даже несколько электронов. В частности, широко известные исследования Боуэна показали, что источники спектров туманностей, обнаруженных Никольсоном, следует искать не в новых гипотетических элементах, а в атомах кислорода и азота, находящихся в высокоионизированном состоянии. В конце концов, некоторые перспективы открылись при анализе процесса, при котором электроны последовательно связываются с ядром; этот анализ проводился для определения связи каждого электрона в основном состоянии Резерфордовского атома. В 1913 г., естественно, экспериментальные данные были ещё слишком скудны, а теоретические методы классификации стационарных состояний были ещё недостаточно развиты, чтобы решить до конца столь сложную задачу.

IV

Тем временем постепенно продвигалась моя деятельность, касающаяся электронного строения атома, и вскоре я снова обратился к Резерфорду за помощью и советом. Так, в июне 1913 г. я оказался в Манчестере со второй статьей, в которой помимо продолжения дискуссии о законе радиоактивного смещения и происхождении излучения Баркла содержалось исследование основных состояний атомов, содержащих по нескольку электронов. Что касается последней проблемы, то я пытался расположить электронные орбиты по замкнутым кольцам, подобно тому как впервые это сделал несколько раньше Дж. Дж. Томсон, когда он строил оболочки, пытаясь объяснить характерные периодические свойства менделеевской таблицы элементов на основе своей модели атома.

В резерфордовской лаборатории в этот раз я повстречался с Хевеши и Панетом, которые рассказали мне об успехе первых систематических исследованиях растворимости сульфида свинца и сульфида хрома методом трассирующего состава (меченых атомов); эти исследования они совместно провели в Вене в начале 1913 г. Повторяющиеся посещения Манчестера всегда были вдохновляющими для меня во всех отношениях и давали благоприятную возможность быть на уровне всей деятельности лаборатории. В это самое время Резерфорд совместно с Робинзоном усиленно занимался анализом спектров β-излучения, а вместе с Андраде исследовал спектр γ-лучей. Кроме того, Дарвин и Мозли чрезвычайно интенсивно проводили очень тонкие теоретические и экспериментальные исследования по дифракции рентгеновских лучей в кристаллах.

Вскоре я вновь получил возможность увидеть Резерфорда на заседании Британской Ассоциации содействия прогрессу в науке, которое состоялось в сентябре 1913 г. в Бирмингаме. На этом заседании, па котором присутствовала мадам Кюри, имела место, в частности, общая дискуссия по вопросам излучения с участием таких известных авторитетов, как Рэлей, Лармор, Лоренц; следует в особенности отметить Джинса, который сделал вводное сообщение, посвящённое приложению квантовой теории к проблеме строения атома. Его ясное изложение фактически было первым проявлением серьёзного интереса со стороны физической общественности к рассмотрению тех проблем, которые за пределами манчестерской группы были встречены в общем весьма скептически.

Один инцидент сильно позабавил Резерфорда и всех нас. Сэр Джозеф Лармор торжественно предложил лорду Рэлею высказаться по поводу последних идей. Немедленный ответ заслуженного ветерана, который в свои молодые годы так много сделал для разъяснения проблем излучения, прозвучал так: «Когда я был молод, я неукоснительно исповедывал некоторые принципы, согласно одному из которых человек, переваливший за шестьдесят, не должен высказываться по поводу новых идей. Хотя я должен признаться в том, что я теперь придерживаюсь его не столь строго, однако всё же в достаточной степени для того, чтобы не принимать участия в этой дискуссии!»

Во время моего посещения Манчестера в июне я обменивался мнениями с Дарвином и Мозли по вопросу о том, что правильное последовательное расположение элементов должно происходить согласно их атомному номеру, и впервые услышал тогда от Мозли, что он намерен выяснить этот вопрос систематическими измерениями высокочастотных спектров элементов методом Лауэ—Брэгга. Поразительная энергия Мозли и его редкий дар ставить эксперименты с ясно поставленной целью обусловили удивительно быстрое продвижение его работ; уже в ноябре 1913 г. я получил от него очень интересное письмо с описанием важнейших результатов и несколькими вопросами, касающимися их интерпретации на основе соображений, которые оправдались в применении к оптическим спектрам.

В истории современной физики и химии лишь немногие события с самого начала вызывали всеобщий интерес, как это случилось с Мозли, когда он открыл простой закон, позволяющий однозначно приписать атомный номер любому элементу на основании его высокочастотного спектра. Этот закон сразу же дал не только убедительное свидетельство в пользу атомной модели Резерфорда, но вместе с тем обнаружил потрясающую интуицию Менделеева, который в определённых местах своей таблицы отошёл от правильной последовательности возрастания атомных весов. В частности, сразу было очевидно, что закон Мозли является безошибочным ориентиром при поисках ещё не открытых элементов, соответствующих вакантным местам в последовательности атомных номеров.

Что касается проблемы электронной конфигурации атома, то и для неё работа Мозли послужила началом существенного прогресса. Конечно, преобладание во внутренних частях атома притяжения, обусловленного ядром и действующим на отдельные электроны, над их взаимным отталкиванием даёт основу для понимания бросающегося в глаза сходства между спектром Мозли и ожидаемым спектром системы, состоящей из отдельного электрона, связанного с «голым» ядром. Более подробное сравнение даёт новую информацию, касающуюся оболочечной структуры электронного строения атомов.