Текст книги "Избранные научные труды"

Автор книги: Нильс Бор

сообщить о нарушении

Текущая страница: 50 (всего у книги 58 страниц)

Беда не приходит одна, и у меня есть для вас ещё интересные новости, краткое сообщение о которых должно появиться в «Nature» на следующей неделе. Вы знаете, что у нас есть лаборатория высоких напряжений, где устойчивое постоянное напряжение может быть доведено до 600 000 вольт и выше. Там недавно исследовались эффекты бомбардировки лёгких элементов протонами. Протоны падали на поверхность материала, расположенную под 45° к оси трубки, а вызываемые ими эффекты наблюдались сбоку сцинтилляционным методом – экран из сернистого цинка был покрыт достаточно толстым слоем слюды, чтобы задержать протоны. В случае лития наблюдались яркие сцинтилляции, начиная примерно с 125 000 вольт, которые быстро нарастали с ростом напряжения вплоть до многих сотен в минуту при значениях протонного тока в несколько миллиампер, α-частицы, по-видимому, имели определённую длину пробега, практически не зависимую от напряжения и равную в воздухе около 8 см. Самое простое предположение, которое можно было сделать, состояло в том, что литий-7, захватывая протон, разламывается и при этом испускает пару обычных α-частиц. Принимая эту точку зрения, можно показать, что полное значение высвобождаемой энергии составляет около 16 млн. электронвольт, и это даёт правильный порядок для происходящих изменений в массах, если допустить справедливость закона сохранения энергии.

Позже будут поставлены специальные опыты, чтобы проверить природу частиц, но по яркости сцинтилляций и следам в камере Вильсона представляется весьма вероятным, что это α-частицы. В опытах, проведённых в самые последние дни, аналогичные эффекты наблюдались у бора и фтора, однако пробег частиц меньше, хотя они также похожи на α-частицы. Возможно, бор-11 захватывает протон и раскалывается на три α-частицы, тогда как фтор разламывается на кислород и α-частицу. Баланс энергии находится примерно в соответствии с этими выводами. Я не сомневаюсь, что вас очень заинтересуют эти новые результаты, которые мы надеемся в ближайшем будущем расширить.

Совершенно ясно, что α-частица, нейтрон и протон, по-видимому, будут вызывать различные типы расщепления, и возможно, что очень показательно то, что до сих пор наблюдались результаты только для 4𝑛+З элементов. Всё выглядит так, как будто добавление четвёртого протона ведёт к немедленному образованию α-частицы и последующему распаду. Я думаю тем не менее, что вопрос в целом скорее следует рассматривать в виде единого процесса, чем в виде отдельных ступеней.

Не могу не радоваться тому, что силы и деньги, затраченные на создание высоких напряжений, вознаграждены вполне определёнными и интересными результатами. Фактически они должны были наблюдать эти эффекты на год или что-нибудь вроде этого раньше, но избрали неправильное направление. Вы легко можете представить себе, какие широкие горизонты открывают эти результаты для исследования превращений вообще.

У нас дома всё благополучно, завтра я начинаю лекции. С наилучшими пожеланиями Вам и миссис Бор

Всегда Ваш Резерфорд.

Р. S. Бериллий обнаруживает некоторые странные явления, но это ещё нужно выяснить. Возможно, я буду рассказывать об этих экспериментах на заседании Королевского общества, посвящённого ядрам во вторник 25 апреля».

Конечно, читая это письмо, нужно иметь в виду, что во время моих поездок в Кембридж я познакомился с ходом всех работ в Кавендишской лаборатории, так что Резерфорду не было необходимости указывать на деятельность отдельных его сотрудников. Это письмо представляет собой непосредственное выражение его бурной радости за крупные успехи тех лет и его страстное желание выяснить все их следствия.

XI

Как подлинный исследователь, Резерфорд никогда не полагался на одну интуицию, как бы далеко она его ни вела, а всегда искал новые источники познания, которые могли бы привести к неожиданным результатам. Так и в Кембридже Резерфорд и его сотрудники продолжали весьма энергично и на всё более совершенной аппаратуре исследования по процессам α– и β-распадов. Важная работа Резерфорда и Эллиса па изучению спектров β-излучения предоставила возможность отчётливо различать между внутриядерными явлениями и взаимодействием β-частиц системой внешних электронов; это в свою очередь привело к выяснению механизма внутренней конверсии.

Кроме того, обнаруженное Эллисом непрерывное распределение электронов, непосредственно выброшенных из ядра, по энергетическому спектру поставило весьма загадочный вопрос о сохранении энергии; в конце концов ответ на этот вопрос был дан смелой гипотезой Паули об одновременном испускании нейтрино; эта гипотеза явилась предпосылкой для остроумной теории β-распада, разработанной Ферми.

Значительное увеличение точности измерений спектра α-излучения, достигнутое Резерфордом, Винн-Уильямсом и другими, позволило пролить больший свет на тонкую структуру этих спектров и их связь с энергетическими уровнями остаточного ядра, образующегося после α-распада. Особым событием на ранней стадии этих исследований было открытие захвата электронов α-излучением: это явление вслед за тем, как его впервые в 1922 г. наблюдал Гендерсон, было тщательно изучено Резерфордом в одной из его самых блестящих работ. Сейчас все знают, что эта работа, в которой содержалось много сведений о процессе электронного захвата, вновь привлекла к себе внимание несколько лет спустя после смерти Резерфорда – это произошло после открытия процессов деления тяжёлых ядер под действием нейтронов, когда на первый план выступил вопрос о прохождении ядерных осколков с большими зарядами через вещество, для которого доминирующей особенностью является захват электрона.

Заметный прогресс как с точки зрения общей перспективы, так и с точки зрения развития экспериментальной техники был обусловлен открытием так называемой искусственной β-радиоактивности, сделанным в 1933 г. Фредериком Жолио-Кюри и Ирен Кюри; это явление связана с ядерными превращениями, вызванными бомбардировкой α-частицами. Едва ли есть необходимость напоминать, как блестящими систематическими исследованиями Энрико Ферми по ядерным превращениям, вызываемым нейтронами, были обнаружены радиоактивные изотопы у большого числа элементов; кроме того, было получено большое количество информации, касающейся ядерных процессов, вызываемых захватом медленных нейтронов. Стоит особенно отметить, что продолжавшееся изучение этих процессов позволило выявить наиболее замечательные резонансные явления с остротой резонанса, намного превосходящей остроту пиков в сечениях реакций, вызываемых α-частицами и наблюдавшихся впервые Позе; объяснение этого явления на основе модели потенциальной ямы было дано Гэрни, а Гамов сразу же обратил на него внимание Резерфорда.

Уже наблюдения Блеккета, выполненные с помощью автоматической камеры Вильсона, показали, что во всех процессах, изученных в оригинальных опытах Резерфорда по искусственному расщеплению ядер, падающие α-частицы остаются в соединении с остаточным ядром, образующимся после вылета протона. Сейчас известно, что все типы ядерных превращений, охватывающих широкий интервал энергий, происходят двумя чётко выраженными ступенями. Первая из этих ступеней – образование относительно долго живущего составного ядра, а вторая – высвобождение энергии возбуждения ядра в процессе конкуренции между различными возможными способами распада и возможными процессами излучения. Эта точка зрения, к которой Резерфорд проявил самый живой интерес, была темой последнего курса лекций, который по приглашению Резерфорда я прочёл в Кавендишской лаборатории в 1936 г.

Не прошло и двух лет после смерти Резерфорда в 1937 г., как события получили новый драматический ход после открытия процессов деления самых тяжёлых элементов; это открытие принадлежало старому другу и сотруднику Резерфорда в Монреале Отто Гану, работавшему вместе с Фрицем Штрассманом в Берлине. Сразу же после этого открытия Лизе Мейтнер и Отто Фриш, работавшие тогда в Стокгольме и Копенгагене, а теперь работающие оба в Кембридже, сделали важный для понимания этого явления вклад, указав на то, что критическое снижение устойчивости ядра с большим зарядом является простым следствием уравновешивания сил сцепления между ядерными составляющими и силами электростатического отталкивания. Подробное исследование процессов деления, проведённое мною вместе с Уилером, показало, что многие особенности этих процессов могут быть объяснены с помощью механизма ядерных реакций, включающего в качестве первого шага образование составного ядра.

В последние годы своей жизни Резерфорд нашёл друга и сотрудника в лице Марка Олифанта, общий склад и работоспособность которого очень напоминали его самого. В это время открылись новые возможности для исследований, связанные, с одной стороны, с открытием тяжёлого изотопа водорода ²Н, или дейтерия, а с другой – созданием циклотрона Лоуренсом; уже в своих первых исследованиях по ядерным расщеплениям в пучках дейтеронов Лоуренс получил много новых эффектных результатов. Классические эксперименты Резерфорда и Олифанта, в которых они бомбардировали выделенные изотопы лития протонами и дейтеронами, привели их к открытию ³Н, или трития, а также ³Не; этим самым было положено подлинное начало интенсивным поискам приложения термоядерных реакций к реализации многообещающих источников атомной энергии.

С самого начала своих исследований радиоактивности Резерфорд ясно сознавал широкие перспективы, которые открываются этими исследованиями во многих направлениях. В частности, он давно проявлял глубокий интерес к возможности оценки возраста Земли и выяснению причин, обусловливающих тепловое равновесие в земной коре. Если даже освобождение ядерной энергии для технических целей оставалось делом будущего, то большим удовлетворением для Резерфорда должно было быть выяснение совершенно неизвестного до того времени источника солнечной энергии; это объяснение стало возможным в результате развития начатых им работ и было достигнуто при его жизни.

XII

Когда мы окидываем взором жизнь Резерфорда, мы видим её, конечно, на неповторимом фоне его научных достижений, открывших новую эпоху; вместе с тем наша память навсегда сохранит обаяние его личности. В предыдущих лекциях, посвящённых памяти Резерфорда, некоторые из его ближайших сотрудников вспоминали о том вдохновляющем влиянии, которое оказывали на всех его энергия, энтузиазм и очарование его порывистой манеры действия. Несмотря на обширный и всё время возрастающий объём научной и административной деятельности Резерфорда, в Кавендишской лаборатории царил тот же самый дух, который мы все так радостно ощущали в предыдущие манчестерские годы.

Очень точный очерк богатой событиями жизни Розерфорда, начиная с его детства и до последних дней, написан его старым другом ещё монреальского периода, А. С. Ивом. Большое количество выдержек из поразительно большой переписки Резерфорда, приведённых в книге Ива, даёт особенно яркое представление о взаимоотношениях Резерфорда со своими коллегами и учениками, рассеянными по всему свету. Ив не упустил также случая рассказать о некоторых забавных историях, которые непрерывно появлялись в связи с Резерфордом и на которые я ссылался в своем выступлении (воспроизведённым в книге Ива), когда Резерфорд во второй и последний раз посетил нас в Копенгагене в 1932 г.

Очень характерным для Резерфорда был благожелательный интерес, который он проявлял ко всем молодым физикам, с которыми ему приходилось долго или коротко иметь дело. Я очень хорошо помню подробности моей первой встречи с юным Робертом Оппенгеймером в кабинете Резерфорда в Кавендишской лаборатории; впоследствии нас с Оппенгеймером связывала очень тесная дружба. До того как Оппенгеймер появился в кабинете, Резерфорд, отличавшийся великолепной способностью угадывать талантливых людей, рассказал мне о богатом даровании молодого человека, который с течением времени завоевал себе выдающееся положение в научном мире Соединённых Штатов.

Все хорошо знают, что Оппенгеймер после недолгого пребывания в Кембридже во время своих занятий в Гёттингене обратил внимание на явление прохождения частиц через потенциальный барьер, это явление послужило затем основой для объяснения α-распада Гамовым и другими.

Пробыв некоторое время в Копенгагене, Гамов в 1929 г. перебрался в Кембридж; здесь Резерфорд высоко ценил его многочисленные работы по интерпретации ядерных явлений и неизменно радовался необычному и тонкому юмору, который повседневно сопровождал Гамова и позже нашёл свое выражение в его хорошо известных популярных книгах.

Среди многих молодых физиков, приехавших из-за границы и работавших в Кавендишской лаборатории, одной из наиболее колоритных фигур был Капица; его фантазия и талант инженера-физика вызывали у Резерфорда восхищение. Взаимоотношения между Резерфордом и Капицей были очень характерными для них обоих и были с самого начала до конца проникнуты глубокой взаимной любовью, несмотря на неизбежные резкие столкновения. Именно эти чувства были заложены в усилиях Резерфорда, направленных на поддержку работ Капицы после его возвращения в Россию в 1934 г.; со стороны Капицы они наиболее ярко выразились в письме, которое я получил от него после смерти Резерфорда.

Когда в начале тридцатых годов по инициативе Резерфорда в рамках Кавендишской лаборатории организовывалась новая Мондская лаборатория с целью осуществления некоторых обнадёживающих проектов Капицы. Капица хотел выразить свои чувства к Резерфорду в её оформлении. Однако резной крокодил на внешней стене порождал комментарии, которые можно было умерить лишь ссылками на особенности русского фольклора, касающегося жизни животных. Кроме того, барельеф Резерфорда, великолепной работы Эрика Хилла, помещённый в холле, вызывал немалое недовольство многих друзей Резерфорда. Я должен сознаться, что, оказавшись в Кембридже, не смог разделить недовольства, и это настолько обрадовало Дирака и Капицу, что они подарили мне точную копию барельефа; помещённый над камином моего кабинета в Копенгагенском институте, этот барельеф с тех пор каждый день радует мой глаз.

Когда в знак признания его научных заслуг Резерфорд получил звание пэра, он сразу проявил живой интерес к своим новым обязанностям члена палаты лордов, однако прямота и простота его повеления нисколько не изменились. Я не могу вспомнить случая более резкого обращения Резерфорда со мной, чем случай на обеде в клубе Королевского общества; в разговоре с одним из его друзей я упомянул его в третьем лице как лорда Резерфорда; он круто повернулся ко мне с гневным возгласом: «Вы величаете меня лордом?»

В течение почти двадцати лет, в течение которых Резерфорд, вплоть до самой смерти, работал с неуменьшающейся энергией в Кембридже, мы о женой были очень близки с ним и его семьей. Почти каждый год они радушно принимали нас в посёлке Ньюгем в своем уютном домике, расположенном неподалёку от домов их старых друзей; около домика был разбит очаровательный сад, где отдыхал Резерфорд и уход за которым доставлял много радости Мэри Резерфорд. Мне вспоминаются многие тихие часы, проведённые в кабинете Резерфорда, когда разговор шёл не только о новых перспективах физики, но и о других вопросах, касающихся самых разнообразных сторон человеческой деятельности. В этих разговорах никто никогда не пытался преувеличить интерес своих собственных речей, потому что Резерфорд, усталый после напряжённого рабочего дня, почувствовав бесплодность разговора, просто засыпал. Тогда приходилось ждать, пока он не проснется и не возобновит беседу с прежней энергией, как будто бы ничего и не произошло.

По воскресеньям Резерфорд регулярно играл по утрам в гольф с некоторыми из своих близких приятелей, а вечером обедал в Тринити Колледж, где встречался со многими выдающимися учёными и с удовольствием вёл беседы на самые разнообразные темы. Обладая ненасытным интересом ко всем проявлениям жизни, Резерфорд с большим уважением относился к своим учёным коллегам; однако мне вспоминается, как однажды, возвращаясь из Тринити, он заметил, что, по его мнению, представители так называемых гуманитарных наук заходят уж слишком далеко, когда гордятся своим полным неведением того, что происходит между моментом, когда нажимают кнопку у двери и моментом начала сигнала звонка.

Некоторые высказывания Резерфорда привели к ошибочному заключению о том, что он недооценивал значение математического аппарата для развития физики. Наоборот, по мере бурного развития той отрасли физики, изрядная часть основ которой была заложена им самим, Резерфорд часто выражал свое восхищение новыми теоретическими методами и даже проявлял интерес к философским вопросам квантовой теории. Мне особенно памятно, как в нашу последнюю встречу за несколько недель до его смерти он был захвачен новым подходом к биологическим и социальным проблемам с позиций дополнительности; с большим оживлением он обсуждал возможность опытного доказательства причин национальных традиций и предрассудков довольно необычным способом взаимообмена новорождёнными между различными нациями.

Несколькими неделями позже, во время празднования двухсотлетия со дня рождения Гальвани, в Болонье, мы были потрясены известием о смерти Резерфорда. Я немедленно отправился в Англию, чтобы присутствовать на похоронах. Совсем недавно я был здесь, видел Резерфорда, полного сил, бодрого как всегда, и вот теперь я снова встретился с Мэри Резерфорд при таких подлинно трагических обстоятельствах. Мы говорили с ней о замечательной жизни Эрнеста, на всём протяжении которой она была ему верным товарищем с их ранней юности, и о том, как для меня Резерфорд стал вторым отцом. В один из следующих дней Резерфорд был похоронен в Вестминстерском аббатстве, недалеко от саркофага Ньютона.

Резерфорд не дожил до того, чтобы увидеть величайшую техническую революцию, вызванную открытием атомного ядра, а также его другими фундаментальными исследованиями. Однако он всегда сознавал возрастающую ответственность учёных в связи с любым увеличением наших знаний и возможностей. Сегодня мы лицом к лицу столкнулись с самой серьёзной угрозой всей нашей цивилизации, чтобы серьёзно подумать о том, как предотвратить гибельное использование грозных сил, оказавшихся в руках человека, и о том, как превратить это величайшее достижение в нарастающее благосостояние всего человечества. Некоторые из нас, принимавшие участие в военных исследованиях, часто вспоминали Резерфорда и по мере своих сил пытались поступать так, как он, по нашему мнению, должен был бы поступить на нашем месте.

Память, которую оставил Резерфорд о себе, служит для всех, кто имел счастье близко знать его, неиссякаемым источником мужества и стойкости. Для новых поколений, которым в грядущие годы суждено продолжать изучение атомного мира, жизнь и деятельность этого великого исследователя всегда будет служить источником вдохновения.

87 СОЛЬВЕЕВСКИЕ КОНГРЕССЫ И РАЗВИТИЕ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ ^*

^*The Solvay Meetings and the Development of Quantum Physics. В кн.: La Theorie Quantique des Champs. New York, Interscience Publischers, 1962, p. 13—36. см. также: Niels Bohr. New York—London, Interscience Publishers, a division of John Willey & Sons, 1963.

Серия конгрессов, которая началась ровно пятьдесят лет назад по дальновидной инициативе Эрнста Сольвея и продолжалась под руководством основанного им Международного института физики, представляла собой уникальную возможность для физиков обсуждать фундаментальные проблемы, которые находились в центре их внимания в различные периоды. В силу этого Сольвеевские конгрессы во многих отношениях стимулировали современное развитие физики.

Тщательная запись докладов и дискуссий по ним на каждом из этих конгрессов станет в будущем наиболее ценным источником информации для тех исследователей истории науки, которые захотят получить представление о том, как разрешались новые проблемы, возникшие в начале нашего века. Постепенное выяснение этих проблем благодаря объединённым усилиям целого поколения физиков в последующие десятилетия не только сильно расширило наше проникновение в атомистическую структуру материи, но даже привело к новым взглядам на понимание физического эксперимента.

Как одному из тех, кто в этот период участвовал в некоторых из Сольвеевских конгрессов и имел личный контакт со многими участниками самых первых из них, мне было приятно принять приглашение рассказать кое-что о той роли, которую играли эти дискуссии для выяснения проблем, стоявших перед нами. Рассказывая об этом, я буду стараться представить эти дискуссии на фоне того многостороннего развития, которое испытала физика за последние пятьдесят лет.

I

Сама тема первого Сольвеевского конгресса в 1911 г.– теория излучения и кванты – указывает, что было основным предметом дискуссий в те дни. Наиболее существенным успехом физики предыдущего столетия были, по-видимому, максвелловская электромагнитная теория, предложившая теперь широко известное объяснение явлений излучения, и статистическое толкование термодинамических принципов, вершиной которого явилось установление Больцманом связи между энтропией и вероятностью состояния сложной механической системы. Однако расчёт спектрального распределения плотности излучения в замкнутой полости при тепловом равновесии обнаружил неожиданные трудности; особенно ярко подчёркнутые точнейшим анализом Рэлея.

Поворотный пункт в развитии был достигнут Планком в первом году нашего столетия, когда он открыл универсальный квант действия, обнаруживший черты целостности в атомных процессах, совершенно чуждые идеям классической физики и превосходящие доктрину древних о предельной делимости материи. На этом новом фоне Эйнштейн сразу подчеркнул явные парадоксы, связанные с любой попыткой детально описать взаимодействие между излучением и веществом; Эйнштейн не только привлек внимание к планковским идеям, использовав их при исследовании теплоемкости твердых тел при низких температурах, но в связи со своей оригинальной трактовкой фотоэлектрического эффекта ввёл также идею о квантах света или фотонах как носителях энергии и импульса в элементарных процессах излучения.

Фактически введение представления о фотонах означало возрождение старой, времён Ньютона и Гюйгенса, дилеммы о корпускулярной или волновой структуре света, которая, казалось бы, была уже решена в пользу волновой структуры в результате развития электромагнитной теории излучения. Ситуация была весьма своеобразна, так как само определение энергии и импульса фотона через произведение планковской константы на частоту или же соответственно на волновое число непосредственно относится к характеристикам волновой картины. Таким образом, мы были поставлены перед некоторым, ещё не встречавшимся типом соотношений дополнительности между различными фундаментальными понятиями классической физики. Изучение этих взаимоотношений выявило позже ограниченность области применимости детерминистического описания и потребовало существенно статистического подхода даже к самым элементарным атомным процессам.

Дискуссию на конгрессе открыл Лоренц. Он блестяще изложил аргументацию, основанную на классических идеях, ведущую к принципу равномерного распределения энергии по степеням свободы физической системы, включающей не только движение составляющих её материальных частиц, но также и нормальные колебания электромагнитного поля, связанного с электрическим зарядом частиц. Эта аргументация, аналогичная рэлеевскому анализу теплового равновесного излучения, приводила, однако, к хорошо известному парадоксальному результату, согласно которому никакое тепловое равновесие невозможно, так как вся энергия системы будет постепенно передаваться электромагнитным колебаниям всё более высоких частот.

Казалось, что единственный путь согласования теории излучения с принципами обычной статистической механики был предложен Джинсом. Он состоял в том, что экспериментальные условия следует относить не к реальному равновесию, а к квазистационарному состоянию, в котором образование высокочастотного излучения ускользает от наблюдения. Свидетельством остроты трудностей в теории излучения было зачитанное на конгрессе письмо лорда Рэлея, в котором он советовал внимательно обсудить предложение Джинса. Однако вскоре при более тщательном рассмотрении выяснилось, что аргументы Джинса нельзя было поддержать.

Доклады и дискуссии на конгрессе были во многих отношениях просто великолепными. Так, после докладов Варбурга и Рубенса об экспериментальных наблюдениях, подтверждающих планковский закон теплового излучения, сам Планк изложил аргументы, которые привели его к открытию кванта действия. Обсуждая трудности согласования этой новой особенности с системой понятий классической физики, он подчеркнул, что существенным моментом было не введение новой гипотезы о кванте энергии, а, скорее, видоизменение самого понятия действия, и выразил убеждение, что принцип наименьшего действия, который сохранил свою силу также и в теории относительности, может оказаться путеводной нитью для дальнейшего развития квантовой теории.

В последующем докладе на конгрессе Эйнштейн подвёл итоги многочисленным приложениям квантовой концепции и, в частности, рассмотрел основные аргументы, использованные в его объяснении аномалий теплоемкости при низких температурах. Обсуждение этих явлений содержалось в докладе Нернста, посвящённом приложению квантовой теории к различным вопросам физики и химии; в этом докладе он специально рассмотрел свойства вещества при очень низких температурах. Чрезвычайно интересно вспомнить, как Нернст в своем докладе отметил, что хорошо известная теорема об энтропии при абсолютном нуле, важные приложения которой были найдены после 1906 г., оказались специальным случаем более общего закона, выведенного из теории квантов. (Однако явление сверхпроводимости некоторых металлов при крайне низких температурах, об открытии которого доложил Камерлинг-Оннес, представляло хитрую загадку, объяснение которой было найдено лишь многие годы спустя.

Новую идею, получившую различное истолкование, представляла собой мысль Нернста о квантовании вращения молекул газа; со временем она получила превосходное подтверждение в измерениях тонкой структуры инфракрасных линий поглощения. Об аналогичном же применении квантовой теории было рассказано в докладе Ланжевена; ему удалось успешно развить теорию зависимости изменения магнитных свойств вещества от температуры; в этом докладе Ланжевен специально остановился на идее магнетона, предложенного Вейсом для объяснения замечательных количественных соотношений между величинами элементарных магнитных моментов атомов, полученных из анализа его измерений. Как показал Ланжевен, значение магнетона, по крайней мере приближённо, могло быть вычислено из предположения, что электроны в атомах вращаются с моментом импульса, соответствующим планковскому кванту.

Другие смелые и эвристические попытки выявления квантовых особенностей в других свойствах вещества были описаны Зоммерфельдом, который подробно исследовал образование рентгеновых лучей с помощью быстрых электронов, а также рассмотрел проблемы, связанные с ионизацией атомов при фотоэффекте и электронных соударениях. Говоря о последних проблемах, Зоммерфельд обратил внимание на сходство некоторых своих рассуждений с рассуждениями, изложенными в последней статье Гааза; Гааз пытался применить квантовые идеи к электрону, связанному в атомной модели в виде равномерно положительно наэлектризованной сферы; эта модель подобна модели Дж. Дж. Томсона. При этом Гааз получил циклические частоты того же порядка величины, что и частоты оптических спектров. Что касается его собственных взглядов, – добавил Зоммерфельд, – то вместо того, чтобы пытаться вывести планковскую константу из некоторых рассуждений, он скорее принял бы существование кванта действия в качестве основы для решения любых вопросов, касающихся структуры атомов и молекул. На фоне современных тенденций развития физики ясно, что это высказывание и в самом деле оказалось почти пророческим.

Хотя во время конгресса, конечно, не могло быть и речи об исчерпывающей трактовке всех проблем, возникших в связи с открытием Планка, всё же на конгрессе было достигнуто единодушное мнение, что для физической науки раскрылись новые огромные перспективы. Несмотря на то, что оказался необходимым радикальный пересмотр оснований для однозначного применения первичных физических понятий, всех ободряло то, что именно в эти годы была очень ярко продемонстрирована устойчивость физического фундамента благодаря новому триумфу классического подхода при определении свойств разреженных газов и использовании статистических флуктуаций для подсчёта числа атомов. Соответствующие, подробно аргументированные доклады, посвящённые этим достижениям, были сделаны на конгрессе Мартином Кнудсеном и Жаном Перреном.

Живое представление о дискуссиях на первом Сольвеевском конгрессе я получил от Резерфорда при встрече с ним в Манчестере, вскоре после его возвращения из Брюсселя. Однако, как я установил только спустя несколько месяцев при просмотре отчёта о заседаниях, Резерфорд ничего не сообщил мне о том, что в ходе дискуссий на конгрессе не было упомянуто самое новейшее событие, которому суждено было оказать столь глубокое влияние на последующее развитие, а именно, его собственное открытие атомного ядра. Действительно, обобщая весьма неожиданным образом данные о структуре атома, которая поддаётся истолкованию в простых механических понятиях, и в то же время обнаруживая неадекватность таких понятий для любых проблем устойчивости атомных систем, открытие Резерфорда должно было не только служить руководством, но и оставаться стимулирующим фактором на позднейших стадиях развития квантовой физики.

II

Следующий Сольвеевский конгресс в 1913 г. был посвящён проблеме строения вещества. Самой важной новой информацией на нем была информация об открытии дифракции рентгеновых лучей в кристаллах, сделанном Лауэ в 1912 г. Это открытие устранило все сомнения в том, что этому проникающему излучению следует приписать волновые свойства. Корпускулярные же черты этого излучения при его взаимодействии с веществом, как это особенно подчёркивал Уильям Брэгг, весьма выразительно иллюстрировалось на снимках в камере Вильсона, показывающих треки быстрых электронов, освобождаемых при поглощении излучения в газах. Как известно, открытие Лауэ явилось прямым толчком к блестящим исследованиям кристаллических структур Уильямом и Лоуренсом Брэггами, которые, анализируя отражение монохроматического излучения от различных сечений плоскопараллельных конфигураций атомов в кристаллической решетке, сумели определить как длину волны излучения, так и тип симметрии решетки.