Гении науки - Пайс А.
Скачать (прямая ссылка):
посетил Геттинген, чтобы послушать курс лекций Нильса Бора. Об этом
времени он позднее
писал: "Когда я впервые лично встретился с Бором, в моей жизни ~ зп
начался новый период и".
В Принстоне, на торжественном обеде в честь вручения Паули Нобелевской
премии, он вспоминал:
В одну из наших встреч Бор спросил меня, не смогу ли я приехать на год к
нему в Копенгаген. Ему нужен был сотрудник, чтобы редактировать его
работы, которые он хотел опубликовать на немецком языке. Я очень удивился
и, поразмыслив немного, сказал со всей уверенностью, на которую только
способен молодой человек: "Я не думаю, что мне будет сложно
соответствовать Вашим научным требованиям, но изучение иностранного
языка, такого как датский, намного превышает мои способности". Я поехал в
Копенгаген осенью 1922 года, оба мои утверждения оказались неверными30.
Когда он был в Мюнхене, Зоммерфельд познакомил его с теорией структуры
атома Бора с ее использованием дискретных наборов электронных орбит
вместо непрерывных наборов в классической теории. "Я не избежал того
удивления, которое испытывал каждый физик, привыкший к классическому
образу мышления, познакомившись с "Основными постулатами квантовой
теории" Бора30,33".
В июле 1922 года Бор написал Паули, что не может дождаться, когда тот
снова приедет55. Так началась переписка, продолжавшаяся более тридцати
лет. Она является богатейшим источником знаний по истории физики того
периода. В июле Бор написал еще Крамерсу: "Он [П.] отличный человек во
всех отношениях, и он будет превосходным помощником56". Паули прибыл в
Копенгаген в октябре 1922 года и оставался там до сентября 1923 года.
Позднее он часто приезжал на более короткое время (каждый год, начиная с
1925 года до 1931 года, затем в 1933, 1936, 1937, 1946, 1947, 1954
годах).
Вольфганг Эрнст Паули 279
Во время своего первого визита в Копенгаген Паули закончил три работы.
Одну работу он писал вместе с Крамерсом по полосатым спектрам57. Вторая,
по тепловому равновесию между излучением и свободными электронами58,
послужила ему в качестве Habilitationsschrift (работа, которую необходимо
представить для квалификации в качестве преподавателя университета) в
Гамбурге после его возвращения туда из Дании. Третья, по аномальному
эффекту Зеемана59, отмечает начало серии исследований, кульминацией
которых явилось открытие, сделанное Паули в январе 1925 года. И я думаю,
это была вершина его научного творческого наследия.
Принцип запрета
Когда атомы находятся в возбужденном состоянии (при нагреве, например),
они испускают линейчатый спектр-дискретный набор световых частот. Если мы
подвергнем атом воздействию достаточно сильного магнитного поля, то
произойдет расщепление каждой линии на несколько. Это и есть эффект
Зеемана, названный так после его открытия в 1896 году голландским физиком
Питером Зееманом. В 1897 году было продемонстрировано, что классическая
теория предсказала расщепление в триплет линий при наблюдении,
перпендикулярном направлению магнитного поля. Это называется нормальным
эффектом Зеемана. Но в 1898 году было замечено, что определенная линия в
спектре натрия, в действительности, расщепляется в квартет. Это был
первый пример того, что сейчас мы называем аномальным явлением Зеемана.
Что касается нормального явления, то оно с тех пор было признано, скорее,
исключением, чем правилом. В Копенгагене Паули поставил перед собой
задачу дать интерпретацию аномального явления Зеемана на основе старой
квантовой теории.
К тому времени было известно, что аномальные расщепления демонстрируют
красивые и простые закономерности, "но этому вряд ли можно было найти
объяснение, поскольку очень общие предположения по поводу электрона, на
основе использования классической и старой квантовой теории, неизменно
приводили к простому триплету. Более закрытая интерпретация этой задачи
оставила во мне чувство того, что это еще менее доступный подход30".
Паули писал Зоммерфельду в июне 1923 года: "Я не мог, не мог найти
соответствие. До сего времени я двигался в неправильном направлении60".
Позднее он вспоминал: "Однажды я бесцельно слонялся по красивым улицам
Копенгагена, и встпетившийся мне коллега лтокески заметил, что я выгляжу
280 Гении науки
несчастным, на что я свирепо ответил: "Как можно выглядеть счастливым,
если думаешь об аномальном явлении Зеемана?30"
Этот эффект составлял одно из главных поражений старой квантовой теории.
В то время и сам Паули говорил об этом так: "Аномальное явление Зеемана
наиболее ясно демонстрирует, насколько глубока несостоятельность тех
теоретических принципов, которые известны нам сейчас61".
Величайшая заслуга Паули состоит в том, что несостоятельность этой теории
не отпугнула его от попыток решить эту задачу об аномальном зеемановском
явлении. Результатом явились две работы. Первая, законченная в декабре
1924 года, с критической точки зрения рассматривает другие попытки
интерпретировать это явление62. Вторая работа, которую Паули завершил
