Гении науки - Пайс А.
Скачать (прямая ссылка):
Почему бы не попробовать и на водороде полуцелые квантовые числа? Когда я
спросил Уленбека, что же натолкнуло его тогда на эту мысль, он ответил,
что это были просто догадки с его стороны и со стороны Гаудсмита. Он
напомнил мне, что игра с полуцелыми значениями для квантовых чисел для
эффекта Зеемана имела место и раньше. Кроме того, Уленбек добавил, что,
когда они рассказали об этой идее Эренфесту, он отнесся к ней с
сомнением, но предложил им написать небольшую статью. Они согласились.
Это была их первая совместная работа23, отличный вклад в науку, хотя и
малоизвестный, поскольку работа была написана на голландском языке. В ней
они видоизменили данное ранее Зоммерфельдом распределение квантовых чисел
и описали усовершенствованный подход к тонкой структуре спектра Не+.
Уленбек назвал эту работу августовской.
Гаудсмит написал о том, что произошло далее: "Нашей удачей было то, что
когда мы углубились в изучение структуры атомных спектров, появившаяся
идея о спине привела к пониманию смысла релятивистских дублетов, и сразу
после этого мы пришли к правильной трактовке спектра атома водорода19".
Уленбек вспоминал: "Именно тогда мне пришло в голову, что, поскольку (как
Джордж Юджин Уленбек 377
я узнал) каждое квантовое число соответствует какой-то степени свободы
электрона, четвертое квантовое число Паули должно означать, что электрон
обладает дополнительной степенью свободы, - другими словами, электрон
должен вращаться!20".
Все становилось на свои места. Электрон обладал спином 1/2, а выведенный
Ланде множитель д = 2 относился к самому электрону!
Сэм спросил, нельзя ли придать физический смысл значению д20. Следуя
совету Эренфеста, Джордж нашел старую статью Макса Абрагама24, в которой
говорилось, что электрон, рассматриваемый как твердая сфера с зарядом,
сосредоточенным только на ее поверхности, имеет д = 2. Все это было
дополнено кратким примечанием, включающим модель Абрагама, но с
предостережением: если принять эту модель для объяснения д = 2, то в
предположении, что электрон - это протяженное тело с "классическим
радиусом" е2/тс2, периферийная скорость его вращения получается больше
скорости света.
Этот последний комментарий крайне важен. Он проясняет, что открытие
спина, сделанное после того как Гейзенберг уже опубликовал свою первую
работу по квантовой механике, было продвижением вперед в духе старой
квантовой теории, этой удивительно причудливой смеси классического
рассуждения и специально выведенных квантовых законов.
Уленбек и Гаудсмит были соавторами этого опубликованного открытия, но имя
Уленбека стояло первым, а Гаудсмита - вторым. Джордж сказал мне, что
такой порядок предложил Эренфест, потому что иначе сложилось бы
впечатление, что Джордж - это лишь студент Гаудсмита. Сам Сэм тоже
предпочел быть вторым, потому что первая идея о спине принадлежала
Уленбеку.
Открытие датируется 17 октября 1925 года. На день раньше Эренфест написал
Лоренцу, попросив его высказать "свое мнение по поводу весьма разумной
идеи Уленбека относительно спектров °".
Лоренц уже вышел на пенсию. Он возглавлял Тейлеровский институт в
Гарлеме, что было, в общем-то, работой для пенсионера... Он жил в
Гарлеме, но каждый понедельник с 11 до 12 читал лекцию в Лейдене.
Посещать ее было обязательно. Эренфест просто вынуждал к этому. Люди
приезжали отовсюду. Обычно Лоренц говорил о своей недавней работе или о
новинках литературы. Эти лекции всегда были прекрасны, всегда. Как бы то
ни было, это была причина его приезда в Лейден.
В один из таких понедельников мы встретились с Лоренцом и рассказали ему
о своей идее. Лоренц отнесся к этому немного сдержанно, хотя и не
отговаривал нас. Он сказал, что это интересно и что он подумает над этим.
Он, естественно, сразу же вспомнил об Абрага-
В лаборатории Камерлинга Оннеса в Лейдене, 1926 год. Уленбек крайний
слева, Гаудсмит крайний справа, рядом с Крамерсом. Эренфест справа от
своей жены и чуть поодаль от группы. Поль Дирак в темном костюме слева.
(С любезного разрешения Американского института физики, библиотека Нильса
Бора, коллекция Уленбека)
Джордж Юджин Уленбек 379
ме и считал, что надо сделать кое-какие вычисления. И он сделал их. То,
что он немедленно сделал объемные вычисления по классической теории
вращающихся электронов, было характерно для Лоренца. По-моему, уже на
следующей неделе, или через две недели, он отдал мне стопку бумаги с
длинными вычислениями. Я до сих пор помню, что это были большие листы
белой бумаги. Он пытался объяснить нам, но для нас это было таким
высоконаучным. .. Он, кстати, опубликовал их. Это было последней
публикацией Лоренца и его вкладом в конгресс в Комо в сентябре 1927
года27.
Единственное, что было понятно из его объяснения, единственное, что я
действительно помню, это то, что он указал на знаменитую проблему -
магнитная энергия получалась слишком большой. Суть объяснений Лоренца
состояла в том, что вращающийся электрон должен иметь магнитную энергию
