1 В гл. IV недавно изданной книги Зоммерфельда «Atombau und Spektrallinien»-(Braunschweig, 1919), содержащей столь превосходный обзор результатов, достигнутых им и его последователями в области исследования спектров, вопрос о происхождении простого водородного спектра рассматривается с соответствующей точки зрения. В приведённых в конце книги «Математических дополнениях и добавлениях» - с учётом новейшего развития теории стационарных состояний условно-периодических систем выражается мнение, близкое к представленному здесь. (В только что появившемся втором издании книги Зоммерфельда в упомянутых дополнениях весьма наглядно переданы и формальные основания принципа соответствия в применении к условно-периодическим системам.— Прим. авт. при корр.).
Если, далее, проследить за последствиями, к которым приводит применение рассматриваемой точки зрения к квантово-теоретическому объяснению спектра атомной системы, мы, естественно, приходим к вопросу о границах применимости квантовой теории в её современном виде, базирующемся на представлении о существовании резко разделённых стационарных состояний. При этом как принцип соответствия, так и принцип адиабатического преобразования приводят к одинаковым указаниям. Так, из принципа соответствия следует ожидать, что система, движение которой нельзя разложить на ряд гармонических колебаний с резко отличающимися частотами, не обладает резко разделёнными стационарными состояниями. Это предсказание подтверждается ещё тем обстоятельством, что если расчёт сделан с применением обычной механики, то для системы, движение которой имеет явно апериодический характер, результат адиабатического преобразования внешних условий будет недостаточно определённым для утверждения о существовании резко разделённых стационарных состояний и будет независимым от способа преобразования. Возможным подтверждением такого рассуждения могло бы явиться то, что линии водорода при особых внешних воздействиях, например при наличии скрещенных электрического и магнитного полей, должны претерпевать не расщепление на чёткие компоненты, а диффузное уширение (ср. Кор. Akad., ч. II, стр. 93).
Приведённые выше рассуждения распространяются, строго говоря, только на системы, содержащие одну-единственную движущуюся частицу. Как только мы переходим к системам, состоящим из большого числа частиц, рассмотренная нами механическая задача оказывается крайне запутанной, и движения, имеющие такой простой характер, как рассмотренные нами в приведённых выше примерах применения квантовой теории, оказываются лишь частными случаями общего движения системы. Основания для определения стационарных состояний становятся более запутанными. В лучшем случае следует ожидать, что при расширенном применении точек зрения такого же типа, какие лежат в основе принципа соответствия и принципа механической преобразуемости стационарных состояний, получим некоторые заключения об этих состояниях. Пока мы располагаем лишь немногими решающими результатами для систем со многими частицами. Дальше всего, вероятно, удалось продвинуться в области спектральных серий. Во-первых, для этих спектров, как указано выше, из квантовой теории получено непосредственное объяснение предложенного Ритцем общего комбинационного принципа. По аналогии со спектром водорода, основанной на том, что во всех спектральных сериях элемента встречается постоянная Ридберга, можно непосредственно сделать заключение, что в таких спектрах мы имеем дело со стационарными состояниями, в которых электрон атома движется по орбите с размерами, бо́льшими по сравнению с расстояниями остальных электронов от ядра (ср. ст. 5, стр. 98). Это предположение в последние годы получило непосредственное подтверждение в опытах по ионизации атомов и возбуждению излучения путём электронных соударений. Эти опыты были впервые выполнены Франком и Герцем (ср. ст. 12, стр. 209); они представляют важнейшее средство для непосредственного исследования строения атома. Зоммерфельд, применяя рассуждения, подобные тем, которые он использовал при объяснении тонкой структуры линий водорода, получил возможность сделать более детальный вывод о движении внешнего электрона в соответствующих стационарных состояниях атома. Эти выводы привели его к простому объяснению общей структуры спектров других элементов. С помощью принципа соответствия эти результаты получают независимое подтверждение, которое одновременно объясняет обнаруженное при наблюдении спектральных серий своеобразное капризное ограничение комбинационного принципа. Это объяснение, наконец, позволяет понять открытое Штарком и его сотрудниками явление возникновения новых серий спектральных линий при наличии сильного электрического поля (ср. Кор. Akad., ч. I, стр. 36 и ч. II, стр. 69). Однако до сих пор не удается провести точный количественный квантово-теоретический расчёт для какого-либо спектра, который приписывается атому со многими электронами, хотя в других отношениях и получены многообещающие результаты.
При сравнении со спектральными сериями кажется, что полное объяснение рентгеновских спектров встретит на пути ещё больше трудностей. Как показано в ч. I статьи 5, применение квантовой теории даёт непосредственное объяснение порядка величины потенциалов возбуждения для наиболее жёсткого характеристического рентгеновского излучения, если предположить, что оно возникает в процессе перехода одного из внутренних электронов, наиболее близко расположенного к ядру атома (ср. ст. 5, стр. 128). После основополагающих работ Мозли, открывшего простые законы, которым подчиняются частоты рентгеновского спектра, было приложено много усилий для более подробного объяснения этих законов. Интересные соображения Косселя уже упомянуты в статье 12 (стр. 212). Позже успешное объяснение тонкой структуры этого спектра было дано Зоммерфельдом. В силу исключительной запутанности механических и квантово-теоретических проблем, с которыми приходится иметь дело в этом вопросе, до сих пор представляется весьма сложным прийти к ясной и подробной картине возникновения рентгеновского спектра.
Наконец, что касается вопроса о таких атомных свойствах, которые более косвенно связаны с проблемами спектров, то и здесь оказалось исключительно трудным получить решающие результаты. Я не буду более подробно останавливаться на этих вопросах и ограничусь тем, что подчеркну совершенно ориентировочный характер рассуждений о строении атомов и молекул, которые содержатся в частях II и III первой из переведённых статей (статья 5, ч. I). Как было показано с самых различных сторон, сделанная в соответствующем месте попытка ограничиться по возможности простыми видами движения электронов, например электронными кольцами, конечно, не может поддерживаться и обосновываться из общих точек зрения, лежащих в основе новейшего развития квантовой теории. Для подробного обсуждения упомянутых выше различных вопросов в свете этих точек зрения я хочу сослаться на последние две части моей ещё не опубликованной работы в докладах Копенгагенской академии, которые, как я надеюсь, скоро появятся 1.
1 Краткий обзор применения соответствующих точек зрения для объяснения спектральных серий элементов содержится в докладе, прочитанном в Немецком физическом обществе в Берлине 27 апреля 1920 г. и напечатанном в «Zeitschrift für Physik» (статья 14.— Ред.).
(Этот доклад появится в ближайшее время вместе с переводом доклада, сделанного 15 декабря 1920 г. в Физическом обществе в Копенгагене, как отдельное издание в издательстве «Фивег». В докладе развиты некоторые соображения о строении атома и об объяснении периодической системы элементов. Это объяснение опирается на более развернутое применение указанных выше точек зрения, и благодаря им кажется возможным осветить вопросы, упомянутые на последних страницах.— Прим. авт. при корректуре.)
Заканчивая на этом общие замечания о некоторых точках зрения, которыми я руководствовался при разработке проблем, обсуждаемых в переведённых статьях, и об отношении результатов, полученных в этих статьях, к дальнейшему развитию рассматриваемой области, я передаю благосклонному читателю эти статьи, которые следует рассматривать лишь как вклад в тогдашнее развитие обсуждаемого вопроса. Одновременно мне хотелось бы поблагодарить Г. Штинцинга за большую и тщательную работу по переводу статей, а также за его стремление передать текст и содержание английского оригинала возможно более точно. Эта задача была не из лёгких, если учитывать отдельные неясности в содержании. Хотелось бы также поблагодарить издательство «Фивег» за любезность, с которой они выполняли все пожелания в отношении оформления перевода.
