Эти соображения приводят непосредственно к вопросу о типе возмущений орбиты внутреннего электрона атома гелия, возникающих благодаря присутствию внешнего электрона. Недавно Ланде, основываясь на этом, рассмотрел вопрос о спектре гелия. Хотя результаты этой работы во многих отношениях очень интересны (в особенности в смысле установления сильного обратного воздействия внутренней системы на движение внешнего электрона в силу тех возмущений, которые вызываются его присутствием), они не могут дать удовлетворительного объяснения спектра гелия. Независимо от тех серьёзных возражений, которые могут быть сделаны относительно вычислений возмущений орбиты, соображения Ланде затрудняют понимание возникновения двух отдельных спектров, не имеющих взаимных комбинаций, с точки зрения принципа соответствия. Для выяснения положения вещей необходимо, по-видимому, тщательное исследование взаимных возмущений внешней и внутренней орбит атома гелия. Эти возмущения чрезвычайно усложняют характер движения обоих электронов атома гелия, и стационарные состояния не могут быть определены методами, разработанными для условно-периодических систем. Исследованием этого вопроса, докладчик занимался совместно с д-ром Крамерсом в последние годы. В докладе о проблеме атома на съезде голландских естествоиспытателей и врачей в Лейдене в апреле 1919 г. я кратко сообщил о результатах наших вычислений, а также об исследовании определённых особых классов движений, на которые мы натолкнулись в нашей работе и которые могут иметь значение для объяснения спектра гелия. Внешние обстоятельства не позволили нам до сих пор опубликовать наши вычисления; мы надеемся сообщить о них в ближайшем будущем в связи с задачей о спектре гелия ¹.

¹ Работа о спектре гелия, выполненная совместно с Крамерсом, не была опубликована, так как использованная для расчётов пространственная модель атома гелия не привела к согласующимся с опытом результатам.— Прим. ред.

Задача о спектрах элементов с более высоким атомным номером является постольку более простой, поскольку внутренняя система в её нормальном состоянии в этом случае является более определённой, чем в случае гелия. В то же время, естественно, возрастают трудности в механической задаче с увеличением числа частиц в атоме. Примером этого может служить спектр лития, атом которого в нейтральном состоянии содержит три электрона. Отклонения спектральных термов лития от соответствующих термов спектра водорода очень малы для переменного члена главной серии (𝑘 = 2) и диффузной побочной серии (𝑘 = 3) и очень значительны для переменного члена резкой побочной серии (𝑘 = 1). Этот результат весьма отличен от того, который можно было бы ожидать, если бы действие внутренних электронов можно было заменить центральным полем, просто зависящим от расстояния. Причина должна быть приписана тому, что для орбит внешних электронов в стационарных состояниях, соответствующих резкой побочной серии, параметр, определённый в первом приближении формулой (25), лишь немного превосходит линейные размеры орбит внутренних электронов. При вычислении числа оборотов большой оси орбиты внешнего электрона в соответствующих стационарных состояниях — числа, определяющего, согласно принципу соответствия, отклонения спектральных термов от соответствующих термов атома водорода,— необходимо детально учитывать взаимодействия трёх электронов на их движения; такой учёт в особенности существен для тех промежутков времени обращения внешнего электрона, когда последний находится вблизи от двух остальных электронов. Даже в том случае, если бы нормальное состояние внутренней системы при отсутствии внешнего электрона было вполне известно (это состояние должно быть подобным нормальному состоянию атома гелия), точное решение возникающей при этом механической задачи представляло бы необычайные трудности.

При переходе к спектрам элементов с ещё более высоким атомным номером механическая задача, решение которой необходимо для описания движения в стационарных состояниях, становится всё более трудной, что явствует уже из необычайной сложности многих наблюдаемых спектров. Даже в простейших спектрах, которые имеют щелочные металлы, сериальные линии не являются простыми, но состоят из дублетов, расстояние между компонентами которых сильно возрастает с атомным номером. Это обстоятельство указывает на то, что движение внешнего электрона не является простым центральным движением, но носит более сложный характер; мы должны, следовательно, считаться с более сложной совокупностью стационарных состояний. На тот факт, что в атоме натрия мы имеем дело с парами стационарных состояний, в которых большая ось и параметр орбиты внешнего электрона приближённо определяются формулами (17) и (25), указывает не только одинаковая роль обоих состояний в спектре (как мы это видели при обсуждении опытов по резонансному излучению паров натрия); это подтверждается весьма поучительным образом при изучении своеобразного действия магнитного поля на дублеты. Это действие заключается в том, что при небольших напряжённостях поля каждая компонента даёт так называемый аномальный эффект Зеемана, состоящий в расщеплении на бо́льшее число резких компонент, в отличие от триплета Лоренца; при возрастающей напряжённости поля, как впервые наблюдали Пашен и Бак, обе компоненты дублета сливаются постепенно в одну простую линию с нормальным эффектом Зеемана.

Это влияние магнитного поля на дублеты спектров щелочных металлов интересно не только в связи с предыдущим как показатель тесной связи компонент дублета и реальности простого объяснения общей структуры спектров щелочных металлов, но имеет и другое значение: это влияние показывает вполне определённо (если, конечно, можно положиться на принцип соответствия), что действие внешнего магнитного поля на движение электронов в атомах щелочных металлов, в отличие от эффекта Зеемана в спектральных линиях водорода, не может быть сведено к простому наложению равномерного вращения с числом оборотов, определяемым формулой (24), на возможное стационарное движение, существующее вне поля. Такое наложение, согласно принципу соответствия, всегда приводило бы к нормальному эффекту Зеемана для каждой компоненты дублета. В этой связи нужно прежде всего указать, что различие между простым действием магнитного поля на компоненты тонкой структуры линий водорода, предсказываемым теорией, и наблюдаемым действием на дублеты щелочных металлов, не является противоречием. Компоненты тонкой структуры не являются аналогами компонент дублета; каждая отдельная компонента тонкой структуры соответствует, согласно теории, совокупности компонент (дублета, триплета), составляющих одну спектральную линию в схеме Ридберга; наличие эффекта Пашена и Бака в сильных полях является поэтому существенной опорой для теоретического предсказания характера действия магнитных полей на компоненты тонкой структуры спектральных линий водорода. Что касается «аномального» действия малых полей на компоненты дублета, то, по-видимому, нет необходимости искать его причину в неприменимости обычных законов электродинамики к движению внешнего электрона в стационарных состояниях; скорее мы имеем дело с действием магнитного поля на ту тонкую связь между движениями внутренних и внешних электронов, которая, по-видимому, определяет появление дублетов.

Легко видеть, что такое представление не совсем чуждо так называемой теории связи, с помощью которой Фогт мог, хотя и несколько формально, объяснить детали аномального эффекта Зеемана. Можно даже надеяться построить теорию этого эффекта на основе теории квантов, формально сходную с теорией Фогта, несмотря на фундаментальную разницу в воззрениях этих теорий на структуру атома и процесс излучения; подобной формальной аналогией с теорией Фогта обладают развитая выше теория нормального эффекта Зеемана и первоначальная теория Лоренца, базирующаяся на классической электродинамике. К сожалению, время не позволяет мне подробнее изложить эти интересные вопросы, и я позволяю себе только указать на упомянутое уже продолжение моей статьи в «Трудах Копенгагенской академии», в которой обсуждаются как вопросы о возникновении сериальных спектров и влиянии на них электрического и магнитного полей, так и некоторые проблемы, связанные со строением атомов в связи с изучением спектров.