Для Паули, с его отвращением ко всякого рода неясностям в физических теориях, огромным облегчением было развитие рациональной квантовой механики, исключающей всякое неуместное использование классических представлений. Едва ли нужно напоминать, что это развитие, в частности, позволило гармонично включить в соответствующую 1 квантовую статистику принцип запрета Паули. Энергия, с которой Паули принимался за исследование новых методов, и совершенное владение ими, которое он вскоре приобрел, демонстрируются его статьей по основам квантовой механики, напечатанной в «Handbuch der Physik» в 1932 г. Эта статья занимает в научной литературе такое же положение, как его предыдущее изложение теории относительности.
1 Т.е. статистику Ферми—Дирака. — Прим. ред.
Вся научная подготовка Паули неизбежно привела к тому, что он глубоко заинтересовался проблемой приведения основ квантовой физики в соответствие с требованиями теории относительности. С самого начала он не только принял выдающееся участие в формулировании квантовой теории электромагнитных полей, но и содействовал своими трудами по релятивистской теории электрона полному выяснению её смысла. Деятельный интерес Паули в значительной степени стимулировал разрешение кажущихся парадоксов, которые выявились в ходе последовавшей дискуссии по вопросу об измеримости компонент поля и электрических зарядов.
В последующие годы Паули проявляет ещё более глубокий интерес к проблемам теории элементарных частиц и квантованных полей, соответствующих этим частицам. На ранней стадии он внёс фундаментальный вклад в развитие этой теории, выдвинув гипотезу нейтрино, которая обеспечила выполнение законов сохранения при β-распаде атомных ядер. В этой связи интересно также напомнить, что в 1926 г. Паули первый обратил внимание на то, что сверхтонкая структура спектральных линий служит источником информации о спинах ядер и их электромагнитных моментах.
В этой книге, посвящённой памяти Паули, специалисты в различных областях рассказывают о его разносторонних фундаментальных работах и о влиянии их на последующее развитие физики. Говоря о большом жизненном пути Паули, важно помнить, что он воодушевлял не только многочисленных учеников, собиравшихся вокруг него сначала в Гамбурге, а потом в Цюрихе, где он работал последние 30 лет своей жизни, исключая военные годы, проведённые в Принстоне. Благодаря его участию в научных конференциях и обширной переписке с коллегами и друзьями влияние Паули распространялось на значительно более широкие круги.
Действительно, все с нетерпением хотели узнать мнение Паули о новых открытиях и идеях, всегда выражавшееся убедительно и с юмором, а также его симпатии и антипатии к открывающимся перспективам. Мы всегда извлекали пользу из замечаний Паули, даже когда временно были с ним не согласны; если он чувствовал необходимость изменить свои взгляды, он признавал это весьма откровенно, а если новые идеи встречали его одобрение, то в этом мы чувствовали большую поддержку. Анекдоты о его личности вырастали в настоящую легенду, и он всё более и более становился самой совестью сообщества физиков-теоретиков.
Пытливый ум Паули охватывал все аспекты человеческой деятельности. В Цюрихе он нашёл коллег, разделявших его многосторонние интересы, и его исследования по вопросам истории, эпистемологии и психологии вылились в ряд очерков, доставляющих обильную пищу для размышлений. Ему посчастливилось встретить подругу жизни, которая, тонко понимая силу его интеллекта и цельность его характера, дала ему тот покой и умиротворённость, в которых он так нуждался при своей большой исследовательской и педагогической работе. В лице Вольфганга Паули мы потеряли не только блестящего и вдохновенного товарища по работе, но и настоящего друга, который многим из нас казался утесом среди бушующего моря.
1961
85 ВОЗНИКНОВЕНИЕ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ *
*Die Entstehung der Quantenmechanik. В кн.: «Werner Heisenberg und die Physik unserer Zeit». Braunschweig, 1961, IX—XIII.
60-летие со дня рождения Вернера Гейзенберга предоставляет мне подходящий случай поделиться некоторыми воспоминаниями о времени, когда он, работая с нами в Копенгагене, создавал основы квантовой механики.
Почти сорок лет назад, весной 1922 г., я впервые встретил юного студента Гейзенберга. Это было в Гёттингене, куда я был приглашён прочитать ряд лекций о состоянии квантовой теории строения атома. Несмотря на большой успех, достигнутый Зоммерфельдом и его школой благодаря мастерскому владению развитой Гамильтоном и Якоби трактовкой механических систем при инвариантных величинах действия, проблема введения кванта в непротиворечивое обобщение классической физики содержала ещё глубоко лежащие трудности. Расходящиеся между собой точки зрения по этому вопросу приводили к оживлённым дискуссиям, и я с радостью вспоминаю тот интерес, с которым восприняли, особенно молодые слушатели, моё утверждение, что именно принцип соответствия является путеводной нитью для дальнейших успехов.
По этому случаю была обсуждена возможность, чтобы два из самых молодых учеников Зоммерфельда, на которых он возлагал наибольшие надежды, приехали в Копенгаген. Тогда как Паули в том же году присоединился к нашей группе, Гейзенберг по совету Зоммерфельда остался ещё на год в Мюнхене, чтобы там завершить свою докторскую работу. Прежде чем осенью 1924 г. Гейзенберг приехал в Копенгаген на более длительное время, мы уже весной имели удовольствие увидеть его здесь кратковременно. Гёттингенские дискуссии продолжались как в самом институте, так и во время долгих прогулок; при этом я получил ещё более глубокое впечатление о редкой одарённости Гейзенберга.
Наши разговоры касались многих проблем физики и философии, причём особое ударение делалось на необходимость однозначного определения понятий, о которых шла речь. Обсуждение проблем атомной физики вращалось прежде всего вокруг чужеродности кванта действия для образования понятий, используемых при описании всех результатов опытов. В связи с этим мы говорили также и о том, что возможно здесь, как и в теории относительности, могут оказаться полезными математические абстракции. К тому времени такие перспективы ещё не проявлялись, но развитие физических идей уже вступило в новую стадию.
Совместно с Крамерсом и Слетером мы предприняли попытку классифицировать все индивидуальные атомные реакции на основе классической теории излучения. Хотя первоначально мы встретились с трудностями, относящимися к строгому сохранению энергии и импульса, эти исследования привели к дальнейшему развитию представлений о виртуальных осцилляторах как связующем звене между атомами и полями излучения. Большим достижением была развитая вскоре после этого Крамерсом теория дисперсии, установившая прямую связь с открытым Эйнштейном общим законом вероятности спонтанных и индуцированных процессов излучения и поглощения.
Вскоре Гейзенберг и Крамерс установили тесное сотрудничество, результатом которого было дальнейшее развитие теории дисперсии. В этой работе исследовались в особенности новые атомные реакции, связанные с возмущениями поля излучения. Но изложение оставалось полуэмпирическим в том смысле, что для вывода спектральных термов, а также вероятности реакций, не было ещё замкнутой в себе основы. Тогда существовала только слабая надежда, что упомянутую связь между дисперсионными и возмущающими эффектами можно будет использовать для постепенного преобразования теории, в которой шаг за шагом можно будет исключить любое неуместное применение классических представлений. Под впечатлением тех трудностей, которые представляла такая программа, у нас всех вызвало огромное восхищение то обстоятельство, что двадцатитрехлетний Гейзенберг нашёл, как одним ударом можно достигнуть цели.
Благодаря предложенному им представлению кинематических и динамических величин с помощью незаменяемых символов была фактически получена основа для дальнейшего развития. Формальное завершение новой квантовой механики было достигнуто вскоре в тесном сотрудничестве с Борном и Иорданом. В этой связи я хотел бы напомнить, как Гейзенберг после получения письма от Иордана выразил свое настроение примерно следующими словами: «Сейчас учёные гёттингенские математики так много говорят об эрмитовых матрицах, а я даже не знаю, что такое матрица». Вскоре после этого Дирак, которому Гейзенберг при посещении Кембриджа рассказал о своих новых идеях, дал ещё один блестящий пример того, как молодой физик самостоятельно освоил нужный ему для работы вспомогательный математический аппарат.
