Квантовый возраст

Драматическая история со спином не кончается на том, что Паули его просмотрел. Свои соображения по поводу принципа запрета, фактически содержание будущей статьи, Паули изложил в письме известному спектроскописту Ланде. В то самое время, когда Ланде получил письмо от Паули, к нему приехал совсем молодой человек из Америки Ральф де Крониг, который вспоминает: «7 января 1925 г., когда мне было 20 лет от роду и был я еще очень неопытен, прибыл я в маленький живописный немецкий университетский город Тюбинген и остановился в отеле „У золотого быка“. Я прибыл в качестве сотрудника Колумбийского университета для свидания с Ланде и Герлахом, которые возглавляли соответственно кафедры теоретической и экспериментальной физики. В Институте физики меня любезно принял Ланде, заметив, что я прибыл очень кстати, так как на следующий день должен приехать Паули. В самом деле, Паули написал ему длинное и очень интересное письмо, которое Ланде дал мне прочитать… В моих глазах Паули означал так много, что, ожидая встречи с ним, я жадно вчитывался в письмо, которое Ланде показал мне. В этом письме фактически содержалось изложение принципа запрета в ясном и критическом стиле, столь характерном для его автора… Письмо Паули произвело на меня огромное впечатление, и, естественно, мне захотелось осмыслить тот факт, что каждый отдельный электрон в атоме должен описываться квантовыми числами, известными из спектров атомов щелочных металлов, в частности открытыми там двумя моментами количества движения l и s = ½. Очевидно, теперь уже нельзя было приписывать s остову, и мне сразу пришла мысль, что s можно рассматривать как собственный момент количества движения электрона. На языке моделей, который до создания квантовой механики был единственной основой для обсуждения, этот собственный момент электрона можно наглядно изобразить только как вращение электрона вокруг своей оси. Правда, такое представление сопряжено с рядом трудностей. Однако эта идея была заманчивой, и к вечеру того же дня под влиянием прочитанного письма я получил формулу для так называемых релятивистских дублетов» [14, с. 15].

На следующий день приехал Паули и состоялась дискуссия. Крониг получил полную отповедь. В своей обычной резкой форме Паули объявил Кронигу, что его идея о спине электрона чистый вздор, что математическая точка не может вокруг себя вертеться, она должна чем-то быть. Вскоре Крониг поехал в Копенгаген и рассказал о своей идее Бору и Гейзенбергу. Копенгагенская школа тоже решительно отвергла идею о вращающемся электроне. Мнение прославленных физиков сыграло свою роль, и Крониг не опубликовал свою работу. Осенью того же 1925 г. молодые сотрудники Эренфеста Уленбек (1900 г. рождения) и Гаудсмит (1902 г. рождения) независимо от Кронига пришли к идее вращающегося электрона. Они и назвали собственный момент электрона спином. Уленбек писал: «Гаудсмит и я пришли к этой идее, изучая статью Паули, в которой был сформулирован знаменитый принцип запрета и электрону впервые приписывались четыре квантовых числа… Это казалось столь необоснованным и дерзким, что где-то, несомненно, должна была таиться ошибка, да и Бор, Гейзенберг и Паули, наши большие авторитеты, никогда не предполагали ничего подобного. Но мы, конечно, рассказали обо всем Эренфесту… Мы с Гаудсмитом чувствовали, что, быть может, пока лучше воздержаться от каких-либо публикаций, но, когда мы сказали о своем намерении Эренфесту, он ответил: „Я уже давно отправил ваше письмо в печать, вы оба достаточно молоды, чтобы позволить себе сделать глупость“» [Там же, с. 246].

Так в историю физики авторами спина вошли Уленбек и Гаудсмит. Но ирония судьбы такова, что сейчас, когда все это ушло в историю, понятие спина неразрывно связано с именем Паули. К концу 1925 г. Нильс Бор поверил в спин. Отметим, что это произошло не без помощи Эйнштейна. Под влиянием Бора поверил в спин и Гейзенберг. А Паули оставался при своем. Он грозно предостерегал Бора и высказывал крайнее недовольство по поводу отступничества Бора и его попустительства ко всякой ереси в физике. Но скоро горячность Паули утихла — реальность спина нельзя было не признать. Как все было непросто, видно из письма Паули Кронигу (май 1925 г., в июне появится матричная механика): «Физика теперь снова зашла в тупик, во всяком случае для меня — она слишком трудна, и я предпочел бы быть комиком в кино или кем-нибудь вроде этого и не слышать ничего о физике!» [Там же, с. 34].

А ведь к этому времени было уже так много сделано! К этому времени уже были опубликованы работы де Бройля.