Избранные научные труды. Том 1

В противоположность такой картине рассеяние излучения электронами при нашем описании рассматривается как непрерывный процесс, в который каждый из облучаемых электронов вносит вклад посредством испускания когерентных вторичных волн. При этом падающее виртуальное излучение приводит к такой реакции каждого электрона, которую в классической теории следовало бы ожидать от электрона, движущегося со скоростью упомянутого выше воображаемого источника и совершающего вынужденные колебания под влиянием поля излучения. То, что в этом случае виртуальный осциллятор движется не с такой скоростью, как сами облучаемые электроны, является чертой, совершенно чуждой классическим представлениям. Ввиду принципиального отказа от классического пространственно-временного описания, заключённого в самой идее виртуальных осцилляторов, при современном состоянии науки едва ли было бы оправданным отвергать рассматриваемую формальную интерпретацию как неадекватную действительности. Наоборот, такая интерпретация, по-видимому, необходима для объяснения тех наблюдаемых явлений, при описании которых существенно используется волновая концепция излучения. В то же время, однако, мы будем предполагать в соответствии с теорией Комптона, что облучаемый электрон обладает определённой вероятностью приобрести в единицу времени некоторую конечную величину импульса в данном направлении. Благодаря этому эффекту, который в квантовой теории заменяет непрерывную передачу импульса электрону, сопровождающую рассеяние излучения описанного типа согласно классической теории, обеспечивается статистическое сохранение импульса в полной аналогии с механизмом статистического сохранения энергии в рассмотренных выше явлениях поглощения света. Следует подчеркнуть, что вероятностные законы для обмена импульсом при взаимодействии свободных электронов и излучения, выведенные Паули, по существу аналогичны законам для процессов перехода между определёнными состояниями атомных систем. Эта аналогия особенно ярко проявляется в рассмотрении Эйнштейна и Эренфеста, упомянутом в § 1.

Та же, проблема, что и при рассеянии света свободными электронами, возникает при рассмотрении рассеяния света атомами даже в том случае, когда частота излучения недостаточно велика, чтобы вызвать переходы, при которых электрон полностью удаляется из атома. Чтобы обеспечить статистическое сохранение импульса, мы должны, как это подчёркивалось различными авторами ¹, предположить возможность таких процессов перехода, при которых импульс рассеивающего атома изменяется на конечную величину, в то время как относительное движение частиц атома не изменяется, как это должно было бы происходить в процессах перехода обычного типа, рассматриваемых в теории спектров. Можно также убедиться, что, согласно нашему описанию, процессы перехода упомянутого типа должны быть связаны с явлениями рассеяния так же, как спектральные явления связаны с процессами переходов, при которых изменяется внутреннее движение атома. Благодаря большой массе атомных ядер изменение скорости атома при этих переходах столь мало, что оно не должно заметно влиять на энергию атома и частоту рассеянного излучения. Тем не менее принципиально важно, что передача импульса является скачкообразным процессом, в то время как само рассеяние является по существу непрерывным процессом, в котором принимают участие все облучаемые атомы независимо от интенсивности падающего света. Однако, скачкообразные изменения импульса атомов являются причиной наблюдаемого эффекта, известного как давление излучения. При нашем описании очевидным образом выполняются условия теплового равновесия между (виртуальным) полем излучения и отражающей поверхностью, найденные Эйнштейном ² и рассматривавшиеся как аргумент в пользу теории световых квантов. В то же время едва ли надо подчёркивать, что настоящая формулировка согласуется также со свойствами непрерывности, наблюдающимися в этом явлении. Действительно, если мы рассматриваем твердое тело, то изменение его полного импульса на величину ℎν/𝑐 будет совершенно незаметным, а для видимого света даже исчезающе малым по сравнению с беспорядочными изменениями импульса тела, находящегося в тепловом равновесии с окружающей средой. Однако следует отметить, что в реальных экспериментах частота рассматриваемых переходов может быть столь велика, что возникает вопрос, можно ли пренебречь временем, необходимым для осуществления переходов или, другими словами, не достигнуты ли пределы, в которых может быть сохранена формулировка принципов квантовой теории (1, гл. II, § 5).

¹ W. Pauli. Цит. соч.; A. Smеkаl. Naturwiss., 1923, 11, 875.

² A. Einstein. Phys. Zs., 1909, 10, 817 (см. перевод: А. Эйнштейн. Собр. научн. трудов, т. III, стр. 181.— Ред.)