Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей

Это воспоминания Гаудсмита – одного из двух первооткрывателей спина электрона. Эренфест, который руководил работой 23-летнего Гаудсмита, занимался не только «теорией спектров», которая выросла в квантовую механику, но и в течение многих лет развивал науку об энтропии, продолжая дело Больцмана, – и в конце концов повторил его судьбу. Он же и придумал слово «спиноры». Насколько я могу судить, Эренфест был в тот период быстрого создания нового знания такой фигурой, что его присутствие и вовлеченность немало способствовали прогрессу. Именно он летом 1925 г. определил Гаудсмита работать совместно с 24-летним Уленбеком, как раз приехавшим из Рима после некоторого перерыва в занятиях наукой из-за того, что он обучал детей голландского посла в Италии. Несколько северо-восточнее в июле того же года Гайзенберг, спасаясь от сенной лихорадки на острове в Северном море, придумал первую полноценную версию квантовой механики. До появления уравнения Шрёдингера остается примерно полгода; все заняты угадыванием структуры атомов исходя прежде всего из спектров. Гаудсмит продолжает:

Поскольку [Уленбек] ничего не знал, но так хорошо соображал, он задавал всякие вопросы, которые сам я никогда не формулировал, и из этих совместных усилий по прояснению вещей возникло несколько, как мы теперь понимаем, важных результатов. Одним из первых таких результатов стала новая интерпретация спектра водорода.

Некоторые из линий, наблюдаемых в спектрах в магнитном поле, находились согласно имевшимся представлениям не на месте, а некоторых и вовсе не должно было быть. Упоминаемые далее Ланде и Пашен фигурируют в рассказе, потому что они были авторитетными источниками знания о спектрах.

Забавно, что поскольку я знал все эти правила для интенсивностей и все такое, я уже додумался до правильных формул. В этом и был мой вклад – в том, что я знал, какие формулы надо брать. Надо было взять классическое выражение и вместо целых квантовых чисел подставить полуцелые квантовые числа и еще кое-что поменять. Это было похоже на волшебство, однако все точно сходилось, и что я, поверите ли, находил особенно восхитительным, так это что «запрещенная» линия, которую наблюдал Пашен, оказалась уже не запрещенной, а естественной спектральной линией, которая должна была присутствовать, и это меня необычайно радовало.

‹…› Настал день, когда мне пришлось рассказать Уленбеку про принцип Паули – разумеется, используя при этом мои собственные квантовые числа, а Уленбек сказал мне: «Ну ты же видишь, что отсюда следует? Это значит, что у электрона имеется четвертое квантовое число. Оно выражает то, что у электрона есть вращение, что он вращается». И еще я могу точно вам сказать, где пролегала грань между мной и Уленбеком как физиками. В течение всего того лета, когда я рассказывал Уленбеку о Ланде и Гайзенберге, например, или о Пашене, он спрашивал: «А кто это?» Странно, но он никогда раньше о них не слышал. А когда он сказал: «Это означает четвертую степень свободы», я в ответ спросил его: «А что такое степень свободы?» В любом случае, когда Уленбек высказал свое наблюдение, везение состояло в том, что я знал все эти штуки про спектры…