Математик, историк науки и литературы, автор нескольких книг и множества статей об... · 20 нояб 2022
КО ДНЮ РОЖДЕНИЯ СПИНА
НАШЕЛ БЫ КРОНИГ СПИН, ДА ПАУЛИ ОХОТУ СБИЛ
Отмечая сегодня день рождения спина, не лишне вспомнить неудачника - юного физика Ральфа Кронига, который, работая в Копенгагене, высказал за год до Гаудсмита и Уленбека практически ту же идею, но решил ее не публиковать, так как Паули ее высмеял. Сейчас многие связывают понятие спина с именем Паули, но он долгое время не принимал идею спина как характеристику вращающегося вокруг собственной оси электрона.
Одним из главных аргументов Паули был непонятный множитель «2», который возникал при расчете тонкой структуры атома водорода, если допустить существование спина электрона. На это же обратил внимание Гаудсмита и Уленбека Вернер Гейзенберг, написав им в день, когда вышла их работа, письмо, в котором назвал ее «смелой заметкой», но поинтересовался, как они избавились от злосчастного коэффициента 2? Авторы, по молодости, даже не знали об этой проблеме, тем более не представляли, как с ней можно справиться.
Понятие спина и связанную с ним проблему множителя 2 активно обсуждали на квартире Эренфеста приехавшие в Лейден в начале декабря 1925 года на празднование 50-летия докторской работы Лоренца Альберт Эйнштейн и Нильс Бор. Все они согласились с авторами статьи в «Naturwissenschaften», что понятие спина правильное, «но коэффициент 2 оставался загадкой».
Разрешить эту трудность удалось с помощью теории относительности молодому физику Люэлину Томасу (Liewellyn Hilleth Thomas) из Кембриджа. Он тщательно проанализировал преобразования между системами отсчета, связанными с электроном и ядро атома, и «показал, что чисто релятивистская прецессия, которая не была замечена другими, вызывает как раз желаемый эффект». Но и его работу Паули принял не сразу. Прочитав рукопись статьи Томаса, Паули написал Нильсу Бору отрицательный отзыв:
«В любом случае я считаю работу Томаса ошибкой, глупостью, и был бы признателен, если бы вы остановили ее публикацию или внесли в нее соответствующие изменения».
В феврале 1926 года Паули был все еще против спина. Он написал:
«Сегодня ко мне приходил Гаудсмит, и мы говорили о работе Томаса. Я все больше убеждаюсь, что все мои возражения справедливы».
Однако позднее Вольфганг признал свою ошибку в возражениях против расчетов Томаса. В открытке, направленной Гаудсмиту 13 марта 1926 года, он «взял обратно свои возражения». Идея спина электрона была принята Паули полностью, и стала теперь неотъемлемой частью представления о структуре атома. Вольфганг честно признается:
«Мне не остается ничего другого, как полностью капитулировать. Я пришел к убеждению, что ошибался в своих возражениях против теории Томаса е его соображениях о теории относительности. Должен признать, что вопрос о тонкой структуре, наконец, прояснен удовлетворительным образом».
Физиков-современников волновала моральная проблема, состоявшая в том, что Паули фактически лишил Кронига приоритета в открытии спина. Бор считал, что Крониг сам виноват в этом, потому что ученый должен публиковать свои идеи, если уверен в них, не заботясь о том, что скажут другие физики, даже известные и знаменитые. Молодые физики, напротив, видели в происшедшем вину Паули. В том же марте 1926 года, когда идея спина была принята мэтром, Томас написал Гаудсмиту такое письмо:
«Я полагаю, что тебе и Уленбеку очень повезло, что ваша работа о вращающемся электроне была опубликована и обсуждена до того, как об этом услышал Паули. Похоже, что Крониг более года назад думал о вращающемся электроне и что-то разработал по этому вопросу. Первый человек, которому он это показал, был Паули. Паули высмеял все дело до такой степени, что первый человек стал и последним, и никто больше об этом ничего не услышал. Все это показывает, что непогрешимость божественной сущности не распространяется на ее самозваного наместника на земле».
Кто-то из острословов сочинил даже стишок по этому поводу:
«Der Kronig hätt’den Spin entdeckt, hätt‘ Pauli ihn nicht abgeschreckt» («Нашел бы Крониг спин, да Паули охоту сбил»).