ГАУДСМИТ И УЛЕНБЕК

Гаудсмит и Уленбек – почти ровесники, Уленбек на два года старше. Они хорошо дополняли друг друга, так как были во многих отношениях антиподами. Джордж Уленбек родился в столице голландкой колонии Ост-Индии Батавии (теперь это столица Индонезии Джакарта) в 1900 году. В год, когда мальчику исполнилось пять лет, семья переехала в Голландию и поселилась в Гааге. Окончив в 1918 году обычную школу, а не гимназию, сразу поступить в университет Джордж не мог, поэтому начал учиться в Технологическом институте в Дельфте, и только на следующий год смог перейти в Лейденский университет, где посещал лекции Пауля Эренфеста. Семья Уленбека жила бедно, юноша постоянно нуждался в деньгах. Поэтому он на три года, с 1922 по 1925, прервал обучение в Лейдене, чтобы поработать школьным учителем у сына голландского посла в Риме. Эти «римские каникулы» много дали для общего естественно-научного и гуманитарного образования юноши, но чуть не стоили ему физической карьеры, так как он увлекся историей культуры и практически забросил физику. Правда, в Риме он оказал этой науке большую услугу: по совету Эренфеста разыскал молодого человека по имени Энрико Ферми, который опубликовал несколько неплохих работ по теории относительности. Энрико только что вернулся из Гёттингена, где проходил стажировку у Макса Борна. Как и для Паули, строгость математического стиля Борна показалась непривлекательной для молодого итальянца. Он на какое-то время решил, что не создан для физики, и подумывал уже сменить профессию. Встреча с Уленбеком и его настоятельный совет приехать в Лейден к профессору Эренфесту снова обратили Ферми к физике.

В 1925 году, судьбоносном для квантовой физики, Уленбек вернулся в Лейден, чтобы завершить образование физика. Эренфест предложил юноше поработать вместе с Сэмюэлем Гаудсмитом над атомными спектрами.

Путь в науку у Сэмюэля был не таким причудливым, как у Джорджа, и материальных проблем в детстве он не знал, так как родился в Гааге в 1902 году в семье обеспеченных еврейских предпринимателей. Сэм еще в школе увлекся физикой, в частности, спектроскопией. Став студентом Лейденского университета в 1919 году, он вскоре присоединился к Институту Эренфеста. Тот сразу оценил способности юноши к экспериментальной работе и направил его три дня в неделю работать в Амстердаме ассистентом знаменитого Питера Зеемана (Pieter Zeeman), имя которого не раз появлялось на этих страницах. Гаудсмит настолько усовершенствовался в спектроскопии, что Эренфест, принимая у Сэмюэля экзамен, в присутствии Эйнштейна сказал:

«Проблема у меня с вами в том, что я не знаю, что вас спросить: про спектральные линии вы знаете все. Можно я спрошу вас про уравнения Максвелла и связанные с ними вещи?» [Goudsmit-I, 1963].

На что студент, не очень сильный в этой области, взмолился: «Пожалуйста, не надо!». Молва добавляет к этому ответу еще одну фразу: «Эту часть у нас всегда делает Джордж». Это хорошо характеризует распределение обязанностей в творческом союзе Гаудсмита и Уленбека, хотя Сэмюэль отрицает, что говорил так на самом деле.

Интерес к спектроскопии у Гаудсмита еще более укрепился после встречи со знаменитым немецким физиком-экспериментатором Фридрихом Пашеном (Friedrich Paschen), который научил юношу новейшим методам спектрального анализа.

Сотрудничество Гаудсмита с Джорджем Уленбеком оказалось полезным для обоих молодых людей. Много лет спустя Сэмюэль вспоминал:

«…как физики мы с Уленбеком мало походили друг на друга. Это лучше всего объяснить на следующем упрощенном примере. Когда я ему рассказал о g-факторах Ланде, то он спросил, к моему большому удивлению: „Кто такой Ланде?“. Когда же он упомянул четыре степени свободы электрона, то я спросил его: „А что такое степень свободы?“» [Гаудсмит, 1967 стр. 155].

Совместная работа таких разных ученых оказалась плодотворной: им удалось приписать электрону еще одну характеристику, связанную в классической физике с вращением вокруг своей оси. Гаудсмит и Уленбек предположили, что электрон вращается, наподобие детской игрушки «волчок», причем вращение возможно в обе стороны. Новую характеристику назвали «спин», она могла принимать два значения, и с ее помощью удалось естественным образом объяснить многие непонятные до тех пор квантовые явления. Она прекрасно вписалась и в принцип запрета Паули, готовящийся к публикации как раз в это время.