[вернуться к содержанию сайта]
На теорию относительности предпринимались атаки и с другой стороны, а именно с той самой, о которой писал Лауэ, утверждалась недостаточность её экспериментального обоснования. Считалось, что опыт Майкельсона, из-за которого, образно выражаясь, “разгорелся сыр-бор”, может допускать другую интерпретацию. Так, в 1908 г. известный немецкий физик В. Ритц выступил с новым теоретическим истолкованием опыта Майкельсона, предположив, что скорость света зависит от движения источника. Ввиду того что такая гипотеза органически вытекает из эмиссионной теории света Ньютона, теория, основанная на этой гипотезе, получила название эмиссионной теории. Отказ от принципа постоянства скорости света выдвинули независимо от Ритца Толмен, а также Комсток и Кунц в 1910 г. Хотя эмиссионные теории совершенно непринуждённо объясняют опыт Майкельсона, они противоречат другим фактам. Ещё Декарт, выдвигая принцип мгновенного распространения света, предвидел, что постоянство скорости света вызывает аберрационные эффекты в астрономии. Если же скорость света будет зависеть от движения источника, то эти аберрационные эффекты необычайно усложняются и, например, движение двойных звёзд будет выглядеть весьма причудливым (так, при некотором подборе скоростей и расстояний звезда одну половину своей орбиты будет проходить мгновенно). На это указал в 1913 г. голландский астроном де Ситтер. Подобные неправильности в движении двойных звёзд никогда не наблюдались. Эмиссионная теория противоречит астрономическим фактам.
Можно отметить, что постулаты Эйнштейна оправдываются всем вековым опытом человечества. Постулат независимости законов природы от скорости движения системы объяснял тот факт, что люди испокон веков считали землю неподвижной. Постулат независимости скорости света от движения источника объяснял тот факт, что поколение за поколением наблюдали устойчивую неискажённую картину неба. Это было бы невозможным в случае зависимости скорости света от движения источника. Всё поведение человека строится на том факте, что скорость света чрезвычайно велика и не зависит от движения источника. Постулат относительности непосредственно связан с глубокой убеждённостью основателей естествознания в том, что природа всюду одинакова в своих законах. Нет физики земной, марсианской и т. д. – физика едина для всей вселенной. Факел, зажжённый Эйнштейном, был подхвачен его современниками. В разработке и пропаганде теории относительности приняли участие М. Лауэ, М. Планк, А. Зоммерфельд, П. Ланжевен, М. Борн и многие другие. Сам Эйнштейн продолжал разрабатывать программу, намеченную им в упоминавшейся выше работе 1907 г. Выполнение этой программы привело Эйнштейна к созданию общей теории относительности. Об истории создания общей теории относительности пойдет речь в следующей главе.
О своих работах по спектрам щелочных металлов Ридберг делал доклад на Парижском Международном конгрессе физиков 1900 г. Бор писал о результатах Ридберга: “На основе чрезвычайно точных измерений длин волн спектральных линий Роуландом и др. и после работ Бальмера и Шустера... общие спектральные законы чрезвычайно остроумным способом были систематизированы Ридбергом. Основным результатом тщательного анализа видимой серии линейчатых спектров и их взаимоотношений было установление того факта, что частота ν каждой линии спектра данного элемента может быть представлена с необыкновенной точностью формулой ν =T'–T'', где Т' и Т" – какие-то два члена из множества спектральных термов Т, характеризующих элемент”.
В этом высказывании Бора содержится уже и результат, найденный позже Ридберга В. Ритцем и известный под названием комбинационного принципа Ритца. Ритц в 1908 г. уточнил выражения для спектральных линий, данные Ридбергом. Он указал, что каждый из двух членов формулы, представляющей частоты спектральных линий, имеет как бы самостоятельное существование; из различных комбинаций этих членов (термов), относящихся к различным сериям, получаются частоты других линий спектра. Каждый терм характеризуется бегущим целым числом m и поправкой s, р или d, f, ... Ритц предложил записывать термы сокращённо в виде (mp), (ms) и т. д. Таким образом, частоты серий главной и побочных могут быть записаны в виде
ν
P=1S–mP m =1, 2, 3, ... (главная серия)ν
D=2P–mD m =3, 4, ... (1-я побочная)ν
S=2P–mS m=2, 3, ... (2-я побочная)То обстоятельство, что частоты представляются такими формулами, было чрезвычайно трудно понять с точки зрения классической теории, поскольку с этой точки зрения, как указал в 1897 г. Рэлей, в спектральные законы должны входить квадраты частот. Положение сложилось весьма тягостное. “Никто, – писал в 1906 г. Стоней, – ещё не достиг успеха, прокладывая путь от периодичностей, интенсивностей и других свойств спектральных линий элемента к такому движению электронов в молекулах, которое было бы способно в точности воспроизвести эти тонкие эффекты. Информация, даваемая нам природой, экспонирована в спектрах. Она записана в них, но таким языком, который никогда не был расшифрован”.
Но расшифровка таинственных знаков влекла исследователей. Сам Ритц пытался объяснить комбинационный принцип и найденные им спектральные закономерности на основе определённой гипотезы о строении атома. В модели Ритца электрон описывает круговую орбиту в магнитном поле, которое производится от элементарных магнитов, расположенных определённым образом на оси орбиты. Подбирая соответствующее число магнитов, Ритц получил серию Бальмера.
Вычисление постоянной Ридберга из заряда и массы электрона и постоянной Планка, было проделано А. Гаазом в 1910 г. на основе томсоновской модели атома. Наконец, мы уже упоминали о попытке Газенорля в 1911 г. интерпретировать формулу Бальмера на основе определённой зависимости периода колебаний осциллятора от излучаемой энергии. Но все эти попытки только подчеркивали трудность задачи и, по существу, оставались безуспешными.
Прежде всего, отсутствовало правильное понимание о механизме излучения. Вот, например, что писал в 1909 г. известный спектроскопист Г. Кайзер о механизме лучеиспускания: “Как представляем мы себе возникновение светоиспускания? В вездесущий мировой эфир вкраплены атомы и молекулы. Когда в них совершаются движения, то они вызывают в световом эфире волны, которые распространяются во все стороны и воспринимаются нами в виде лучей независимо от того, совершают ли колебания сами молекулы или меньшие части их или же колеблются электрические заряды, так называемые электроны, находящиеся на них или внутри них. Длины волн лучей, очевидно, находятся в прямой зависимости от движений колеблющихся частичек, центров излучения, и по длине волны спектра мы можем непосредственно определить число колебаний соответствующих частичек”.
При этом Кайзер обращает внимание на большое число спектральных линий, которое у некоторых элементов (железа, урана и др.) достигает нескольких тысяч, а в полосатых спектрах – десятков тысяч:
“Невозможно допустить, – пишет Кайзер, – чтобы в одном атоме находилось такое множество различных частиц, из которых каждая излучает одну линию; мы должны предположить, что каждый центр излучения совершает сложное движение и последнее, будучи разложено призмой или решёткой, даёт целый ряд спектральных линий”.
Такова типично классическая концепция происхождения спектральных линий. Говоря об открытии сериальных законов Бальмером, Ридбергом, Кайзером, Рунге, Пашеном, Кайзер полагает, что эти закономерности дают надежду “получить на этом пути выводы относительно строения и их внутренних сил”. В этом отношении Кайзер, безусловно, прав, как прав и в том, что такое применение спектроскопии “будет совершенно иной важности, чем химический анализ или открытие нового химического элемента”. Он прав и в том, что считает вопрос уже созревшим, и, “чтобы сорвать созревший плод, недостаёт главным образом теоретических изысканий”. В связи с этим он указывает на теоретические работы Ритца и сожалеет о его преждевременной смерти.
Как бы подтверждая мысль Кайзера, “что исследователи деятельно работают в этом направлении”, в годы, непосредственно следующие за выходом его статьи, появились интересные исследования, указывающие новое направление. Уже в 1907 г. профессор университетского колледжа в Дублине Артур Уильям Конвей высказал совершенно новую идею относительно происхождения спектральных линий. Вопреки процитированному выше мнению Кайзера об одновременном излучении атомом как сложной системой всего набора спектральных линий, Конвей утверждал, что в каждый данный момент атом испускает только одну линию и набор линий обусловлен одновременным излучением большого числа атомов. При этом атом, способный излучать, должен находиться в особом, возбуждённом состоянии.
Дата установки: 29.04.2007
[вернуться к содержанию сайта]
