Гении науки - Пайс А.
Скачать (прямая ссылка):
Осенью 1919 года Клейн посетил небольшую конференцию в Лунде, где читали
лекции Бор и Арнольд Зоммерфельд. "Тогда мы считали, что понимание Бора
гораздо глубже, чем Зом-мерфельда, но [сейчас] я думаю, что мы, как часто
случается с молодыми людьми, недооценивали Зоммерфельда1". Вернувшись в
Стокгольм, Клейн получил письмо от Бора, который писал, что ему приятно
узнать, что Клейну понравилось на конференции. Бор тоже получил
удовольствие, выступая там15.
"Перед Новым 1920 годом Бор вместе со мной и моими шведскими друзьями
отправился кататься на лыжах в Даларну, где он впечатлил всех своим
практическим умением. По этому случаю один из друзей Клейна сказал
забавный комплимент (по-шведски): "Единственным критерием, по которому
можно определить профессора, является тот факт, что профессор всегда
забывает свои перчатки14". После поездки Бор написал Клейну, поблагодарив
его за радушный прием в семейном доме и сказав, что он был счастлив
познакомиться с мамой Клейна16.
В 1920 году Клейн провел некоторое время и в Копенгагене17. Там он
работал в сотрудничестве с Росселандом над статьей о статистическом
равновесии смеси атомов и свободных электронов. Целью была теоретическая
интерпретация знаменитых экспериментов Джеймса Франка и Густава Гейнца по
электронноатомным столкновениям18, которые, как показали эти авторы,
приводили к следующим процессам:
более высокая энергия движения электронов -> энергия возбуждения атома +
+ малая энергия движения электронов.
Клейн вспоминал:
Однажды, когда мы сидели в библиотеке Ларенштальта (Laereanstalt),
Росселанд начал говорить об этом. Его интересовало, как там могло
существовать температурное равновесие. Мне вдруг пришло в голову, как это
можно сформулировать. .. по аналогии с Эйнштейновской работой [1917 года
по равновесию атомов в электромагнитном излучении]. Вечером того дня Бор
повел меня в театр..., и я рассказал ему об этом.... Он посоветовал нам с
Росселандом опубликовать совместную работу 19.
И они сделали это20. Это было первой существенной публикацией Клейна,
чисто теоретической работой, которая длительное время имела значение.
Суть в следующем. До того времени считалось, что электроны, сталкиваясь с
атомами, всегда теряют энер-
Оскар Клейн 165
гию. Но Клейн и Росселанд считали, что это невозможно, потому что тогда
нарушается второй закон термодинамики. Их наблюдение заключается во
введении "столкновений второго рода", в соответствии с которым электрон
не теряет энергию, сталкиваясь с атомом, а получает ее, поскольку атом
совершает переход в более низкое стационарное состояние. Это тот же
процесс, что показан выше, но направление стрелки меняется на обратное.
Благодаря успешному применению этого понятия к атомной, молекулярной и
небесной физике, имя Клейна стало широко известно.
Хочу отметить применение этого понятия, которое кажется мне самым
захватывающим. В 1860-х годах в спектрах туманностей были обнаружены
линии, которые означали присутствие неизвестного вещества. Ученые пришли
к выводу, что это новый элемент, и назвали его небулием. Ссылки на этот,
в других случаях ускользающий элемент, встречаются в литературе в течение
более 60-ти лет, вплоть до 1927 года, когда стало известно, что
таинственные линии возникают благодаря переходам из метаста-бильных
состояний азота и кислорода21. Почему эти линии никогда не видели на
Земле? Потому что в земных условиях давление более высокое и эти
состояния теряют энергию быстрее через столкновения второго рода!
Научная статья Клейна-Росселанда имеет честь быть первой за подписью
Institut f. teoretisk Fysik, хотя институт официально еще не существовал.
Подпись датирована 17 ноября 1920 года, а официальное открытие института
состоялось 3 марта 1921 года. Следующей работой Клейна стала его
докторская диссертация.
Я тогда занимался силами, возникающими между ионами в сильных
электролитах. Я пытался применить статистическую механику Гиббса к
решению этих задач; и Бор продемонстрировал мне свой глубокий взгляд на
эту тему, рассказав, как общее каноническое распределение Гиббса дало то
самое определение температуры. Все это означало для меня открытие новой
эпохи, особенно радостной, хотя моя собственная работа и приводила, в
основном, к неудачам. Но это привело меня к диссертации по обобщенному
броуновскому движению, которая имела значение как основа для теории
растворов
19
взаимодействующих частиц .
В этой работе Клейн развил идеи ранних работ Эйнштейна и Мариана фон
Смолуховского. Он выразил благодарность Аррениусу и Бору "за
доброжелательный интерес, с которым они
1 Q
направляли мои исследования в течение нескольких лет у".
25 мая 1921 года в 10 утра Клейн начал защиту этой диссертации. Его
оппонентами были Ивар Фредгольм, выдающийся шведский математик, и
Крамере.
166 Гении науки
Я никогда не любил подобные формальные вещи, но защита была очень легкой.
Прежде всего, Крамере был моим старым другом, поэтому у нас было довольно
