Прочетете Нилс Бор онлайн от Даниил Семенович Данин - RuLit - Страница 29
Хансен беше прав: водородният спектър беше описан със забележителна простота. Струва си да се постави числото 3 във формулата на Балмер и се получава честотата на светлинните вибрации за червената линия. И числото 4 даде зелена линия. Числото 5 беше синьо. Числото 6 е лилаво. Е, за други цели числа, линиите отиват в ултравиолетовия край на спектъра, който вече не се вижда с просто око. Тази редовна поредица от спектрални линии беше наречена "серия на Балмър".
Виждайки тази формула, Бор вече не можеше да се откъсне от нея. В момент на прозрение той осъзна: ето го - това, което му липсваше, за да разбере атома! Дългоочакван ферибот. Сега той ще си тръгне. Брегът ще се отвори напред ... Това беше една от повратните точки в историята на естествените науки.
Ако творческите психолози се нуждаят от ясен пример за научно откровение, няма по-добро място. Думата "откровение" е произнесена от Бор в разговор с историци - така самият той усеща случилото се. И Леон Розенфелд свидетелства:
„Той ми каза повече от веднъж: „Веднага щом видях формулата на Балмър, всичко веднага се изясни пред мен.“
Работата не започва с откровение. Това е резултат от работата. Не милостта на случайността, а наградата за труда. Вторият вятър идва, когато боли цялата мускулатура на мисълта.
Изминаха десет месеца от момента, в който мисълта от КВАНТОВОТО устройство на планетарния атом посети Бор и излекува в него. И когато видя непретенциозната формула на Балмер, зад нейните непознати очертания, пред него веднага се появиха отдавна познатите очертания на още по-простата формула на Планк за енергийните кванти. Беше като мъгла на филмов екран, когато друго лице внезапно се появява през едно лице.
В този момент ръката все още не беше достигнала до писалката - като ненужна: все още нямаше какво да се изчислява на хартия. Кратки корекции на простиформули проблясваха в ума и въображението навлизаше все по-дълбоко в структурата на атома. И е странно да се мисли, че само две незабележими характеристики във формулата на Балмер са примамвали мисълта там, тези, които веднага са поразили Бор: знакът за изваждане и поредица от цели числа ... Хиляди очи са виждали този знак минус и тези цели числа от десетилетия и никой не е успял да види нищо зад тях!
Какво видя Бор?
… Поредица от светлинни сигнали на водороден атом е поредица от порции светлина. Всяка има свой собствен цвят, своя честота. И всяко се ражда като разлика от две величини – по-голяма и по-малка. И е ясно какви са тези величини: първата е енергията на атома ПРЕДИ излъчването на кванта, втората е СЛЕД. (Всяка част от всичко се описва с такава аритметика: от това, което е било, това, което е останало, се изважда и разликата е това, което е ИЗЧЕЗНАЛО. Разликата е квант.)
Но особеностите и на двете величини привлякоха учудено внимание. Това е мястото, където започна непознатата досега физика.
Първата е енергията ПРЕДИ излъчването, въпреки че беше променлива, различна за различните кванти, не можеше да бъде никаква. Тъй като зависеше от промяната на цели числа, трябваше да се променя не плавно, а МЕЖДУНАРОДНО. И това прекъсване каза: в атома има серия - пунктирана последователност - от енергийни нива. Всеки квант, отлитайки, тръгва от собственото си ниво. Червен - от единия, зелен - от другия, син - от третия, лилав - от четвъртия. Така че за бегачи, бягащи по различни писти, стартовете са изградени на стъпки. И не можете да пробиете бягство от всяко място, а само от разрешената маркировка ...
Втората стойност - енергията на атома СЛЕД излъчването - напротив, с добра причина остава същата, без значение какъв квант напуска атома, червен или зелен, син или виолетов. Нейното постоянство каза: в атома има най-ниското ниво на енергия, долукоято тя не може да слезе. Така че за всички бегачи финалната линия е една и съща.
Но тази картина беше много по-точно отразена от изображението на стълбище с по-ниска платформа и стъпала, издигащи се нагоре. Бор видя стълба от ЕНЕРГИЙНИ НИВА, ПОЗВОЛЕНИ ОТ ПРИРОДАТА В АТОМА.
Възможно е да се придвижите до такова стълбище само от стъпка на стъпка - скок. Природата не позволи да се задържа между стъпалата. И стана ясно защо радиацията се изхвърля от атома на части, а не с постепенна непрекъснатост.
Във формулата - поредица от цели числа ...
Атомът има серия от енергийни нива...
На всеки от тях атомът може да остане стабилен до излъчването на квант. И в момента на излъчване, енергията пада веднага на по-ниското ниво в неудържим скок.
Обаче въображението, винаги жадуващо за видима видимост, искаше повече. Исках да си представя как се случва всичко това физически. Поне в най-простия водороден атом, където само един електрон се върти около ядрото. как. Тази енергийна стълба там ли се изгражда?
Освен електрона, няма кой да бъде негов строител. И освен планетарните му орбити, няма нищо, което да му служи като стъпала. Стълбата на разрешените енергийни нива се разглежда като мрежа от разрешени електронни орбити. Колкото по-далеч от ядрото е орбитата, толкова по-висока е енергията на атома. Колкото по-близо до ядрото, толкова по-ниска е енергийната стъпка.
Във формулата - поредица от цели числа ...
Атомът има поредица от електронни орбити...
На всеки от тях, до момента на излъчване на квант, електронът, противно на класиката, не излъчва нищо. И в момента на излъчване той пада надолу и друга орбита, по-близо до ядрото, го вдига. И сега започва да се върти по него - пак без да излъчва. И квантът напуска атома в процеса на самия електронен скок. И само от дълбочината на падането от орбита на орбитазависи от големината на избягалия квант - неговата честота. Или цвета на спектралната линия...
Екранът продължи да променя моделите. И без никакви изчисления на хартия, изясняването на откритата картина продължи. И дойде моментът, когато неизбежният въпрос поиска отговор: какво общо има честотата на въртене на електрона около ядрото с честотата на излъчваната светлина? И единственият отговор беше: никакъв! В края на краищата, там, на своите стабилни - стационарни - орбити, електронът не излъчва електромагнитни вълни. И следователно колко често той лети около ядрото е маловажно за излъчването на атома. Основният дефект на всички класически опити да се разбере какво се случва изчезна.
Изглежда, че това беше немислимо отхвърляне на отдавна установено визуално представяне: с каква периодичност се движат зарядите в излъчвателя, с такава честота радиацията излиза в космоса. Всички мислеха така, от Максуел и Херц до Планк и Айнщайн. Този отказ изглеждаше страшен, но беше като въздишка на облекчение: процесът на излъчване на кванти най-накрая беше премахнат от властта на класическите правила. Те вече не натежаваха върху търсещата мисъл.
Сега беше възможно да се изгради квантова теория на планетарния атом, без да се обръща назад с прекомерна лековерност дори към собствения меморандум до Ръдърфорд.
„Разбира се, малко е наивно (и аз съм напълно наясно с това) да си представям по такъв училищно-педагогически начин грандиозния процес на съзидание, който тогава протичаше в главата на Бор.“
И какво се случи по-късно, когато минаха минутите на разбиране на проблема като цяло? Леон Розенфелд си спомни как мисълта на Бор е работила в по-късни времена:
„Мога да си представя какво се случи след това: той трябваше... търпеливо да върти формулата на Балмер в мозъка си, както геолог върти намерен минерал в ръцете си, изследвайки го подот всички ъгли на гледна точка, внимателно разглеждане на всички детайли на структурата му ... сондиране на логическата необходимост на всеки етап от техните отражения; той трябваше да претегли последствията от тази формула в мигновен обхват и след това всяка минута да ги подлага на проверка чрез експериментални данни ... "