* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

647 ЭЛЕКТРОН 648 называл «электронной теорией»). Введением своего «специального п р и н ц и п а относительно­ сти» Э й н ш т е й н з а в е р ш и л п о с т р о е н и е к л а с с и ч . э л е к т р о д и н а м и к и , к о т о р а я т . о. с т а л а в п о л н е консеквентной теорией, включающей в себя к а к частный случай (когда скорости частиц м а л ы по с р а в н е н и ю со с к о р о с т ь ю с в е т а ) к л а с ­ сическую механику. Классич. электродинамика основана на резком разграничении объектов внешнего м и р а на две категории: з а р я ж е н н ы е частицы и электромагнитные поля. Такое разграничение однако не может считаться в точности соответствующим природе вещей и поэтому должно рассматриваться л и ш ь к а к п р и б л и ж е н и е ; вместе с э т и м и к л а с с и ч . э л е к ­ тродинамика д о л ж н а рассматриваться к а к тео­ р и я , обладающая л и ш ь приближенной приме­ нимостью в некоторой определенной области я в л е н и й . Это о б н а р у ж и в а е т с я с л е д у ю щ и м о б р а ­ з о м : е с л и м ы б у д е м с ч и т а т ь Э. т о ч к о й и л и п р и п и ­ шем ему линейные размеры, заметно уступающие величине ^ , то и з э л е к т р о д и н а м и к и б у д е т с л е д о в а т ь , что с о з д а в а е м о е Э. п о л е о б л а д а е т м а с с о й , з н а ч и т е л ь н о п р е в о с х о д я щ е й т. П о ­ э т о м у Э. н е о б х о д и м о п р и п и с а т ь р а з м е р ы п о ­ рядка ^ , т . е. п о р я д к а Ю см (т. н . к л а с ­ сич. радиус Э.). Однако многочисленные по­ пытки (Лоренц и др.) построить в пределах к л а с с и ч е с к о й э л е к т р о д и н а м и к и т е о р и ю Э. к а к протяженного заряда с линейными размерами - 1 3 Э. в к в а н т о в о й т е о р и и [ " ] . Волно­ в а я механика (нерелятивистская теория квант) т р а к т у е т Э. к а к т о ч е ч н у ю ч а с т и ц у , с о с т о я н и е к - р о й в к а ж д ы й д а н н ы й момент х а р а к т е р и з у ­ е т с я (в з а д а ч е об одном Э. во в н е ш н е м п о л е ) в о л н о в о й ф-ией, з а в и с я щ е й от ч е т ы р е х п е р е ­ м е н н ы х : от т р е х п р о с т р а н с т в е н н ы х к о о р д и н а т Э . — х , у, g—и от одной «спиновой» к о о р д и н а т ы а, к - р а я п р е д с т а в л я е т п р о е к ц и ю м е х а н и ч е с к о г о м о м е н т а Э. н а з а д а н н у ю в п р о с т р а н с т в е ось и может принимать только два значения ± ^ и — (где h—постоянная П л а н к а , деленная на 2 я ) . О д н о в р е м е н н о с этим в о л н о в а я м е х а н и к а п р и ­ п и с ы в а е т Э. и м а г н и т н ы й м о м е н т , р а в н ы й п р о ­ и з в е д е н и ю м е х а н и ч . м о м е н т а н а ~ - (это о т н о ­ ш е н и е в д в о е б о л ь ш е , чем о т н о ш е н и е м е ж д у орбитальным магнитным и орбитальным меха­ нич. моментами, согласное с классич. электро­ д и н а м и к о й ; этот ф а к т п о л у ч и л н а з в а н и е «маг­ нитной аномалии спина»). Д л я систем, состоя­ щ и х из многих Э., волновая механика утверяодает: в о л н о в а я ф-ия м е н я е т з н а к п р и перемене м е с т а м и ч е т в е р к и к о о р д и н а т одного Э. с чет­ в е р к о й к о о р д и н а т д р у г о г о Э. Это т . и . п р и н ­ ц и п П а у л и , к - р ы й в более н а г л я д н о й и в у л ь г а р н о й ф о р м у л и р о в к е о б о з н а ч а е т , что д в а Э. могут занимать одну и ту ж е орбиту л и ш ь п р и у с л о в и и , что и х «спиновые» м о м е н т ы п р о ­ тивоположны друг другу. Возможность прин­ ц и п а П а у л и о с н о в а н а н а т о м , что все Э . имеют абсолютно одинаковые свойства. Поэтому в волновой механике, в к-рой отсутствует поня­ т и е т р а е к т о р и и , н е в о з м о ж н о г о в о р и т ь об и н ­ д и в и д у а л ь н о м Э.: э л е к т р о н ы «не имеют л и ц а » ( и н д и в и д у а л ь н о с т и ) . Д л я з а д а ч и м н о г и х Э. п р и н ц и п П а у л и п р и в о д и т к особому в и д у с т а т и ­ стики (статистика Ферми). Волновая механика с о в е р ш е н н о у д о в л е т в о р и т е л ь н о о б ъ я с н я е т все я в л е н и я , в к - р ы х п р и н и м а ю т у ч а с т и е Э . . если только и х скорости гораздо меньше скорости с в е т а . Сюда о т н о с и т с я поведение Э. в э л е к т р о н ­ ных оболочках атомов и молекул (энергетич. у р о в н и , магнитные свойства атомов и молекул, теория периодической системы, теория хими­ ч е с к и х с и л и с и л с ц е п л е н и я и т . д . ) , кроме т о г о я в л е н и я д и ф ф р а к ц и и Э . , п о в е д е н и е Э. п р о ­ водимости и т. п. Э. в р е л я т и в и с т с к о й т е о р и и к в а н т [ , ] . Распространение принципов квантовой т е о р и и & н а явления, в которых играют роль р е л я т и в и с т с к и е э л е к т р о н ы (со с к о р о с т ь ю п о р я д ­ к а скорости света), натолкнулось на трудно­ сти; р е л я т и в и с т с к а я т е о р и я к в а н т до с и х пор (в 1933 г.) не п о с т р о е н а . Х а р а к т е р н ы м свойст­ в о м э т о й б у д у щ е й т е о р и и я в л я е т с я т о , что в ее ф - л а х д о л ж н ы ф и г у р и р о в а т ь обе п о с т о я н н ы е : к в а н т о в а я (/г) и р е л я т и в и с т с к а я (с). Т е о р и я д о л ж н а будет объяснить значение величины , к о т о р а я я в л я е т с я безразмерным числом, р а в н ы м по Б ё р д ж у 137,29 ± 0 , 1 1 ; и н ы м и сло­ в а м и , это ч и с л о д . б. с у щ е с т в е н н ы м элементом т е о р и и . Это з н а ч и т , что р е л я т и в и с т с к а я т е о р и я квант должна объяснить дискретный харак­ т е р э л е к т р и ч . з а р я д а , т . е. р а з р е ш и т ь п р о б л е ­ м у с у щ е с т в о в а н и я и у с т о й ч и в о с т и Э . ; она ж е д о л ж н а п р и д а т ь о п р е д е л е н н ы й смысл вопросу о с т р у к т у р е Э. и д а т ь н а этот в о п р о с ответ. Т и п и ч н ы м п р и м е р о м ф и з и ч . п р о б л е м ы , под­ л е ж а щ е й в е д е н и ю этой б у д у щ е й т е о р и и , я в л я ­ е т с я п р о б л е м а я д е р н ы х Э. Т о т ф а к т , что при /S-распаде и з я д р а в ы л е т а ю т э л е к т р о н ы , заста­ в и л ф и з и к о в с ч и т а т ь Э. с о с т а в н о й ч а с т ь ю ядер 1 3 1 4 порядка ^ о к а з а л и с ь неудачными по той о ч е в и д н о й п р и ч и н е , что к л а с с и ч . э л е к т р о д и н а ­ м и к а не может ввести н и к а к и х сил, которые п о м е ш а л и бы Э . , с о с т о я щ е м у и з о т т а л к и в а ю ­ щ и х с я д р у г от д р у г а э л е м е н т о в з а р я д а , р а ­ з о р в а т ь с я на части. Отсюда следствие: электро­ д и н а м и к а , основанная на разграничении по­ н я т и й «поле» и « з а р я ж е н н а я ч а с т и ц а » , не м о ж е т р а з р е ш и т ь в о п р о с а о с т р у к т у р е Э. и дая^е о б ъ ­ я с н и т ь его у с т о й ч и в о с т ь и его с у щ е с т в о в а н и е . Границы применимости такой электродинамики определяются необходимостью рассматривать в о з д е й с т в и е н а Э. п о л я , в ы з ы в а е м о г о с а м и м э т и м Э.: д в и ж у щ и й с я с у с к о р е н и е м Э. и з л у ч а е т э н е р г и ю , что п р и в о д и т к т о р м о ж е н и ю Э. Р а с ч е т , произведенный на основании электродинами­ к и , п о к а з ы в а е т , что т о р м о з я щ а я с и л а ( « р е а к ц и я излучения») равна где v—скорость, а т о ч к и о б о з н а ч а ю т д и ф е р е н ц и р о в а н и е по в р е ­ мени. Введение этой силы н а р я д у с силой, п р о и с х о д я щ е й от в н е ш н е г о п о л я , п р и в о д и т однако к физически абсурдным результатам, о т к у д а я в с т в у е т , что п р и м е н и м о с т ь к л а с с и ч е ­ ского п о н я т и я п о л я определяется неравенством -!) < т . е . у с л о в и е м , что р е а к ц и е й и з ­ лучения можно пренебречь. Если движение Э. р а з л о ж е н о в р я д Ф у р ь е и г л а в н а я ч а с т о т а р а в н а v — ~ , то можно приближенно писать г v —vv = j v, о т к у д а в ы т е к а е т у с л о в и е при­ менимости классического п о н я т и я п о л я в виде е& 1 А > ^ ? (т. е. п о л е н е д о л ж н о з а м е т н о м е ­ няться на расстояниях порядка классич. ради­ у с а Э . ; это у с л о в и е п р и м е н и м о по о т н о ш е н и ю к системе о т с ч е т а , в к - р о й с к о р о с т ь Э. м а л а ) . Это н е р а в е н с т в о о п я т ь х а р а к т е р и з у е т тот ф а к т , что проблема существования, устойчивости и струк­ т у р ы Э. не м . б. р е ш е н а в п р е д е л а х т е о р и и , оперирующей классич. представлением о поле.