НОВЫЙ ЗАКОН ЧАСТОТ
Физики были полны надежд, что скоро они раскроют тайну возникновения света в атомах: узнают, как движутся электроны в атомах, какие возможны колебания электроноз и как эти колебания связаны с излучаемым светом, почему атомы испускают не одну, а много световых волн, каковы соотношения между частотами излучаемых волн.
Обычно, исследуя новую область явлений, физики опираются на уже известные знания, на хорошо изученные и проверенные законы физики. Эти законы служат им надёжным компасом в ещё неизведанных областях природы.
Оказалось, что в области атомных явлений этот компас кое в чём стал отказывать.
Прежде всего физики обратили внимание на изучение частот излучений у атомов. Они стали сопоставлять их друг с другом. При этом был обнаружен необычный закон — закон разностей частот.
В спектре атомов водорода имеется около полусотни частот. Вот некоторые из них: 24,7* 1014; 29,2« 1014; 30,9• 1014; 4,6« 1014; 6,2-1014; 1,6« 1014 (десятичные знаки в числах округлены). Если из второй частоты вычесть первую, то получится четвёртая частота. В самом деле: 29,2* 1014 — 24,7-10н= — 4,5*1014. Разность третьей и первой частот даёт пятую частоту: 30,9-1014 — 24,7« 1014 = 6,2* 1014. Вычитание второй частоты из третьей приведёт к шестой частоте. Ту же шестую частоту даёт и разность пятой и четвёртой частот.
Физика ещё не знала таких соотношений частот. У струны, например, много частот колебаний, но каждая из них больше частоты основного тона в два, три и т. д. раза. Частоты излучения в атомах подчинены другому закону. Естественно возник вопрос: в чём смысл этого закона?
По законам механики электрон в атоме необходимо должен обращаться вокруг ядра. Иначе он упадёт на ядро, с атомом произойдёт какая-то катастрофа. В самом деле, массивное, положительно заряженное ядро притягивает отрицательно заряженный электрон, как Солнце притягивает планеты. Если планеты не падают на Солнце, то только потому, что они обращаются вокруг него. Значит, если электроны не падают на ядро, то необходимо предположить, что они обращаются вокруг ядра.
Электродинамика, наука о движении зарядов, давно установила, что когда электрические заряды меняют направление движения или скорость, они излучают электромагнитные волны. Следовательно, электроны при обращении вокруг ядра должны порождать электромагнитные волны, то-есть световое излучение. Так, по крайней мере, следует из законов, найденных физикой для «макромира» — мира больших тел.
Однако, если применить эти законы к атомам, опять возникают противоречия. В самом деле, если электрон неизбежно должен обращаться вокруг ядра и если он при этом неизбежно должен излучать, то, следовательно, он теряет энергию. А потеря энергии нензбежно приведёт к тому, что электрон будет быстро приближаться к ядру. Через какие - нибудь миллионные доли секунды должна неминуемо произойти катастрофа — электрон упадёт на ядро.
Таким образом, законы механики требуют: чтобы избежать катастрофы, электрон в атоме должен обращаться вокруг ядра. Л законы электродинамики утверждают: раз обращение заряда — значит, излучение; раз излучение — значит, потеря энергии и катастрофа.
Но это находится в противоречии со всем нашим опытом. Из опыта мы знаем, что атомы большинства элементов в обычных условиях вполне устойчивы.
Почему же атомы устойчивы?
Не действуют ли в атомах какие-то новые законы излучений, которые были неизвестны ранее?
