Я.И. Френкель - Кинетическая теория жидкостей (1108150), страница 119
Текст из файла (страница 119)
И. принимает участив в конгрессе, посвященном памяти Вольп«, собравшемся в Комо (Италия). На этом нонгрессе он выступает с докладом, в котором впервые формулирует основные положения квантовой теории злектропроводности [5). Я. И. указал, что аномально болыпой пробег электронов проводимости в металлах (по сравнению с постоянной решетки) находит объяснение в волновой природе электрона.
Идеально правильная кристаллическая решетка оказывается прозрачной для электронных волн, которые рассеиваются только на неоднородностях решетки (в тоы числе неоднородностях, обусловленных ее тепловыми колебаниявш). Эти положения легли в основу современной теории электропроводности, в дальнейшем развитой Ф. Блохом и др. Содержание своего доклада Я. И.
излагает Эйнштейну в Берлине, проездом в Италию. В Италии Я. И. знакомится с Зоммерфельдом. Он пишет жене 26 сентября 1927 г. из Неаполя: «Ехал я в Неаполь с Зоымерфельдом. Мы с ним по дороге немало рааговаривали, разумеется, о физике. Он уже человек немолодой (58 лет); держится очень просто и в«иле. Жаль, что лет 10 тому назад я не мог попасть к нему в ученики. Почти все наиболее талантливые теоретики (в Германии, отчасти и в других странах) явля»ется его учениками». В течение 1927 — 1929 гг. Я. И. публикует более 20 работ, в основном посвященных теории металлов. Одновременно Я. И.
заканчивает второй том «Электродинамики» и опубликовывает «Введение в волновую механику» — один из первых учебников, посвященных этой только что возникшей науке. Обе книги были написаны на русском языке, но сначала увидели свет за границей (в Германии). К концу 20-х годов работы Я. И. получили широкую известность и признание. Эти работы можно разбить на три основные группы. Первая из них относится к теории металлов и открывается упоминавшейся работой (2 ), в которой была развита теория контактных потенциалов и поверхностного натяжения металлов. В 1924 г. Я. И.
публикует статно (б), в которой излагается теория еблуждающих» электронов. В ней Я. И установил основное положение совреыенной электронной теории металлов, а именно тот факт, что кинетическая анергия электронов проводимости в металлах ярактнчески не зависит от тевшературы (зопреки основе После пояелеззя е почата статья И. Е. Тамма ета переписка я. И. Фрезе«я» деажды яубязноеаяась (см.: Пути е незнаемое.
М., 196ое; Е. Я. Ф р е я к е я ь. Якое Ильзе Френкель. Л.— И., 1666). Поэтому мы опускаем здесь выдержки зе перепвсиа Я. И. Френкеля, которые были вряеедекы И. Е. Таммом. (Прем. ред.). Збе Прилоэкенил Научно-бибера«биче«кой очерк ному положени«о классической теории Друде), а определяется квантовымк условиямп. Применив к описаншо электронов теорию Бора, Я. И. показал, что конденсация металлического пара в кристалл сопровождается «коллективизацией» валентных электронов, утрачивающих своего «хозяина» и обретающих возможность «блуждать» по металлу. Эти электроны и ответственны за характерную для металлов электропроводность. Я.
И. покааал, что из его теории вытекают все подтвержденные опытом результаты теории Друде (закон Впдемана — Франца и т. д.) и вместе с тем устра.няются внутренние противоречия классической теории, приводившие к известной «катастрофе с теплоемкостью». О доложенной на конгрессе в Комо теории электропроводности [5! уже упоминалось. Другой очень важной идеей Я. И.
!7] (которая, как он отмечает, возникла в его дискуссиях с Я. Г. Дорфманом) было впервые предложенное им объяснение природы ферромагнетпзма, сводящееся к тому, что ввиду обменного взаимодействия электронов соответствующая чаоть их электростатического взаимодействия зависит от взаимной ориентации их спинов, т. е. от их реаультирующей намагниченности. Именно атой электрической энергией вааимодействия и обусловлена большая разница в энергиях намагниченного и ненамагниченного состояний ферромагнетиков, необъяснимая вне квантовой теории. Классическая работа Гейзенберга,* в которой та же идея была независимо развита более полно и строго, появилась череа несколько месяцев после работы Я. И.
К той же группе работ примыкает известная статья [8] (совместно с Я. Г. Дорфманом), где авторами дана теория вейссовских доменов в ферромагнитных телах и указана зависимость раз»«еров этих доменов от полных размеров образца. Яков Ильич развил теорию вырожденного релятивистского газа н применил ее результаты к проблеме внутреннего строения эвезд [9).
При этом он показал, что масса стабильной звезды, находящейся в вырожденном состоянии, не может превосходить определенного максимального аначения, ненамного превышающего массу Солнца. Наконец, им был ,дан вошедшии в учебники вывод формулы для нулевой анергии вырожденного ферми-газа [7 ]. К этому же периоду относится начало работ Я, И. в новом направлении, о котором он говорит в своей автобиографии следующее: «Хотя я занимался очень разнообразными вопросами физики, фиаической химии н геофизики, моя иалюбленная тематика относилась к строению вещества, в особенности к строению твердых и жидких тел». Мы здесь остановимся только на двух работах рассматриваемого периода. Первая иэ них [10! посвящена теории адсорбции; в ней дано объяснение критической телшературы конденсации молекулярного пучка на поверхности твердого тела и выдвинуто представление о «ползании» адсорбированных молекул [ати представления спустя 20 с лишним лет о %'.
Н е ! э е и Ь е г я, Е. Риуо., 49, 610, 1928. Я. И. распространил на тот случай, когда на поверхности тела адсорбя рованы не чужеродные, а, так сказать, свои «собственные» ато»1ы (м „ кулы) кристалла]. Указанная работа проводилась в тесном контакте с Е!. Н. Семеновым и Ю. Б. Харитоном, к ее реаультаты были несколько поаднее изложены в соответствующей совместной статье ]11], В другой работе [12] дана прочно вошедшая в науку теория движения атомов и ионов в кристаллах.
Я. И. обратил внимание на то, что наряду с испарением атомов с поверхности кристаллической решетки в окру»кающее пространство может иметь место своеобразное испарение атомов из равновесных положений в пространство междоуэлий [ионы в»1е»кдоуэлиях, как заметил А. Ф. Иоффе, играют определяющую роль в электропроводности ионных кристаллов; в работах А.
Ф., однако, оставлялись без внимания пустые узлы решетки, образовавшиеся эа счет ухода атома (иона) в междоуэлие]. Такого рода диссоциация кристаллической решетки на атомы (ионы) в междоузлпях и вакантные узлы (дырки) приводит к образованию того, что в литературе получило название «дефектов по Френкелю». Дырка (нли вакантный узел решетки) может перемещаться по кристаллу неаависимо от покинувшего ее атома. Она может, в частности, «испариться», выйдя на поверхность.* Атомы в междоуэлиях совместно с вакантными уалами (дырками) и образуют картину реального кристалла.
В этой же работе Якова Ильича получено теоретическое выражение для злектропроводности ионных кристаллов и введено представление о колебательно-поступательном движении молекул в жидкостях и вообще в аморфных телах, При этом Я. И. развил картину «кочевого» движения молекул жидкости и вычислял среднее время их «оседлой» жизни. Это представление оказалось чрезвычайно плодотворным и в той же статье нашло применение для теоретического рассмотрения процессов диффузии и построения количественной теории вяакости жидкостей.
Вычисления, проведенные в последние годы на электронно-счетных машинах для выяснения характера движения частиц в я«идкости, полностью подтвердили изложенные представления Я. И.*а Третья группа работ относится к фундаментальным проблемам, связанным с элементарными частицами. !'абота [13] посвящена релятивистской теории враща«ощегося электрона. Хотя эта проблема была окончательно решена лишь в более поадних работах Дирака, работа Я. И. знаменует собою существенный прогресс в наших представлениях. В частности, Я. И. впервые ввел в качестве характеристики магнитного момента частицы не вектор ]л, а антисимметрический тензор р„„временною компоненты которого (а..4 нли р .4) определяют собою электрический момент частицы (они обращаются а нуль в ее системе покоя).
Именно этим тенэором и характеризуется в современной релятивистской теории воэ- Заметим, что »твм вроцесеом испарения дырок к вообще дефектов решетки о настоящее время пользуются Ллл получения идеальных, бе»дефектных кристаллов«« В этой свя»в см. обзор И. 3. Фишер (УФН З9, 349, 1959). ПРиложения Научно-йиоорау>ичаоиий очерк 567 >кожный добавочный (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
