当我在1913年3月间写信给卢瑟福并附寄我的一篇关于原子结构的量子理论的论文底稿时,我强调了解决匹克灵谱线的起源问题的重要性,并借此机会询问了以此为目的的实验能否在他的实验室中进行;在那里,从舒斯特时代起就有了适当的光谱学仪器了。我接到了即时的复信;这封信如此典型地显示了卢瑟福的敏锐的科学判断和助人为乐的对人态度,因此我愿将此信的全文引出如下:

3月20日,1913年

亲爱的玻尔博士:

您的论文已安全收到,我抱着很大兴趣读过了,但是,俟有余暇,我要再仔细地读一读。您关于氢光谱起源方式的想法是很巧妙的,而且看来是很合用的;但是,普朗克概念和旧式力学的混合却使人很难对什么是它的基础得到一个物理概念。在我看来,您的假说中有一个严重困难,我毫不怀疑,您也充分意识到了这种困难;那就是,当一个电子从一个定态转入另一定态时,它怎样决定它将以什么频率振动呢?在我看来,您似乎不得不假定电子事先就知道它将在什么地方停下来。

在论文的布局方面,我愿提出一点较次要的批评。我想,当您力图做到叙述清楚时,您有一种将文章写得太长的倾向,也有一种在文章的不同部分重复您的叙述的倾向。我认为您的文章实在应该加以精练,而且我认为这是在清楚性方面不作任何牺牲就可以做到的。我不知道您是否注意到这样一件事实:长篇的论文可以将读者吓倒,他们感到自己没有时间泡到这种论文中去。

我愿意很仔细地阅读您的论文,并将我对于各个细节的意见告诉您。我将很高兴地把它转给Phil.Mag.[4],但是如果它的篇幅能够精简到适当的分量我就更高兴了。无论如何,我将在英文方面对它做一切必要的修改。

我很愿意看到您继续写出的论文,但是,望您牢牢记住我的劝告,并在不影响清楚的条件下将它们写得尽量地简单一些。听到您以后要到英国来我很高兴,当您来曼彻斯特时我们将非常愿意见到您。

附带说到,我对于您在否勒光谱方面的思索深感兴趣。我在这里对伊万士(Evans)谈了一下,他告诉我,他也对此深感兴趣,而且,我想,当他在下学期回到这里时,我们完全可能尝试着就此问题做一些实验。一般的工作进行得很好,但我因为发现α粒子的质量比应有的值颇大一些而暂时受阻了。如果这是对的,它就是如此重要的一个结论,以致我非到在每一点上都肯定其精确性时是不能发表它的。实验要用去大量的时间,而且必须以很大的精确度来进行。

您的最忠诚的

E.卢瑟福

再者,我想您并不反对我按照自己的判断,在您的论文中删去我认为不必要的材料吧?盼复。

卢瑟福的第一点意见肯定是很恰当的,它接触到即将在后来的长期讨论中成为中心的一个问题。正如我于1913年10月在丹麦物理学会一次集会上发表的演讲中所表示的,当时我自己的观点是:正是量子公设中所涉及的那种和对物理解释的习见要求的根本分歧,就应该自动地给在适当时期将新假设纳入逻辑一致的方案中的可能性留下足够的余地。联系到卢瑟福的意见,特别有兴趣的是想到下述事实:爱因斯坦在他1917年关于推导温度辐射的普朗克公式的著名论文中,也采取了有关光谱起源的同一出发点,他并且指出了支配着自发辐射过程之发生的统计定律与早在1903年已由卢瑟福和索迪表述出来的放射性衰变基本定律之间的类似性。事实上,这条使他们一举而解决了当时所知形形色色的天然放射性现象的定律,也被证实为理解后来观察到的自发衰变过程中的奇特分支现象的一个线索。

卢瑟福来信中如此强调提出的第二点意见,使我陷入了十分为难的窘境。事实上,在接到卢瑟福的复信的前几天,我曾经给他寄去了上次稿件的经过相当扩充的修订本,增加的内容特别涉及了发射光谱和吸收光谱之间的关系以及同经典物理学理论的渐近对应关系。因此,我感到解决问题的唯一方法,就是立刻赶往曼彻斯特去同卢瑟福本人当面谈清楚。虽然卢瑟福是像往常一样忙碌的,但他却对我表示了几乎是天使般的耐心,而且,经过很多长长的夜晚的争论,他在争论中宣称从来没有想到我竟会那样得顽固,后来他终于同意把一切新旧论点全都保留在最后的论文中了。当然,不论是风格还是文字,都在卢瑟福的帮助和建议下得到了重大的改进,而且我常常有机会想到,他在反对颇为复杂的表达方面,特别是反对因谈到早先的文献而引起的很多重复方面是何等地正确。因此,此次卢瑟福纪念演讲给了我一个很可欢迎的机会,使我能够更加简练地说明一下当年那些论点的实际发展情况。

在后来的几个月中,关于被指定给氦离子的光谱的起源的争论,发生了一次戏剧性的转变。首先,伊万士已经能够在极纯氦的放电过程中得到否勒谱线,这里连普通氢谱线的一点痕迹也看不到。但是,否勒仍然不完全信服,他强调了光谱在混合气体中可能表现的那种虚假方式。最重要的是他注意到,他对匹克灵谱线波长的精确测量结果,和令Z=2时从我的公式算出的波长不能精确地相符。然而,这后一问题的答案很容易就被找到了,因为很明显,在里德伯恒量的表示式中,质量m不应被看成自由电子的质量而应被看成所谓的约化质量mMm+M-1,此处M是核的质量。事实上,将这一改正考虑在内,所预言的氢光谱和氦离子光谱之间的关系就和一切测量结果完全一致了。这一结果立刻受到了否勒的欢迎,他借此机会指出了这样一件事实:在其他元素的光谱中也观察到了一些线系,在那些线系中,普通的里德伯恒量必须乘上一个接近于4的数。通常称为电火花光谱的这种线系光谱,现在可以认为是起源于受激离子的了,这和起源于受激中性原子的所谓弧光谱是不同的。

在后来的几年中,继续进行的光谱学研究又揭示了许多原子光谱,这些原子不是失去了一个电子而是甚至失去了多个电子。特别说来,玻文(Bowen)的众所周知的研究导致了这样的认识:尼科耳孙所讨论过的星云光谱的起源,不应该到新的假说性的元素中去找,而应该到高度电离状态下的氧原子和氮原子中去找。后来,终于出现了这样的前景:通过分析电子一个一个地受到核的键合的那些过程,可以对每一电子在卢瑟福原子的基态中的键合情况得到一个概观。当然,在1913年,实验资料还太不充分,而用来对定态进行分类的理论方法也还没有发展到足以应付这一野心勃勃的工作的地步。