Ⅱ

1913年的第二届索耳威会议的题目是“物质结构”；当时，通过劳厄在1912年关于伦琴射线在晶体中的衍射的发现，已经获得了最重要的新知识。这一发现确实消除了对于必须赋予这种穿透性辐射以波动性质的一切怀疑，而正如威廉·布喇格所特别强调的，这种辐射在和物质相互作用时所显示的颗粒特性则已经由威耳孙云室图片突出地显示了出来，这种图片表示着气体吸收辐射而放出的高速电子的径迹。众所周知，劳厄的发现直接推动了威廉·布喇格和劳伦斯·布喇格对于晶体结构的光辉探索；通过分析单频辐射在晶体点阵中不同序列的原子平行面位形上的反射，他们既能测定辐射的波长又能推求点阵的对称类型。

关于这些发展的讨论，形成了此次会议的主题；这种讨论以J.J.汤姆孙一篇有关原子中电子组分的巧妙概念的报告为其先导，利用这些概念，不背离经典物理学原理他就能够至少是用定性的方式来探索物质的许多一般属性。为了理解当时物理学家们的一般态度，有一件事实是很能说明问题的，那就是：卢瑟福关于原子核的发现为上述这种探索提供了基础，而这种基础的唯一性则尚未得到普遍的承认。唯一提到这一发现的是卢瑟福自己，他在汤姆孙报告以后的讨论中坚持了支持有核原子模型的实验资料的丰富性和精确性。

实际上，在会议的几个月以前，我的关于原子构造之量子理论的第一篇论文已经发表了；在这篇论文中，已经开始了最初的几个步骤，以应用卢瑟福原子模型来解释元素的依赖于核周围的电子键合的那些特定属性。正如已经指出的，当用普通的力学概念和电动力学概念来处理时，这一问题带来了一些不可克服的困难；按照这些概念，任何点电荷系都不能有稳定的静态平衡，而电子绕核的任何运动都会通过电磁辐射而引起能量的耗散，伴随着这种耗散，电子轨道将迅速地收缩成远小于由一般物理经验及化学经验推得的原子大小的一个电中性体系。因此，这种形势就暗示着，稳定性问题的处理，要直接建筑在由作用量子的发现所证明了的原子过程的个体性上。

一个出发点已由元素光谱所显示的经验规律性提供了出来；正如里德伯所首先认识到的那样，这种规律性可以用并合原理来表示；按照该原理，任一谱线的频率可以极端准确地表示为一组谱项中两项之差的形式，该组谱项是元素的特征。直接依据爱因斯坦对光电效应的处理，事实上就可能将并合定律解释为一些基元过程的证据；在这种过程中，原子通过单频辐射的发射或吸收而被从原子的一个所谓的定态移入另一定态中。按照这种观点，可以将普朗克恒量和任一谱项的乘积同相应定态中的电子结合能等同起来；这种观点也给线系谱中发射谱线和吸收谱线之间的表观上难以捉摸的关系提供了简单解释，因为在发射谱线中我们面临的是从原子的受激态到某一较低能态的跃迁，而在吸收谱线中我们一般遇到的是从能量最低的基态到受激态之一的跃迁。

暂时将电子体系的这些态描绘为服从开普勒定律的行星运动，我们发现就有可能通过和普朗克原来的谐振子能态表示式进行适当对比而推比里德伯恒量。和卢瑟福原子模型的密切关系，同样表现在氢原子光谱和氦离子光谱之间的简单关系中；在这些光谱中，我们需要处理由一个电子和一个核结合而成的体系，核的体积很小，并分别带有一个或两个基元电荷。在这方面，可以很有兴趣地重提下述事实：恰恰是在开会的时候，莫斯莱就正在用劳厄-布喇格方法研究元素的高频辐射谱，并且已经发现了惊人简单的定律，这些定律不但使我们能够确定任意元素的核电荷，而且甚至后来给出了原子中电子组态的壳层结构的第一种直接的指示，这种壳层结构正是著名的门捷列夫表中显示出来的那种奇特周期性的起因。