Cтраница 3
Предположение, объясняющее периодичность свойств элементов последовательным образованием новых электронных орбит по мере увеличения порядкового номера, было давно высказано Дж. Однако лишь принцип Паули объяснил, почему электроны не располагаются все на одной орбите ( или, выражаясь более точно, на уровнях с одним и тем же главным квантовым числом п), а по мере заполнения одних орбит закономерно переходят на следующие. Этот же принцип исчерпывающе объясняет отсутствие тех или других энергетических уровней и отсутствие соответствующих спектральных линий в спектре. Дальше мы увидим, что принцип Паули лег в основу современной статистики Ферми, управляющей перемещениями электронов в металлах и пр. Значение принципа Паули столь велико, что его можно считать одним из основных законов природы, хотя теоретически обосновать его до сих пор еще не удалось. [31]
Демон, находящийся вблизи перегородки, выпускает через отверстие быструю молекулу во второе отделение сосуда, а перед медленными молекулами закрывает дверцу. При современном высоком уровне эксперимента это нарушение представляется реальным. Например, те устройства, которые были описаны на стр. Максвелла и которые приводят к сортировке молекул, казалось бы, осуществляют такие нарушения. Однако детальное обсуждение действия демона Максвелла на основе современной статистики и теории информации показывает, что эти нарушения являются кажущимися. Во-первых, сам демон или заменяющие его устройства являются материальными телами, состоящими из атомов и молекул, которым свойственно беспорядочное тепловое движение; оно может проявляться в виде броуновских движений или колебаний. Энергия этих движений соизмерима с энергией сортируемых молекул газа и неизбежный обмен двух родов частиц ( газа и демона) должен нарушать скорость сортируемых молекул; при этом надо иметь в виду, что сам демон потребляет энергию от окружающих тел. Во-вторых, даже если представить себе, что демон снабжен оптическим устройством, позволяющим отличать молекулы разных скоростей, то придется учесть квантовую природу света, существенную при малых размерах молекул, и принять во внимание взаимодействие фотона с молекулой, которое приведет к изменению скорости последней, недостаточно контролируемого демоном. [32]