P - V 34-
ACTA PHYSICA POLONICA
T O M I I I
V O L U M E I I I
W A R S Z A W A 1 9 3 4
■ • TT,,- ■ ■ ■ . ■■ ■■ ---- --- --- ----
W Y D A N E Z F U N D U S Z U K O M I T E T U U C Z C Z E N I A T R Z Y D Z I E S T O L E C I A P R A C Y N A U K O W E J P A N A P R E Z Y D E N T A R Z E C Z Y P O S P O L I T E J P R O F . D R . h. c. I G N A C E G O M O Ś C I C K I E G O
Conseil de la Société Polonaise de Physique
P rz e w o d n ic z ą c y — P r é s id e n t:
Cz B ia ło b rzeski, P ro fe s o r U n iw e rs y te tu W a rsz a w sk ie g o W ice -p rze w o d n ic z ą c y — V ic e -p ré s id e n t:
Dr. S t e f a n P i e ń k o w s k i , P ro fe so r U n iw e rs y te tu W a rsz a w sk ie g o C zło n k o w ie Z a rz ą d u — M em bres du C onseil :
Dr. W ł a d y s ł a w K a p u ś c i ń s k i , D o c e n t U n iw e rs y te tu W a rsz a w sk ie g o Dr. S t a n i s ł a w M rozoioski, D o c e n t U n iw e rs y te tu W a rs z a w s k ie g o D r W a c ł a w W e r n e r , D o c e n t P o lite c h n ik i W a rsz a w sk ie j
C zło n k o w ie Z a rz ą d u , P rz e w o d n ic z ą c y O d d ziałó w T o w a rz y s tw a - M em b res du C onseil, P ré s id e n ts des S e c tio n s de la S o c ié té :
Dr. M i e c z y s ła w J e ż e w s k i , P ro fe s o r A k a d e m ji G ó rn icz ej, P rz e w o d n i
cz ą c y O d d z ia łu K ra k o w sk ie g o
Dr. J ó z e f P a t k o w s k i , P ro fe so r U n iw e rs y te tu S te f a n a B a to re g o , P rz e w o d n ic z ą c y O d d ziału W ile ń sk ieg o
Dr. T a d e u s z P ę c z a łs k i, P ro fe so r U n iw e rs y te tu P o z n a ń s k ie g o , P r z e w o d n iczący O d d ziału P o z n a ń s k ie g o
Dr. S z c z e p a n S z c z e n i o w s k i , P ro fe so r U n iw e rs y te tu J . K a z im ie rz a , P rz e w o d n ic z ą c y O d d z iału L w o w sk ieg o
Dr. M ie c z y s ła w W o ł f k e , P ro fe so r P o lite c h n ik i W a rs z a w s k ie j, P rz e w o d n ic ząc y O d d ziału W a rsz a w sk ie g o
Adres Zarządu Głównego Towarzystwa Adresse du Conseil de la Société
W a rsz a w a , Z a k ła d F iz y k i T e o re ty c z n e j U n iw e rs y te tu , ul. O czki 3 V a rso v ie , I n s titu t de P h y siq u e T h é o riq u e de l’U n iv e rsité , 3, ru e O czki.
Adres Redakcji „Acta Physica Polonica”
Adresse de la Rédaction des „Acta Physica Polonica”
W a rsz a w a , Z a k ła d F iz y k i D o św ia d c z a ln e j U n iw e rs y te tu , ul. H o ż a G9 V a rso v ie , I n s titu t de P h y s iq u e E x p é rim e n ta le de l’U n iv e rsité 69 ru e , H oża.
R e d a k to r : Prof. Dr. S t e f a n P ie n k o iv s k i.
W y d a w c a : P o ls k ie T o w a r z y s t w o F i z y c z n e
ACTA P H Y S IC A P O L O N IC A
ACTA PHYSICA POLONICA
T O M I I I
V O L U M E I I I
W A R S Z A W A 1 9 3 4
„ J A N C O T T Y “ W a r s z a w a , K a p u c y ń s k a 7.
P r o / .
Dr . hon. c.
I G N A C E M U M O Ś C I C K I E M U
o b e c n i e
P r e z y d e n t o w i R z e c z y p o s p o l i t e j P o l s k i e j
w t r z y d z i e s t o l e c i e p r a c y n a u k o w e j
w h o ł d z i e
P ro f. D r. hon. c. IG N A C Y M O Ś C IC K I
P r e z y d e n t R z e c z y p o s p o l i t e j P o ls k ie j.
Profesor Dr. hon. c. Ignacy Mościcki.
W ro k u b ieżący m u p ły w a trz y d z ie śc i la t od og ło szen ia p ie rw szej p ra c y n a u k o w ej P ro fe so ra Dr. hon. c . I g tn a c e g o M o ś c i c- k i e g o , obecnie P re z y d e n ta R zeczy p o sp o litej P o lsk iej. P ra c a ta p rz e d sta w ia w y n ik i b a d a ń z d zied zin y fizyka d o św iad czaln e j, b a d a ń p rz e p ro w a d zo n y c h w In s ty tu c ie F iz y czn y m U n iw e rsy te tu F ry b u rs k ie g o , w ów czas, g d y m ło d y u czony był a sy ste n te m p rzy k a te d rz e fizy k i te g o U n iw e rsy te tu .
To sta n o w i punkt, w y jś c ia i n aw iąz u je do g en e z y n in iejszeg o to m u „ A c ta P h y sic a P o lo n ic a ”, k tó r y fizycy polscy s k ła d a ją w h o ł
dzie P ro feso ro w i D r. hon. c. I g n a c e m u M o ś c i c k i e m u.
J e s t to p u n k t w y jśc ia , p o d sta w ą n a to m ia s t je s t d ziałaln o ść n a u k o w a d o sto jn e g o J u b ila ta .
I g n a o. y M o ś c i e k i u ro d ził się 1 g ru d n ia 1867 w Mie- rzan o w ie w ziem i P ło c k ie j. W y k sz ta łc e n ie śred n ie o trzy m ał w szk o ła ch w P ło c k u i W arszaw ie; w r. 1887 rozpoczął s tu d ja w yższe na- wry d z ia le chem ji P o lite c h n ik i R y sk ie j, g d zie w r. 1891 w y k o n y w a p ra c ę doplom ow ą. W r. 1892 w y je żd ża do L o n d y n u , g d zie p ra c u je w przem y śle, i n iew iele ty lk o czasu może pośw ięcić n a p ra c ę w la b o ra to rju m T ech n ieal College, F in sb m y .
Po ty m tru d n y m o k re sie ciężkiej p ra c y n a s tę p u je o k res in te n sy w n e j d zia ła ln o śc i n a u k o w e j. W r. 1899 p ro feso r W i e r u s z - K o w a l s k i p o w ierza I g n a c e m u M o ś c i o k i e m u a s y s te n tu rę p r z y k a te d rz e fizy k i U n iw ersy tetu F ry b u rsk ie g o w S zw aj
c a rii. Z n a laz łszy się w p raco w n i u n iw e rsy te c k ie j, zao p atrzo n ej w śro d k i b a d aw cze, I g n a c y M o ś c i c k i obok sw ych o b o w ią z k ó w n a tu r y p e d ag o g iczn ej, k tó r e w y p e łn ia sk ru p u la tn ie , rozw ija niezm iern ie żyw ą p ra c ę n a u k o w ą, p ro w ad ząc szereg' b a d a ń fizycz
n y ch , zw ią zan y ch ze sw em i p om ysłam i w y n alazczem u Je g o w ie
d z a i z a p a ł u d z ie la ją się in n y m i pod jego k ie ru n k ie m w y k o n y w a n e s ą p ra c e : R . W y b r a n o w s k i e g o (,.E tu d e s u r la ch a rg e d e s c o n d e n s a te u rs ”, 1904), B. Z d a n o w s k i e g o („N o u v elle m é th o d e p o u r la m e su re d e s ré s is ta n c e s liq u id e s”, 1904), K. K a- s p e r o w i c z a (, S tu d iu m ü b e r die F e s tig k e it von D ie le k trik a ”, 1908), J . M o d z e l e w s k i e g o („ E tu d e s u r l ’em ploi, com m e c o n d e n sa te u r, d ’é lé m e n ts é le c tro ly tiq u e s à é le c tro d e s d ’a lu m in iu m ”, 1908), p rz y ję te ja k o p ra c e d o k to rs k ie z fizy k i n a U n iw e rsy te c ie F ry b u rsk im .
Z a g a d n ie n ia te c h n o lo g ji ch em icznej p o c h ła n ia ją je d n a k co
raz w ięcej u w a g ę I. M o ś c i c k i e g o , t a k iż z a c h o w u ją c zaw sze sposób m y śle n ia n a u k o w c a i sto s u ją c w łaściw e m u m e to d y p ra c y , ze śro d k o w u je sw ą d z ia ła ln o ść w d z ie d z in ie ro z w ią z y w a n ia z a g a d n ie ń p rzem y sło w y ch .
J u ż p rz y k o ń c u sw ej a s y s te n tu ry , w r. 1900, ro z p o c z y n a p r a ce n a d zag a d n ie n iem w y tw a rz a n ia k w a s u azo to w eg o z a z o tu i tle n u p o w ie trz a n a d ro d ze w y tw a rz a n ia tle n k ó w a z o tu w obszarze w y ła d o w a ń e le k try c z n y c h o w y so k iem n a p ię c iu . Pom im o d o d a t
n ic h w y n ik ó w o trz y m a n y c h w p ró b n e j fa b ry c zce, p r a c u ją c e j w e d łu g te j m e to d y , a założonej w e F ry b u rg u , w r. 1903 p ro w a d z i d alsze p ra c e , m a ją c n a w id o k u tw o rz en ie się tle n k ó w a z o tu w w iru ją c y m w polu m a g n e ty c z n em lu k u e le k try c z n y m . J u ż w r. 1905 p ie c t a ki u ru c h o m io n y b y ł w e F ry b u rg u , a u d o sk o n a lo n e m o d ele teg o ro d z a ju p iecó w p r a c u ją jesz cze obecnie w Z a k ła d a c h „ A zo t” w J a w o rzn ie. W ty m to ok resie o p ra c o w u je I g n a c y M o ś c i c k i z n an e obecnie w cały m św iecie k o n d e n s a to ry n a w y so k ie n a p ię cia, a n a liz u je z ja w is k a p rz e p ię ć e le k try c z n y c h i d a je celow e z a b ezp ieczen ia sieci od n ic h , n a s tę p n ie k o le jn o zw ra c a się do o p r a c o w a n ia now ego sp o so b u a b so rb c ji sk ła d n ik ó w w y s tę p u ją c y c h w p ro d u k ta c h g azo w y c h w m ały ch stę ż e n ia c h , e le k tro te rm ic z n e j sy n te z y c ja n o w o d o ru , b u d u je i u ru c h a m ia d u ż ą f a b ry k ę k w a su azo to w eg o w C hippis.
W r. 1912 I g n a c y M o ś c i c k i z o sta je ’ p o w o ła n y n a k a te d rę ch em ji fizycznej i e le k tro c h e m ji te c h n ic z n ej do P o lite c h n ik i L w o w sk ie j. O b e jm u ją c k a te d rę w sty c z n iu 1913 r., o fiaro w u je P o lite c h n ic e L w o w sk iej b o g a ty zb ió r p rz y rz ą d ó w i m a sz y n , k tó ra w o k re sie sw y ch p ra c w e F ry b u rg u sto p n io w o g ro m a d z ił i u z u p e ł
n ia ł, i w k ró tk im czasie o rg a n iz u je ta m n o w y I n s t y t u t E le k tr o c h e m iczny. N a tej p lacó w ce ro z w ija in te n s y w n ą d z ia ła ln o ść , p o m i
IX
m o w y ją tk o w o tru d n y c h w a ru n k ó w p ra c y p o d czas w ojny.
W p rz e k o n a n iu k o n ieczn o ści stw o rz e n ia p la c ó w e k o c h a ra k te rz e b ad aw c zy m , z aw iązu je sp ó łk ę p od n a zw ą I n s ty tu t B a d a ń N a u k o w ych i T e c h n ic zn y ch ,.M etan", k tó re g o celem je s t b a d a n ie n a u k o w e p ro b lem ó w p rzem y sło w y ch . D zięki in ic ja ty w ie i n iezw y k łej p r a c y I g n a c e g o M o ś c i c k i e g o . M etan ” ro z w ija się s to p niow o i w r. 1922 z o sta je p rz e k sz ta łc o n y n a „C hem iczny In s ty tu t B a d a w c z y ”, k tó r y od r. 1928 p ra c u je ju ż we w ła sn y c h g m ac h ach w W a rsz a w ie (Żoliborz).
W y n ik ie m d z ia łaln o ści tego o k resu je s t ¡rozwiązanie szeregu z a d a ń z ró ż n y c h d z ie d z in p rzem y słu , ro zw iązan ie, p ro w ad zące do w ielu p a te n tó w . P rz y to c z ę tu ta j: rozdzielanie em ulsji ro p n ej, zm y d la n ie c ja n k ó w , m eto d ę i u rz ą d z e n ie służące do zag ęszczan ia i s k ra p la n ia am on ja k u z p a r, o trz y m y w a n ie k w a su siark o w eg o z k w aśn eg o sia rc z a n u sodow ego, stężan ie rozcieńczonego k w asu azotow ego, o p a rte n a z a sto so w a n iu w łaściw o ści s ta n u sferoidalne- go, o trz y m y w a n ie tle n k u glinow ego z g lin e k k ra jo w y c h , oraz sze
re g p ra c , m eto d i p a te n tó w , zw iązan y ch z d e s ty la c ją ro p y n a f to w ej, g a z o lin y z g az ó w ziem nych i w iele in n y ch . W r. 1922 u r u ch am ia, pofconyw ując w ielk ie tru d n o śc i, fa b ry k ę a zo tn iak ó w w C horzow ie i k ie ru je n ią do r. 1926. p o d n o sząc jej p ro d u k c ję z 70000 d o 170000 to n u . W sz y stk ie te p ra c e p ro w ad zi, w y p e łn ia ją c rów nież o b o w iązk i p ed ag o g iczn e, zw iązane ze stan o w isk iem p ro fe so ra w P o lite c h n ic e L w ow skiej. P rzy to c zo n e poniżej dan e w sk a ż u ją , j a k n a u k o w y św iat ak a d e m ic k i o cen iał p ra c ę P ro feso ra I g n a c e g o M o ś c i c k i e g o .
W la ta c h 1915/16 i 1916/17 p ia s tu je g o d n o ść i tru d n e , szcze
g ó ln ie w o k re sie w o je n n y m , o b o w iązk i D ziek an a W y d z ia łu Che
m iczn eg o P o lite c h n ik i L w ow skiej. W r. 1921 zo staje m ian o w an y p ro feso re m zw y cza jn y m te c h n o lo g ji chem icznej n ieo rg an iczn ej i elektrochem jii tec h n ic z n ej. Tegoż ro k u na. w n io sek W y d z iału M echanicznego P o lite c h n ik a L w ow ska n a d a je m u ty tu ł d o k to ra h o n o ris c a u sa za zasługi n a p o lu n a u k i i przem ysłu. W czerw cu r. 1921 z o sta je w y b ra n y R e k to re m P o lite c h n ik i L w ow skiej, je d n a k w s k u te k p rz y ję c ia w d w a m iesiące p óźniej p o w o łan ia n a p r o fe s o ra P o lite c h n ik i W a rsz a w sk ie j, g o d n o ści tej n ie o b ejm u je. N a- sk u te k w n io sk u z 8 m a ja 1926 r. P ro fe so r I g n a c y M o ś c i c k i z o sta je m ia n o w a n y profesorem honorow ym P o lite c h n ik i L w o w sk ie j. W reszcie Z g rom adzenie N a ro d o w e o b iera P ro feso ra I g n a -
c e g o M o ś c i c k i e g o w d n iu 1 c zerw c a 1926 ro k u P r e z y d e n tem R z ec z y p o sp o lite j P o lsk ie j.
P ro fe so r I g n a c y M o ś c i c k i je s t czło n k iem c zy n n y m P o lsk ie j A k a d e m ji U m iejętn o ści, T o w a rz y stw a N au k o w eg o W a r szaw sk ieg o , czło n k iem zało ży cielem i członkiem h o n o ro w y m A k a d e m ji N a u k T e ch n ic zn y ch , d o k to re m h o n o ris c a u sa W y d z ia łu Me
c h an iczn eg o P o lite c h n ik i L w o w sk iej, W y d z ia łu C hem icznego i E le k try c z n e g o P o lite c h n ik i W a rsz a w sk ie j, U n iw e rs y te tu S te fa n a B a to rego w W iln ie , ¡doktorem h o n o ro w y m S o rb o n y w P a ry ż u , d o k to rem h o n o ris cau sa U n iw e rsy te tu E sto ń sk ie g o w T a r tu (D o rp a c ie ), oraz p ro feso rem ho n o ro w y m P o lite c h n ik i L w o w sk iej i P o lite c h n i
k i W a rsz a w sk ie j.
P o o b ję c iu u rz ę d u P re z y d e n ta R ze c z y p o sp o lite j P o lsk ie j d z ia ła ln o ść n a u k o w o -te c h n ic z n a P ro fe so ra I g n a c e g o M o ś c i c k i e g o b y n a jm n ie j n ie u s ta je i z a in te re so w a n ie p o stę p a m i i z a g a d n ie n ia m i w ie d zy , a w szczególności fiz y k i, p o z o s ta je n a d a l b ard zo żyw em . W sp o m n ę tu ch o ćb y d o k o n a n e w o s ta tn ic h la ta c h o p ra c o w a n ie m e to d y o trz y m y w a n ia p o w ie trz a , oczyszczonego od w szelk ich zaw iesin i o d p o w ied n io zjo n izo w an eg o .
P o d c z a s całeg o sw ego w w y n ik i p ra c b o g a te g o ży c ia, p o c h ło n ię ty — zd a ło b y się — c a łk o w ic ie o p ra c o w y w a n ie m tr u d n y c h i z a w iły c h z a g a d n ie ń n a u k o w o te c h n ic z n y ch , I g n a c y M o ś c i c k i n ie za p o m in a ł n ig d y o sp ra w a c h n a ro d o w y c h p o lsk ich , b io rą c u d z ia ł, c z ę sto k ro ć b a rd z o ż y w y , w o rg a n iz a c ja c h n ie p o d le g ło ścio w y ch , ja k n p . w k o ła c h , s k u p ia ją c y c h się p rz y w y d a w a n y m w L o n d y n ie „ P rz e d św ic ie ”. J a k w ie lk ie j w ia ry je g o w b lisk ą w ie lk ą p rz y sz ło ść P o lsk i d ow odzi fa k t, że p rz y o d d a w a n iu p a te n tó w k o n so rc ju m k a p ita lis tó w , I g n a c y M o ś c i c k i w y łą c z y ł z ty c h li- cen cy j ziem ie R ze c z y p o sp o lite j P o lsk ie j (b y ło to jeszcze p rz e d w o jn ą ). P o p rz y je ź d z ie do L w o w a s ta ł zaw sze n a s ta n o w is k u ściśle p o lsk iej m y śli p o lity c z n e j, ja k o je d e n z d e le g a tó w lw o w sk ich b ie rze u d z ia ł w p ra c a c h N. K. N., o ta c z a o p ie k ą P. O. W ., p o d je g o k ie ro w n ic tw e m o rg a n iz u je się w r. 1917 Lig-a N iezaw isło ści P o l
sk i, m a ją c a ma celu sc alen ie a k c ji n iep o d leg ło ścio w ej w sz y stk ic h p a r ty j p o lity c z n y c h .
F iz y k , z a p o z n a ją c się z p rzeb ieg iem liczn y ch p ra c P ro fe so ra I g n a c e g o M o ś c i c k i e g o oraz z ich w y n ik a m i, m im o iż z n a k o m ita ich w ięk szo ść n a le ż y do d z ied zin y te c h n o lo g ji ch em icz
n e j, o d n a jd u je w n ic h in d y w id u a ln o ść m łodego u czonego, k tó re g o
XI
w n ik liw a m yśl, w y ro b io n a n a teren ie n a u k ścisłych, w y k ry w a w zaw iłym zespole z ja w isk te c z y n n ik i i ich zależności, k tó re d e c y d u ją o p rzeb ieg u z jaw isk . G łęb o k a zn ajo m o ść z ja w isk fizyko- c h em iczn y ch i ich praw , p o łączo n a z sam o d zieln o ścią m y śli i k o n se k w e n c ją w jej ro zw ijan iu , z n ie sły c h a n ą w y trw a ło śc ią , n iez b ęd n ą do ro zw iązy w an ia z ag ad n ień na drodze zarów no rozum ow ań, j a k i d łu g ic h p o m iaró w — pozw oliły o sią g n ą ć b o g ate w y n ik i.
W rozległej sw ej d z ia łaln o ści P ro f. I g n a c y M o ś c i e k i je s t t a k z ro śn ięty z m yślen iem n aukow em , że u jm u je i ca ły p rz e m y sł w jeg o w y tw ó rczej części ja k o g rę z ja w isk fizycznych.
P ra c e P rof. I g n a c e g o M o ś c i c k i e g o ro zw ijan e n a d zw yczaj celow o, a k tó ry c h w y n ik i są u ję te na p o dłożu w sp ó łczes
n y c h p o g lą d ó w te o re ty c z n y c h , są n acech o w an e w ielkim o b jek ty - w izm em , w n io sk i zaś są w y p ro w ad za n e ty lk o po k ry ty c z n e j, doj rzałej o cenie ta k m eto d y p ra c y , ja k d o k ład n o ści pom iarów . W żarg o n ie p ra c o w n ia n y m n a zy w am y to „uczciw ością n a u k o w ą ’ w sto s u n k u Mo zjaw isk .
W u ję c iu zja w isk , w t k o n c e p c ji p rz e p ro w ad zo n y ch b a d a ń i p o m y słó w o d n a jd u je m y to, co n azw ałbym kultem p ra w d y n a u k o w e j, o p a rte j na d o św iad czen iu . W zało żen iu i rozw inięciu p ro blem u n a w e t czysto te ch n iczn eg o d o m in u je u Prof. I g n a c e g o M o ś c i c k i e g o id e a p rzew o d n ia, ry s u ją c a z a sa d n ic z ą s tr u k tu rę p rzeb ieg u zja w isk , id ea p o w z ię ta n a p o d sta w ie n au k o w y ch , te o re ty c z n y c h , k o n c e p c y j. T a zdolność u ję c ia i zasto so w an ia z a sa d i m eto d c z y sto n au k o w y ch do zag a d n ie ń przem ysłu, je s t bodaj je d n y m z c z y n n ik ó w n a jsiln ie j w p ły w a ją c y c h n a ta k zn aczn ą w y d a jn o ś ć J e g o p ra c y . W re a liz a c ji zaró w n o p o m iaró w i b a d a ń w stę p n y c h , ja k i o sta te c z n y c h in s ta la c y j, znów w id zim y owego fi
z y k a e k sp e ry m e n ta to ra , sz u k ająceg o na p o d sta w ie p o g ląd ó w te o re ty c z n y c h i z n a jd u ją c eg o w w y n ik a c h celow ych do św iad czeń n a j
b a rd z ie j od p o w ied n ie zesp o ły a p a r a tu r , z a p ew n iające ż ą d a n y p rz e b ieg zjaw isk .
Z am iło w an ie do p ięk n ie p o m y ślan y ch p rzy rzą d ó w w y ro b io n e ju ż było u P rof. I g n a c e g o M o ś c i c k i e g o w czasach je go a s y s te n tu ry p rz y k a te d rz e fizyki. D r. J . M o d z e l e w s k i , m ów iąc o ty m o k re sie p ra c y w spom ina, iż a s y s te n t M o ś c i c k i p a trz y ł na p rz y rz ą d fizyczny, ja k ro zm iłow any zbieracz p a trz y n a n a jp ię k n ie jsz e p rz e d m io ty sw ych zbiorów . G dy je d n a k p o ró w n a m y, z ja k ą ła tw o śc ią je zm ienia i d o sk o n ali, z d a je m y sobie sp ra -
w ę, iż s to s u n e k jeg o d o o p ra c o w a n y c h przez się p rz y rz ą d ó w p o s ia d a ł i in n e c e c h y , o p a rte ara p rz e m y śle n iu ich celow ości w m y śl o b o w ią z u ją c y c h p r a w fizy czn y ch . W y s tę p u ją one zaw sze ja k o z e sp o ły n a jo d p o w ie d n ie j sk ie ro w y w u ją c e p rz e b ie g z ja w is k fizy cz n y c h , czy fizy k o -ch em iczn y ch w n a rz u c o n y m przez ic h tw ó rc ę k i e ru n k u .
T a k w sam ej k o n c e p c ji t.ych n a jlic z n ie jsz y c h p r a c P ro f.
I g n a c e g o M o ś c i c k i e g o, n a le ż ą c y c h do d z ie d z in y tecb n o - lo g ji, ja k w p rz e p ro w a d ze n iu ic h re a liz a c ji, aż d o b u d o w y a p a r a tu r w łączn ie,— s ta n o w isk o n a d rz ę d n e , k ie ro w n icze, z a jm u je m yśl n a u k o w a ; p u n k te m w y jś c ia i p o d s ta w ą s ą p ra w a fizy k i. G łów ne cechy u m y sło w o ści, s k ry s ta liz o w a n e j w p ie rw sz y m o k resie d z ia ła l
n o śc i n a u k o w e j, d zia ła ln o śc i fiz y k a e k s p e ry m e n ta to ra , p o z o s ta ją ró w n ie żyw e d o d n ia dzisiejszeg o .
P rz y p a d a ją c a w ro k u b ieżący m trz y d z ie s ta ro c z n ic a ogłosze
nia. p ie rw sz e j p ra c y n a u k o w e j P ro f. D r. hon. c. I g n a c e g o M o ś c i c k i e g o z n a jd u je ż y w y o d d źw ięk w sz e ro k ic h k o ła c h fiz y k ó w p o lsk ich , k tó rz y przez sw ój o rg a n „ A c ta P h y s ic a P o lo n ic a p rz y łą c z a ją się do jej o bchodu, s k ła d a ją c n in ie jsz y to m w h o łd zie D o sto jn e m u J u b ila to w i.
S. P ie ń k o w s k i .
Prof. Dr. hon. c. Ignace Mościcki.
C e tte an n ée s'é c o u le n t tre n te a n s d e p u is la p u b lic a tio n d u p re m ie r tra v a il scien tifiq u e d u P ro f. D r. h o n o ris c a u sa I g n a c e M o ś c i c k i , a c tu e lle m e n t P ré s id e n t d e la R ép u b liq u e P o lo n aise
Ce tr a v a il ex p o se les ré s u lta ts d es rech erch es de ph y siq u e e x p é rim e n ta le c o n d u ites à l’I n s titu t d e P h y siq u e de l'U n iv ersité de F rib o u rg , a lo rs que le je u n e s a v a n t é ta it a s s is ta n t du c o u rs de p h y sique à c e tte U n iv ersité.
C ’e st à 1 occasion de cet a n n iv e rsa ire q u e les p h y sic ie n s p o lo n a is d é d ie n t le p ré s e n t volum e des ,.A cta P h y sica P o lo n ic a ” au P ro f. D r. h. c. I. M o ś c i c k i. C’e st ég alem en t à ce tte occasion q u e n o u s te n o n s à re tra c e r ici son a c tiv ité scientifique.
I. M o ś c i c k i , né le 1 décem b re 1867 à M ierzanów p rès d e P ło c k , fit ses é tu d e s seco n d a ire s a u x écoles de P ło c k et de V a rso v ie et ses é tu d e s su p é rie u re s à l ’E cole P o ly te c h n iq u e de R ig a , où il d ép o sa son tra v a il d e diplôm e en 1891.
P a r ti en 1892 p o u r L o n d re s il y tra v a ille d a n s l ’in d u strie et ne p e u t c o n sa c re r que peu de tem p s a u x rech erch es de la b o ra to ire à F in s b u ry T ech n ic al College.
A p rès c e tte p ério d e assez a rid e com m ence une p ério d e n o u v elle de tr a v a il scien tifiq u e trè s in ten se. E n 1899 il e s t ap p elé p a r le P ro fe sse u r W i e r u s z - K o w a 1 s k i a u p o ste d ’a s s is ta n t de p h y siq u e à l'U n iv e rsité de F rib o u rg en Suisse. A y a n t tro u v é d a n s ce la b o ra to ire u n iv e rs ita ire les m o y en s d e rech erch es a d é q u a ts il s ’a d o n n e au tra v a il scien tifiq u e d ’u n e fa ç o n suivie m aigre les ch a rg e s p éd a g o g iq u e s de son m a n d a t q u ’il re m p lit sc ru p u le u se m en t. L ’im p u lsio n q u ’il e n g en d re d a n s son en to u ra g e fa it éclore d e n o u v e lle s re c h e rch e s e n tre p rise s p a r ses c o lla b o ra te u rs et élè
v es; p arm i celles-ci sig n a lo n s quelques tra v a u x qui ont été p ré
se n te s e t a c c e p té s com m e th è se s d e d o c to ra t de p h y siq u e à l'U ni
v e rs ité de F rib o u rg : B. Z d a n o w s k i : „ N o u v e lle m éth o d e p o u r la m e su re des ré s is ta n c e s liq u id e s”, R. W y b r a n o w s k i : „ E tu d e s u r la ch a rg e d e s c o n d e n s a te u rs ”, K. K a s p e r o w i c:z: „ S tu d iu m ü b e r d ie F e s tig k e it d e r D ie le k trik a ”, J . M o d z e l e w s k i :
„ E tu d e su r l ’em ploi, com m e c o n d e n sa te u r, d ’élé m e n ts é le c tro ly ti- q u e s à é le c tro d e s d ’a lu m in iu m ”.
L es q u e stio n s de te c h n o lo g ie ch im iq u e a t t i r a n t de p lu s en p lu s son e sp rit, I. M o ś c i c k i c o n c e n tre son a c tiv ité d a n s le d o m ain e de la rec h e rch e in d u strie lle to u t en g a r d a n t la vue d ’u n c h e rc h e u r sc ie n tifiq u e e t les m é th o d e s qui lui s o n t p ro p res. D éjà en 1900. v e rs la fin de so n m a n d a t d ’a s s is ta n t, il com m ence ses tr a v a u x su r la sy n th è se de l ’acid e n itriq u e en p a r ta n t d e l’azo te et d e l ’oxyg-ène de' l’a ir e t en e m p lo y a n t com m e p ro d u its in te rm é d ia ire s les o x y d e s d ’azo te form és d a n s d e s d é c h a rg e s à h a u te ten sio n . Il o rg a n ise a lo rs à F rib o u rg u n e p e tite u sin e de p ro d u c tio n d ’a cid e n itr iq u e e t, e n c o u ra g é p a r les ré s u lta ts p o sitifs o b te n u s, il d é v elo p p e en 1903 une m é th o d e n o u v e lle b asée s u r la fo rm a tio n d ’o x y d e s d ’azo te d a n s un a rc é le c triq u e to u r n a n t d a n s u n cham p m ag n é tiq u e . E n 1905 u n fo u r de ce ty p e a été m is en se rv ic e à F rib o u rg e t d es m odèles p e rfe c tio n n és so n t en co re en u sa g e a c tu e lle m e n t a u x u sin e s „ A z o t” à Ja w o rz n o .
C’est é g a le m e n t à c e tte époque q u ’ I g n a c e M o ś c i c k i é la b o re et ré a lise ses c o n d e n sa te u rs p o u r h a u te te n s io n co n n u s u n iv e rse lle m e n t, a n a ly se le s effets des su rv o lta g e su r les c irc u its é le c triq u e s et y in tro d u it des d isp o sitifs de p ro te c tio n trè s effic a ces; il tr a v a ille a u ssi les q u e stio n s de l'a d s o rp tio n des c o n s titu a n ts d ’u n m é la n g e g a z e u x p a r d iv e rse s su b sta n c e s e t de la sy n th è se é le c tro th e rm iq u e d e l ’ac id e c y a n h y d riq u e ; u n e g ra n d e u sin e d ’a c id e n itriq u e e st é g a le m e n t c o n s tru ite et o u v e r te sous sa d ire c tio n à C hippis.
E n 1912 I. M o ś c i c k i e s t a p p e lé à la c h a ire de chim ie p h y siq u e et d ’é le ctro ch im ie in d u s trie lle à l'E c o le P o ly te c h n i
q u e d e L w ów . A ce tte o c c a s io n il fa it d o n à c e t in s titu t d ’une rich e co llec tio n d ’a p p a re ils des re c h e rc h e s ra sse m b lé s p e n d a n t sou s é jo u r en Suisse.
Il o rg an ise e n s u ite à L w ów un n o u v e l I n s titu t d ’E le c tro c h i- mie. Il y d é v e lo p p e une a c tiv ité in te n s e m a lg ré les co n d itio n s difficiles am en ées p a r la g u e rre . P e rs u a d é de l’im p o rta n c e d ’in-
XV
s titu tio n s de rec h erch es il o rg a n ise une société dénom m ée I n s titu t d e R e c h e rc h e s S cien tifiq u e s e t T ech n iq u es „M etan ” a y a n t p o u r but l ’é tu d e scien tifiq u e des problèm es posés p a r l ’in d u strie . G râce à l’in itia tiv e e t la té n a c ité du P ro fe sse u r I. M o ś c i c k i , la s o c ié té „M e ta n ” se d é v elo p p e de p lu s en plus p o u r d e v e n ir en 1922 l ’im p o rta n t I n s titu t de R e ch erch es C him iques qui d ep u is 1928 p o u rsu it son a c tiv ité d a n s ses n o u v e a u x b â tim e n ts à V a rso v ie (Żo
liborz).
P a rm i les n o m b reu x ré s u lta ts u lté rie u rs ta n t scien tifiq u es q u ’in d u strie ls o b ten u s p a r le P rof. I. M o ś c i c k i , d o n t p lu sieu rs lui v a lu re n t l'o b te n tio n de b re v e ts, cito n s la s é p a ra tio n du p étro le d e s ém ulsions d u p ro d u it b ru t d a n s l ’eau, la sap o n ific a tio n des c y a n u re s, une m é th o d e et un a p p a re illa g e de c o n c e n tra tio n et de c o n d e n sa tio n d e l ’am m oniaque, l’o b te n tio n de l ’acid e su lfu riq u e en p a r ta n t d u su lfate acid e de sodium , la c o n c e n tra tio n de l ’acid e n itriq u e basée su r les p ro p rié té s d e l’é ta t sp h éro ïd al, l’e x tra c tio n de l’o x y d e d ’alum inium de la te rre g laise du p a y s, une série d e tr a v a u x a y a n t t r a i t à la d is tilla tio n du p é tro le et de la g a z o lin e p ro v e n a n t d es g az n a tu re ls etc.
E n 1922, a y a n t v a in c u de m u ltip les d ifficu ltés, il m et en m a rc h e u n e u sin e1 de com posés azo tiq u es à C horzów e t la d irig e ju s q u ’en 1926 e n é le v a n t sa p ro d u c tio n an n u elle de 70009 à 170000 tonnes.
T o u te c e tte a c tiv ité n ’a p a s em pêché le Prof. I. M o ś c i c k i de re m p lir sim u lta n ém en t ses d ev o irs p é d ag o g iq u es à l’E cole P o ly te c h n iq u e de Lw ów .
L ’a p p ré c ia tio n du m o n d e scientifique des tra v a u x d u P ro f.
I. M o ś c i c k i a été des plus élogieuses. Les quelques fa its sa illa n ts su iv a n ts en fo n t foi. En 1915/16 e t 1916/17 il est élu d o y en d e la fa c u lté de chim ie de l'E co le P o ly tech n iq u e de Lwów.
Sa n o m in a tio n de p ro fesseu r o rd in a ire d e technologie de chim ie in o rg a n iq u e e t d ’éle ctro ch im ie in d u strie lle d ate d e 1921. A u co u rs de la m êm e a n n ée il est nom m é d o c te u r h o n o ris c a u sa de la fa c u l
té de m écan iq u e de la m êm e école en a p p ré c ia tio n de ses m u lti
p les tr a v a u x sc ie n tifiq u e s et in d u strie ls.
E lu en ju in 1922 au poste de re c te u r de l’E cole P o ly te c h n i
q u e de Lw ów il ne p eu t p re n d re p o ssessio n de ses n o u v e lle s fo n c
tio n s a y a n t été a p p e lé peu de te m p s a p rè s com m e p ro fesseu r à l’E cole P o ly te c h n iq u e de V arso v ie. L ’E cole P o litech n iq u e de
L w ó w lu i d é c e rn e le titr e d e p ro fe sse u r h o n o ra ire le 8 m ai 1926.
E n fin l’A ssem blée N a tio n a le é lit Le P ro f. I. M o ś c i c k i P r é s id e n t de la R é p u b liq u e le 1 ju in 1926.
L e P ro f. I. M o ś c i c k i e s t m em bre titu la ir e de l’A cad ém ie P o lo n aise d e s S cien ces e t des L e ttre s , de la S o ciété d e s S cien ces de V arso v ie, m em bre fo n d a te u r e t m em bre h o n o ra ire de l’A c a d é m ie d e s S cien c es T e c h n iq u e s à V a rso v ie , d o c te u r h o n o ris c a u sa de l'E c o le P o ly te c h n iq u e de L w ów , de l ’E c o le P o ly te c h n iq u e de V a r sovie, de l'U n iv e rsité S te fa n B a to ry à W iln o , de l’U n iv e rsité d ’E sto n ie à T a rtu , d o c te u r h o n o ra ire de la Sorboinne, p ro fe sse u r h o n o ra ire de l ’E cole P o ly te c h n iq u e d e L w ó w e t de l ’E co le P o ly te c h n iq u e de V a rso v ie.
A p rè s l ’é le c tio n à la d ig n ité de P ré s id e n t de la R é p u b liq u e so n a c tiv ité s c ie n tifiq u e e t te c h n iq u e ne t a r it p a s e t l ’in té r ê t q u 'il p o rte a u x p ro b lè m e s et p ro g rè s d e la science, en p a r tic u lie r à la p h y siq u e, re s te a u ssi v if q u ’a u p a ra v a n t. C ito n s, p a r e x em p le, la c o n c e p tio n e t la m ise a u p o in t d ’u n e m éth o d e de p ré p a r a tio n de l’a ir co n v e n a b le m en t io n isé e t d é p o u rv u de to u te s su sp en sio n s, pro b lèm e im p o r ta n t a u p o in t de v u e h y g ié n iq u e e t s a n ita ire .
M algré c e tte 1 v ie a c tiv e e t ces effo rts fru c tu e u x qui, à p r e m iè re v u e, s o n t co n sa c ré s e x c lu siv e m e n t à la s o lu tio n de p ro b lè m es sc ie n tifiq u e s e t te c h n iq u e s, le P ro f. I. M o ś c i c k i n'a ja m a is cessé de s’in té r e s s e r a u x m o u v e m e n ts n a tio n a u x p o lo n a is e t de p re n d re u n e v iv e p a r t d a n s d iv e rse s o r g a n is a tio n s p a trio tiq u e s , p a r exem p le d a n s les m ilieu x se g r o u p a n t a u p rè s le jo u r n a l „ P r z e d ś w it” é d ité à L o n d re s. Il é ta it to u jo u r s p e rs u a d é d e la p ro c h e d é liv ra n c e de la n a tio n p o lo n aise. U n ex em p le f r a p p a n t de c e tte idée n e ré sid e -t-il p a s d a n s le fa it que, a v a n t la g u e rre , c é d a n t ses b re v e t s à des c a p ita lis te s é tra n g e rs , il e x c e p ta it to u jo u rs le s te r r i
to ire s p o lo n a is des d o m a in e s d ’a p p lic a tio n de ses lic e n c e s. D ès so n a rriv é e à L w ów il est d é lég u é com m e u n d e s r e p r é s e n ta n ts de c e tte v ille à „ N a c z e ln y K o m ite t N a ro d o w y ” e t s’o c c u p e a c tiv e m e n t de „ P o lsk a O rg a n iz a c ja W o js k o w a ”. Il o rg a n ise en 1917 u n e L ig u e d ’in d é p e n d a n c e p o lo n a ise a y a n t p o u r b u t l’u n io n des effo rts des d iv e rs p a r tis p o litiq u es.
B ien que la p lu p a r t d e s tr a v a u x d u P ro f. I. M o ś c i c k i s ’e s t c o n c e n tré e p lu tô t su r des p ro b lèm es de te c h n o lo g ie chim ique, m êm e le p h y sic ie n p u r qui e n p re n d c o n n a issa n c e re tro u v e chez l ’a u te u r u n e in d iv id u a lité to u t à f a it re m a rq u a b le et u n e pen sée
XVII
d isc ip lin é e p a r des h a b itu d e s de ra iso n n e m e n t scie n tifiq u e , pensée qui, d a n s u n ensem ble com pliqué de phénom ènes, p a rv ie n t à d é g a g e r le s fa c te u rs essen tiels. U ne p ro fo n d e c o n n aissan c e des p h é n o m èn es p hysico-chim iques, une in d é p e n d a n c e d e ju g e m e n t ainsi q u ’une p e rsé v é ra n ce , in d isp en sab le à la so lu tio n des problèm es t a n t p a r u n raiso n n em en t que p a r de longues e t difficiles m esu res, o n t d o n n é c e s r é s u lta ts n o m b reu x et de h a u te p o rtée. D ans la pen sée du P ro f. I. M o ś c i c k i le ra iso n n e m e n t scien tifiq u e e s t si in tim e m e n t lié a u x co n cep tio n s in d u strie lle s q u ’il n ’en v isa g e c e l
les-ci que so u s l’a sp e c t d ’u n je u de phénom ènes p hysiques.
L es tr a v a u x du P ro f. I. M o ś c i c k i o n t p o u r b a se les th é o rie s c o n tem p o ra in es; d ’a u tre p a rt, ils sont c a ra c té risé s p a r u n criticism e re m arq u ab le: le s conclusions tiré e s des o b se rv a tio n s so n t le r é s u lta t d ’u n e m ûre ré flex io n et d ’u n e é v a lu a tio n ju d i
cieuse de la p récisio n des m éth o d es em ployées. L a m a n iè re d ’e n v i
sa g e r les p h én o m èn es e t la c o n c e p tio n d es rech erch es so n t c a ra c té ris é e s p a r ce q u ’on p o u rra it a p p e le r le cu lte d e la v é rité sc ie n tifiq u e b a sé e su r l’e xpérience.
L e pro b lèm e que le P ro f. T. M o ś c i c k i se pose et q u ’il r é s o u t p o ssèd e to u jo u rs ce tr a it d o m in an t: que l’idée fo n d am en tale s e rv a n t de fil d ire c te u r e st basée su r d es c o n cep tio n s d ’o rd re th é o riq u e et c’est elle qui gu id e la ré a lisa tio n d es exp érien ces.
L a fa c u lté d ’a d a p te r des m é th o d e s p u re m e n t sc ien tifiq u es à des p ro b lè m es in d u s trie ls est p ro b ab lem e n t un des fa c te u rs les plus im p o rta n ts de la g ra n d e e fficacité d u tra v a il du Prof. I. M o- ś c i e k i .
L a ré a lis a tio n ex p é rim e n ta le d e -ses v u e s th éo riq u es n o u s le m o n tre com m e p h y sic ie n e x p é rim e n ta te u r qui, se b a s a n t su r la th éo rie , tro u v e , à la su ite de ses e x p é rie n ces, les ensem bles d ’a p p a re illa g e s les p lu s a p te s à l a p ro d u c tio n d es phénom ènes d ésirés.
L a p ré d ile c tio n du P rof. I. M o ś c i c k i p o u r des a p p a re ils in g é n ie u x e t bien conçus s’est d é v elo p p ée ch ez lui d ès le s p rem iè re s a n n é e s d e son tra v a il scien tifiq u e. E n p a r la n t d e c e tte épo
qu e le Dr. J . M o d z e l e w s k i d it que l’a s s is ta n t M o ś c i c k i re g a r d a it ses a p p a re ils com m e un c o lle c tio n n eu r p assio n n é re g a r
d e r a it les plu s b e a u x éc h a n tillo n s de ses collections. L es m u l
tip le s ch a n g e m e n ts e t a m élio ratio n s que le P ro f. I. M o ś c i c k i a p p o r ta it a u x a p p a re ils de sa c o n stru c tio n m o n tre n t to u tefo is q u ’il cherche en p re m ie r lie u à les a d a p te r a u x b u ts au x q u els ils
d o iv e n t se rv ir. Ces a p p a re ils so n t to u jo u rs c o n s tru its d e m a n iè re à o r ie n te r les p h én o m èn es p h y siq u e s ou p h y sico -ch im iq u es d a n s la d ire c tio n c h o isie p a r le u r c ré a te u r.
L a co n cep tio n des e x p é rie n c es, le u r r é a lis a tio n ju s q u ’à la c o n stru c tio n d ’a p p a re illa g e s m o n tre n t chez le P ro f. I. M o s c i c k i la p ré se n c e d ’u n e idée th é o riq u e qui d irig e la re c h e rc h e et qui est b a sé e s u r une p ro fo n d e c o n n a issa n c e des lois d e la p h y siq u e .
C es c a ra c tè re s de la m e n ta lité d u P ro f. I. Mi o s c i c k i se re tro u v e n t au ssi v iv a c e s m a in te n a n t q u ’ils l'é ta ie n t a u x d é b u ts de ses re c h e rch e s e x p é rim e n ta les.
L e tre n tiè m e a n n iv e rs a ire de sa p re m iè re p u b lic a tio n tro u v e un v if écho d a n s les m ilie u x de p h y s ic ie n s p o lo n a is qui, p a r le u r o rg a n e „ A c ta P h y s ic a P o lo n ic a ”, se jo ig n e n t à la m a n ife s ta tio n en h o n n e u r de l ’é m in e n t P ro fesseu r.
S. P i e ń k o w s k i.
L. I n f e l d.
(Research fellow of tlie Rockefeller Foundation).
D ir a c ’s equation in the general relativity theory.
R ó w n a n ia D i r a c a w ogólnej teorii względności.
S t r e s z c z e n i e .
P r a c a n in ie jsz a z w iąz an a je s t ściśle z w y n ik am i sfo rm u ło w ałem i w p ra c y „D ie W elle n g le ic h u n g d e s E le k tro n s in d e r allgem einen R e la tiv i
tä ts th e o rie " (I. 1 n f e 1 d i B. L. v. d. W a e r d e 11, P ru s k a Ak. Um. 1933, s tr. 380). P rz y u ż y c iu tego sam ego a p a r a tu m a te m aty czn eg o , t. j. u o g ó l
n ionego ra c h u n k u spinorow ego, osiąg n ięto tu ta j n a stę p u ją c e w y n ik i:
1. W y k a z a n o , że w ogólnym w y p a d k u , (g d y istn ie je zarów no obce pole e le k tro m a g n e ty cz n e ja k i pole falow e sc h a ra k te ry zo w a n e przez fu n k cje D i r a c a ) m ożna sform ułow ać ró w n a n ia g ra w ita c y jn e , czy niące za
d ość w a ru n k o m zach o w an ia e n erg ji i im pulsu.
2. Z arów no ró w n a n ia M a x w e 11 a, ja k ró w n a n ia D i r a c a, ja k i w reszcie ró w n a n ia g ra w ita c y jn e , m ożna w y p ro w ad zić z je d n e j w spólnej z a s a d y w a rja c y jn e j.
3. S p ro w a d z e n ie ró w n ań D i r a c a do fo rm y ogólnoniezm ienniezej u su w a je d e n z zarzu tó w s ta w ia n y c h d o ty c h c z a s ró w n an io m D i r a c a : fu n k c je D i r a c a s ta ją się w szędzie skończone, n a w e t d la cen tra ln e g o p u n k tu a to m u . t. j. d la r = 0 .
R ę k o p is o trzy m a n y dn. 9 m arca 1934.
M any p a p e rs h a v e been pub lish ed d e a lin g w ith th e conn ectio n b etw een th e g e n e ra l r e la tiv ity th e o ry a n d D i r a c’s w av e eq u atio n s. The m a in p ro b lem is th a t of ex p re ssin g D i r a c ’s eq u a tio n s in a g e n e ra l co
v a r ia n t form . A so lu tio n of th is problem w as the su b je c t m a tte r of th e
p a p e r x) „D ie W e lle n g le ic h u n g d es E le c tr o n s in d e r a llg em ein en R s l a t h 1- ta ts th e o rie " (c ite d in th e p re s e n t p a p e r as I. See also th e p a p e rs c ite d th e re ).
T he c o n sid e ra tio n s d isc u sse d a n d th e re s u lts in d ic a te d below a re closely co n n e c te d w ith th o se c o n ta in e d in th e a b o v e c ite d p a p e r (I) a n d th e sam e sym bols are u se d here.
Im th is p a p e r, w e p ro p o se to d isc u ss th e fu r th e r p ro b lem of fin d in g th e a p p r o p r ia te g r a v ita tio n a l e q u a tio n s w h ic h e n c o m p a ss th e e le c tric a l a s w ell as th e m a te ria l field. T he p re se n t p a p e r is in te n d e d to d e a l w ith th is fu rth e r p roblem a n d also w ith th e d e r iv a tio n of th e M a x w e l l , D i r a c a n d g r a v ita tio n a l e q u a tio n s from a v a r ia tio n a l p rin c ip le .
§ § 5 — 9 d eal w ith th e p ro b lem of a h y d ro g e n atom . T h ere, by a c o n sid e ra tio n of th e g r a v ita tio n a l field of th e p ro to n , it is show n th a t th e D i r a c’s fu n c tio n s ’/ a a re a lw a y s fin ite , ev en for r — 0.
§ 1. W e in te n d h ere f ir s t to r e p e a t b rie fly som e of th e re su lts ob
ta in e d in I. In t h a t p a p e r, a tw o d im e n sio n a l co m p lex sp in -sp a c e w as con
n e c te d w ith e v e ry p o in t of a R ie m a n n ia n fo u r d im e n sio n a l sp a c e ( g u to g-33< ;0 , gr44> 0 ) . T h e v e c to rs a n d th e te n s o rs of th e s p in -s p a c e a re called sp in o rs.
The tw o d im e n sio n al sp in -m an ifo ld is c h a r a c te r is e d b y a w orld v ec- to r cps a n d a n o n -sy m m e tric a l w o rld te n s o r ‘ib* : 2)
i ’i* = ds f k — d k ^ s - 3) ( 0
'■fs c h a ra c te ris e s th e p a r a m e te rs of th e d is p la c e m e n t a n d th e c u rv a tu re on th e sp in - space.
T he g e o m e tric a l q u a n titie s a n d h a v e to be id e n tifie d w ith the c o rre sp o n d in g p h y sic a l q u a n titie s , n a m e ly p o te n tia l v e c to r a n d e le c tro m ag n e tic bi v e c to r. W e th u s o b ta in th e g e o m e tric a l in te r p r e ta tio n of the p h y sic a l q u a n titie s b y w h ich th e e le c tro m a g n e tic fie ld is d e sc rib e d . Wo also a rriv e a t th e f irs t sy stem of M a x w e 1 l ’s e q u a tio n s:
^ k l / s - f - ^ I s / k - f - ^ s k / l = 0 . ( 2 )
1) L. I n f e 1 d und B. L. v . d. W a e r d e n. B eri. B er. 1933. P g . 380.
S ee also: A. E i n s t e i n and W. M a y e r , B erl. Ber. P g . 522. P roc. K on.
A k . v. W et. A m sterd am 36. P g . 497, ibid. p. 615.
W . P a u 1 i, A n n . d. P h y s. 18. (1933) P g . 305, ib id . P g . 337.
V. B a r g m a n n . H e lv e tic a P h y s ic a A c ta V II (1934). P g . 57.
2) In I d e n o te d a s Fsk.
D I R A C ’ S E Q U A T I O N IN T H E G E N E R A L R E L A T I V I T Y T H E O R Y 3
In o u r sp in -m an ifo ld th ere e x is ts the w a v e-field of th e electro n c h a r a c te r is e d by th e s p in -v e c to rs <]A a n d ~/a (or ,]/ a n d '/'a ). 3). It m ay be re called , b y a w a y of a n a lo g y , t h a t a c c o rd in g to th e g e n e ra l (not u n i
ta r y field) r e la tiv ity th e o ry th ere ex ists in th e R ie m a n n ia n m an ifo ld the (p h y sic a l) e le c tro m a g n e tic field. A ny u n ita ry field th e o ry m u s t seek to a v o id th e d ra w in g of a d is tin c tio n b etw een p h y sics a n d g e o m etry . R e v e r
tin g to o u r sp in -m an ifo ld , th e re e x ists in it a p h y sic a l w ave-field. The g e o m e tric a l s tru c tu re of th is m an ifo ld is d e te rm in e d by the g ra v ita tio n a l fie ld as w ell a s b y th e e le c tro m a g n etic field. No g e o m e tric a l in te rp re ta tio n of th e q u a n titie s w hich d e term in e th e w av e-field h as up to the p resen t b een su g g ested .
§ 2. L et us su p p o se t h a t an e x te rn a l e le c tro m ag n etic field a c ts upon a n ele c tro n . L e t us fu rth e r suppose th a t th e c u rre n t in th is field v an ish es i. e. th e so u rces of th is field are form ed by sin g u la ritie s. T he second sy ste m of M a x w e 1 l's e q u a tio n s is th en :
dk { ] / - g ‘M ) = 0. (3)
W e sh all no w c o n sid er th e follow ing tw o ex trem e cases:
1. T he w av e-field of th e m a tte r d o es n o t ex ist. T his p ro v id e s th e c la s s ic a l p roblem th e so lu tio n of w hich is w ell kn o w n . W e hav e
R‘k — { 8lk R = x ( — ®la -f- i ^ $ab $ ab), (4)
a s th e g ra v ita tio n a l eq u a tio n s of th is problem . ( R lk is the R ie m a n n ia n c u rv a tu re te n so r a n d R th e c u rv a tu re s c a la r, y = g ra v ita tio n a l c o n sta n t).
W e c an d eriv e (3) as w ell as (4) from a v a ria tio n a l p rin cip le. If w e con
s id e r th e in te g ra l
I i y - g dx1... dxi = ( H dx\.. dx\
we g e t th e e q u a tio n s (3) a n d (4) by th e H a in i 1 1 o n d e riv a tio n . E q u atio n (3) follow s from
4 " = 0 , (3a)
b y i a n d e q u a tio n (4) from
O a )
•q T he sp in ors are d en o ted b y sm all G reek ind ices, the v ecto rs and ten sors o f a R iem an n ian sp a ce b y L atin in d ices (as in I).
2. W e now p a ss to th e seco n d e x tre m e case in w h ic h th e re is no e x te rn a l e le c tro m a g n e tic field b u t o n ly th e w a v e -fie ld of th e free e le c tro n s. I t w as fo r th is case t h a t g r a v ita tio n a l e q u a tio n s in 1*) w ere fo r
m u lated . In th is case also th e re e x ists a sy m m e tric a l re a l te n s o r Tki w hich sa tisfie s th e law of the c o n se rv a tio n of e n e rg y a n d im pulse.
L e t us n o w c o n sid e r th e fo llo w in g q u e stio n . H ow a re w e to fo rm u la te the g ra v ita tio n a l e q u a tio n s in th e g e n e ra l case w hen b o th th e e le c tro m a g n e tic a n d the w av e-field a re p re se n t? T h is p ro b lem is id e n tic a l w ith th e problem of how to d e te rm in e in th e g r a v ita tio n a l e q u a tio n s
K lk - k V k R = 7 J K -
T h e sy m m e tric a l re a l te n s o r M [ w h ich ta k e s th e form g iv e n in (4) w h en th e w av e-field v a n ish e s, a n d th e form g iv e n for T lk in I w hen th e e le c tro m a g n e tic fie ld v a n ish e s. § 4 below d e a ls w ith th is p roblem .
§ 3. T he e le ctro n , on w hich th e e x te r n a l e le c tro m a g n e tic fie ld a c ts p ro d u c e s its oxen e le c tro m a g n e tic field. W e d e n o te b y
f k a n d Fsk = ds f k d k f s
th e p o te n tia l a n d th e e le c tro m a g n e tic b iv e c to r of th is field . W e sh a ll in tro d u c e th e fo llo w in g d e s ig n a tio n :2)
T = i / i y.HL/ft — <J*XK- X '|ft Xx) + i ( A f l ^ W * ) (5 ) T is a re a l s c a la r. T h is is im m e d ia te ly seen if we p a s s to its c o n ju g a te .
L e t us now c o n sid er th e in te g ra l
J
H d x l . . . d x \(6)
w here H ta k e s th e follow ing form :
H = — R + ± ®sk 4>sk + Fsk <*>sk ~ 2 T + 4 i a (■/>, <jA -j- y. f ), (7>
v — g X
a) I, P g . 400.
-) o a n d d e n o te the ten sor w h ich c o n n e c ts the sp in -m a n ifo ld w ith the R iem a n n ia n sp a ce. It s a tis fie s the fo llo w in g eq u a tio n s:
° v = gks>
0* ^ |S = o*Xpis = 0 .
(see 1 § 3 and 4). T he G reek in d ic es w h ich app ear tw ic e are to be su m m ed u p from 1 to 2 (see 1 § 2).
D I R A C ’ S E Q U A T I O N IN T H E G E N E R A L R E L A T I V I T Y T H E O R Y 5
, . 2 r . i m c
(a = , in = m ass of ele c tro n , c = sp e e d of lig h t, h \ 2
h — P l a n c k ’s c o n sta n t).
H is com posed of fiv e p a rts , as follow s:
H' = ~ R \^—g ,
(8a)H " = ( + ± _ < i > s k <t>sk) \ - g , ( 8 b )
H " ' = ( + F sk
<!>**) I7—g
, (8c)H ' v = ( - 2 T ) V ~ g , (8 d)
Hv =
+ 4 / a (y, -V' + y- <jA)V—g
. (8e) I t now re m a in s to be show n t h a t M a x w e 1 l‘s a n d D i r a c‘s as w ell as th e g ra v ita tio n a l eq u a tio n s can be o b ta in e d by m eans of v a ria tio n o f (6).1. T h e v a r ia tio n of <ps is e asily p e rfo rm e d in H " a n d H in . I t is to be o b se rv e d t h a t <p.? a p p e a rs also in T. In
7b. I * — dh ‘/.X — "/.? r L
a n d sim ilarly in '/g\k > ’'r ' k > ^ \k ‘) th e q u a n titie s Y[k a n d d e p e n d on as th e se q u a n titie s c o n ta in in th e form of a n a d d itio n a l co effic ien t:
SX’
r L
gp __ gp __ / 1 i f X = p a n d X = p
* ' \ 0 „ X 4= p „ X =4 p ,
If we b e a r in m ind th e d e fin itio n of th e c u rre n t v e c to r 2):
/* = yj yM + a \ tt ,
1) I § 4- 2) I § 7.
w e g e t from
4 ^ = °
$ <Pith e seco n d sy stem of th e M a x w e l l e q u a tio n s:
dk 1/ — g (<t>sk + Fsk) = \ / — R Is• (9 >
2. T h e v a r ia tio n in f s - f s a p p e a r s o n ly in FF". f r o m
4 f = o
O f s we find
dk <b*k i - ^ = o . (10)
in a c c o rd a n c e w ith o u r su p p o sitio n th a t th e re is no e x te rn a l fie ld c u rre n t.
E q u a tio n s (9) a n d (10) g iv e th e M a x w e l l e q u a tio n s of th e ele- c tro n ‘s o w n field:
dk (Fs k V - g ) = Is V - g .
3. T h e i n d e p e n d e n t v a r ia tio n o f p a, p “ , / a, le a d s to D i r a c ’ s e q u a tio n s a n d th e ir c o n ju g a te s . L e t us ta k e a s a n ex a m p le . T h is w e kn o w a p p e a rs o n ly in H , v a n d H v . It is e a sy to fin d th e v a r ia tio n in
k M \
p a for a ll te rm s w ith th e e x c e p tio n of a j^ p |* W e w r ite :
s j " ajtx p^, -pi ]/—g dx 1 dx2 dx 3 dx4 = 5 I aj^ p i (dk p;j- + I t , p ° ) ^ —g dx 1 dx2 dx 3 dx 4
a n d it is to be o b se rv ed th a t
k ^ k I k V — g r p ft r P *
"Jh,.\k — dk r °Xu. / --- l i* % — LP-ft a Pi “ U*
K— g W e th erefo re g et
3
J al,x
' t \ k$
d x 1 ... nix4 = — j % I* 3 ( '/) rfx4D I R A C ’ S E Q U A T I O N IN T H E G E N E R A L R E L A T I V I T Y T H E O R Y 7
a n d w ith re g a rd to th e o th e r te rm s w e o b ta in from th e co n d itio n
- ^ - = 0
D i r a c’s e q u a tio n s
a% 'P i* = — a Y-i - ( 1 2 a )
a n d sim ila rly
XX|* = * ^ » ( 1 2 b )
as w ell a s th e ir c o n ju g a te s:
«V 4^1* = * ' ^ . (12c)
^ Xijk = ~ a ( I2 d )
§ 4. T he u su a l m eto d of o b ta in in g th e g ra v itio n a l e q u a tio n s from a v a ria tio n a l p rin c ip le co n sists in a p p ly in g the co n d itio n
S H = 0
I t sh o u ld , h o w e v er, be n o te d t h a t in o u r case g ab are not in d ep en d e n t fu n c tio n s b u t fu n c tio n s of which d e term in e th e g ra v itio n a l field. The q u a n titie s c o n stitu te th e conn ectio n betw een the spin-m anifold and th e R ie m a n n ia n sp ace a n d th e y a re so lu tio n s of th e follow ing eq u atio n s:
TpX f 1" = g s k< (13)
__ y?0 is th e n o n -sy m m etrical J) m etric te n so r in th e spin-m anifold).
W e sh all now look u p o n H as a fu n c tio n of a n d give th em a v a ria tio n 3 oj- . T he sp in o rs <}>“, 7 a, fM as well a s yV, y ^ , <p*, f k m a y be c o n s ta n t d u rin g th e v a ria tio n . T h e te n so r
3 H k S a ?XfA
d I § 2.
is a m ixed te n so r, b u t
a t
Au•*
is a w o rld te n s o r of th e sec o n d o rd e r; in th e g e n e ra l case th e te n s o r (14) is n o n -sy m m e tric a l in th e in d ic e s s a n d k. W e. th e re fo re , b u ild th e sy m m e
tr ic a l w o rld te n so r:
1 I 8 H | o H \
s , t = t T X % f ' ( }
' X|L X[*
S sk is re a l w h en H is re a l, a s in o u r case.
I t w ill now be show n th a t th e c o n d itio n
8 H . 8 H . n c\
s - a H —r - a = 0 (lb )
oa* ^ S
Xjj. Afj.
g iv es us th e g r a v ita tio n a l e q u a tio n s w h ich sa tisfy th e la w s of th e co n ser
v a tio n s of en e rg y a n d im pulse as w ell a s th e c o n d itio n s fo rm u la te d in § 2 . W e m u st now w o rk out e x p lic itly th e e q u a tio n s (16). H r, H " , H ,n d e p e n d on o* o n ly th ro u g h g sk. W e h a v e :
6 g ab
s * j. * ^ _ ab ’ 6 a- 8 a- o g
If*
a n d th e re fo re , if a fu n c tio n does n o t d e p e n d e x p lic itly on ay , w e get
k
in co nsequence of (13).
1 / ■ 5 I 5 \ _ o 5
2 g 0S. ) 8 g ks 0 7)
X(JL X[J. '
O ur te n so r
Skl
in (15) can th e re fo re be s p lit up in to fo u r p a rts :2 I p - = J - { R k i - g k i R), (1 8 a )
6 H " 1
2 J - p iT = - 2 £ « = 2 <\>ka <*> w g ab - - j - 4>ab g M, ( 1 8b) s
2 = - 2
Lkl
= 2Fka <&w gab
+ 2F,b g ab Fab
d>afc ( ] 8 C)D I R A C ’ S E Q U A T I O N IN T H E G E N E R A L R E L A T I V I T Y T H E O R Y 9
' 4
(S
HIV+ H V)
k <3.1 s
_
§(Hl v -\- H v)
8 a{ ¡j. = — 2 T ki, ( 18d)
X(j. Xjj.
w h ere Tm d e n o te d tlie en erg y -im p u lse te n so r in tro d u c e d in I 2):
2
Tu— t
(<|>* ^ |s — ^okiiJ
-
i (V:>,
<*> X^|/ - Xx a4 4 |/ ) + 1 °A,U — & Slip.— i
(7.x Xtl|* 7.x %W e. th e refo re, o b ta in th e follow ing g ra v ita tio n a l eq u atio n s:
(19)
Æ w 2~gki R = i ( E k i Ą - L k i Ą - Tm). (20)
H ere E-m is th e w ell kno w n en erg y -im p u lse te n so r of th e e x te rn a l e le c tro m a g n e tic field, Tm form s th e en erg y -im p u lse te n so r of th e m a tte r a n d Lm d e p e n d s in a sy m m etrical w a y on th e e x te rn a l as w ell as on th e ele
c tro n 's ow n elec tro m a g n etic field.
W e shall now co n sid er tw o ex trem e cases.
1. T he w av e field of th e m a tte r does not ex ist. W e h av e th en : Tki = Lki = 0 ,
a n d w e g e t e q u a tio n s (4).
2. T he e x te rn a l elec tro m a g n e tic field v an ish es. W e h av e th en :
Eks == Lks =z 0 ,
a n d we o b ta in th e e q u a tio n s w hich hav e a lre a d y been fo rm u la te d in I 3)- It still rem ain s to be show n th a t our e q u atio n satisfies th e law s of th e c o n se rv a tio n s of e n erg y a n d im pulse. It is w ell k n o w n th a t
R k l - \ g kl /? ) £ wi* = 0 . (21)
‘) W e g e t (18d) b ec a u se — — , (th e h am ilton ian d e r iv a tiv e s w ith 8 g k i
r e s p e c t to g kl, w h ich a p p ear e x p lic ite ) v a n ish e s as a resu lt of D i r a c’s eq u a tio n s.
2) I. § 7- 3) I. § 9.
W e need th e re fo re o n ly d e m o n s tra te th a t
Lk,u+ Tk\t = 0
.T kl i h a s a lre a d y been c a lc u la te d in 1 J). T h e re w e h a d
p/|/ = < 1>/* ilm
T h e c a lc u la to n of
Lu\i
g iv e s
Lk\i
= —<t>lk Ii
b y th e a p p lic a tio n of M a x w e l l’s e q u a tio n s.
Tlie la w s of th e c o n se rv a tio n of e n e rg y a n d im p u lses a re th ere fo re sa tisfie d
§ q. L et u s no w in v e s tig a te th e fo llo w in g q u e stio n . D oes th e g r a v ita tio n a l fie ld a lte r th e so lu tio n of D i r a c‘s e q u a tio n s in th e sim p le c ase of th e h y d ro g e n ato m ? W e k n o w th a t th e fu n c tio n s Y l a 11 (1 /.-/ a re n ° t a ^' w a y s fin ite .In c e rta in c ases th e y becom e in fin ite w h en r = 0. W e sh a ll see th a t th e d iffic u lty c o n n e c te d w ith th e in c re a se to in fin ity v a n is h e s if we co n sid e r th e g r a v ita tio n a l field i. e. if w e s tip u la te t h a t D i r a c s e q u a tio n s sh all h a v e a form , w hich is in v a ria n t not o n ly fo r th e L o r e n t z tr a n sfo rm atio n s b u t also fo r all tra n s fo rm a tio n s in th e R ie m a n n ia n a s w ell as in th e sp in -sp a ce. It w ill, h o w ev er, be seen t h a t th e g r a v ita tio n a l field does n o t a p p re c ia b ly a lte r th e so lu tio n of D i r a c 's e q u a tio n e x c e p t w hen r — 0 a n d th a t th e re fo re th e ta k in g in to c o n s id e ra tio n of th e g r a v ita tio n a l field does n o t affe ct th e p h y sic a l c o n seq u en ces.
§ 6 . F ro m D i r a c's eq u a tio n s, we c a n p a s s to th e e q u a tio n s of the seco n d o rd e r J). W e o b ta in
g kl ' ^ | ik + ^ | °*Xa = — 2 » (2 3 a)
s kl y.fbrt ^ R y.F- + 2 ® ik ° V ° k)'G y.a = — ^ a a ^ • (2 3 b ) W e see th a t th e c u rv a tu re s c a la r R a p p e a rs e x p lic itly in th e se eq u a tio n s.
W e are now ab le to c a lc u la te th e v a lu e of th is c u rv a tu re s c a la r on th e fo u n d a tio n of o u r g r a v ita tio n a l e q u a tio n s. W e g e t from (20):
’ ) E q u ation s (57a) and 57b).
D I R A C ’ S E Q U A T I O N IN T H E G E N E R A L R E L A T I V I T Y T H E O R Y 11
(24)
(25)
T h e la s t eq u a tio n is sa tisfied in all p o in ts of th e R ie m a n n ia n space w ith ih e e x c e p tio n s of th e se p o in ts a t w hich th e e x te rn a l ele c tro m a g n etic field show s s in g u la ritie s. If, th ere fo re, w e co n sid er (5) an d D i r a c‘s e q u atio n s (12), we h av e:
B y m a k in g use of (26) D i r a c‘s e q u atio n s (23) ta k e th e follow ing form :
T h e g r a v ita tio n a l c o n s ta n t 7 is v e ry sm all. T herefore, by n e g le c tin g the ex p ressio n co n ta in in g 7 we g e t, in a ,,p e rfe c t g e o d e tic ” sy/stem 1) the w ell k n o w n form . In the g e n e ra l case, if we ta k e in to c o n sid e ra tio n th e g ra v ita tio n a l field, we see th a t D i r a c ’s e q u a tio n s a re n o t lin e a r in <|j ® a n d 7 a . W e can n eg lect th e e x p resió n co n ta in in g R only w hen 4* “ an d 7 a a re finite. W e the refo re hav e to stip u la te th a t the fu n c tio n s <p« and 7 a shall a lw a y s be finite.
§ 7. T h e s c a la r T is to be id e n tified (as a lw a y s in the g e n e ra l r e la ti
v ity th e o ry ) w ith th e d e n sity of m a tte r, w hich we d en o te by p. W e can th e re fo re w rite th e e q u atio n (23) a g a in in th e follow ing form :
R = — 7 7 = — 2 7 i ( 7 * >y- + 7 x ) a. (26)
g kl <!>!* I Ik — J 7 'F a (7X + 7) <!>* )
+ ^ ^ = — 2aot ^ , (27a)
g kly.{, \ik — I x -V 7.j_ <PX)
+ 2 <l>'* 7.a = — 2 0 * 7 ^ . (28a)
i ) I § 5.
If <!>“ a n d '/.a a re a lw a y s fin ite (as su p p o sed ab o v e ), th e d e n s ity of th e e le c tro n is also fin ite . L e t u s no w ex am in e th e c ase of a h y d r o g e n ato m . If w e c o n sid e r th e e q u a tio n s (28) for all p o in ts of th e sp ace , i. e. a lso foi th e p o in t r — 0. it is seen th a t p is in fin ite w hen r — 0. I t re p re s e n ts th e n th e d e n s ity of th e p ro to n r e g a rd e d as a m ass p o in t. W e c a n , in th e firs t a p p ro x im a tio n , n e g le c t th e g r a v ita tio n a l field of th e e le c tro n (w hen
<!>“ a n d Xa a re fin ite ), b u t if w e w a n t to fin d th e so lu tio n of D ira c ’s equ
a tio n s also fo r th e p o in t r = 0 , th e n w e a re o b lig ed to ta k e in to conside- d e ra tio n th e g r a v ita tio n a l field of th e p ro to n .
W e w rite
P = ?e + Pp ,
w h ere pe is th e d e n s ity of th e e le c tro n a n d pP th e d e n s ity of th e p ro to n . N e g le c tin g pe, w e c a n p u t, in (2 8 ), pP in s te a d of p. W e sh a ll see th a t pp is a k in d of 8 fu n c tio n 2) a n d th e re fo re w e sh all re p e a t h e re b riefly th e p ro p e rtie s of th e 8 fu n c tio n s; (th e o n ly d iffe re n c e b e tw e e n D i r a c s 8 fu n c tio n s a n d th o se in tro d u c e d h ere is th a t w e d e fin e th e 8 fu n c tio n s o n ly for r ^¡>0).
§ 8 . W e in tro d u c e th e 8 fu n c tio n s b y th e fo llo w in g d e fin itio n s:
o (r) = 0 (fo r r > 0), (29a)
[ ° V ) « / r = 1 , (29b)
0
r 8 (r) = 0. (29c)
W e sh all also use th e d e r iv a tiv e s of th e 8 fu n c tio n s. 8', §", gtw d en o te th e first, th e second a n d th e d e riv a tiv e of th e p th o rd e r of th e fu n c tio n 8.
W e o b ta in by d iffe re n tia tin g (29b):
m
= ( _ 1)Pp!d(0 ,
(30a)80.+D = _ f r + i) ^ 1 . (3 0 b)
2) P. A. M. D i r a c , T h e p r in c ip le s of qu antu m m ech a n ics. O xford 1930.
P g . 63 — 66.
