Сольве́евские конгрессы (Сольве́евские конференции) — серия международных конференций по обсуждению фундаментальных проблем физики и химии, проводится с 1911 года в Брюсселе международным Сольвеевским институтом физики и химии.
Каждый конгресс посвящается обсуждению актуальных фундаментальных проблем физики и химии, которые находятся в центре внимания учёных в различные периоды. Первый Сольвеевский конгресс (Conseils Solvay), состоявшийся по личной инициативе и на средства бельгийского учёного и промышленника Эрнеста Сольве, считается поворотным пунктом в развитии физики XX века.
Обычный интервал в проведении конгрессов составляет три года, однако в истории присутствуют и паузы, особенно значительные в периоды мировых войн в 1910-х и 1930—1940-х годах. В период с 1911 по 2024 год в Брюсселе состоялось 29 Сольвеевских конгрессов по физике, 26 — по химии, и 1 по биологии.
После разговора с Вальтером Нернстом Эрнест Сольве решил организовать международную конференцию по физике. Первая конференция была проведена в 1911 году с целью решить определенный вопрос, родившийся в физике: «Действительно ли нужно прибегать к квантовому описанию мира?» Впервые кванты ввёл Макс Планк в статье 1900 года[1] как математическое допущение, что свет излучается только определёнными порциями, позволившее решить задачу о спектре излучения абсолютно чёрного тела. Через пять лет Эйнштейн[2] связывает кванты с распространением электромагнитных волн и объясняет фотоэлектрический эффект, а ещё через несколько лет объясняет аномальное поведение теплоемкости при низких температурах[3]. Однако многим физикам того времени не нравился квантовый метод описания природы. Для устранения таких сомнений следовало провести конференцию. К тому времени конференции по физике имели солидную историю (первой, возможно, была конференция 1815 года «Естественные науки», проведенная в Женеве химиком Х. А. Госсе). Однако первый Сольвеевский конгресс по физике установил новый тип научных встреч: для обсуждения самых важных проблем были приглашены только самые компетентные эксперты. Эта традиция сохранялась многие годы. Ранние Сольвеевские конгрессы − это уникальные исторические источники о развитии физики.
I Сольвеевский конгресс (1911) «Излучение и кванты»
Первый конгресс был открыт Лоренцем и Джинсом докладами «Применения теоремы о равном распределении энергии по частотам» и «Кинетическая теория теплоёмкости в соответствии с распределением Максвелла и Больцмана». В своей речи авторы затронули возможность связать теорию излучения с принципами статистической механики внутри классической модели. В своём письме конгрессу лорд Рэлей подчеркнул сложность того метода, которым он пользовался в своем анализе[4], и добавил:
Возможно, кто-то смог бы решить эту проблему при помощи методов Планковской школы, потому что обычные законы динамики не могут быть применены к мельчайшим составляющим частям вещества (атомам, молекулам). В попытке объяснить эти явления при помощи теории элементов энергии (квантов) я не вижу никакого неудобства, однако я смущён тем, что решение оказывается слишком сложным, и поэтому оно мне не нравится. Этот метод уже дал интересные результаты, однако по-моему он не описывает картины реальности.
Планк изложил аргументы, которые привели его к открытию кванта действия.
Новую идею, получившую различное истолкование, представляла собой мысль Нернста о квантовании вращения молекул газа.
Зоммерфельд обратил внимание на сходство некоторых своих рассуждений с рассуждениями, изложенными в последней статье Вандера де Хааза.
Де Хааз пытался применить квантовые идеи к электрону, связанному в атомной модели в виде равномерно отрицательно наэлектризованной сферы; эта модель подобна модели Дж. Дж. Томсона.
Варбург и Рубенс доложили об экспериментальных наблюдениях, подтверждающих планковский закон теплового излучения.
Благодаря новому триумфу классического подхода при определении свойств разреженных газов и использовании статистических флуктуации для подсчета числа атомов, на конгрессе были сделаны подробно аргументированные доклады, Мартином Кнудсеном и Жаном Перреном, посвященные этим достижениям.
В ходе дискуссий на конгрессе не было упомянуто самое новейшее событие, которому суждено было оказать столь глубокое влияние на последующее развитие, а именно, открытие Резерфодом атомного ядра.
II Сольвеевский конгресс (1913) «Строение вещества»
Эйнштейн подвёл итоги многочисленным приложениям квантовой концепции и, в частности, рассмотрел основные аргументы, использованные в его объяснении аномалий теплоемкости при низких температурах.
За несколько месяцев до открытия конгресса была опубликована статья Н. Бора о квантовой теории строения атомов. В этой статье были сделаны первые попытки использовать атомную модель Резерфорда для объяснения характерных свойств элементов, зависящих от электронов, окружающих ядро. Этот вопрос представлял непреодолимые трудности, если рассматривать его с помощью обычных идей механики и электродинамики, согласно которым никакая система точечных зарядов не допускает устойчивого статического равновесия, а любое движение электронов вокруг ядра привело бы к рассеянию энергии посредством электромагнитного излучения
Дж. Дж. Томсон изложил остроумные концепции, касающиеся электронной структуры атомов.
Открытие дифракции рентгеновских лучей в кристаллах, сделанном Лауэ в 1912 году. Это открытие устранило все сомнения в том, что этому проникающему излучению следует приписать волновые свойства.
Во время самого конгресса Мозли изучал высокочастотные спектры элементов методом Лауэ — Брэгга и уже нашёл замечательно простые законы, которые не только позволили установить заряд ядра любого элемента, но даже дали первое прямое указание на оболочечную структуру электронной конфигурации в атоме, обусловливающую характерную периодичность, проявляющуюся в знаменитой таблице Менделеева.
III Сольвеевский конгресс (1921) «Атомы и электроны»
Лоренц сделал яркий обзор принципов классической электронной теории, которая, в частности, объяснила существенные черты эффекта Зеемана, прямо указав на движение электронов в атоме как на причину появления спектров.
Фундаментальный вклад в обоснование квантовой теории был сделан ещё во время войны Эйнштейном. Эйнштейн показал, как планковская формула излучения может быть просто выведена на основе того же самого предположения, которое оказалось весьма плодотворным для объяснения спектральных закономерностей и нашло убедительное подтверждение в известных опытах Франка и Герца по возбуждению атомов электронной бомбардировкой.
Резерфорд подробно рассказал о многочисленных явлениях, которые к тому времени получили весьма убедительную интерпретацию на основе его атомной модели
С помощью нового математического аппарата квантовой теории Зоммерфельд привёл объяснение многих деталей в структуре спектров и, в частности, к объяснению эффекта Штарка.
Паули предложил принцип о взаимном исключении эквивалентных квантовых состояний и открыл спин электрона, вызывающий нарушение центральной симметрии в состояниях электронной оболочки, необходимое для объяснения аномального эффекта Зеемана на основе атомной модели Резерфорда.
Во время своего конгресса Эренфест ввёл принцип адиабатической инвариантности стационарных состояний. Этот принцип потребовал формулировки так называемого принципа соответствия, который сразу же оказался руководящим для качественного исследования различных атомных явлений.
Морис де Бройль рассказал о некоторых из наиболее интересных эффектов, с которыми он столкнулся в своих экспериментах с рентгеновыми лучами; в частности, им была обнаружена связь между процессами поглощения и испускания, аналогичная той, которая имеет место в оптических спектрах.
Милликен доложил о продолжении своих систематических исследований фотоэлектрического эффекта, которые, как это хорошо известно, привели к более точному экспериментальному определению постоянной Планка.
IV Сольвеевский конгресс (1924) «Проводимость металлов»
Луи де Бройль удачно сопоставил движению частицы распространение волн. Это сопоставление вскоре нашло блестящее подтверждение в экспериментах Дэвисона и Гермера, а также Джорджа Томсона, по дифракции электронов в кристаллах.
За месяц до конгресса Крамерс успешно развил общую теорию рассеяния излучения атомными системами.
Благодаря работам Борна, Гейзенберга и Иордана, а также Дирака, смелая и остроумная концепция квантовой механики Гейзенберга привела к общей формулировке, в которой классические кинематические и динамические переменные были заменены символическими операторами, подчиняющимися некоммутативной алгебре, включающей планковскую константу.
Дирак развил квантовую теорию излучения, в которую было естественно включено эйнштейновское понятие фотона.
Доклады о новых экспериментальных исследованиях были сделаны такими специалистами, как Бриджмен, Камерлинг-Оннес, Розенгейм и Холл.
Артур Комптон обнаружил изменение частоты рентгеновских лучей при рассеянии на свободных электронах. Дебай подчеркнул, что это открытие подтверждало эйнштейновскую концепцию фотонов.
V Сольвеевский конгресс (1927) «Электроны и фотоны»
На этом конгрессе состоялась знаменитая дискуссия между Эйнштейном, пытавшимся спасти механистический детерминизмклассической механики, и Нильсом Бором, понявшим раньше многих, что возврат к механистическому детерминизму уже невозможен[5], ибо Планк «открыл универсальный квант действия, обнаруживший черты целостности в атомных процессах, совершенно чуждые идеям классической физики и превосходящие доктрину древних о предельной делимости материи»[6]. Таким образом в физику было впервые введено утверждение о наличии индетерминизма на субатомном уровне, совершился величайший переворот, определивший лицо физики XX века.
VI Сольвеевский конгресс (1930) «Магнитные свойства вещества»
В докладе Зоммерфельда о магнетизме и спектроскопии обсуждались те сведения о моменте импульса и магнитных моментах, которые были получены из исследований электронной структуры атомов.
Вейсс ввел собственный угловой момент частиц (спин), обусловливающий ферромагнетизм.
Введенное Клейном и Гордоном релятивистское волновое уравнение было заменено Дираком системой уравнений первого порядка, допускающих естественное объединение спинового и магнитного момента электрона.
Паули установил невозможность измерения магнитного момента (спина) свободного электрона.
Блох успешно развил детализированную теорию проводимости металлов.
Ферми сделал доклад о магнитных моментах атомных ядер, для которых следовало выяснить причину появления сверхтонкой структуры спектральных линий.
С помощью приборов, созданных Коттоном[англ.] и Капицей, стало возможным создавать магнитные поля непревзойденной напряженности.
VIII Сольвеевский конгресс (1948) «Элементарные частицы»
Особо обсуждался вопрос о том, как превзойти трудности, связанные с появлением расходимости в квантовой электродинамике, в частности, бросающейся в глаза в вопросе о собственной энергии заряженных частиц.
начала сильно развиваться квантовая электродинамика: в работах Швингера и Томонаги был открыт лэмбовский сдвиг в спектральных линиях излучения атома.
Участники: L. Accardi, N. Adamou, A. Anagnostopoulos, I. Antoniou, S.M. Antoniou, I. Antonopoulos, F.T. Arecchi, A. Athanassoulis, N. Atreas, M. Axenides, V.V. Belokurov, A. Bisbas, A. Bohm, S. Bozapalides, C. Caroubalos, G. Casati, K. Chatzisavvas, R. Chiao , T. Christidis, I. Cirac, G. Contaxis, M. Courbage, C. Daskaloyannis, G.-A. Dimakis, S. Dolev, T. Durt, A. Ekert, A. Elitzur, D. Ellinas, M. Floratos, D. Frantzeskakis, M. Gadella, D. Ghikas, N. Giokaris, M. Grigoriadou, J. Grispolakis, V.G.Gurzadyan, K. Gustafson, C. Halatsis, G. Hegerfeldt, T. Hida, K. Imafuku, L. Jacak, V. G. Kadyshevsky, I. Kanter, C. Karanikas, K. Karavasilis, A. Karlsson, E. Karpov, A. Kartsaklis, S. Katsikas, И. М. Халатников, S. Kim, H. J. Kimble, O. Kocharovskaya, Vi. Kocharovsky, D. Kravvaritis, Y. Krontiris, В. С. Летохов, G. Leuchs, K. Lioliousis, S. Lloyd, M. Lukin, R. Lupacchini, M. Marias, D. Marinos-Kouris, Yu. Melnikov, G. Metakides, S. Metens, N. Misirlis, B. Misra, K. Molmer, Y. Ne’eman, C. Nicolaides, G. Nimtz, G. Ordonez, Ch. Panos, P. Papageorgas, S. Pascazio, R. Passante, T. Petrosky, E. Polzik, Илья Пригожин, G. Pronko, J.-M. Raimond, M. Raizen, L. Reichl, R.Z. Sagdeev, W. Schieve, W. P. Schleich, P. Siafarikas, Si Si, A. Siskakis, A. N. Sissakian, Mr. J. Solvay, N. Sourlas, P. Stamp, A. Steinberg, L. Stodolsky, E.C.G. Sudarshan, D. Syvridis, N. Theofanous, Th. Tomaras, S.C. Tonwar, G. Tsaklidis, N. Uzunoglu, L. Vaidman, A. Vardoulakis, P.C.G. Vassiliou, H. Walther, L. Wang, Th. Xanthopoulos, D. Xouris, E. Yarevsky, Антон Цайлингер, G. Zeng, E. Zervas, V. Zissimopoulos, Петер Цоллер
XXIII Сольвеевский конгресс (2005) «Квантовая структура пространства-времени»
XXIV Сольвеевский конгресс (2008) «Квантовая теория конденсированных сред»
Участники: Ian Affleck, Igor Aleiner, Boris Altshuler, Филип У. Андерсон, Natan Andrei, Tito Arecchi, Assa Auerbach, Leon Balents, Carlo Beenakker, Immanuel Bloch, John Chalker, Juan Ignacio Cirac Sasturain, Marvin Cohen, Leticia F. Cugliandolo, Sankar Das Sarma, J. C. Davis, Eugene Demler, James Eisenstein, M. P. A. Fisher, Michael Freedman, Antoine Georges, S. M. Girvin, Leonid Glazman, Дэвид Гросс, F. Duncan, M. Haldane, Bertrand Halperin, Cathy Kallin, B. Keimer, Вольфганг Кеттерле, Алексей Китаев, Steven A. Kivelson, Клаус фон Клитцинг, Leo P. Kouwenhoven, Robert B. Laughlin, Patrick A. Lee, Daniel Loss, A. H. MacDonald, Alexander Mirlin, Naoto Nagaosa, N. P. Ong, Джорджо Паризи, Пьер Рамон, Nicholas Read, T. M. Rice, Subir Sachdev, T. Senthil, Zhi-Xun Shen, Efrat Shimshoni, Ady Stern, Matthias Troyer, Chandra Varma, Xiao-Gong Wen, Steven R. White, Фрэнк Вильчек и Петер Цоллер
В год столетия с начала проведения состоялся двадцать пятый Сольвеевский конгресс по физике под названием «Теория квантового мира» (англ.«The Theory of the Quantum World»). Он прошёл в Брюсселе с 19 по 22 октября под председательством нобелевского лауреата Дэвида Гросса[7].
XXVI Сольвеевский конгресс (2014) «Астрофизика и космология»
La Theorie du Rayonnement et les Quanta, Rapports et Discussions de la Reunion tenue a Bruxelles, du 30 Octobre au 3 November 1911, Publies par MM. Langevin et M. de Broglie, Gauthier-Villars, Paris 1912.
La Structure de la matiere, Rapports et discussion du Conseil de Physique tenu a Bruxelles du 27 au 31 Octobre 1913, Gauthier-Villars, Paris, 1921.
Astrophysics and Gravitation, Proceedings of the Sixteenth Solvay Conference in Physics at the University of Brussels, 24 - 28 September 1973, Editions de l' Universite de Bruxelles, Brussells, 1974.
J. Mehra, The Solvay Conferences on Physics, D. Reidel, Dordrecht and Boston, 1975.
Antoniou I. Solvay conference on Physics. Proceedings of the XXII Solvay conference on Physics. The Physics of Communication. Delphi and Lamia, Greece, 24-29 November 2001./ Edited by I. Antoniou, V. A. Sadovnichii, Hansjoachim Walther. World Scientific: New Jersey, London, Singapore, Hong Kong. 2001. 642 p.
