Кіріспе

Джон Кларк Слейтер (1900–1976) – американдық физик, атомдардың, молекулалардың және қатты денелердің электрондық құрылымы теориясын дамытқан. Ол сонымен қатар микротолқынды электроникаға да маңызды үлес қосты. Оның ғылыми өмірбаяндық естеліктері мен үш сұхбаты зерттеу, білім беру және ғылымның қоғамдағы рөлі туралы оның көзқарастарын көрсетеді. Слейтер физика және химия салаларында бірнеше рет Нобель сыйлығына ұсынылған және 1970 жылы Ұлттық ғылым медалімен марапатталған. 1964 жылы Слейтер мен оның 92 жастағы әкесі, бұрын Рочестер университетінің ағылшын тілі кафедрасын басқарған, сол университеттен құрметті доктор дәрежесін алды. Слейтердің есімі Бор-Крамерс-Слейтер теориясы, Слейтер детерминанты және Слейтер орбиталы терминдерінде қолданылады.

Ерте өмір және білім

Вирджинияда туған Слейтердің әкесі Гарвардта бакалавр болған, Рочестер университетінің ағылшын тілі кафедрасының меңгерушісі болды, бұл Слейтердің де бакалаврлық білімін алған оқу орны болды. Слейтердің жастық шағында механика, химия және электр саласына қызығушылығы болды. 1917 жылы Рочестер университетіне қабылданған Слейтер физика курстарын оқыды, сондай-ақ физика зертханасында аға көмекші болып жұмыс істеді және арнайы дипломдық жұмысы үшін алғашқы тәуелсіз зерттеуін жүргізді – сутектің Бальмер сызықтарының қарқындылығының қысымға тәуелділігін өлшеу. Ол Гарвард аспирантурасына қабылданды, стипендия немесе ассистенттік таңдау мүмкіндігімен. Ол ассистенттік қызметті таңдады, осы кезеңде Перси У. Бриджманмен жұмыс істеді. Бриджманның фундаменталды физика бойынша курстарын тыңдады және Э. Кэмблдің курстары арқылы сол кездегі жаңа кванттық физикамен танысты. Ол 1924 жылы жариялаған «Щалочногалогенидтердің сығымдалуы» атты еңбегі арқылы үш жылдың ішінде Ph.D. дәрежесін алды, бұл жұмыс Бриджманның жетекшілігімен жасалған диссертациялық зерттеуінің нәтижесі болды. Оның қызығушылығы теорияға еді, ал алғашқы жарияланымы докторлық диссертациясы емес, 1924 жылғы «Nature» журналындағы «Сәулелену және атомдар» деген мақаласы болды. Ph.D. алғаннан кейін Слейтер Еуропада оқу үшін Хамард Шелдон стипендиясын алды. Копенгагенге барғанға дейін ол Англияның Кембридж қаласында біраз уақыт болды. Ол Бормен жұмыс істеуден ләззат алмады, оны үстемдік танушы деп санады және оның есімі Бор-Крамерс-Слейтер (BKS) теориясына қосылғанына өкінді. Слейтердің идеясы фотонның сәулелену энергиясын тасымалдайтыны туралы болды. Ол былай деді: «Бор өте жақсы еді, ол мені Рождестволық кешкі асқа шақырды, мен оған [фотон] туралы идеяларымды айттым, ол олардың жақсы деп ойлады, бірақ сіз көресіз, олар тым нақты. Бізде дәл осындай сақталу болмайды. Біз фотондар туралы тым нақты ойламауымыз керек. Бізде мұндай фотондар жоқ». Басқаша айтқанда, ол мәселені мүмкіндігінше бұлыңғыр етуді қалады. Крамерс әрқашан Бордың «иә» деушісі болды және дәл солай істегісі келді. Ол: «Бұл жақсы идея, егер біз оны осылай және осылай өзгертетін болсақ», - деді. Бор мен Крамерс мақаланы жазып, мені оған қол қоюға шақырды. «Nature» журналына жазылған хат мақаланың алғашқы абзацы болды, оған қол қоюымды міндеттеді. Осымен мен Бор және Крамерс мырзалармен таныстым. Содан бері жағдай қызықты өзгерді, яғни мен дұрыс болдым, ал олар қателесті. Олар бұл туралы Боте мырзаның фотондардың шынымен де бар екенін көрсеткен тәжірибесіне дейін білген жоқ. Сондықтан мен Бормен байланыс орната алмадым. Егер Бор болмаса, мен Крамерспен байланысқа түсе алатын едім, бірақ Крамерс Бордың ойынын ойнап жүрді. Бірақ оң жағынан айтқанда, Слейтердің есімі Бормен байланысты белгілі болды. Америкаға оралғаннан кейін Слейтер Гарвардтың физика кафедрасына қосылды.

MIT физика кафедрасының төрағасы

MIT президенті болғаннан кейін Карл Комптон Слейтерді физика кафедрасының төрағасы етіп “шақыруға” тырысты. “Кафедраның (басқаруы) көп уақытты алды, ол (Слейтер) қалағаннан да көп. Джон жақсы төраға болды”. Слейтер басшылығымен кафедраның ІІ дүниежүзілік соғысқа дейінгі өсуі мен көзге түсуін, сондай-ақ соғыс кезінде қорғанысқа үлес қосу мүмкіндігін қарастырыңыз. Алғашқы екі цитата Комптонның бірнеше есептердегі тарауларынан алынған. Қалған цитаталар Слейтердің кафедра туралы жазған бөлімдерінен келген. Олар физика білімі мен зерттеу саясатына әсер ететін мәлімдемелерді қамтиды және оның екеуіне де терең берілгенін көрсетеді. 1930 ж.: “Джон С. Слейтердің (физика) кафедрасының меңгерушісі болып тағайындалуы бакалавриат және аспирантура жұмыстарын күшейтеді. Кеңістік шектеуі аспирантура жұмысының дамуын тежеді, бакалавриат студенттерінің саны 53, ал аспиранттардың саны 16.” (21-бет) 1931 ж.: “Бұл жаңа меңгеруші, профессор Джон Слэйтер басқаратын кафедраның алғашқы жылы болды. Белсенді зерттелетін тақырыптар: спектроскопия, қолданбалы оптика, газдардағы электр разряды, магнитооптикалық құбылыстар, диэлектриктерді зерттеу, сондай-ақ қазіргі және классикалық теориялық физиканың әртүрлі аспектілері.” (42-бет) 1932 ж.: MIT факультеті жариялаған еңбектер тізімінде 293-тен 340-қа дейінгі тармақтар Физика кафедрасы бойынша тізімделген. (206-208-беттер) 1933 ж.: “Жыл басында кафедра көшіп келген Джордж Истман зертханасы алғаш рет институтта физика зерттеулері үшін қолайлы орын ұсынады”. Слейтердің айтуынша, сыртқы мойындау алты ұлттық, халықаралық және Рокфеллер ғылыми-зерттеу стипендиясын алғандардың кафедраға келуінен көрінеді. Слейтер зертхананың ашылуын, Халықаралық астрономиялық одақтың, Америка физикалық қоғамының кездесулерін және спектроскопиялық конференцияны сипаттап, былай деп аяқтады: “Жалпы алғанда, жыл өткен жылғы қиын ауысудан кейін қанағаттанарлық жағдайда жұмыс істеуге кіріскен жыл болды.” (96-98-беттер) 1934 ж.: “Бакалавриатта оқытуда бірқатар жетістіктер жасалды немесе жоспарланды”. Кафедрадағы “ең көрнекті оқиғалардың” ішінде “біз Ұлттық ғылым академиясының, Америка ғылымдарын дамыту қауымдастығының, Америка физикалық қоғамының және ұлттық спектроскопиялық конференцияның кездесулерін қабылдадық”, онда “негізгі тақырып биология және оған байланысты салалар болды”. Зерттеудегі жетістіктер “кафедрадағы ерекше мүмкіндіктерді пайдаланып” жүзеге асты, және оларға Уорреннің сұйықтықтардың құрылымы, Мюллердің диэлектрлік қасиеттері, Стокбаргердің кристалл физикасы, Харрисонның спектроскопиялық өлшеуді автоматтандыру, Вулфтың гипержұп құрылымы, Бойстің тұмандықтардың спектрлері, Ван дер Граффтың жоғары кернеу және ядролық зерттеулері, Страттон мен Морздың эллипсоидты толқын функциялары туралы еңбектері кірді. (104-106-беттер) 1935 ж.: Бакалавриатта оқытуды жақсартуға едәуір көңіл бөлінді. Зерттеулерге қатысты кеңінен талқыланған мәселелердің арасында Робли Эванстың келгені және оның радиоактивтілік саласындағы, әсіресе ядролық медицинадағы жұмысы айтылды. (102-103-беттер) 1936 ж.: “Жылдың ең маңызды дамуы – Департаментте қолданбалы физиканың маңыздылығын мойындау болды. Бұрын физиктер өздерінің ғылымдарының тікелей дамуына ғана қызығушылық танытып, оның қолданылуын елемейтін”. Слейтер осы тақырыпты кеңінен дамытады және қолданбалы физиканы дамыту үшін кафедраның және ұлттық деңгейдегі бакалавриат, аспирантура және профессорлық-оқытушылық жұмыстағы шараларды сипаттайды. Базалық зерттеулердің өркендеуін сипаттау он түрлі салаға, соның ішінде радиоактивтілік бойынша жұмыстардың өсуіне қатысты. (131-134-беттер) 1937 жылдан 1941 жылға дейін: Олар сол күйінде жалғасады. Бірақ әлемдік жағдай әсер ете бастайды. 1941 жылғы есеп былай деп аяқталады: “Рентген бөлімшесінде Ньюкомб колледжінің профессоры Роуз К. Л. Муни қонақ болды, оны соғыстың салдарынан Гуггенхайм стипендиясы бойынша Еуропада зерттеулер жүргізуге жол берілмеді. Келесі жылы бұл күш-жігердің үлкен қарқыны күтілуде, бірақ тұрақты зерттеу мен оқытуға кедергі тым ауыр болмайды деп үміттенемін”. 1942 ж.: Бұл өте басқа оқиға. Қорғаныс күш-жігері “көптеген қызметкерлерді, сондай-ақ көптеген әкімшілік жұмыстарды қамти бастады. Институтта Ұлттық қорғаныс ғылыми-зерттеу комитетінің радиациялық зертханасы ашылғаннан кейін, кафедраның бірқатар қызметкерлері осы зертханамен байланысты болды”, содан кейін 10-нан астам жетекші профессорлардың тізімі келтірілді, сондай-ақ басқа қорғаныс жобаларына кеткендердің тізімі берілді. (110-111-беттер) 1943 жылдан 1945 жылға дейін: Слейтер радар саласындағы маңызды мәселелерді зерттеу үшін кафедра төрағасы қызметінен кетіп, демалысқа шықты. Америка математикалық қоғамы оны 1945 жылғы Джозия Уиллардс Гиббс лекторы ретінде таңдады. 1946 ж.: Слейтер төраға ретінде қайтып келді. Ол есебін былай бастады: “Соғыстан бейбіт өмірге қайта оралу жылы өте белсенді болды. Соғыс кезінде физика ғылымы бұрын-соңды ешқашан мұндай маңызға ие болған жоқ. Елдің және, мүмкін, әлемнің жетекші техникалық институты ретінде біздің физика кафедрамыз теңдесі жоқ болуы керек”. Ол осы мақсатқа жету жоспарларын тізімдейді, бұл оның әкімшілік жауапкершілігін арттырады. (133-143-беттер) Ведомствоаралық зертханаларды құру, жұмыс істеп тұрған зертханаларды қайта құру арқылы, мысалы, Джулиус Страттон мен Альберт Хиллдің Радиациялық зертхананы Электроника зертханасына (RLE) айналдыруын үлгі ретінде пайдалану. Студенттік шәкіртақыны қаржыландыру және үкіметтік қаржыландырудың беспрецеденттік деңгейдегі рөлін анықтауға көмектесу. Робли Эванстың Радиоактивтілік орталығын (циклотроннан тұратын) және Ван дер Граффтың Жоғары кернеу зертханасын бақылау. Манхэттен жобасымен таныс физиктерді Ядролық ғылым және инженерия зертханасын құру үшін тарту. Оған Жерольд Захариас жетекшілік етті. Оның алғашқы мүшелеріне Бруно Росси және Виктор Вайсскопф кірді. Ричард Болт басқарған Акустика зертханасын және химик Ричард Лорд басқарған Спектроскопия зертханасын құру. 1947 ж.: Штатты жұмысқа алу және зертханаларды салу жолымен Слейтер былай деп бастайды: “Физика кафедрасының жылы, қалған институт сияқты, соғыстан оралған студенттер мен оқу карьерасы соғыс салдарынан үзілген басқа студенттерді ірі көлемде оқытуды бастады”. Ол студенттердің, институттың барлық бөлімдерінің физика курстары мен зертханаларының қажеттіліктері туралы, әсіресе электроника және ядролық ғылым саласындағы өркендеу туралы әңгімелейді және бұрынғы есебінен кейін дамыған жағдайлар туралы қысқаша баяндайды. (139-141-беттер) 1948 ж.: Слейтер былай деп бастайды: “Ағымдағы жыл соғыстан бергі алғашқы жыл, онда кафедра нормативтік жұмысқа жақындады. Жаңа ірі жобалар немесе саясаттағы өзгерістер енгізілген жоқ”. Бірақ ол салған кафедра ол бастаған кездегіден өте өзгеше. Он алты магистр және 47 доктор дәрежесі берілді. Жиырма бес докторлық диссертация қорғағандар MIT және басқа университеттерде академиялық қызметке орналасты. Зерттеулер өркендеді және көптеген ғалымдар Еуропа университеттерінен және АҚШ-тың басқа жерлерінен келді. (141-143-беттер) 1949 ж.: Жаңа стильдегі ‘қалыпқа оралу’ жалғасты. “Соғыстан кейінгі тұрақты жағдайға жақындау ерекше оқиғаларсыз жалғасты”. Аспирантура бағдарламасы қайта қарастырылды және криогеника күшейтілді. Штаттың, зерттеу гранттарының, өнеркәсіптік байланыстардың және жарияланымдар көлемінің жалғасқан өсуі үзіліссіздік мәселесі ретінде қарастырылады, соңында…

Сол уақытта Слейтердің МТИ-дегі одан әрі қызметі

1962 жылғы Президенттік есепте Джей Страттон былай жазды (17-бет): «Профессор Джон С. Слейтер төрағалық еткен факультет комиссиясы жаңа Материалдар орталығының құрылысын жоспарлауға басты жауапкершілікті алды. Олардың ішінде осы жылы аяқталған және I. B. M. 709 компьютерімен жабдықталған жаңа Ұжымдық есептеу зертханасы бар». Орталық Слейтердің жоспарына сәйкес құрылды. Ол «металлургия және материалдар ғылымы, электр инженериясы, физика, химия және химиялық инженерия салаларындағы зерттеулер мен оқытуды қолдады», бірақ сол жылы CMSE штатында 55 профессор және 179 аспирант болды. Слейтер, Костер, Вуд және Барнетт (2), Росс, Кунс және Маннның компьютерлік жобалау тобы (3), Ядролық ғылымдар зертханасының мүшелері (4), теориялық метеорологиядағы Чарни мен Филлипс және (5) геофизикадағы Симпсон мен Мэдден (1964 жылғы Президенттік есептен, 336-337 беттер) басшылық етті. Слейтер 1976 жылы Флорида штатындағы Санибел аралында қайтыс болды.

Білім беру және кеңес беру

Слейтердің басқаларға деген қамқорлығын Ричард Фейнманның бір әңгімесі көрсетеді. Бұл оқиға Фейнманның MIT-дегі бакалаврлық білімін аяқтаған кезде болды, ол PhD-ны оқу үшін қалуды жоспарлаған. "Мен профессор Слейтерге барып, ниетімді айтқанда, ол: "Біз сізді қабылдамаймыз" деді. Мен "Не?" дедім. Слейтер: "Неліктен сіз MIT-де аспирантурада оқуыңыз керек деп ойлайсыз?" - деді. Мен: "Себебі бұл елдегі ғылым үшін ең жақсы оқу орны" дедім. "Сол себепті сіз басқа оқу орнына баруыңыз керек. Әлемнің қалған бөлігі қалай екенін біліп алуыңыз керек." Сөйтіп, мен Принстонға бардым. Слейтердің айтқаны дұрыс еді. Мен де студенттерімді жиі осылай кеңес беремін. Әлемнің қалған бөлігі қалай екенін біліңдер. Оның алуан түрлілігі құнды."

Қорытынды

Филип Морздың естеліктерінен: "Ол физикадағы кванттық революцияның басталуына маңызды үлес қосты; оны жасаған америкалық физиктердің өте аз ғана саны болды. Ол атомдық, молекулалық және қатты дене физикасын зерттеуде әлдеқандай табандылық танытты, ал оның көптеген құрбылары соғысқа тартылды немесе жаңалықтарға қызығып, ядролық құпияларды зерттеуге көшті". Джон С. Слейтер және оның студенттерінің SSMTG және Кванттық теория жобасындағы еңбектері кванттық теориядағы тығыздық функционалдық теориясының жуықтауын қалыптастырды деуге болады. Слейтердің еңбектері 1980 және 1982 жылдары оның жесірі Роуз Муни Слейтер Америка философиялық қоғамына тапсырылды. 2003 жылдың тамызында Альфред Свитендик 1951-1965 жылдар аралығындағы МТИ-дің қатты дене және молекулалық теория тобының (SSMTG) тоқсандық есептерінің жинағын сыйға берді.