>1)*b(
r>2) (первый электрон около ядра A, второй — около ядра В); a(
r>2)b(
r>1) (первый электрон около ядра В, второй — около ядра А).
Обе возможности соответствуют одной и той же энергии системы (удвоенной энергии атома водорода) — случай двукратного вырождения. Любые две линейные комбинации
(3.2)
удовлетворяющие условиям нормировки и ортогональности:
(3.3)
[где
— интеграл перекрывания атомных орбиталей а(
r) и b(
r)] следует рассматривать как невозмущенные собственные функции двухэлектронной задачи. Коэффициенты
k, l, m, n можно определить из одних только условий симметрии. При этом оптимальные функции нулевого приближения теории возмущений для рассматриваемого существенно вырожденного случая будут иметь вид:
(3.4)
Очевидно, что функции
нормированны и ортогональны.
Применив стандартную теорию возмущений, Гайтлер и Лондон нашли, что поправки к энергии нулевого приближения, соответствующие функциям
, определяются формулами:
(3.5)
или в объединенной форме:
(3.6)
где
Наиболее интересным с химической точки зрения является второй параграф работы Гайтлера и Лондона, посвященный анализу формул. Прежде всего авторы указывают на трудность физической интерпретации полученного в предыдущем параграфе результата, согласно которому "два нейтральных атома могут взаимодействовать двумя различными способами... От истинного понимания этого обстоятельства мы еще, вероятно, далеки. Но желательно выяснить, по крайней мере с математической точки зрения, причину появления этой замечательной двойственности (zweideutigkeit)" [50, с. 458].
С этой целью Гайтлер и Лондон используют следующие рассуждения. При бесконечном удалении ядер
энергия системы двукратно вырождена соответственно двум возможным распределениям неразличимых электронов по электронейтральным атомам водорода. "В то время как в классической механике существует возможность четко различать электроны, "наклеить этикетку" (электрон для этого необходимо поместить в достаточно глубокую потенциальную яму и изолировать от всякого доступа энергии), что-либо подобное в квантовой механике невозможно. Если в некоторый момент времени известно, что один электрон находится в потенциальной яме, никогда нельзя быть уверенным, что уже в следующий момент он не обменяется с другим электроном" [50, с. 460].
При сближении атомов упомянутое выше двукратное вырождение снимается и сходный энергетический уровень Е>0 расщепляется на два
Чтобы выяснить относительное расположение этих уровней, авторы обратились к теории Штурма-Лиувилля, согласно которой безузловой собственной функции соответствует наименьшее собственное значение.