Вольфганг Паули - Wolfgang Pauli

Эта статья об австрийском физике. Для немецкого физика см. Вольфганг Пауль.
Вольфганг Эрнст Паули
Pauli.jpg
Родившийся
Вольфганг Эрнст Паули

(1900-04-25)25 апреля 1900 г.
Вена, Австро-Венгрия
Умер15 декабря 1958 года(1958-12-15) (58 лет)
Цюрих, Швейцария
ГражданствоАвстрия
Соединенные Штаты
Швейцария
Альма-матерУниверситет Людвига-Максимилиана
Известен
Награды
Научная карьера
ПоляТеоретическая физика
УчрежденияГеттингенский университет
Копенгагенский университет
Гамбургский университет
ETH Цюрих
Институт перспективных исследований
ТезисО модели молекулярных ионов водорода[2] (1921)
ДокторантАрнольд Зоммерфельд[2][1]
Другие научные консультантыМакс Борн [3]
Докторанты
Другие известные студенты
Влияния
Под влияниемРальф Крониг[нужна цитата ]
Примечания
Его крестным отцом был Эрнст Мах. Его не следует путать с Вольфганг Пауль, назвавший Паули своей «мнимой частью»,[4] каламбур с мнимая единица я.

Вольфганг Эрнст Паули (/ˈпɔːля/;[5] Немецкий: [ˈVɔlfɡaŋ ˈpaʊli]; 25 апреля 1900-15 декабря 1958) был австрийцем (а позже американцем / швейцарцем) физик-теоретик и один из пионеров квантовая физика. В 1945 году, после того, как был номинирован Альберт Эйнштейн,[6] Паули получил Нобелевская премия по физике за его «решающий вклад в открытие нового закона природы, принципа исключения или Принцип Паули ". В открытии участвовало теория спина, что является основой теории структура материи. Он также продемонстрировал не по годам развитые способности к физике, получив докторскую степень в 21 год, хотя окончил среднюю школу в 18 лет (примерно средний возраст для получения диплома).

биография

Ранние годы

Паули родился в Вена к химик Вольфганг Йозеф Паули (нет Вольф Пашелес, 1869–1955) и его жена Берта Камилла Шютц; его сестра была Герта Паули, писатель и актриса. Второе имя Паули было дано в честь его крестный отец, физик Эрнст Мах. Бабушка и дедушка Паули по отцовской линии были выходцами из известных еврейских семей. Прага; его прадед был еврейским издателем Вольф Пашелес.[7] Отец Паули перешел из иудаизма в Римский католицизм незадолго до его женитьбы в 1899 году. Мать Паули, Берта Шютц, выросла в католической религии ее собственной матери; ее отец был еврейским писателем Фридрих Шютц. Паули вырос как католик, но со временем он и его родители покинули Церковь.[8] Считается, что он был деист и мистика.[9][10]

Паули посетил Дёблингер -Гимназия в Вене, которую окончила с отличием в 1918 году. Всего через два месяца после ее окончания он опубликовал свой первый бумага, на Альберт Эйнштейн теория общая теория относительности. Он присутствовал на Университет Людвига-Максимилиана в Мюнхене, работая под Арнольд Зоммерфельд,[1] где он получил докторскую степень в июле 1921 года за диссертацию по квантовой теории ионизированный двухатомный водород (ЧАС+
2).[2][11]

Зоммерфельд попросил Паули просмотреть теория относительности для Encyklopädie der Mathematischen Wissenschaften (Энциклопедия математических наук). Через два месяца после получения докторской степени Паули завершил статью, объем которой составил 237 страниц. Это похвалили Эйнштейн; опубликовано как монография, он и по сей день остается стандартной ссылкой на эту тему.[12]

Вольфганг Паули читает лекции

Паули провел год в Геттингенский университет как помощник Макс Борн, а в следующем году в Институте теоретической физики в г. Копенгаген, который позже стал Институт Нильса Бора в 1965 году. С 1923 по 1928 год он был преподавателем Гамбургский университет. В этот период Паули сыграл важную роль в развитии современной теории квантовая механика. В частности, он сформулировал принцип исключения и теория нерелятивистской вращение.

В 1928 г. он был назначен профессором теоретической физики в ETH Цюрих в Швейцарии, где он добился значительного научного прогресса. Он занимал должности приглашенных профессоров в университет Мичигана в 1931 г., а Институт перспективных исследований в Принстон в 1935 году. Награжден Медаль Лоренца в 1931 г.

В конце 1930 г., вскоре после его постулата о нейтрино и сразу после развода и самоубийства матери Паули пережил личный кризис. Консультировал психиатра и психотерапевта. Карл Юнг который, как и Паули, жил рядом Цюрих. Юнг сразу же начал глубоко истолковывать архетипический мечты[13] и Паули стал одним из лучших учеников Юнга. Вскоре он начал критиковать эпистемология теории Юнга с научной точки зрения, и это способствовало определенному прояснению мыслей последнего, особенно в отношении концепции синхронность. Многие из этих обсуждений задокументированы в письмах Паули / Юнга, опубликованных сегодня как Атом и архетип. Подробный анализ Юнгом более 400 снов Паули задокументирован в Психология и алхимия.

В Немецкая аннексия Австрии в 1938 году сделал его гражданином Германии, что стало для него проблемой в 1939 году после начала Второй мировой войны. В 1940 году он тщетно пытался получить швейцарское гражданство, которое позволило бы ему остаться в ETH.[14]

Паули переехал в Соединенные Штаты в 1940 году, где работал профессором теоретической физики в Институт перспективных исследований. В 1946 году, после войны, он стал натурализованный гражданин США, а затем вернулся в Цюрих, где оставался в основном до конца своей жизни. В 1949 году он получил швейцарское гражданство.

В 1958 году Паули был награжден Медаль Макса Планка. В том же году он заболел панкреатический рак. Когда его последний ассистент Чарльз Энц посетил его в больнице Роткройц в Цюрихе, Паули спросил его: «Вы видели номер комнаты?» Это был номер 137. Всю свою жизнь Паули был озабочен вопросом, почему постоянная тонкой структуры, а безразмерный фундаментальная константа, имеет значение, почти равное 1/137.[15] Паули умер в этой комнате 15 декабря 1958 года.[16][17]

Научное исследование

Часть серии на
Квантовая механика

Как физик Паули внес много важных вкладов, прежде всего в области квантовая механика. Он редко публиковал статьи, предпочитая длительные переписки с такими коллегами, как Нильс Бор и Вернер Гейзенберг, с которой у него были близкие дружеские отношения. Многие из его идей и результатов никогда не публиковались и появлялись только в его письмах, которые часто копировались и распространялись получателями.

Паули предложил в 1924 году новую квантовую степень свободы (или квантовое число ) с двумя возможными значениями, чтобы устранить несоответствия между наблюдаемыми молекулярными спектрами и развивающейся теорией квантовой механики. Он сформулировал принцип исключения Паули, возможно, его самую важную работу, в которой говорилось, что никакие два электрона не могут существовать в одном квантовом состоянии, определяемом четырьмя квантовыми числами, включая его новую двузначную степень свободы. Идея вращения возникла с Ральф Крониг. Джордж Уленбек и Сэмюэл Гоудсмит год спустя определил новую степень свободы Паули как электрон вращение, открытие, в которое Паули долгое время ошибочно отказывался верить.[18]

В 1926 году, вскоре после того, как Гейзенберг опубликовал матричная теория современных квантовая механика, Паули использовал его для получения наблюдаемых спектр из атом водорода. Этот результат был важен для обеспечения достоверности теории Гейзенберга.

Паули представил 2 × 2 Матрицы Паули как основу спиновых операторов, тем самым решая нерелятивистскую теорию спина. Эта работа, в том числе Уравнение Паули, иногда говорят, что повлияли Поль Дирак в его создании Уравнение Дирака для релятивистский электрон, хотя Дирак заявил, что он изобрел те же самые матрицы самостоятельно в то время, без влияния Паули. Дирак изобрел похожие, но более крупные (4x4) спиновые матрицы для использования в его релятивистской трактовке фермионного спина.

В 1930 году Паули рассмотрел проблему бета-распад. В письме от 4 декабря к Лиз Мейтнер и другие., начало, "Уважаемые радиоактивные дамы и господа ", он предположил существование до сих пор ненаблюдаемой нейтральной частицы с небольшой массой, не более 1% массы протона, чтобы объяснить непрерывный спектр бета-распада. В 1934 г. Энрико Ферми включил частицу, которую он назвал нейтрино, «маленький нейтральный» на итальянском языке Ферми, в его теорию бета-распада. Нейтрино было впервые экспериментально подтверждено в 1956 г. Фредерик Райнес и Клайд Коуэн, за два с половиной года до смерти Паули. Получив известие, он ответил телеграммой: «Спасибо за сообщение. Все приходит к тому, кто умеет ждать. Паули».[19]

В 1940 году он заново вывел теорема спиновой статистики, критический результат квантовой теории поля, который утверждает, что частицы с полуцелым спином фермионы, а частицы с целым спином равны бозоны.

В 1949 году он опубликовал статью о Регуляризация Паули – Вилларса: регуляризация - это термин для методов, которые изменяют бесконечные математические интегралы, чтобы сделать их конечными во время вычислений, чтобы можно было определить, образуют ли по сути бесконечные величины в теории (масса, заряд, волновая функция) конечный и, следовательно, вычисляемый набор, который может быть переопределен в терминах их экспериментальных значений, что называется критерием перенормировка, и который удаляет бесконечности из квантовые теории поля, но также, что важно, позволяет вычислять поправки более высокого порядка в теории возмущений.

Паули неоднократно критиковал современный синтез из эволюционная биология,[20][21] и его современные поклонники указывают на способы эпигенетическая наследственность в поддержку его аргументов.[22]

Личность и репутация

Вольфганг Паули, ок. 1924 г.

В Эффект Паули был назван в честь его странной анекдотической способности ломать экспериментальное оборудование, просто находясь поблизости. Паули знал о своей репутации и радовался, когда эффект Паули проявлялся. Эти странные происшествия соответствовали его противоречивым исследованиям законности парапсихология, особенно его сотрудничество с К. Г. Юнг по концепции синхронность.[23]

Что касается физики, Паули был известным перфекционистом. Это распространялось не только на его собственную работу, но и на работу его коллег. В результате он стал известен в физическом сообществе как «совесть физика», критик, перед которым несли ответственность его коллеги. Он мог язвительно отвергать любую теорию, которой он находил недостающую, часто называя ее Ganz FalschСовершенно неправильно.

Однако это не была его самая суровая критика, которую он приберег для теорий или тезисов, представленных настолько нечетко, что они не могут быть проверены или неоценимы и, таким образом, не принадлежат должным образом к сфере науки, даже если выдают себя за них. Они были хуже, чем неправы, потому что их невозможно было доказать. Известно, что однажды он сказал о такой непонятной статье: «Это даже не неправильно!"[1]

Его предполагаемое замечание при встрече с другим ведущим физиком: Поль Эренфест, иллюстрирует это понятие высокомерного Паули. Они впервые встретились на конференции. Эренфест был знаком с бумагами Паули и был весьма впечатлен ими. После нескольких минут разговора Эренфест заметил: «Думаю, мне нравится ваша статья в Энциклопедии [по теории относительности] больше, чем мне нравится», на что Паули парировал: «Это странно. Что касается меня, то это просто противоположный."[24] С тех пор они стали очень хорошими друзьями.

Несколько более теплая картина вырисовывается из этой истории, которая появляется в статье о Дираке:

Вернер Гейзенберг [в Физика и не только, 1971] вспоминает дружескую беседу молодых участников конференции 1927 г. Сольвей Конференция, об Эйнштейне и Планк взгляды на религию. В нем приняли участие Вольфганг Паули, Гейзенберг и Дирак. Вклад Дирака был острой и ясной критикой политического манипулирования религией, которую Бор очень ценил за ее ясность, когда Гейзенберг сообщил ему об этом позже. Среди прочего, Дирак сказал: «Я не могу понять, почему мы бездельничаем, обсуждая религию. Если мы честны - а поскольку честность ученых - наш точный долг - мы не можем не признать, что любая религия - это совокупность ложных утверждений, лишенных каких-либо реальных Основание. Сама идея Бога является продуктом человеческого воображения. [...] Я не признаю никаких религиозных мифов, хотя бы потому, что они противоречат друг другу. [...] "Точка зрения Гейзенберга была терпимой. Паули промолчал после нескольких первоначальных замечаний. Но когда, наконец, его спросили, что он думает, он в шутку сказал: «Ну, я бы сказал, что у нашего друга Дирака есть религия, и первая заповедь этой религии -« Бога не существует, и Поль Дирак - его пророк ». ". Все рассмеялись, включая Дирака.[25]

Многие идеи и результаты Паули никогда не публиковались и появлялись только в его письмах, которые часто копировались и распространялись получателями. Возможно, Паули не волновало, что большая часть его работ, таким образом, осталась незамеченной, но когда дело дошло до всемирно известной лекции Гейзенберга 1958 года в Геттингене об их совместной работе над единой теорией поля и пресс-релиза, в котором Паули был назван просто «помощником профессора Гейзенберга» ", Паули обиделся, осудив физическое мастерство Гейзенберга. Ухудшение отношений между ними привело к тому, что Гейзенберг проигнорировал похороны Паули и написал в своей автобиографии, что критика Паули была чрезмерной, хотя в конечном итоге теория поля оказалась несостоятельной, что подтвердило критику Паули.[26] Паули был избран Иностранный член Королевского общества (ForMemRS) в 1953 г..[1] В 1958 году он стал иностранным членом Королевская Нидерландская академия искусств и наук.[27]

Личная жизнь

Бюст Вольфганга Паули (1962)

В мае 1929 года Паули покинул Римско-католическую церковь. В декабре того же года он женился на Кете Маргарет Деппнер, танцовщице кабаре.[28] Брак оказался несчастливым и закончился разводом менее чем через год в 1930 году. В 1934 году он снова женился на Франциске Бертрам (1901–1987). У них не было детей.

Библиография

  • Паули, Вольфганг; Юнг, К. Г. (1955). Интерпретация природы и психики. Иши Пресс. ISBN  4-87187-713-2.
  • Паули, Вольфганг (1981). Теория относительности. Нью-Йорк: Dover Publications. ISBN  0-486-64152-X.
  • Паули, Вольфганг; Юнг, К. Г. (2001). К. А. Мейер (ред.). Атом и архетип, Письма Паули / Юнга, 1932–1958 гг.. Принстон, штат Нью-Джерси: Princeton University Press. ISBN  978-0-691012-07-0.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Пайерлс, Рудольф (1960). "Вольфганг Эрнст Паули 1900–1958". Биографические воспоминания членов Королевского общества. Королевское общество. 6: 174–192. Дои:10.1098 / рсбм.1960.0014. S2CID  62478251.
  2. ^ а б c d е Вольфганг Паули на Проект "Математическая генеалогия"
  3. ^ "Макс Борн". Max-Born-Institut. Получено 9 ноября 2020. 1922 ... Вольфганг Паули и Вернер Гейзенберг - научные сотрудники Макса Борна.
  4. ^ Джеральд Э. Браун и Чанг-Хван Ли (2006): Ганс Бете и его физика, World Scientific, ISBN  981-256-610-4, п. 338
  5. ^ "Паули". Полный словарь Random House Webster.
  6. ^ "База данных номинаций: Вольфганг Паули". Нобелевский фонд. Получено 17 ноября 2015.
  7. ^ Предки Эрнста Маха и Вольфганга Паули в Праге
  8. ^ «Еврейские физики». Получено 30 сентября 2006.
  9. ^ Чарльз Поль Энц (2002). Нет времени на краткость: научная биография Вольфганга Паули. Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0198564799. В то же время 11 октября 1957 г. Паули пишет историку науки Шмуэлю Самбурскому, которого он встретил во время поездки в Израиль (см. [7], стр. 964): «В противовес монотеистическим религиям - но в унисон с мистицизм всех народов, включая еврейский мистицизм - я считаю, что высшая реальность не является личной ».
  10. ^ Вернер Гейзенберг (2007). Физика и философия: революция в современной науке. HarperCollins. стр.214 –215. ISBN  978-0061209192. Вольфганг разделил мою озабоченность. ... "Концепция Эйнштейна ближе к моей. Его Бог каким-то образом причастен к неизменным законам природы. Эйнштейн чувствует центральный порядок вещей. Он может обнаружить его в простоте естественных законов. Мы можем считать, что он очень сильно и непосредственно ощутил эту простоту во время открытия теории относительности. По общему признанию, это очень далеко от содержания религии. Я не верю, что Эйнштейн связан с какой-либо религиозной традицией, и я скорее думаю, что идея личный Бог совершенно ему чужд ».
  11. ^ Паули, Вольфганг Эрнст (1921). Über das Modell des Wasserstoff-Molekülions (Кандидатская диссертация). Ludwig-Maximilians-Universität München.
  12. ^ В. Паули (1926) Relativitätstheorie Энциклопедия Кляйна V.19 через Интернет-архив
  13. ^ Варлаки, П .; Nadai L .; Бокор, Дж. (2008). "Числовые архетипы и теория фонового контроля в отношении постоянной тонкой структуры" (PDF). Acta Polytechnica Hungarica. 5 (2). Получено 12 февраля 2009.
  14. ^ Чарльз Поль Энц: Не время быть кратким: научная биография Вольфганга Паули, впервые опубликовано в 2002 г., переиздано в 2004 г., ISBN  0-19-856479-1, п. 338
  15. ^ Шербон, М.А.Вольфганг Паули и постоянная тонкой структуры. Журнал науки. Vol. 2012. Т. 2. № 3. С. 148–154.
  16. ^ «По« каббалистическому »стечению обстоятельств Вольфганг Паули умер в палате 137 больницы Красного Креста в Цюрихе 15 декабря 1958 года». - О разуме и духе, Избранные эссе Чарльза Энца, Чарльза Пола Энца, World Scientific, 2009, ISBN  978-981-281-900-0, п. 95.
  17. ^ Энц, Чарльз П. «Памяти Вольфганга Паули (1900–1958)». Helvetica Physica Acta.
  18. ^ Goudsmit, S.A .; перевод ван дер Ваальса, Дж. «Открытие спина электрона».
  19. ^ Энц, Чарльз; Мейенн, Карл фон (1994). «Вольфганг Паули, Биографическое введение». Труды по физике и философии. Springer-Verlag: 19.
  20. ^ Паули, В. (1954). "Naturwissenschaftliche und erkenntnistheoretische Aspekte der Ideen vom Unbewussten". Диалектика. 8 (4): 283–301. Дои:10.1111 / j.1746-8361.1954.tb01265.x.
  21. ^ Atmanspacher, H .; Примас, Х. (2006). «Идеи Паули о разуме и материи в контексте современной науки» (PDF). Журнал исследований сознания. 13 (3): 5–50. Архивировано из оригинал (PDF) 19 марта 2009 г.. Получено 12 февраля 2009.
  22. ^ Конференция по философским идеям Вольфганга Паули и современной науке организованный ETH 20–25 мая 2007 г. Отрывок из статьи Ричарда Йоргенсена, в которой это обсуждается, находится здесь. [1]
  23. ^ Харальд Атманспахер и Ханс Примас (1996) «Скрытая сторона Вольфганга Паули: необычная встреча выдающегося физика с глубинной психологией», Журнал исследований сознания 3: 112–126.
  24. ^ Историческое развитие квантовой теории, К Джагдиш Мехра, Гельмут Рехенберг, стр. 488, Springer (2000), ISBN  978-0-387-95175-1, цитируя Оскар Кляйн.
  25. ^ Гейзенберг, Вернер (1971). Физика и не только: встречи и разговоры. Харпер и Роу. п.87. ISBN  978-0-06-131622-7.
  26. ^ Артур И. Миллер (10 декабря 2009 г.). «Странная дружба Паули и Юнга - Часть 6» (flv). ЦЕРН. Университетский колледж Лондона. С. 4–6: 00, 8: 10–8: 50. ... пресс-релиз, наиболее оскорбительный для Паули, гласил: «Профессор Гейзенберг и его помощник В. Паули ...
  27. ^ "Вольфганг Эрнст Паули (1900–1958)". Королевская Нидерландская академия искусств и наук. Получено 26 июля 2015.
  28. ^ Шифман Миша (2017). Вместе в трудные времена: неопубликованные письма Паули, Эйнштейна, Франка и других. World Scientific. п. 4. ISBN  978-981-320-103-3.

дальнейшее чтение

  • Энц, Чарльз П. (2002). Не время быть кратким, научная биография Вольфганга Паули. Oxford Univ. Нажмите.
  • Энц, Чарльз П. (1995). «Обоснование и иррациональность им Лебен Вольфганг Паулис». В Х. Атманспахере; и другие. (ред.). Der Pauli-Jung-Dialog. Берлин: Springer-Verlag.
  • Фишер, Эрнст Питер (2004). Brücken zum Kosmos. Вольфганг Паули - Denkstoffe und Nachtträume zwischen Kernphysik und Weltharmonie. Клевета. ISBN  978-3-909081-44-8.
  • Гизер, Сюзанна (2005). Внутреннее ядро. Глубинная психология и квантовая физика. Диалог Вольфганга Паули с К. Юнг. Springer Verlag.
  • Юнг, К. (1980). Психология и алхимия. Принстон, Нью-Джерси: Princeton Univ. Нажмите.
  • Кеве, Том (2000). Триада: физики, аналитики, каббалисты. Лондон: Розенбергер и Краус.
  • Линдорф, Дэвид (1994). Паули и Юнг: встреча двух великих умов. Книги квестов.
  • Паис, Авраам (2000). Гений науки. Оксфорд: Oxford University Press.
  • Enz, P .; фон Мейенн, Карл, ред. (1994). Вольфганг Паули - Труды по физике и философии. Перевод Шлапп, Роберт. Берлин: Springer Verlag. ISBN  978-3-540-56859-9.
  • Лаурикайнен, К. В. (1988). По ту сторону атома - философская мысль Вольфганга Паули. Берлин: Springer Verlag. ISBN  0-387-19456-8.
  • Казимир, Х. Б. Г. (1983). Случайная реальность: полвека науки. Нью-Йорк: Харпер и Роу. ISBN  0-06-015028-9.
  • Казимир, Х. Б. Г. (1992). Het toeval van de werkelijkheid: Een halve eeuw natuurkunde. Амстердам: Меуленхоф. ISBN  90-290-9709-4.
  • Миллер, Артур И. (2009). Расшифровка космического числа: странная дружба Вольфганга Паули и Карла Юнга. Нью-Йорк: W.W. Norton & Co. ISBN  978-0-393-06532-9.
  • Ремо, Ф. Рот: Возвращение мировой души, Вольфганг Паули, К. Юнг и вызов психофизической реальности [необычный мир], Часть 1: Битва гигантов. Издательство Пари, 2011, ISBN  978-88-95604-12-1.
  • Ремо, Ф. Рот: Возвращение мировой души, Вольфганг Паули, К. Юнг и вызов психофизической реальности [необычный мир], Часть 2: Психофизическая теория. Pari Publishing, 2012 г., ISBN  978-88-95604-16-9.

внешняя ссылка