物理天才初露鋒芒
1919年,剛高中畢業(yè)沒多久的泡利帶著父親的介紹信到慕尼黑大學(xué)見著名物理學(xué)家索未菲,想不上大學(xué),直接跟著索未菲讀研究生,并參加高年級研究生的討論班。看過泡利所攜帶的關(guān)于廣義相對論在水星運動中應(yīng)用的論文后,索未菲十分驚訝,并同意了泡利去聽他講授的課,但他對泡利是否能聽懂還是持懷疑態(tài)度,并認為泡利去參加為高年級研究生開設(shè)的討論班也毫無意義。
然而,泡利卻成為了索未菲班里學(xué)得最好、掌握問題最快、理解問題最深刻的學(xué)生,表現(xiàn)出了出色的才能。這其實是因為泡利的父親是一位發(fā)表過不少論文和著作的生物化學(xué)教授,教父是生理學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)大家馬赫,泡利從小就受到了相關(guān)的科學(xué)教育。馬赫還推薦維也納大學(xué)的函數(shù)論名家去給年幼的泡利輔導(dǎo)數(shù)學(xué),14歲的泡利就學(xué)完了微積分。上中學(xué)的泡利還跟著知名的理論物理學(xué)博士學(xué)物理??梢哉f,泡利的學(xué)術(shù)起點相當(dāng)高。
鑒于泡利的出色才能,索未菲推薦泡利為數(shù)學(xué)家克萊因?qū)⒁幾氲摹稊?shù)學(xué)科學(xué)全書》撰寫相對論方面的科學(xué)文章。泡利以驚人的速度很快就寫成了一篇長達250頁的專題論著。該論著得到了多位科學(xué)家的極高評價。愛因斯坦評論該論著:“讀了這篇成熟的、構(gòu)思宏偉的著作,誰也不會相信作者是一個21歲的年輕人,思想發(fā)展的心領(lǐng)神會、數(shù)學(xué)推導(dǎo)的精湛、深刻的物理洞察力、流暢的系統(tǒng)的表達能力、文獻知識的廣博、題材的完備處理、評價的恰到好處——人們簡直不知最先稱贊什么才好?!?/p>
發(fā)現(xiàn)不相容原理榮獲諾獎
1921年,年僅21歲的泡利就獲得了博士學(xué)位。而后,他去哥廷根大學(xué)擔(dān)任著名物理學(xué)家波恩的助教;1923—1928年,在漢堡大學(xué)任講師;1928年到瑞士蘇黎世的聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)任理論物理學(xué)教授;1935年為躲避法西斯迫害而到美國;1940年受聘為普林斯頓高級研究院的理論物理學(xué)訪問教授。由于發(fā)現(xiàn)不相容原理,泡利榮獲1945年諾貝爾物理學(xué)獎。不相容原理是泡利基于對塞曼效應(yīng)的研究而提出的。中國科學(xué)院物理研究所研究員曹則賢介紹,在索未菲1916年的老量子理論導(dǎo)致的電子殼層里的 (最多) 電子數(shù)是1, 4, 9……而元素周期表表明應(yīng)該是2, 8, 18……泡利引入了第四量子數(shù)來彌補這里的兩倍問題。這個不相容,確切地說,電子的狀態(tài)必須有唯一的量子數(shù)標(biāo)簽,其實意味著一種統(tǒng)計約束。泡利將不相容原理用于簡并氣體(遵從量子力學(xué)規(guī)律的微觀粒子)里粒子的統(tǒng)計,解釋了這些氣體的順磁性。
廣為流傳的軼事
泡利有個廣為流傳的軼事,這個軼事和歌手蕭敬騰因為常常走到哪里,哪里就下雨,而被戲稱為“雨神”類似。當(dāng)時,泡利走到哪里,哪里的實驗儀器就會發(fā)生故障,簡稱“泡利效應(yīng)”。有一次,實驗物理學(xué)家弗蘭克位于哥廷根大學(xué)的實驗室儀器突然失靈,當(dāng)時泡利就坐著火車,剛好在該地停留。弗蘭克在總結(jié)這次實驗失敗的原因時,在其中加了一個備注——“泡利經(jīng)過此地”。
尖銳又挑剔,卻被贊譽為理論物理學(xué)界的良知
除了豐厚的學(xué)術(shù)研究成果,天才物理學(xué)家泡利最讓人印象深刻的當(dāng)屬他挑剔的性格和犀利的言辭。和泡利共事過的人,都對他尖銳到讓人難以承受的批評深有感觸,就連愛因斯坦都在演講會上被他的火力攻擊得招架不住。對于物理學(xué)家賽格雷發(fā)表的報告,他評價道:“如此糟糕。”泡利的第一篇文章就是對數(shù)學(xué)家外爾的廣義相對論、奠基規(guī)范場論文的挑剔與批評。物理學(xué)家楊振寧也曾在進行報告時被泡利所質(zhì)疑和“炮轟”:“這算個什么借口?”要不是奧本海默從中調(diào)和,報告會很有可能尷尬得進行不下去。
而當(dāng)泡利評價“哦,這竟然沒什么錯”時,這通常就是得到了泡利的贊許。羅森菲爾德曾說:“在物理學(xué)家的心目中,無論誰的贊譽都抵不上泡利所賜的首肯,就連玻爾也不例外?!辈栐@樣評價泡利:“確實每個人都渴望聽到泡利永遠很強烈和很幽默地表示出來的對于新發(fā)現(xiàn)和新想法的反應(yīng)以及他對新開辟的前景的愛與憎,即使暫時感到不愉快,我們也永遠是從泡利的評論中獲益匪淺的;如果他感到必須改變自己的觀點,他就極其莊重地當(dāng)眾承認,因此,當(dāng)新的發(fā)現(xiàn)受到他的贊賞時,那就是一種巨大的安慰……他就越來越變成了理論物理學(xué)界的一種良知?!?/p>
參考資料
[1] 唐福元.沃爾夫?qū)づ堇豪碚撐锢韺W(xué)界的良知[J].物理與工程,2005(1):56-60.
[2] 夏冰,阿尼爾·阿南塔斯瓦米.當(dāng)量子物理遇上精神病學(xué)[J].世界科學(xué),2020(11):60-61.
[3] 羅修湛.尖刻、挑剔的科學(xué)家:沃爾夫?qū)づ堇鸞J].物理教學(xué)探討,2009(11):5.
[4] 曹則賢.天才與良知:那個尖銳的物理學(xué)家泡利|泡利誕辰120周年紀念[EB/OL].(2020-04-25)[2021-08-23].https://baijiahao.baidu.com/s?id=1664915517389484257&wfr=spider&for=pc.
沃爾夫?qū)づ堇?/p>
沃爾夫?qū)づ堇?900—1958),卓越的理論物理學(xué)家,1945年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者,在原子物理學(xué)和量子力學(xué)領(lǐng)域都作出了重要貢獻。他于1900年4月25日生于奧地利維也納,畢業(yè)于慕尼黑大學(xué),1958年12月15日在蘇黎世逝世,享年58歲。他發(fā)現(xiàn)了“泡利不相容原理”;建立了著名的“中微子”假說;提出了二分量波函數(shù)的概念和著名的泡利自旋矩陣,并在量子場論、固體物理等領(lǐng)域都取得了豐碩的科研成果。