Wolfgang Pauli - Wolfgang Pauli

Wolfgang Ernst Pauli
Pauli.jpg
narozený
Wolfgang Ernst Pauli

( 1900-04-25 )25. dubna 1900
Zemřel 15.prosince 1958 (1958-12-15)(ve věku 58)
Curych , Švýcarsko
Státní občanství Rakousko
Spojené státy
Švýcarsko
Alma mater Ludwig-Maximilians University
Známý jako
Ocenění
Vědecká kariéra
Pole Teoretická fyzika
Instituce University of Göttingen
University of Copenhagen
University of Hamburg
ETH Zurich
Institute for Advanced Study
Teze O modelu molekulárního iontu vodíku  (1921)
Doktorský poradce Arnold Sommerfeld
Další akademičtí poradci Max Born
Doktorandi
Další významní studenti
Vlivy
Ovlivněn
Poznámky
Jeho kmotrem byl Ernst Mach . Nesmí být zaměňován s Wolfgangem Paulem , který Pauliho nazýval svou „imaginární částí“, slovní hříčkou s imaginární jednotkou i .

Wolfgang Ernst Pauli ( / p ɔː l i / ; Němec: [vɔlfɡaŋ paʊli] ; 25 dubna 1900 - 15 prosince 1958) byl rakouský teoretický fyzik a jeden z průkopníků kvantové fyziky . V roce 1945, poté, co byl nominován Albertem Einsteinem , obdržel Pauli Nobelovu cenu za fyziku za „rozhodující přínos objevem nového přírodního zákona, principu vyloučení nebo Pauliho principu “. Objev zahrnoval spinovou teorii , která je základem teorie struktury hmoty .

Životopis

Raná léta a filozofická formace

Pauli se narodil ve Vídni v lékárně , Wolfgang Pauli Joseph ( NE Wolfa Pascheles, 1869-1955), a jeho manželka, Bertha Camilla Schütz; jeho sestra byla Hertha Pauli , spisovatelka a herečka. Pauliho prostřední jméno bylo uvedeno na počest jeho kmotra , fyzika Ernsta Macha . Pauliho prarodiče z otcovy strany pocházeli z prominentních pražských židovských rodin ; jeho pradědeček byl židovský vydavatel Wolf Pascheles . Pauliina matka, Bertha Schütz, byla vychována v matčině římskokatolickém náboženství; jejím otcem byl židovský spisovatel Friedrich Schütz . Pauli byl vychován jako římský katolík , ačkoli nakonec on a jeho rodiče opustili církev.

Pauli se zúčastnil Döblinger -Gymnasium ve Vídni, promoval s vyznamenáním v roce 1918. O dva měsíce později vydal svůj první příspěvek o teorii obecné relativity Alberta Einsteina . Navštěvoval Ludwig-Maximilians University v Mnichově u Arnolda Sommerfelda , kde v červenci 1921 získal doktorát za diplomovou práci o kvantové teorii ionizovaného diatomického vodíku ( H+
2
).

Sommerfeld požádal Pauliho, aby přezkoumal teorii relativity pro Encyklopédie der mathematischen Wissenschaften ( Encyklopedie matematických věd ). Dva měsíce po získání doktorátu Pauli dokončil článek, který měl 237 stran. Einstein to chválil; publikováno jako monografie , zůstává standardním odkazem na toto téma.

Přednáší Wolfgang Pauli

Pauli strávil rok na univerzitě v Göttingenu jako asistent Maxe Borna a další rok na Ústavu pro teoretickou fyziku v Kodani (později Institut Nielse Bohra ). V letech 1923 až 1928 byl profesorem na univerzitě v Hamburku . Během tohoto období, Pauli byl pomocný ve vývoji moderní teorie kvantové mechaniky . Zejména formuloval princip vyloučení a teorii nerelativistického spinu . V roce 1924 také napsal článek o koloidní chemii a medicíně.

V roce 1928 byl Pauli jmenován profesorem teoretické fyziky na ETH Curych ve Švýcarsku. V roce 1930 mu byla udělena Lorentzova medaile . V roce 1931 zastával hostující profesury na univerzitě v Michiganu a v roce 1935 na Institutu pro pokročilé studium v Princetonu .

Na konci roku 1930, krátce po jeho postulaci neutrina a bezprostředně po rozvodu a sebevraždě jeho matky, zažil Pauli osobní krizi. V lednu 1932 se poradil s psychiatrem a psychoterapeutem Carlem Jungem , který také žil poblíž Curychu . Jung okamžitě začal interpretovat Pauliho hluboce archetypální sny na základě I -ťingu a Pauli se stal jedním z nejlepších Jungových studentů. Brzy začal vědecky kritizovat epistemologii Jungovy teorie, což přispělo k určitému vyjasnění Jungových představ, zejména o synchronicitě . Mnoho z těchto diskusí je dokumentováno v dopisech Pauli/Jung, dnes publikovaných jako Atom a Archetyp . Jungova propracovaná analýza více než 400 Pauliiných snů je dokumentována v psychologii a alchymii . V roce 1933 vydal Pauli druhou část své knihy o fyzice, Handbuch der Physik , která byla považována za definitivní knihu o novém oboru kvantové fyziky. Robert Oppenheimer to nazval „jediným úvodem kvantové mechaniky pro dospělé“.

Německém záboru Rakouska v roce 1938 vyrobena Pauli německého občana, který se stal problém pro něj v roce 1939 po druhé světové válce vypukla. V roce 1940 se marně pokoušel získat švýcarské občanství, což by mu umožnilo zůstat na ETH.

V roce 1940 se Pauli přestěhoval do USA, kde byl zaměstnán jako profesor teoretické fyziky na Institutu pro pokročilé studium . V roce 1946, po válce, se stal naturalizovaným americkým občanem a vrátil se do Curychu, kde většinou zůstal po zbytek svého života. V roce 1949 mu bylo uděleno švýcarské občanství.

V roce 1958 získal Pauli medaili Maxe Plancka . Ve stejném roce onemocněl rakovinou slinivky . Když ho jeho poslední asistent Charles Enz navštívil v rotkreuzské nemocnici v Curychu, Pauli se ho zeptal: „Viděl jsi číslo pokoje?“ Bylo to 137. Po celý svůj život se Pauli zabýval otázkou, proč má konstanta jemné struktury , bezrozměrná základní konstanta hodnotu téměř rovnou 1/137. Pauli zemřel v této místnosti dne 15. prosince 1958.

Vědecký výzkum

Pauli učinil mnoho důležitých příspěvků jako fyzik, především v oblasti kvantové mechaniky . Málokdy publikoval referáty, dával přednost dlouhým korespondencím s kolegy, jako jsou Niels Bohr z kodaňské univerzity v Dánsku a Werner Heisenberg , se kterým měl blízké přátelství. Mnoho z jeho myšlenek a výsledků nebylo nikdy publikováno a objevovalo se pouze v jeho dopisech, které jejich příjemci často kopírovali a šířili. V roce 1921 Pauli spolupracoval s Bohrem na vytvoření Aufbauova principu , který popisoval budování elektronů ve skořápkách na základě německého slova pro budování, protože Bohr také plynně mluvil německy.

Pauli navrhl v roce 1924 nový kvantový stupeň volnosti (nebo kvantové číslo ) se dvěma možnými hodnotami, aby vyřešil nesrovnalosti mezi pozorovanými molekulárními spektry a rozvíjející se teorií kvantové mechaniky. Formuloval Pauliho vylučovací princip, možná jeho nejdůležitější dílo, které uvádělo, že ve stejném kvantovém stavu nemohou existovat dva elektrony, identifikované čtyřmi kvantovými čísly včetně jeho nového dvouhodnotového stupně volnosti. Myšlenka rotace vznikla u Ralpha Kroniga . O rok později George Uhlenbeck a Samuel Goudsmit identifikovali Pauliho nový stupeň svobody jako elektronový spin , ve který Pauli velmi dlouho neprávem odmítal věřit.

V roce 1926, krátce po Heisenberg vydával teorii matice moderních kvantové mechaniky , Pauli použil k odvození pozorovanou spektrum z atomu vodíku . Tento výsledek byl důležitý pro zajištění důvěryhodnosti Heisenbergovy teorie.

Pauli představil matice 2 × 2 Pauli jako základ spinových operátorů, čímž vyřešil nerelativistickou teorii spinů. Tato práce, včetně Pauliho rovnice , se někdy říká, že ovlivnila Paula Diraca při jeho tvorbě Diracovy rovnice pro relativistický elektron, ačkoli Dirac řekl, že tytéž matice vynalezl tehdy sám. Dirac vynalezl podobné, ale větší (4x4) spinové matice pro použití v jeho relativistickém zpracování fermionického spinu.

V roce 1930 Pauli zvažoval problém rozpadu beta . V dopise ze dne 4. prosince Lise Meitner et al. Začínaje „ Milé radioaktivní dámy a pánové “, navrhl existenci dosud nepozorované neutrální částice s malou hmotností, ne větší než 1% hmotnosti protonu, aby vysvětlil souvislé spektrum rozpadu beta. V roce 1934 začlenil Enrico Fermi do své teorie beta rozpadu částici, kterou ve Fermiho rodném italštině nazval neutrinem , „malou neutrální“. Neutrino bylo poprvé experimentálně potvrzeno v roce 1956 Frederickem Reinesem a Clydem Cowanem , dva a půl roku před Pauliho smrtí. Po obdržení zprávy odpověděl telegramem: "Díky za zprávu. Všechno k němu přijde, kdo ví, jak čekat. Pauli."

V roce 1940 Pauli znovu odvodil teorém spinové statistiky , což je kritický výsledek kvantové teorie pole, která uvádí, že částice s polovičním celočíselným spinem jsou fermiony , zatímco částice s celočíselným spinem jsou bosony .

V roce 1949 publikoval článek o Pauli -Villarsově regularizaci : regularizace je termín pro techniky, které modifikují nekonečné matematické integrály tak, aby byly během výpočtů konečné, takže je možné zjistit, zda jsou v teorii (hmota, náboj, vlnová funkce) vnitřně nekonečné množství ) tvoří konečnou a tedy vypočítatelnou množinu, kterou lze předefinovat z hlediska jejich experimentálních hodnot, přičemž toto kritérium se nazývá renormalizace a které odstraňuje teorie z kvantových polí , ale také důležitě umožňuje výpočet korekcí vyššího řádu v teorii poruch.

Pauli přimělo zopakoval kritiku moderní syntézy z evoluční biologie a jeho současní obdivovatelé poukázat na způsoby epigenetické dědičnosti je podporovat své argumenty.

Pauli byl v roce 1953 zvolen zahraničním členem Královské společnosti (ForMemRS) . V roce 1958 se stal zahraničním členem Královské nizozemské akademie umění a věd .

Osobnost a přátelství

Wolfgang Pauli, ca. 1924

Pauli efekt byl pojmenován po jeho neoficiální bizarní schopnost zlomit experimentálních zařízení jednoduše tím, že se v jeho blízkosti. Pauli si byl vědom své pověsti a byl potěšen, kdykoli se projevil Pauliho efekt. Tyto podivné události byly v souladu s jeho kontroverzním vyšetřováním legitimity parapsychologie , zejména s jeho spoluprací s CG Jungem na synchronicitě . Max Born považoval Pauliho „jen srovnatelného se samotným Einsteinem ... možná ještě větším“. Einstein prohlásil Pauliho za „duchovního dědice“.

Pauli byl skvěle perfekcionista. To se rozšířilo nejen na jeho vlastní práci, ale i na práci jeho kolegů. Jako výsledek, on stal se známý v komunitě fyziky jako “svědomí fyziky”, kritik, kterému jeho kolegové byli zodpovědní. Při odmítání jakékoli teorie, která mu chyběla, mohl být kousavý, často to označil za ganz falsch , „naprosto špatné“.

Nebyla to však jeho nejtvrdší kritika, kterou si vyhradil pro teorie nebo teze tak nejasně prezentované, že jsou netestovatelné nebo nehodnotitelné, a proto nepatří do sféry vědy, přestože jako takové vystupují. Byli horší než špatní, protože se nedalo dokázat, že se mýlili. Slavně kdysi řekl o tak nejasném papíru: „To není ani špatné !“

Jeho údajná poznámka při setkání s dalším předním fyzikem Paulem Ehrenfestem ilustruje tento pojem arogantního Pauliho. Ti dva se poprvé setkali na konferenci. Ehrenfest znal Pauliho papíry a docela na ně zapůsobil. Po několika minutách rozhovoru Ehrenfest poznamenal: „Myslím, že se mi tvůj článek v encyklopedii [o teorii relativity] líbí víc, než tě mám rád,“ ​​na což Pauli odpověděl: „To je zvláštní. U mě je to ohledně tebe přesně naopak . " Ti dva se od té doby stali velmi dobrými přáteli.

Z tohoto příběhu, který se objevuje v článku o Diracovi, vyplývá poněkud teplejší obrázek:

Werner Heisenberg [in Physics and Beyond , 1971] vzpomíná na přátelský rozhovor mezi mladými účastníky konference Solvay 1927 o názorech Einsteina a Plancka na náboženství. Zúčastnili se ho Wolfgang Pauli, Heisenberg a Dirac. Diracův příspěvek byl uštěpačnou a jasnou kritikou politické manipulace náboženství, což Bohr velmi ocenil pro jeho jasnost, když mu to Heisenberg později oznámil. Mimo jiné Dirac řekl: „Nedokážu pochopit, proč debatujeme o náboženství. Pokud jsme upřímní - a jak je poctivost vědců naší přesnou povinností -, nemůžeme si pomoci, ale připustit, že jakékoli náboženství je smečkou falešných prohlášení, zbavených jakéhokoli skutečného základ. Samotná myšlenka Boha je produktem lidské představivosti. [...] Neuznávám žádný náboženský mýtus, přinejmenším proto, že si navzájem odporují. [...] “Heisenbergův pohled byl tolerantní. Pauli po několika počátečních poznámkách mlčel. Když byl ale nakonec dotázán na jeho názor, ze žertu řekl: „No, řekl bych, že i náš přítel Dirac má náboženství a první přikázání tohoto náboženství je‚ Bůh neexistuje a Paul Dirac je jeho prorok ‘ “. Všichni vybuchli smíchy, včetně Diraca.

Mnoho Pauliho myšlenek a výsledků nebylo nikdy publikováno a objevovalo se pouze v jeho dopisech, které jejich příjemci často kopírovali a šířili. Pauli možná nebylo lhostejné, že velká část jeho práce tak zůstala uncredited, ale když došlo na Heisenbergovu světově uznávanou přednášku z roku 1958 v Göttingenu o jejich společné práci na jednotné teorii pole a tisková zpráva označující Pauliho za pouhého „asistenta profesora Heisenberga“ “Urazil se Pauli a odsoudil Heisenbergovu fyzickou zdatnost. Zhoršení jejich vztahu vedlo k tomu, že Heisenberg ignoroval Pauliho pohřeb a ve své autobiografii napsal, že Pauliho kritika byla přehnaná, i když nakonec se teorie pole ukázala jako neudržitelná a ověřovala Pauliho kritiku.

Filozofie

Ve svých diskusích s Carlem Jungem vyvinul Pauli ontologickou teorii, která byla dabována jako „Pauli – Jungova domněnka“ a byla považována za jakousi teorii dvojího aspektu . Teorie tvrdí, že existuje „psychofyzicky neutrální realita“ a že mentální a fyzické aspekty jsou odvozeny od této reality. Pauli si myslel, že prvky kvantové fyziky poukazují na hlubší realitu, která by mohla vysvětlit mezeru mezi myslí a hmotou, a napsal: „Musíme postulovat vesmírný řád přírody mimo naši kontrolu, kterému jsou vystaveny jak vnější materiální objekty, tak vnitřní obrazy.“

Pauli a Jung zastávali názor, že tato realita se řídí společnými principy („ archetypy “), které se objevují jako psychologické jevy nebo jako fyzické události. Také tvrdili, že synchronicity mohou odhalit některá fungování této základní reality.

Osobní život

Busta Wolfganga Pauliho (1962)

V roce 1929 se Pauli oženil s Käthe Margarethe Deppnerovou, kabaretní tanečnicí. Manželství bylo nešťastné, po necelém roce skončilo rozvodem. V roce 1934 se znovu oženil s Franziskou Bertramovou (1901–1987). Neměli žádné děti.

Je považován za deistu a mystika .

Bibliografie

  • Pauli, Wolfgang; Jung, CG (1955). Interpretace přírody a psychiky . Ishi Press . ISBN 978-4-87187-713-8.
  • Pauli, Wolfgang (1981). Teorie relativity . New York: Dover Publications . ISBN 978-0-486-64152-2.
  • Pauli, Wolfgang; Jung, CG (2001). CA Meier (ed.). Atom a archetyp, The Pauli/Jung Letters, 1932–1958 . Princeton, New Jersey: Princeton University Press . ISBN 978-0-691012-07-0.

Reference

Další čtení

externí odkazy