Wolfgang Pauli
Wolfgang Ernst Pauli ( / ˈpɔːli och en av – 15 december 1958 ) var / ; tyska: [ˈvɔlfɡaŋ ˈpaʊli] ; 25 april 1900 en österrikisk teoretisk fysiker kvantfysikens pionjärer . År 1945, efter att ha nominerats av Albert Einstein , fick Pauli Nobelpriset i fysik för sitt "avgörande bidrag genom sin upptäckt av en ny naturlag, uteslutningsprincipen eller Pauli-principen" . Upptäckten involverade spinteori , som är grunden för en teori om materiens struktur .
Tidiga år
Pauli föddes i Wien till en kemist , Wolfgang Joseph Pauli ( né Wolf Pascheles, 1869–1955), och hans fru, Bertha Camilla Schütz; hans syster var Hertha Pauli , en författare och skådespelerska. Paulis mellannamn gavs för att hedra sin gudfar , fysikern Ernst Mach . Paulis farföräldrar var från framstående judiska familjer i Prag ; hans farfarsfar var den judiska förläggaren Wolf Pascheles . Paulis mor, Bertha Schütz, växte upp i sin mors romersk-katolska religion; hennes far var judisk författare Friedrich Schütz . Pauli växte upp som en romersk-katolik , även om han och hans föräldrar så småningom lämnade kyrkan.
Pauli deltog i Döblinger - gymnasiet i Wien och tog examen med utmärkelse 1918. Två månader senare publicerade han sin första uppsats , om Albert Einsteins teori om allmän relativitet . Han deltog i Ludwig-Maximilians University i München, arbetande under Arnold Sommerfeld , där han fick sin doktorsexamen i juli 1921 för sin avhandling om kvantteorin om joniserat diatomiskt väte ( H
+ 2 ).
Karriär
Sommerfeld bad Pauli att granska relativitetsteorin för Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften ( Encyclopedia of Mathematical Sciences) . Två månader efter doktorsexamen avslutade Pauli artikeln som blev på 237 sidor. Einstein berömde det; publicerad som en monografi , förblir den en standardreferens i ämnet.
Pauli tillbringade ett år vid universitetet i Göttingen som assistent till Max Born , och nästa år vid Institutet för teoretisk fysik i Köpenhamn (senare Niels Bohr Institutet ). Från 1923 till 1928 var han professor vid universitetet i Hamburg . Under denna period var Pauli avgörande i utvecklingen av den moderna teorin om kvantmekanik . I synnerhet formulerade han uteslutningsprincipen och teorin om icke-relativistisk spin . Han skrev också en uppsats om kolloidkemi och medicin 1924.
1928 utnämndes Pauli till professor i teoretisk fysik vid ETH Zürich i Schweiz. Han tilldelades Lorentz-medaljen 1930. Han hade gästprofessurer vid University of Michigan 1931 och Institute for Advanced Study i Princeton 1935.
Jung
I slutet av 1930, kort efter hans postulering av neutrinon och direkt efter skilsmässan och moderns självmord, upplevde Pauli en personlig kris. I januari 1932 konsulterade han psykiatern och psykoterapeuten Carl Jung , som också bodde nära Zürich . Jung började genast tolka Paulis djupt arketypiska drömmar baserade på I Ching , och Pauli blev en samarbetspartner till Jungs. Han började snart kritisera kunskapsteoretiken i Jungs teori vetenskapligt, och detta bidrog till ett visst förtydligande av Jungs idéer, särskilt om synkronicitet . Många av dessa diskussioner finns dokumenterade i Pauli/Jungs brev, idag publicerade som Atom och Archetype . Jungs utarbetade analys av mer än 400 av Paulis drömmar finns dokumenterad i Psychology and Alchemy . År 1933 publicerade Pauli den andra delen av sin bok om fysik, Handbuch der Physik , som ansågs vara den definitiva boken om det nya området kvantfysik. Robert Oppenheimer kallade det "den enda vuxna introduktionen till kvantmekanik."
Den tyska annekteringen av Österrike 1938 gjorde Pauli till tysk medborgare, vilket blev ett problem för honom 1939 efter att andra världskriget bröt ut. 1940 försökte han förgäves få schweiziskt medborgarskap, vilket skulle ha tillåtit honom att stanna kvar på ETH.
Förenta staterna
1940 flyttade Pauli till USA, där han anställdes som professor i teoretisk fysik vid Institute for Advanced Study . 1946, efter kriget, blev han en naturaliserad amerikansk medborgare och återvände till Zürich, där han för det mesta stannade resten av sitt liv. 1949 fick han schweiziskt medborgarskap.
1958 tilldelades Pauli Max Planck-medaljen . Samma år insjuknade han i cancer i bukspottkörteln . När hans sista assistent, Charles Enz, besökte honom på Rotkreuz-sjukhuset i Zürich, frågade Pauli honom: "Såg du rumsnumret?" Det var 137. Under hela sitt liv hade Pauli varit upptagen med frågan om varför finstrukturkonstanten , en dimensionslös grundkonstant, har ett värde nästan lika med 1/137. Pauli dog i det rummet den 15 december 1958.
Vetenskaplig forskning
| Del av en serie artiklar om |
| kvantmekanik |
|---|
Pauli gjorde många viktiga bidrag som fysiker, främst inom området kvantmekanik . Han publicerade sällan tidningar och föredrar långa korrespondenser med kollegor som Niels Bohr från Köpenhamns universitet i Danmark och Werner Heisenberg , som han hade nära vänskap med. Många av hans idéer och resultat publicerades aldrig och förekom endast i hans brev, som ofta kopierades och cirkulerades av mottagarna. 1921 arbetade Pauli med Bohr för att skapa Aufbau-principen , som beskrev att bygga upp elektroner i skal baserat på det tyska ordet för att bygga upp, eftersom Bohr också var flytande i tyska.
Pauli föreslog 1924 en ny kvantfrihetsgrad (eller kvanttal ) med två möjliga värden, för att lösa inkonsekvenser mellan observerade molekylära spektra och den framväxande teorin om kvantmekanik. Han formulerade Paulis uteslutningsprincip, kanske hans viktigaste verk, som slog fast att inga två elektroner kunde existera i samma kvanttillstånd, identifierade av fyra kvanttal inklusive hans nya tvåvärdiga frihetsgrad. Idén om spinn har sitt ursprung hos Ralph Kronig . Ett år senare identifierade George Uhlenbeck och Samuel Goudsmit Paulis nya frihetsgrad som elektronspinn , som Pauli under mycket lång tid felaktigt vägrade att tro på.
1926, kort efter Heisenberg publicerade matristeorin för modern kvantmekanik , använde Pauli den för att härleda det observerade spektrumet av väteatomen . Detta resultat var viktigt för att säkra trovärdigheten för Heisenbergs teori.
Pauli introducerade 2×2 Pauli-matriserna som bas för spinnoperatorer och löste därmed den icke-relativistiska teorin om spinn. Detta arbete, inklusive Pauli-ekvationen , sägs ibland ha påverkat Paul Dirac i hans skapelse av Dirac-ekvationen för den relativistiska elektronen, även om Dirac sa att han uppfann samma matriser själv vid den tiden. Dirac uppfann liknande men större (4x4) spinnmatriser för användning i sin relativistiska behandling av fermionisk spinn .
1930 övervägde Pauli problemet med beta-förfall . I skrivelse den 4 december till Lise Meitner m.fl. , med början, " Kära radioaktiva damer och herrar ", föreslog han förekomsten av en hittills oobserverad neutral partikel med en liten massa, inte större än 1 % av massan av en proton, för att förklara det kontinuerliga spektrumet av beta-sönderfall. 1934 Enrico Fermi partikeln, som han kallade en neutrino , "liten neutral" på Fermis modersmål på italienska, i sin teori om beta-förfall. Neutrinon bekräftades först experimentellt 1956 av Frederick Reines och Clyde Cowan , två och ett halvt år före Paulis död. När han fick nyheten svarade han per telegram: "Tack för meddelandet. Allt kommer till den som vet hur han ska vänta. Pauli."
År 1940 härledde Pauli om spin-statistics theorem , ett kritiskt resultat av kvantfältteorin som säger att partiklar med halvheltalsspinn är fermioner , medan partiklar med heltalsspinn är bosoner .
1949 publicerade han en artikel om Pauli-Villars regularisering : regularisering är termen för tekniker som modifierar oändliga matematiska integraler för att göra dem ändliga under beräkningar, så att man kan identifiera om de inneboende oändliga storheterna i teorin (massa, laddning, vågfunktion) ) bildar en ändlig och därmed beräkningsbar mängd som kan omdefinieras i termer av deras experimentella värden, vilket kriterium kallas renormalisering , och som tar bort oändligheter från kvantfältsteorier, men som också är viktigt att möjliggöra beräkningen av högre ordningskorrigeringar i störningsteorin.
Pauli framförde upprepad kritik av den moderna syntesen av evolutionär biologi , och hans samtida beundrare pekar på former av epigenetisk arv som stöd för hans argument.
Pauli valdes till utländsk medlem av Royal Society (ForMemRS) 1953 och president i Swiss Physical Society 1955 i två år. 1958 blev han utländsk medlem av Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences .
Personlighet och vänskap
Pauli -effekten fick sitt namn efter hans anekdotiska bisarra förmåga att bryta experimentell utrustning helt enkelt genom att vara i dess närhet. Pauli var medveten om sitt rykte och blev glad när Pauli-effekten manifesterade sig. parapsykologins legitimitet, särskilt hans samarbete med CG Jung om synkronicitet . Max Born ansåg Pauli "bara jämförbar med Einstein själv... kanske ännu större". Einstein förklarade Pauli som sin "andliga arvtagare".
Pauli var en känd perfektionist. Detta sträckte sig inte bara till hans eget arbete, utan också till hans kollegors. Som ett resultat blev han känd inom fysiksamhället som "fysikens samvete", kritikern som hans kollegor var ansvariga inför. Han kunde vara svidande i sitt avfärdande av alla teorier som han fann sakna, ofta kallade det ganz falsch , "fullständigt fel".
Men detta var inte hans mest allvarliga kritik, som han reserverade för teorier eller teser så otydligt framställda att de var otestbara eller oevaluerbara och därmed inte riktigt hör hemma inom vetenskapens område, även om de poserar som sådana. De hade värre än fel eftersom de inte kunde bevisas fel. Berömt sa han en gång om en så oklar tidning: "Det är inte ens fel !"
Hans förmodade kommentar när han träffade en annan ledande fysiker, Paul Ehrenfest , illustrerar denna föreställning om en arrogant Pauli. De två träffades på en konferens för första gången. Ehrenfest var bekant med Paulis papper och var ganska imponerad av dem. Efter några minuters konversation anmärkte Ehrenfest: "Jag tror att jag gillar din Encyclopedia-artikel [om relativitetsteori] bättre än jag gillar dig," till vilket Pauli svarade: "Det är konstigt. Med mig, när det gäller dig, är det precis tvärtom. ." De två blev mycket goda vänner sedan dess.
En något varmare bild framträder av den här historien, som visas i artikeln om Dirac:
Werner Heisenberg [i Physics and Beyond , 1971] minns ett vänligt samtal bland unga deltagare vid Solvay-konferensen 1927 , om Einsteins och Plancks syn på religion. Wolfgang Pauli, Heisenberg och Dirac deltog i den. Diracs bidrag var en gripande och tydlig kritik av den politiska manipulationen av religion, som uppskattades mycket för dess klarhet av Bohr, när Heisenberg rapporterade det till honom senare. Dirac sa bland annat: "Jag kan inte förstå varför vi ledigt diskuterar religion. Om vi är ärliga – och eftersom vetenskapsmän ärlighet är vår exakta plikt – kan vi inte låta bli att erkänna att vilken religion som helst är ett paket med falska påståenden, berövade alla verkliga påståenden. grund. Själva idén om Gud är en produkt av mänsklig fantasi. [ ... ] Jag känner inte igen någon religiös myt, åtminstone för att de motsäger varandra. [ ... ]" Heisenbergs åsikt var tolerant. Pauli hade hållit tyst efter några inledande kommentarer. Men när han till slut blev tillfrågad om sin åsikt sa han skämtsamt: "Ja, jag skulle säga att även vår vän Dirac har fått en religion och det första budet för denna religion är 'Gud finns inte och Paul Dirac är hans profet' ". Alla brast ut i skratt, inklusive Dirac.
Många av Paulis idéer och resultat publicerades aldrig och förekom endast i hans brev, som ofta kopierades och cirkulerades av mottagarna. Pauli kanske inte brydde sig om att mycket av hans arbete sålunda blev okrediterat, men när det kom till Heisenbergs världsberömda föreläsning 1958 i Göttingen om deras gemensamma arbete med en enhetlig fältteori, och pressmeddelandet som kallar Pauli enbart "assistent till professor Heisenberg" ", Pauli blev förnärmad och fördömde Heisenbergs fysikkunskaper. Försämringen av deras förhållande resulterade i att Heisenberg ignorerade Paulis begravning och skrev i sin självbiografi att Paulis kritik var överdriven, även om fältteorin till slut visade sig vara ohållbar, vilket bekräftade Paulis kritik.
Filosofi
I sina diskussioner med Carl Jung utvecklade Pauli en ontologisk teori som har kallats "Pauli-Jung-förmodan" och har setts som ett slags dubbelaspektteori . Teorin hävdar att det finns "en psykofysiskt neutral verklighet" och att mentala och fysiska aspekter är härledda från denna verklighet. Pauli trodde att element i kvantfysiken pekade på en djupare verklighet som kan förklara gapet mellan sinnet och materia och skrev, "vi måste postulera en kosmisk ordning av naturen utanför vår kontroll som både de yttre materiella objekten och de inre bilderna är föremål för . "
Pauli och Jung ansåg att denna verklighet styrdes av gemensamma principer (" arketyper ") som framträder som psykologiska fenomen eller som fysiska händelser. De ansåg också att synkroniteter kan avslöja en del av denna underliggande verklighets funktion.
Tro
Han anses ha varit en deist och en mystiker . In No Time to Be Brief: A Scientific Biography of Wolfgang Pauli citeras han när han skriver till vetenskapshistorikern Shmuel Sambursky, "I opposition till de monoteistiska religionerna – men i samklang med alla folks mystik, inklusive den judiska mystiken – tror jag att den ultimata verkligheten är inte personlig."
Privatliv
1929 gifte Pauli sig med Käthe Margarethe Deppner, en kabarédansös. Äktenskapet var olyckligt och slutade i skilsmässa efter mindre än ett år. Han gifte sig igen 1934 med Franziska Bertram (1901–1987). De hade inga barn.
Död
Pauli dog av cancer i bukspottkörteln den 15 december 1958, 58 år gammal.
Bibliografi
- Pauli, Wolfgang; Jung, CG (1955). Tolkningen av naturen och psyket . Ishi Press . ISBN 978-4-87187-713-8 .
- Pauli, Wolfgang (1981). Relativitetsteori . New York: Dover Publications . ISBN 978-0-486-64152-2 .
- Pauli, Wolfgang; Jung, CG (2001). CA Meier (red.). Atom och arketyp, Pauli/Jung-breven, 1932–1958 . Princeton, NJ: Princeton University Press . ISBN 978-0-691012-07-0 .
Vidare läsning
- Enz, Charles P. (2002). Ingen tid att vara kort: A Scientific Biography of Wolfgang Pauli . Oxford Univ. Tryck.
- Enz, Charles P. (1995). "Rationales und Irrationales im Leben Wolfgang Paulis". I H. Atmanspacher; et al. (red.). Der Pauli-Jung-Dialog . Berlin: Springer-Verlag .
- Fischer, Ernst Peter (2004). Brücken zum Kosmos. Wolfgang Pauli – Denkstoffe und Nachtträume zwischen Kernphysik und Weltharmonie . Libelle. ISBN 978-3-909081-44-8 .
- Gieser, Suzanne (2005). Den innersta kärnan. Djuppsykologi och kvantfysik. Wolfgang Paulis dialog med CG Jung . Springer Verlag.
- Jung, CG (1980). Psykologi och alkemi . Princeton, New Jersey: Princeton Univ. Tryck.
- Keve, Tom (2000). Triad: fysikerna, analytikerna, kabbalisterna . London: Rosenberger & Krausz.
- Lindorff, David (1994). Pauli och Jung: Mötet mellan två stora sinnen . Quest böcker .
- Pais, Abraham (2000). Vetenskapens geni . Oxford: Oxford University Press . ISBN 978-0-19-850614-0 .
- Enz, P.; von Meyenn, Karl, red. (1994). Wolfgang Pauli – Skrifter om fysik och filosofi . Översatt av Schlapp, Robert. Berlin: Springer Verlag. ISBN 978-3-540-56859-9 .
- Laurikainen, KV (1988). Beyond the Atom – The Philosophical Thought of Wolfgang Pauli . Berlin: Springer Verlag. ISBN 978-0-387-19456-1 .
- Casimir, HBG (1983). Haphazard Reality: Half a Century of Science . New York: Harper & Row . ISBN 978-0-06-015028-0 .
- Casimir, HBG (1992). Verklighetens tålighet: En halv eeuw naturkunde . Amsterdam: Meulenhof. ISBN 978-90-290-9709-3 .
- Miller, Arthur I. (2009). Dechiffrera det kosmiska numret: The Strange Friendship of Wolfgang Pauli and Carl Jung . New York: WW Norton & Co. ISBN 978-0-393-06532-9 .
- Remo, F. Roth: Världsjälens återkomst, Wolfgang Pauli, CG Jung och den psykofysiska verklighetens utmaning [unus mundus], Del 1: Jättarnas strid . Pari Publishing, 2011, ISBN 978-88-95604-12-1 .
- Remo, F. Roth: Världsjälens återkomst, Wolfgang Pauli, CG Jung och utmaningen med psykofysisk verklighet [unus mundus], Del 2: En psykofysisk teori . Pari Publishing, 2012, ISBN 978-88-95604-16-9 .
externa länkar
- Publikationer av och om Wolfgang Pauli i katalogen Helveticat för det schweiziska nationalbiblioteket
- Wolfgang Pauli på Nobelprize.org
- Pauli bio vid University of St Andrews, Skottland
- Wolfgang Pauli biografi på "Nobelpristagare"
- Wolfgang Pauli, Carl Jung och Marie-Louise von Franz
- Virtuell genomgångsutställning om Paulis liv och tider
- Kommenterad bibliografi för Wolfgang Pauli från Alsos Digital Library for Nuclear Issues
- Pauli Arkiv på CERN Document Server
- Virtuell utställning på ETH-Bibliothek, Zürich
- Nyckeldeltagare: Wolfgang Pauli – Linus Pauling and the Nature of the Chemical Bond: A Documentary History
- Paulis brev (december 1930) , hypotesen om neutrinon (online och analyserad, för engelsk version klicka på "Télécharger")
- Pauli uteslutningsprincip med Melvyn Bragg , Frank Close , Michela Massimi , Graham Farmelo "In Our Time 6 April 2017"
| Internationell | |
|---|---|
| Nationell | |
| Akademiker | |
| människor | |
| Övrig | |
- 1900 födslar
- 1958 dödsfall
- Österrikiska fysiker från 1900-talet
- Akademisk personal vid ETH Zürich
- Akademisk personal vid universitetet i Göttingen
- Akademisk personal vid universitetet i Hamburg
- österrikiska nobelpristagare
- österrikisk-ungerska nobelpristagare
- Carl Jung
- Dödsfall i cancer i Schweiz
- Dödsfall i bukspottkörtelcancer
- Utländska medlemmar av Royal Society
- Institutet för avancerade studier gästforskare
- judiska amerikanska fysiker
- Judiska emigranter från Österrike till USA efter Anschluss
- judiska fysiker
- Vinnare av Lorentz-medalj
- Medlemmar av Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences
- Ledamöter av Kungliga Vetenskapsakademien
- Naturaliserade medborgare i Schweiz
- Nobelpristagare i fysik
- Kvantfysiker
- Mottagare av Matteucci-medaljen
- Forskare från Wien
- schweiziska nobelpristagare
- Teoretiska fysiker
- Termodynamiker
- Vinnare av Max Planck-medaljen