著名物理学家缘何被禁止进入实验室?

作者: 颜相宁

来源: 中国科学院半导体研究所

发布日期: 2021-08-18 11:47:58

本文介绍了著名物理学家沃尔夫冈·泡利提出的泡利不相容原理及其在物理学上的贡献,同时也探讨了一个非物理学现象——泡利效应,这一效应描述了泡利在场时实验室出现的超自然现象。

今天要讲的主要内容是以著名的物理学家来命名的著名的非物理学现象——泡利效应。虽然听着“泡利效应”似乎有点物理学的味道,但是这个效应本身,不能说与物理学不太相关,可以说是毫无瓜葛。

泡利是谁?相信接触过原子物理的同学们,对泡利这位学者一定不陌生。因为,估计谁也忘记不了被费米子和泡利不相容原理支配的恐惧。本文的主角就是那位著名的物理学家:沃尔夫冈·泡利。他出生于奥地利一个知识分子家庭,父亲是化学教授;教父是著名的物理学家、哲学家,被爱因斯坦称为“相对论先驱”的恩斯特·马赫。从小被学术氛围中熏陶的泡利,注定将拥有不凡的人生。

1925年1月,25岁的泡利在汉堡大学任教期间,提出了著名的泡利不相容原理,这个理论的内容大概就是在由费米子组成的体系中不可能有两个或两个以上的粒子同时处于相同的单粒子态。泡利不相容原理也为原子物理的发展奠定了重要基础。所以,荣誉可能会迟到,但永远不会缺席。因为泡利不相容原理这一成果,在1945年,泡利终于获得了来自瑞典皇家科学院的诺贝尔物理学奖。

言归正传,今天不讲泡利不相容原理的具体内容,也不讲泡利不相容原理对物理学发展史的贡献,今天要讲的主要内容是一个泡利在非物理领域有广泛影响力的著名现象——泡利效应。而且,据说泡利自己对“泡利效应”也是深信不疑。关于“泡利效应”一词缘何而起,又如何广为人知,我们不得而知。不过,坊间传闻,这一词起源于泡利自己的实验室。

据说,当泡利在实验室的时候,他们实验室总会出现一些“超自然的现象”,比如仪器设备出现莫名其妙的故障,实验出现奇奇怪怪的问题。

接二连三的离奇事件,逐渐“坐实”了泡利效应的威力。以至于泡利的好朋友、实验物理学家奥托·斯特恩曾甚至禁止泡利参观他的实验室,因为他害怕泡利的到来会引发那些超自然的现象。但随后的几件事证明,斯特恩似乎是低估了泡利效应的威力!

有次,哥廷根大学的几间实验室的设备莫名出现了故障,这其中也包括泡利的老朋友、著名的实验物理学家詹姆斯·弗兰克的设备。因为他们认为泡利有充分的不在场证明,弗兰克便在给泡利的信中写到,这次实验室事故和他无关了吧。但是后来,弗兰克收到了泡利的回信后哭笑不得。因为泡利称,通过自己的详细计算,在弗兰克实验室出事故时,自己乘坐的从苏黎世到哥本哈根的火车正巧在哥廷根的火车站台停了一会。

泡利效应的能力似乎已经到了可以实现远距离攻击的地步。

除了在物理学上的遗憾,泡利27岁之后的家庭生活也不那么美丽,这也许也是他有时表现出过于强势自信、对“泡利效应”深信不疑的原因。而关于泡利效应,虽然也许就是巧合的叠加,那些奇怪的传闻也可能和泡利跌宕的个人经历有着难以言说的关联。但不论怎样,泡利仍然是那个时代被公认的最聪明的物理学家之一。

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