这个毒舌的“仪器杀手”改变了物理学

作者: 徐文慧

来源: 科研圈

发布日期: 2018-12-16 13:10:48

本文介绍了20世纪初量子力学黄金年代的大师泡利,他提出的不相容原理对物理学产生了深远影响,并以其毒舌和神秘的实验设备破坏能力闻名。文章详细描述了泡利的学术生涯、主要贡献以及他的个性特点。

20世纪初堪称量子力学的黄金年代,大师云集,泡利就是其中一位。泡利提出的不相容原理为探索物质结构指明了新的方向,如今已经被写进高中课本;他的“毒舌”属性和弄坏实验设备的神秘能力也被物理爱好者们津津乐道。

沃尔夫冈·恩斯特·泡利出生在1900年,量子论诞生的年份。他的父亲沃尔夫冈·约瑟夫·泡利是一位化学家,在维也纳大学任教;他的中间名“恩斯特”来自于教父恩斯特·马赫,一位物理学家兼哲学家。得益于这样的家庭背景和维也纳当时良好的教育条件,泡利中学就开始读爱因斯坦的相对论,高中的时候甚至独立完成了3篇关于广义相对论研究的论文,受到其他物理学家的广泛关注和好评。

18岁那年,泡利拿着父亲的介绍信,只身一人前往德国慕尼黑大学,找到著名的物理学家阿诺德·索末菲,说要做他的研究生。这在慕尼黑大学是从未有过的——一个高中生凭着自己父亲的介绍信,就能跳过大学的基础学习阶段直接做教授的研究生?索末菲并没有直接答应或是拒绝他的请求,而是决定先相处一段时间。随后,他真实地感受到了泡利的天才之处,于是破格招收了泡利。

泡利只用了三年时间就读完了博士学位,这是学校允许的最短的时间。

泡利最为人熟知的贡献就是提出了泡利不相容原理,当时他二十多岁,在汉堡大学担任讲师。不相容原理指出,在同一个量子系统中,两个全同的费米子不能处于相同的量子态,例如同一轨道上的两个电子不能有相同的自旋。

不相容原理在刚提出来的时候没有引起足够的重视,但是接下来,它解答了很多与原子结构有关的问题,进而催生了自旋理论,为探索物质结构打开了一扇新的大门。到了1945年,泡利因此被授予诺贝尔物理学奖,并且被年迈的爱因斯坦指定为“物理学之王”继承人。

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