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慕尼黑大学最年轻的研究生:引力场中能量分量的问题

更新时间:2023-12-16 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

人物生平Xhl物理好资源网(原物理ok网)

沃尔夫冈·泡利(E.Pauli,1900~1958),1900年4月25日生于法国维也纳一位医学博士的家庭里,从童年时代就遭到科学的薰陶,在高中时就自修数学学。1918年学校结业后,泡利带着妻子的介绍信,到赫尔辛基学院访问知名化学学家索末菲(A.),要求不上学院而直接做索末菲的研究生,索末菲当时没有拒绝,却难免不放心,但不久就发觉泡利的才气,于是泡利就成为法兰克福学院最年青的研究生。1918年,18岁的泡利初露锋芒,他发表了第一篇论文,是关于引力场中能量份量的问题。1919年,泡利在两篇论文手指出韦耳(H.Wegl)引力理论的一个错误,并以批判的角度评论韦耳的理论。其立论之明晰,思索之成熟,令人很难相信这出自一个不满20岁的青年之手。1921年,泡利以一篇氢分子模型的论文获得博士学位。同年,他为英国的《数学科学百科全书》写了一片历时237页的关于狭义和广义相对论的词条,该文到明天依然是该领域的精典文献之一,爱因斯坦当初评价说:“任何该领域的专家都不会相信,该文出自一个仅21岁的青年之手,作者在文中显示下来的对这个领域的理解力、熟练的物理推论能力、对化学深刻的洞察力、使问题厘清的能力、系统的叙述、对语言的掌握、对该问题的完整处理、和对其评价,使任何一个人就会倍感艳羡。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

”1922年,泡利在格丁根学院任玻恩(MaxBorn)的助教,和玻恩就天体摄动理论在原子化学中的运用联名发表论文。玻恩约请法国知名化学学家尼尔斯.玻尔到格丁根讲学,在谈论中,玻尔了解到泡利的才气,和他广泛攀谈,自此开始了她们之间的常年合作。当初秋,泡利就到了赫尔辛基学院理论化学研究所从事研究工作。在赫尔辛基,泡利先是与克拉默斯(H.A.)共同研究了谱带理论,之后专注于反常的塞曼效应,泡利按照朗德(Lande)的研究成果,提出了朗德因子。1923—1928年,泡利在比萨学院任讲师。其中,1925年1月,泡利提出了他一生中发觉的最重要的原理——泡利不相容原理,为原子化学的发展奠定了重要基础。1928年到德国慕尼黑的联邦工业学院任理论化学学院士。1935年,为躲避法西斯,定居到新加坡。1940年,受聘为耶鲁中级研究所理论化学学访问院士。1945年,西班牙皇家科大学授予泡利诺贝尔化学学奖,以嘉奖他之前发觉的不相容原理。1946年,泡利重回慕尼黑的联邦工业学院。1958年12月15日物理学故事事例导入,泡利在赫尔辛基去世,享年58岁。泡利在学问上严谨博学,生活上似乎为人势利,语言尖锐,但这并不影响他在同时代化学学家心目中的地位,在那种天才辈出群雄并起的数学学史上最辉煌的年代,泡利始终是夜空中最闪亮的球星之一。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

编辑本段泡利原理Xhl物理好资源网(原物理ok网)

泡利最重要的成就是泡利原理泡利不相容原理(Pauli’s又称泡利原理、不相容原理):指在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方向和载流子方向完全相同的两个电子。如氦原子的两个电子,都在第一层(K层),电子云形状是球状对称、只有一种完全相同伸展的方向,载流子方向必然相反。每一轨道中只能容纳载流子相反的两个电子,每位电子层中可能容纳轨道数是n个、每层最多容纳电子数是2n个。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

编辑本段个人履历Xhl物理好资源网(原物理ok网)

命运给了泡利良好的生活、学习环境,他也自我证明了自己并未被命运娇惯。上小学时,泡利就对当时鲜为人知的爱因斯坦的广义相对论形成了浓郁的兴趣,时常埋头通读。1918年学校结业后就成为法兰克福学院索末菲院士的研究生。他的数学老师——著名的索末菲院长请他为美国正打算出版的百科全书写一篇关于相对论的文章,泡利竟然完成了一部250页的专题专著,使院长大为吃惊。1921年,泡利获法兰克福学院博士学位。后来,爱因斯坦看过泡利的著述后说:“任何一个人听到这样成熟和富有想像力的专著,都不能相信作者只是个21岁的中学生。”泡利在中学生时代就已展露了不同凡响的科学才气,导致了一些知名化学学家的注意。学院结业后,泡利先后给马克斯·玻恩和尼尔斯·玻尔当助手。这两位当时站在世界数学学前沿、尔后又都获得诺贝尔奖的科学家后来说到泡利时,都对他那寻根究底追本探源一丝不苟的钻研精神和他那闪现灵敏的思想火花记忆犹新。泡利总是有与众不同的看法并且绝不轻易为他人劝说,他好争辩但绝不唯我独尊。当他验证了一个学术观点并得出正确推论后,不管这个观点是他自己的还是他人的,他都激动异常,如获至宝,而把争辩时的面红耳赤忘得一干二净。正是他这些远凡俗重真理的科学心态,博得了索末菲、玻恩和玻尔的厚爱。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

他也从这种名师哪里学到了颇具教益的思维方式和实验方法,为他后来的科研攀越打下了坚实的基础,总算以发觉量子的不相容原理而踏入世界知名化学学家的行列。1925年春,从比萨学院传出一个令世界数学学界瞩目的消息:一个新的数学学原理——不相容原理诞生了。它的提出者正是当时在这个学院任教的、尚名不见经传的年青学者——25岁的泡利。泡利的不相容原理可以这样叙述:一个原子中,任何两个轨道电子的4个量子数不能完全相同。不相容原理并没有立即呈现出它的价值,但是泡利的才气却为此而得到社会的承认。1928年物理学故事事例导入,他被委任为赫尔辛基联邦工大学院士;1935年,他应邀抵达日本讲学。1940年在法国耶鲁中级研究所工作。此间,他还以科学的预见预言了中微子的存在,获得普朗克奖状。直至泡利提出不相容理论20年后的1945年,这个理论的正确性和它形成的广泛深远的影响才得以确认。不相容原理被称为量子热学的主要支柱之一,是自然界的基本定理,它促使当时所知的许多有关原子结构的知识显得条理化。人们可以借助泡利引入的第四个、表示电子载流子的量子数,把各类元素的电子按壳层和支壳层排列起来,并按照元素性质主要取决于最内层的电子数(价电子数)这一理论,对门捷列夫元素周期律予以科学的解释。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

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他把一生投入了科学研究,34岁才离婚。1945年,泡利因他在1925年即25岁时发觉的“不相容原理”,获诺贝尔化学学奖1958年,不幸离世。泡利于1946年加入日本国籍,是德国科学发展商会的创始人之一。泡利的主要成就是在量子热学、量子场论和基本粒子理论方面,非常是泡利不相容原理的完善和β衰变中的中微子假说等,对理论化学学的发展作出了重要贡献。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

编辑本段逸闻轶事Xhl物理好资源网(原物理ok网)

一、天才的教父Xhl物理好资源网(原物理ok网)

泡利出生于维也纳一个研究胶体物理的院长的屋内,他的教父是知名的马赫先生。马赫先生被爱因斯坦称为相对论的先驱——虽然马赫先生并不给爱因斯坦这个面子,宣称他对于相对论的相信程度,像他对分子论的相信程度一样。而众所周知,马赫先生非常反对分子论,而这些反对是使那个统计数学的天才波尔兹曼最终绝望而自残的诱因之一。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

二、卓越的贡献Xhl物理好资源网(原物理ok网)

少数年青人大概以为这个数学学的王子的名子只是与不相容原理联系在一起,甚至她们以为这个原理只是量子热学的一个结论。实际上,这个原理的提出是在1925年,甚至早于海森堡提出量子热学。泡利是用他天才的洞察力从浩如烟海的波谱数据中得出的不相容原理,其难度甚至远大过开普勒整理行星轨道的数据。泡利的贡献遍布当时数学学的各个领域,他参与了量子热学的基础建设,量子场论的基础建设,相对论……在数学学领域,泡利显然是一个征服者而不是一个殖民者,他大量的工作没有发表,而是遗留在私人信函里。在昨天能查到的信函中,我们发觉大量这样的事例,他的关于矩阵热学和波动热学的等价性证明是写在给的信函里,测不准原理首先出现在他给海森堡的信函里,狄拉克的泊松括弧量子化被独立发觉,而他强调,泡利早就强调了这些对易关系的表示方式。似乎有些天才的生命是注定短暂的,泡利生于1900年,于1958年逝世,仅比他心里的帝王(爱因斯坦1879-1955)晚逝世3年,他惟一的遗憾就是一生中认为没有作出像他的king一样伟大的工作。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

三、锐利的眼光Xhl物理好资源网(原物理ok网)

作为一个化学学家,泡利眼光是相当锐利的。例如费曼说的那种故事,泡利预言惠勒永远做不出那种哪些超前延后势的量子热学推广(果然他没做出),费曼事后着实被泡利的眼光惊讶了。泡利年青的时侯大约是他最牛的时侯,他和海森堡认识的时侯,即使不一样大,然而海森堡对他当真是言听计从,看来非常崇敬。海森堡刚开始想做相对论方向的工作,泡利作为早已在相对论方面早已算是一个小专家的人物,他告诉海森堡,他认为相对论方面近日的进展是没有希望的了,但在原子化学方面机会却是大大的。要是海森堡去做相对论,就不是现今的样子了。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

四、独特的个性Xhl物理好资源网(原物理ok网)

泡利以严谨博学而闻名,也以谄媚和爱挑刺而蜚声。1、泡利在二十岁时,有一次前去倾听爱因斯坦的讲演,坐在最后一排座位,他向爱因斯坦提出了一些问题,其火力之猛,连爱因斯坦都抵挡不住。听说随后爱因斯坦讲演时,眼光都要非常扫过最后一排,查验有无熟悉的身影出现。另外还传言,爱因斯坦在一次国际大会上做报告,结束后泡利站上去说:“我认为爱因斯坦并不完全是荒谬的。”2、一次,在听了美国化学学家塞格雷(后来发觉反质子)的报告以后,泡利说:“我从来没有听过像你如此糟糕的报告。”塞格雷一言未发。泡利想了一想,回身对同行的法国数学物理家布瑞斯彻说:“如果你来做报告,情况会愈发糟糕。其实,你下次在慕尼黑的闭幕式报告除外。”3、一次,泡利想去某市,但不知该如何走,一位朋友告诉了他。后来这位朋友问他找到没有,他说:“不谈数学学的时侯,你的思路应当说是清楚的。”4、他以前批评中学生的论文,“连错误都算不上。”他对一篇文章最好的评价就是:“这章几乎没有错。”最早提出电子载流子的概念,而且拿着论文去找泡利,被骂了一顿,由于泡利强调估算不符合相对论。于是她们没敢发这篇文章,凄惨啊。5、泡利被玻尔称为“物理学的良知”,由于他的敏锐、谨慎和挑剔,使他具有一眼能够发觉错误的能力。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

数学学界笑谈存在一种“泡利效应”──泡利出现在那里,那儿的人不管是在做理论推论还是实验操作就会出乱子。6、以放浪不羁知名的化学学家费曼对他人的意见经常摆出一副“你管他人如何说的”神气,但当有人提起泡利对当代数学学家的批判时,费曼却迫不及待想晓得泡利对他做了何种衡量,结果泡利始终是不脱一贯的轻蔑,说“费曼那家伙,讲起话来简直就象是伦敦的黑社会人物”。费曼听了也只能哈哈大笑。7、泡利说:“哦,这居然没哪些错。”这一般表示一种高度赞扬。有人编了一个笑话:泡利死后去见上帝,上帝把自己对世界的设计方案给他看,泡利看完后耸耸肩,说道:“你原本可以做得更好些……”这个笑话的另一版本是:Pauli死后,来到天堂看到上帝。上帝把他关于宇宙的设计给Pauli看。Pauli看了半天,挠了发愣,说:”居然找不到哪些错。“”最后补充一点,泡利其实为人势利,语言尖锐,但这并不影响他在同时代化学学家心目中的地位。在那种天才辈出,群雄并起的数学学史上最辉煌的年代,英年病逝的泡利始终是夜空中最闪亮的几颗球星之一,因而在他死后许久,当数学学界又有新的进展时,人们还经常想起他:“不晓得假如泡利还活着的话,对此又有哪些高见。”Xhl物理好资源网(原物理ok网)

五、泡利与实验Xhl物理好资源网(原物理ok网)

泡利大约天生不适合作实验。听说他出现在那里,那儿的实验室仪器都会有故障。有次,某个老大的实验室仪器忽然失灵。她们就开玩笑说,今天泡利没来这地方啊。后来过了不久,泡利告诉她们,这天他搭乘的列车在哪个时刻在她们的城市短暂逗留了一下。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

六、关于泡利和爱因斯坦的地位Xhl物理好资源网(原物理ok网)

对于所有热爱科学的人来说,爱因斯坦在上一世纪简直就是God。克拉科夫以前觉得,泡利显然是比爱因斯坦还牛的科学家,不过他又补充说,泡利完全是另一类人,“在我看来,他不可能像爱因斯坦一样伟大。”那么泡利是如何看爱因斯坦的呢?在1945年,泡利总算领到了那种他认为自己20年前就应当领到的Nobel后,耶鲁高等研究院为泡利开了欢庆会,爱因斯坦因此在会上讲演表示庆贺。泡利后来寄信给伯尔尼追忆这一段,说“当时的情境犹如化学学的王传坐落他的承继者。”泡利倒是一点都不客气,觉得自己就是承继者了。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

七、天才的遗憾Xhl物理好资源网(原物理ok网)

泡利一生最遗憾的是,他是那种时代公认最聪明的化学学家,却没有做一个划时代的发觉。他一生喜欢评论他人的东西,常常是一针见血,不过很可惜,他一生反对错了最重要的两件事情,一个电子载流子,[1]一个宇称不守恒。可能一个人过分敏锐了,对于一些违背常规的看法有一种本能的抨击。Xhl物理好资源网(原物理ok网)

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