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泡利,W.

[拼音]:Paoli

[外文]:Wolfgang Ernst Pauli (1900~1958)

瑞士籍奥地利理论物理学家,1900年4月25日生于维也纳。1918年中学毕业后就成为慕尼黑大学的研究生,导师是A.索末菲。1921年以一篇关于氢分子模型的论文获得博士学位。1922年在格丁根大学任M.玻恩的助教,结识了来该校讲学的N.玻尔。这年秋季到哥本哈根大学理论物理学研究所工作。1923~1928年,在汉堡大学任讲师;1928年到瑞士苏黎世的联邦工业大学任理论物理学教授。1935年为躲避 迫害而到美国,1940年受聘为普林斯顿高级研究院的理论物理学访问教授。由于发现“不相容原理”(后称泡利不相容原理),获得1945年诺贝尔物理学奖。1946年重返苏黎世的联邦工业大学。1958年12月15日在苏黎世逝世。

1921年,索末菲推荐年仅21岁的泡利为《数学科学百科全书》撰写了关于相对论的长篇综述文章。泡利的这篇论著得到了A.爱因斯坦本人的高度赞许,至今还是相对论方面的名著之一。

泡利的博士论文是他在旧量子论方面的最初贡献。他到哥本哈根以后,不久就开始了关于反常塞曼效应的理论探索,通过对精细结构谱项的深入分析,引入了与后来的自旋量子数相对应的量子数;并且在1925年1月间正式提出了不相容原理。这一原理可以表述为:对于完全确定的量子态来说,每一量子态中不可能存在多于一个的粒子。泡利又用(非相对论的)量子力学理论处理了媡/2自旋问题,引入了二分量波函数的概念和著名的泡利自旋矩阵。通过泡利等人对量子场的研究,终于认识到只有自旋为半整数的粒子(即费密子)才受不相容原理的限制,这样就确立了自旋统计关系。

泡利为创立量子力学作出了重要贡献,不仅发表了许多有独创性的论文,而且还提出许多很有创见的批评和见解。他的许多关于量子力学的综述性文章中,最著名的一篇《波动力学的普遍原理》(1933),是量子力学方面的重要文献。

泡利特别重视物理规律的对称性和不变性。早在β衰变中宇称不守恒被确认的前一年,泡利就在E.施温格、G.C.F.吕德斯等人工作的基础上指出了自然规律的洛伦兹协变性必然导致 CPT不变性的成立(见对称性和守恒律)。从20年代末期开始,他把主要精力用于粒子物理学和量子场论的研究方面。他和W.K.海森伯一起在1929年发表了关于场的正则量子化方法的论文,被认为起了开辟道路的作用。

泡利另一个历史性的功绩是中微子概念的提出。为了解释β衰变中放出的电子能量为什么有一个连续谱,他在1930年提出一个假说,认为原子核在β衰变中不仅放出电子,而且还放出一种质量甚小,穿透力甚大的中性粒子。他当时把它叫做“中子”;1932年后,E.费密才把它改称做中微子。泡利这一假说解决了β衰变中角动量和能量不守恒的困难。1933年,费密就根据这种假说提出了他的β衰变理论。随着基本粒子物理学的进展,中微子假说在弱相互作用中的重要性日益显著。此外泡利还在量子场论、固体物理等方面做了很多重要的工作,他关于量子力学的哲学见解,在学术界也有重要的影响。

泡利在青年时期受到E.马赫的很深影响,自称是“反形而上学的后裔”;所发表的关于相对论的论文中,曾经提出“计算中只应出现本质上可以观察的量”的原则。这个原则后来在海森伯创立矩阵力学中体现出来,甚至在整个哥本哈根学派观点的形成中都起了重大的作用。

参考书目

M. Fierz and V. F. Weisskopf, ed.,Theoretical Physics in the Twentieth Century, IntersciencePubl., New York,1960.

J. Mehra, ed.,The Physicist's Conception of nature,D.Reidel Publ., Boston, 1973.

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