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让泡利敬重的三个半物理学家

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2017-04-03 11:28

正文

沃尔夫冈•泡利(Wolfgang E.Pauli,1900—1958),美籍奥地利物理学家,对相对论及量子力学都有杰出贡献。1924年发现“泡利不相容原理”,1930年提出了中微子假设,1945年因“泡利不相容原理”获诺贝尔物理学奖。



泡利以严谨博学而著称,也以尖刻和爱挑刺而闻名。是否也有让他敬重的物理学家昵?答案是肯定的,但人数不多,可以列出的有三个半。本文介绍的是:让泡利敬重的三个半物理学家


 


能让泡利敬重的物理学家肯定有,但人数不多,可以列出的有三个半。


“敬重”一词对泡利和对别人有一定差别,对泡利来说,它的“定义”是这样的:


从不批评=极度敬重

偶尔批评=比较敬重

偶尔表扬=有点敬重

狠狠批评=正常朋友

 

那“半个”指的是海森伯。海森伯其实是泡利的师弟(年龄也比泡利略小)。尽管辈分不高,但早在1924年,在海森伯尚未完成任何重大工作时,泡利就已对他刮目相看。当时人们正被复杂元素的光谱问题搞得焦头烂额,泡利在给玻尔的一封信中将几乎所有物理学家都损了一通,说他们可以分为两类,一类是先用半量子数算一遍,如果不行就改用整量子数;另一类是先用整量子数算一遍,如果不行就改用半量子数。但他特意加了一个注释:“我不把海森伯包括在内,他更有头脑。”泡利的遗孀在泡利去世后接受一位科学史学家采访时,也曾回忆说泡利对海森伯的物理直觉有很深的敬意,认为那种直觉“盖过了所有的反对理由”。

 


泡利与海森伯(左)

 

当然,泡利与海森伯也闹过别扭,在20世纪50年代,他们两人曾合作发展过一种非线性旋量理论(那是海森伯版的“统一场论”)。但泡利后来不仅退出了合作,而且对海森伯进行了公开而尖刻的批评。杨振宁曾回忆过1958年夏天他们在日内瓦国际高能物理会议上的争论,他说:“这是我从来没有见到过的,两个重要的物理学家当众这样不留情面地互相攻击。”但是,在同年秋天,泡利却告诉海森伯:“你必须把这项工作推进下去,你总是有正确的直觉。”当然,那段时间泡利的情绪和健康都已不太稳定(那年的12月15日,他就离开了人世),对他那段时间的言论也许不宜做太多解读。不过在与泡利年纪相仿的物理学家中,从未有第二个人从他那里得到过如此高的评价,因此海森伯这“半个人”的地位应该是很稳固的——或者说是“测得准”的。

 

还有那三个是谁呢?


爱因斯坦算一位。虽然在有关泡利的故事中,不乏拿爱因斯坦垫背的,比如关于泡利指出爱因斯坦错误的故事,还有一件真实的事情流传较少,当爱因斯坦发表了反对哥本哈根诠释的EPR(EinsteinPodolsky Rosen,EPR)论文之后,泡利在给海森伯的信中曾经调侃道:“假如一个大学生在低年级时提出了这样的反对意见,我会认为他很有头脑,也很有前途。”不过,尽管留下了上述白纸黑字,综合地讲,泡利对爱因斯坦这位20世纪最伟大的物理学家是充满敬意的。泡利和爱因斯坦晚年曾在美国普林斯顿高等研究院共事过。1945年,当泡利获得诺贝尔物理学奖时,普林斯顿的同事们为他举办了一个庆祝会。在会上,爱因斯坦出人意料地发表了简短的祝贺。泡利对来自爱因斯坦的这份祝贺极为珍视。几年后,爱因斯坦70岁生日时,泡利在给爱因斯坦的信中这样写道:


您的70岁生日给了我一个愉快的机会,在向您表示由衷祝贺的同时,告诉您我是多么感激您在普林斯顿给予我的私人友情,以及您1945年12月在研究院庆祝会上的讲话给我留下的记忆有多么难忘。



泡利与爱因斯坦(左)

 

爱因斯坦去世后,泡利在给玻恩的信中,再次提到了爱因斯坦的那次讲话:


这样一位亲切的、父亲般的朋友从此不在了。我永远也不会忘记1945年当我获得诺贝尔奖之后,他在普林斯顿所作的有关我的讲话。那就像一位国王在退位时将我选为了如长子般的继承人。


泡利对爱因斯坦发自内心的敬重,在这些绝无半分调侃的文字中流露得非常清晰。

 

丹麦物理学家玻尔也算一位。在量子理论发展史上,人们对玻尔具体贡献的大小或许有所争议,但几乎无可争议的是,他是一位极富感召力的领袖人物。大多数年轻物理学家对玻尔都非常敬重,其中包括以狂傲著称的朗道。朗道不仅敬重玻尔,而且还很谦虚地向他请教过有什么秘诀能把这么多有才华的年轻人聚集在自己周围(玻尔的回答是:我只是不怕在他们面前暴露自己的愚蠢。不过据说朗道向别人转述这一回答时,把“暴露自己的愚蠢”错说成了极具朗道特色的“暴露他们的愚蠢”)。


作为哥本哈根学派的铁杆成员,泡利跟玻尔的关系也是非常密切的。1922年,玻尔在哥廷根做了一系列演讲,由此结识了海森伯和泡利。演讲后泡利在给玻尔的信中表示:“非常感谢您在哥廷根时那样亲切地让我了解到最广泛的问题,那对我来说有着无可估量的益处。”二十多年后,在回忆自己的科学生涯时,泡利再次表达了对玻尔的敬意,他说:“我科学生涯的一个新阶段始于我第一次遇见尼尔斯·玻尔。



泡利与玻尔(右)正在玩转陀螺

 

关于泡利对玻尔的敬意,还有一个很有趣的例子。泡利曾把玻尔的弟子,比利时物理学家罗森菲尔德戏称为“教皇的唱诗童子”。但事实上,在玻尔这位“教皇”面前,泡利本人也时常表现得像一位试图博取疼爱的孩子。1924年底,在讨论元素光谱时,泡利给玻尔的信件中居然出现了这样的文字:“如果我的胡思乱想居然真能使您又亲自关心起多电子原子的问题来.那我就将是世界上最快乐的人了。”世上能让泡利以如此语气写信的人,恐怕只有玻尔了。


不过,泡利和玻尔在多数观点上虽可算是同气连枝(与“站在了历史的错误一面”的爱因斯坦不同),但玻尔也免不了要受泡利的批评,比如玻尔那短命的BKS(BohrKramers Slater,BKS)理论,就因为放弃了严格意义下的能量守恒定律而遭到了泡利的批评。后来当美国物理学家康普顿等人用实验否决了BKS理论后,玻尔在给同事的信里承认,泡利“长期以来就是对我们的‘哥本哈根叛乱’不表同情的。”


那么,在与泡利有深交的物理学家之中,有没有从未受过泡利批评——让泡利“极度敬重”的呢?仅有一位,那就是泡利的导师索末菲。事实上,泡利不仅从未批评过索末菲,甚至终其一生都在索末菲面前谨守着弟子礼仪。哪怕当他成为极有声望的物理学家之后,只要索末菲走进他的屋子。泡利就会立刻站起,甚至鞠躬行礼。他的这种乖顺的举止常常让他的那些习惯了受严厉批评的弟子们感到有趣。对此,奥地利物理学家韦斯科夫在其自传中有过记述:


有一个人泡利对他的反应是不同的。当阿诺德·索末菲——泡利以前的导师——来到苏黎世访问时,一切就都变成了“是,枢密顾问先生,是,那是最有趣的,虽然我也许会倾向于稍稍不同的表述。我可不可以这样来表述?”对于太经常成为他霸气牺牲品的我们来说,看到这样一个规规矩矩、富有礼貌,恭恭敬敬的泡利是一件很爽的事情。



泡利与索末菲(左)


关于泡利对索末菲的敬重,除外人的观感外,还可以举出泡利本人的文字。索末菲70岁生日临近时,泡利开始撰写一篇索末菲感兴趣的文章。为了让文章能恰好完成于索末菲生日当天,泡利将完稿日期推延了几天。但擅自推延索末菲喜欢的文章是有风险的,万一老爷子生气怎么办?于是他给索末菲写了一封安慰信:


您紧皱的眉头总是让我深感敬畏。自从1918年我第一次见到您以来,一个深藏的秘密无疑就是,为什么只有您能成功地让我感到敬畏。这个秘密毫无疑问是很多人都想从您那儿细细挖掘的,尤其是我后来的老板,包括玻尔先生。


事实上,不仅泡利如此。索末菲所有的学生在他面前都保持着恭敬的礼节,而索末菲本人似乎也很喜欢这种礼节。这种老派的德国礼仪曾让一些美国物理学家不以为然。比如美国氢弹之父泰勒就表示不太喜欢索末菲,原因就是他太重礼仪。他说,美国物理学家冯弗莱克年轻时曾经见过索末菲。第一次见到时,他打招呼说:“早上好,索末菲先生”,索末菲基本未予理会;第二次见到时,他打招呼说:“早上好,教授先生”,索末菲只是淡淡地笑了笑;直到后来当他说:“早上好,枢密顾问先生”时,索末菲才赞许地回答说:“你的德语进步很快啊。”


索末菲的学生之中,有六人获得过诺贝尔奖,几十人成为第一流的教授,他们的名字足可铺成一条20世纪物理学的星光大道。索末菲本人虽从未得过诺贝尔奖,却是一位无冕之王,是物理史上最伟大的教师之一,他在让泡利敬重的物理学家中拔得头筹是实至名归的。



本文节选自《现代物理知识》第24卷第4期《让泡利敬重的三个半物理学家》,略有删节和修改。经授权转载自中科院高能所微信公众号,更多精彩请进入下方传送门。

编辑:huashan


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