历史上的今天 > 1900年4月25日,奥地利量子物理学先驱包立诞辰

Pauli, Wolfgang (1900-1958)

  包立诞辰(Wolfgang Pauli, 1900-1958)

  就在普朗克首创量子说的这一年,包立诞生于奥地利。这位天才型的物理学家不到25岁就提出「包立不相容原理」,因而也跻身量子力学的奠基者之一。

  他的天才从他18岁高中毕业那年,就写出一篇关于广义相对论的论文可见一斑;尤其此时距离爱因斯坦发表广义相对论也才不过三年。他进了慕尼黑大学,没念大学就直接当著名的物理学家索末菲(A. Sommerfeld)的研究生,21岁就以氢分子的量子理论取得博士学位。同年,索末菲请他帮忙审查《数学科学百科全书》中有关相对论的词条,结果他竟交出一篇多达237页的专文,获得爱因斯坦的特别赞许。

  当时的量子理论无法解释某种原子光谱的奇特现象,包立研究后,于1924年底主张电子除了已知的三种量子数之外,还有第四种量子数,而且只允许有两种数值;这个全新的量子数在第二年被三位物理学家确认就是现今所称的「自旋」。包立指出两个电子不能有相同的量子态(由四种量子数定义),因此同一轨域最多只能有两个自旋彼此相反的电子;若有更多电子只能往更外层轨域扩展。感谢包立这个「不相容原理」,我们才能站在地板上,不会往下陷进去。

  「包立不相容原理」可以完美解释物质的原子结构与化学作用。他所引入的「自旋」这个量子数,后来更成为粒子物理标准模型中将所有粒子区分为两类的依据──整数自旋的是波色子,其它是费米子;所有费米子都遵守「包立不相容原理」,波色子则否。包立因而获颁1945年的诺贝尔物理奖。

  1930年包立在思考β衰变的问题时,还率先预测必定存在质量极小的中性粒子。结果直到1956年微中子才被发现确认。

  包立是有名的完美主义者,对于别人论点的差错总是言词尖锐地当面指正,不论对象是谁。他常用「完全错误」批评有错误的论点,不过这还不是最差的评语,对于那些他认为不够格的论文,他会讥讽「甚至连错误都称不上(Not even wrong)」,因为科学至少要能被否证。而他所给的最好评语就只是「竟然没什么错」。

  包立虽然话语尖酸、不留情面,但这毫不影响他在同侪心目中的地位,因为这代表他总是给出最严格、最真实的意见。因此在他因胰腺癌而于58岁病逝后,每当出现新理论或新发现,大家仍不免要想:若是包立还在的话,不知会有什么高见……。

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