求物理学家严肃严谨的例子!
沃尔夫冈·E·泡利(1900 ~ 1958)于1900年4月25日出生于奥地利维也纳的一个医学博士家庭。他从小受科学影响,中学自学物理。1918年高中毕业后,泡利拿着父亲的介绍信去慕尼黑大学拜访著名物理学家A .索末菲,请他做索末菲的研究生,不上大学。索末菲当时没有拒绝,只是难免忐忑不安,但他很快发现了泡利的才华,于是泡利成为慕尼黑大学最年轻的研究生。1918年,18岁的泡利发表了他的第一篇论文,是关于引力场中的能量分量。1919年,泡利在两篇论文中指出了H.Wegl的引力理论中的一个错误,并对H. Wegl的理论进行了批判性的评论。其清晰的论点和成熟的思维,让人很难相信这是一个不到20岁的年轻人写的。1921年,泡利以一篇关于氢的分子模型的论文获得了博士学位。同年,他为《德国数学科学百科全书》撰写了一篇长达237页的关于狭义和广义相对论的词条,该词条至今仍是该领域的经典文献之一。爱因斯坦曾评论说:“任何这方面的专家都不会相信这篇文章是一个只有21岁的年轻人写的。作者对这个领域的了解,娴熟的数学推导能力,对物理的深刻洞察,把问题说清楚的能力,系统的表达,对语言的掌握,对这个问题的完整处理和评价,会让任何人感到羡慕。”1922年,泡利在哥廷根大学担任梅克斯·玻恩的助教,与玻恩共同发表了关于天体微扰理论在原子物理中的应用的论文。玻恩邀请丹麦著名物理学家尼尔斯·玻尔在哥廷根做讲座。在讨论中,玻尔了解到泡利的才华,并与他广泛交谈,开始了他们的长期合作。那年秋天,泡利去了哥本哈根大学理论物理研究所做研究。在哥本哈根,泡利首先和Kramers研究了能带理论,然后重点研究了反常塞曼效应。泡利根据兰德的研究成果提出了兰德因子。从1923到1928,泡利是汉堡大学的讲师。其中,65438年6月至0925年6月65438年,泡利提出了他一生中发现的最重要的原理——泡利不相容原理,为原子物理学的发展奠定了重要基础。从65438年到0928年,他成为瑞士苏黎世联邦理工大学的理论物理学教授。1935年,为躲避法西斯主义,他移居美国。1940年受聘为普林斯顿高等研究院理论物理客座教授。1945年,英国皇家科学瑞典学院授予泡利诺贝尔物理学奖,以表彰他此前发现的不相容原理。1946年,泡利回到苏黎世联邦理工大学。1958 15年2月15日,泡利在苏黎世逝世,享年58岁。泡利治学严谨,学识渊博。虽然他为人刻薄,语言犀利,但这并不影响他在当代物理学家心目中的地位。在物理学史上最辉煌的时代,泡利依然是夜空中最耀眼的巨星之一。
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泡利最重要的成就是泡利不相容原理(也叫泡利不相容原理,排斥原理),意思是原子中不能容纳运动状态相同的电子。一个原子不可能有两个电子具有相同的电子层、电子子层、电子云延伸方向和自旋方向。比如氦原子的两个电子在第一层(K层),电子云的形状是球形对称的,只有一个相同的延伸方向,自旋方向一定相反。每个轨道只能容纳两个自旋相反的电子,每个电子层的可能轨道数为n,每层的最大电子数为2n。
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命运给了泡利一个很好的生活和学习环境,他也证明了自己没有被命运宠坏。中学时,泡利对当时鲜为人知的爱因斯坦广义相对论产生了兴趣,经常埋头研究。1918高中毕业后,成为慕尼黑大学索末菲教授的研究生。他的物理老师,著名的索末菲教授,请他为德国准备出版的百科全书写一篇关于相对论的文章。泡利居然完成了一本250页的专著,让教授大为吃惊。1921年,泡利获得慕尼黑大学博士学位。后来,爱因斯坦读了泡利的作品后说:“任何人看到这样一部成熟而富有想象力的作品,都不能相信作者只是一个21岁的学生。”泡利在学生时代就表现出了杰出的科学才华,引起了一些著名物理学家的注意。大学毕业后,泡利成为梅克斯·玻恩和尼尔斯·玻尔的助手。这两位当时走在世界物理学前沿,后来获得诺贝尔奖的科学家,记住了泡利一丝不苟的研究精神和他闪烁而敏感的思想火花。保利总是有不同的看法,永远不会轻易被别人说服。他喜欢争论,但从不排外。当他验证了一个学术观点,得出了一个正确的结论,不管是自己的还是别人的,他都兴奋得把争论中的红脸忘得一干二净。正是他这种远离世俗、重视真理的科学态度,赢得了索末菲、玻恩和玻尔的喜爱。他还从这些名师那里学到了富有启发性的思维方法和实验技巧,为他后来的科研攀登打下了坚实的基础,并最终通过发现量子不相容原理进入了世界著名物理学家的行列。1925年春天,汉堡大学传来了一个令世界物理学界瞩目的消息:一个新的物理学原理——不相容原理诞生了。是当时在这所大学任教的25岁青年学者泡利提出的。泡利不相容原理可以表述为:在一个原子中,任意两个轨道电子的四个量子数不可能完全相同。不相容原理并没有立即显示出它的价值,但是泡利的才华得到了社会的认可。1928年被任命为苏黎世联邦理工学院教授;1935,应邀赴美讲学。1940就职于普林斯顿高等研究院。在这里,他还以科学的远见预言了中微子的存在,并获得了普朗克奖章。直到1945,泡利提出不相容论20年后,才确认了这一理论的正确性及其广泛而深远的影响。不相容原理,被称为量子力学的主要支柱之一,是自然界的基本定律,它使当时已知的大量关于原子结构的知识有了条理。人们可以利用泡利引入的代表电子自旋的第四量子数,将各种元素的电子按壳层和壳层排列,根据元素的性质主要取决于最外层电子数(价电子数)的理论,对门捷列夫的元素周期律作出科学的解释。他一生致力于科学研究,直到34岁才结婚。1945年,泡利因在25岁时发现“不相容原理”而获得诺贝尔物理学奖,不幸逝世。泡利于1946成为美国公民,是美国科学发展协会的创始人之一。泡利的主要成就在量子力学、量子场论和基本粒子理论,特别是泡利不相容原理和β衰变中微子假说的建立,为理论物理的发展做出了重要贡献。
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第一,天才教父
泡利出生在维也纳一个研究胶体化学的教授家里。他的教父就是大名鼎鼎的马赫先生。马赫先生被爱因斯坦称为相对论的开创者——虽然马赫先生并没有给爱因斯坦这个面子,声称他像相信分子理论一样相信相对论。众所周知,马赫先生极度反对分子理论,而这种反对也是统计物理天才玻尔兹曼最终绝望自杀的原因之一。
第二,突出贡献
少数年轻人认为物理学王子的名字只和不相容原理联系在一起,甚至他们认为这个原理只是量子力学的一个推论。其实这个原理在1925年就提出来了,甚至比海森堡提出量子力学还要早。泡利是以他天才的洞察力从海量光谱数据中得出的不相容原理,比开普勒整理行星轨道数据还要难。泡利的贡献涵盖了当时物理学的所有领域。他参与了量子力学、量子场论和相对论的基础建设...在物理学领域,泡利似乎是一个征服者而不是殖民者,他的大量工作没有发表,而是留在私人信件中。在今天可以找到的信件中,我们发现了大量这样的例子。他的矩阵力学和波动力学的等价证明写在给乔丹的信中。测不准原理首次出现在他给海森堡的信中。狄拉克的泊松括号量子化是亨德里克·克拉默斯独立发现的,他指出泡利已经指出了互易的这种表示方法。也许有些天才的一生注定是短暂的。泡利生于1900,死于1958,只比他心中的皇帝(爱因斯坦1879-1955)晚三年。他唯一的遗憾是他一生中没有做得像他的国王一样伟大。
第三,锐利的目光
作为一名物理学家,泡利眼光敏锐。比如在费曼的故事里,泡利预言惠勒永远无法概括高级延迟势的量子力学(不出所料,他没有),费曼事后真的被泡利的眼神震惊了。泡利年轻的时候可能是最棒的。当他遇到海森堡时,虽然不是同龄人,但海森堡真的很顺从他,似乎很崇拜他。海森堡只是想朝着相对论的方向努力。已经是相对论小专家的泡利告诉海森堡,他觉得最近相对论的进展无望,但是原子物理的机会很大。如果海森堡做了相对论,就不会是现在这样了。
第四,独特的个性
泡利以严谨博学著称,也以犀利挑剔著称。1.泡利二十岁的时候,有一次去听爱因斯坦演讲,坐在最后一排座位。他问了爱因斯坦一些问题,火力之猛,连爱因斯坦都受不了。据说爱因斯坦演讲的时候,眼睛要特别扫过最后一排,看看有没有熟悉的身影。还有传言说爱因斯坦在一次国际会议上做了报告。之后,泡利站起来说:“我不认为爱因斯坦是完全愚蠢的。”2.有一次,泡利听了意大利物理学家塞格雷(后来发现了反质子)的报告后说:“我从来没有听过像你这样糟糕的报告。”塞格雷什么也没说。泡利想了一会儿,然后转向他的同事、瑞士物理化学家布雷斯彻说:“如果你做报告,情况会更糟。当然,除了你上次在苏黎世的开场白。”3.有一次,保利想去一个地方,但是他不知道怎么去。一个同事告诉他。后来同事问他有没有找到。他说:“不谈物理的时候,思路要清晰。”4.他曾经批评过学生的论文。“连失误都不算。”他对一篇文章最好的评价是:“这一章几乎没有错。”克罗尼格首先提出了电子自旋的概念,但他拿着论文去见泡利,被骂了,因为泡利指出计算不符合相对论。所以他们不敢发表这篇文章,很悲剧。5.泡利被玻尔称为“物理学的良心”,因为他的敏锐、谨慎和批判,使他一眼就能发现错误。物理学界有一种“泡利效应”——泡利出现的地方,那里的人无论是做理论推导还是实验操作都会出错。6.以放荡不羁著称的物理学家费曼对别人的看法经常摆出一副“你在乎别人怎么说”的样子,但当有人提到泡利对当代物理学家的批评时,费曼就迫不及待地想知道泡利对他做出了什么样的判断。结果泡利还是总是犀利的说“费曼,那家伙说话像纽约的混混”。费曼只能笑。7.泡利说:“哦,这没有错。”这通常表现出高度的认同。有人编了一个笑话:泡利死后去见上帝,上帝给他看了自己对世界的设计方案。泡利看完后耸耸肩说:“你本来可以做得更好的……”这个笑话的另一个版本是:泡利死后去天堂见上帝。上帝向泡利展示了他对宇宙的设计。泡利看了半天,挠了挠头说:“我找不出毛病。”最后,泡利虽然刻薄尖酸,但这并不影响他在当代物理学家心目中的地位。在物理学史上最辉煌的时代,人才辈出,英年早逝的泡利依然是夜空中最耀眼的明星之一,以至于在他去世很久以后,当物理学界有了新的进展时,人们常常会想起他:“不知道泡利是否还活着,你怎么看?”
泡利和实验
保利可能生来就不适合合作实验。据说无论他出现在哪里,那里的实验室仪器都会出故障。有一次,一个老板的实验室仪器突然失灵了。他们开玩笑说保利今天没来。后来过了没多久,泡利告诉他们,那天他乘坐的火车在那一刻在他们的城市短暂停留。
六、关于泡利和爱因斯坦的地位。
对于所有热爱科学的人来说,爱因斯坦在上个世纪简直就是上帝。波恩曾经认为泡利可能是比爱因斯坦更好的科学家,但他补充说,泡利是完全不同的一种人。"在我看来,他不可能像爱因斯坦那样伟大。"那么泡利是怎么看待爱因斯坦的呢?1945年,泡利终于拿到了他认为自己20年前就应该拿到的诺贝尔之后,普林斯顿高等研究院为泡利举办了庆祝会,爱因斯坦在会上发表了演讲向他表示祝贺。泡利后来写信给波恩回忆这段话,说“当时的情景是物理学的王力可传在他的继任者身上。”保利一点也不客气,以为自己是接班人。
七、天才的遗憾
泡利一生最遗憾的是,他被公认为那个时代最聪明的物理学家,却没有做出划时代的发现。他一生喜欢评论别人的东西,经常一针见血,但很不幸,他反对了他一生中最重要的两件事,一个电子自旋,和[1]一个宇称不守恒。可能是一个人过于敏锐,对一些不合常规的想法有一种本能的抵触。