우리 대부분이 물리학에서 성취할 수 있는 최선은 단순히 더 깊은 수준에서 오해하는 것입니다.
Wolfgang Ernst Pauli는 오스트리아 출신이며 나중에 미국/스위스 이론 물리학자였고 양자 물리학의 개척자 중 한 명입니다. 1945년 Albert Einstein에 의해 추천된 후, Pauli는 "자연의 새로운 법칙인 배타 원리 또는 Pauli 원리의 발견을 통한 결정적인 기여"로 노벨 물리학상을 받았습니다. 이 발견은 물질의 구조 이론의 기초인 스핀 이론을 포함했습니다. 그는 또한 물리학에 대한 뛰어난 능력을 보여주었으며 18세에 고등학교를 졸업했음에도 불구하고 21세에 박사학위를 취득했습니다(졸업 평균 나이).
생애
초년기
Pauli는 화학자 Wolfgang Joseph Pauli (본명 Wolf Pascheles, 1869–1955)와 아내 Bertha Camilla Schütz의 아들로 비엔나에서 태어났습니다. 그의 누나는 작가이자 배우인 Hertha Pauli였습니다. Pauli의 중간 이름은 그의 대부인 물리학자 Ernst Mach를 기리기 위해 지어졌습니다. Pauli의 부계 조부모는 프라그의 저명한 유대계 가정 출신이었고, 그의 증조부는 유대계 출판업자 Wolf Pascheles였습니다. Pauli의 아버지는 1899년 결혼하기 직전에 유대교에서 로마 가톨릭으로 개종했습니다. Pauli의 어머니 Bertha Schütz는 자신의 어머니의 로마 가톨릭 신앙으로 양육되었으며, 그녀의 아버지는 유대계 작가 Friedrich Schütz였습니다. Pauli는 로마 가톨릭으로 양육되었지만 결국 그와 그의 부모는 교회를 떠났습니다. 그는 이신론자이자 신비주의자로 여겨집니다.
Pauli는 비엔나의 Döblinger-Gymnasium에 다녔으며, 1918년 우수한 성적으로 졸업했습니다. 졸업 후 불과 2개월 만에 그는 Albert Einstein의 일반상대성이론에 관한 첫 논문을 발표했습니다. 그는 뮌헨의 Ludwig-Maximilians 대학교에 다녔으며, Arnold Sommerfeld 아래에서 일했고, 1921년 7월 이온화된 이원자 수소 H+2의 양자론에 관한 논문으로 박사학위를 받았습니다.
Sommerfeld는 Pauli에게 Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften (수학과학백과사전)을 위한 상대성이론 이론을 검토해 달라고 요청했습니다. 박사학위를 받은 지 2개월 후, Pauli는 237페이지에 달하는 논문을 완성했습니다. 이는 Einstein에 의해 찬사를 받았으며, 단행본으로 출판되어 오늘날까지 주제에 대한 표준 참고자료로 남아있습니다.
Pauli는 Max Born의 조수로 Göttingen 대학교에서 1년을 보냈으며, 그 다음 해에는 Copenhagen의 이론물리 연구소(나중에 1965년 Niels Bohr Institute가 됨)에서 보냈습니다. 1923년부터 1928년까지 그는 Hamburg 대학교의 강사였습니다. 이 기간 동안 Pauli는 현대 양자역학 이론의 발전에 중요한 역할을 했습니다. 특히, 그는 배타 원리와 비상대론적 스핀 이론을 공식화했습니다.
1928년에 그는 스위스의 ETH Zurich에서 이론물리학 교수로 임명되었으며, 여기서 그는 중요한 과학적 진전을 이루었습니다. 그는 1931년 미시간 대학교와 1935년 Princeton의 고등연구소에서 방문 교수직을 역임했습니다. 그는 1931년 Lorentz 메달을 받았습니다.
1930년 말, 뉴트리노를 가설한 직후이자 그의 이혼과 그의 어머니의 자살 직후에 Pauli는 개인적 위기를 경험했습니다. 그는 정신과 의사이자 심리 치료사인 Carl Jung과 상담했으며, Jung은 Pauli와 마찬가지로 Zurich 근처에 살고 있었습니다. Jung은 즉시 Pauli의 깊이 있는 원형적 꿈들을 해석하기 시작했으며, Pauli는 Jung의 최고 학생 중 한 명이 되었습니다. 그는 곧 Jung의 이론의 인식론을 과학적으로 비판하기 시작했으며, 이는 특히 동시성의 개념에 대한 후자의 생각을 어느 정도 명확히 하는 데 기여했습니다. 이러한 논의의 많은 부분은 Pauli/Jung 편지에 기록되어 있으며, 오늘날 "원자와 원형"(Atom and Archetype)으로 출판되어 있습니다. Jung의 Pauli의 400개 이상의 꿈에 대한 정교한 분석은 "심리학과 연금술"(Psychology and Alchemy)에 기록되어 있습니다.
1938년 독일의 오스트리아 병합으로 인해 그는 독일 국민이 되었으며, 이는 1939년 제2차 세계대전 발발 후 그에게 문제가 되었습니다. 1940년에 그는 그가 ETH에 남아있을 수 있게 해주었을 스위스 국적을 얻으려고 시도했지만 실패했습니다.
Pauli는 1940년에 미국으로 이주하여 고등연구소의 이론물리학 교수로 고용되었습니다. 1946년, 전쟁 후 그는 미국의 귀화 시민이 되었고 그 후 Zurich로 돌아왔으며, 그는 그의 삶의 나머지 대부분을 거기서 보냈습니다. 1949년에 그는 스위스 국적을 받았습니다.
1958년에 Pauli는 Max Planck 메달을 받았습니다. 그 같은 해에 그는 췌장암으로 병에 걸렸습니다. 그의 마지막 조수인 Charles Enz가 Zurich의 Rotkreuz 병원에서 그를 방문했을 때, Pauli는 그에게 "당신은 방 번호를 봤습니까?"라고 물었습니다. 그것은 137번이었습니다. Pauli는 평생 동안 미세구조 상수(무차원 기본 상수)가 1/137에 거의 같은 값을 가지는 이유에 대한 질문에 몰두했습니다. Pauli는 1958년 12월 15일 그 방에서 사망했습니다.
과학 연구
Pauli는 물리학자로서 많은 중요한 기여를 했으며, 주로 양자역학 분야에서 기여했습니다. 그는 논문을 거의 출판하지 않았으며, 대신 Niels Bohr 및 Werner Heisenberg와 같은 동료들과의 긴 왕래를 선호했으며, 그들과 친밀한 우정을 가지고 있었습니다. 그의 많은 아이디어와 결과는 절대 출판되지 않았으며 그의 편지에만 나타났으며, 종종 받은 사람들에 의해 복사되고 배포되었습니다.
Pauli는 1924년에 관찰된 분자 스펙트럼과 양자역학의 발전 중인 이론 사이의 불일치를 해결하기 위해 두 가지 가능한 값을 가진 새로운 양자 자유도 또는 양자수를 제안했습니다. 그는 아마도 그의 가장 중요한 업적인 Pauli 배타 원리를 공식화했으며, 이는 두 개의 전자가 그의 새로운 두 개의 값 자유도를 포함한 4개의 양자수로 식별되는 같은 양자 상태에 존재할 수 없다고 명시했습니다. 스핀의 아이디어는 Ralph Kronig에서 비롯되었습니다. George Uhlenbeck과 Samuel Goudsmit은 1년 후 Pauli의 새로운 자유도를 전자 스핀으로 확인했으며, 이는 Pauli가 매우 오랫동안 잘못되게 믿기를 거부했던 발견입니다.
1926년, Heisenberg가 현대 양자역학의 행렬 이론을 발표한 직후, Pauli는 이를 사용하여 수소 원자의 관찰된 스펙트럼을 유도했습니다. 이 결과는 Heisenberg의 이론에 신뢰성을 확보하는 데 중요했습니다.
Pauli는 스핀 연산자의 기초로 2 × 2 Pauli 행렬을 도입하여 비상대론적 스핀 이론을 풀었습니다. 이 작업(Pauli 방정식 포함)은 때때로 Paul Dirac이 상대론적 전자에 대한 Dirac 방정식을 만드는 데 영향을 미친 것으로 말해지지만, Dirac은 자신이 Pauli의 영향 없이 당시에 이 같은 행렬을 독립적으로 발명했다고 말했습니다. Dirac은 페르미온 스핀의 상대론적 처리에 사용하기 위해 유사하지만 더 큰 4x4 스핀 행렬을 발명했습니다.
1930년에 Pauli는 베타 붕괴의 문제를 고려했습니다. 12월 4일 Lise Meitner 등에게 보낸 편지에서 "친애하는 방사능 있는 여성 여러분"으로 시작하는 편지에서, 그는 베타 붕괴의 연속 스펙트럼을 설명하기 위해 질량이 작으면서 양성자 질량의 1% 이하인, 이전에 관찰되지 않은 중성 입자의 존재를 제안했습니다. 1934년, Enrico Fermi는 Fermi의 모국어인 이탈리아어로 "작은 중성"을 의미하는 뉴트리노라고 불리는 입자를 베타 붕괴 이론에 포함시켰습니다. 뉴트리노는 1956년 Frederick Reines와 Clyde Cowan에 의해 처음으로 실험적으로 확인되었으며, 이는 Pauli의 사망 2년 반 전입니다. 소식을 받으면서 그는 전보로 회신했습니다: "메시지 감사합니다. 기다리는 법을 아는 사람에게는 모든 것이 찾아옵니다. Pauli."
1940년에 그는 스핀-통계 정리를 다시 유도했으며, 이는 반정수 스핀을 가진 입자는 페르미온이고 정수 스핀을 가진 입자는 보손이라고 명시하는 양자장론의 중요한 결과입니다.
1949년에 그는 Pauli–Villars 정규화에 대한 논문을 발표했습니다. 정규화는 계산 중에 무한 수학 적분을 수정하여 유한하게 만들기 위한 기술을 나타내는 용어이므로, 이론의 본질적으로 무한한 양들(질량, 전하, 파동 함수)이 유한하고 따라서 계산 가능한 집합을 형성하는지 식별할 수 있으며, 이는 그들의 실험값으로 재정의될 수 있으며, 이 기준을 재정규화라고 하며, 양자장론에서 무한성을 제거하지만, 중요하게도 섭동 이론에서 고차 보정의 계산을 허용합니다.
Pauli는 진화 생물학의 현대 종합설에 대해 반복적으로 비판했으며, 그의 당대 감찬자들은 후성유전 상속의 양식을 그의 주장을 지지하는 것으로 지적했습니다.
성격과 평판
Pauli 효과는 단순히 그가 가까이 있는 것만으로도 실험 장비를 부수는 그의 일화적인 기묘한 능력을 따서 명명되었습니다. Pauli는 자신의 평판을 알고 있었으며 Pauli 효과가 나타날 때마다 기뻐했습니다. 이러한 이상한 사건들은 특히 동시성의 개념에 대한 C. G. Jung과의 협업에서 초심리학의 정당성에 대한 그의 논쟁적인 조사와 맥락을 같이 했습니다.
물리학에 관해서, Pauli는 악명 높은 완벽주의자였습니다. 이는 자신의 작업뿐만 아니라 동료의 작업에도 확장되었습니다. 결과적으로, 그는 물리학 공동체에서 "물리학의 양심"이라는 별명을 얻었으며, 그의 동료들이 책임을 져야 하는 비평가였습니다. 그는 자신이 부족하다고 생각하는 어떤 이론이든 신랄하게 기각할 수 있었으며, 종종 그것을 ganz falsch(완전히 틀림)로 꼬리표를 붙였습니다.
그러나 이것이 그의 가장 심각한 비판은 아니었으며, 그는 그것을 너무 불분명하게 제시되어 검증 불가능하거나 평가 불가능하고, 따라서 과학적 영역에 적절히 속하지 않는 이론이나 논제에 대해 예약해두었으며, 그럼에도 불구하고 과학으로 가장했습니다. 그들은 틀린 것보다 더 나빴습니다. 왜냐하면 그들은 틀린 것이 증명될 수 없기 때문입니다. 유명하게도, 그는 그러한 불분명한 논문에 대해 한 번 이렇게 말했습니다: "그것은 틀린 것도 아닙니다!"
그의 또 다른 저명한 물리학자인 Paul Ehrenfest를 만났을 때의 추정 발언은 이러한 오만한 Pauli의 개념을 설명합니다. 둘은 처음으로 컨퍼런스에서 만났습니다. Ehrenfest는 Pauli의 논문에 익숙했으며 그들에 깊은 인상을 받았습니다. 대화가 몇 분 계속된 후, Ehrenfest는 "나는 당신의 백과사전 논문을 당신보다 더 좋아한다고 생각합니다"라고 언급했으며, Pauli는 "이상합니다. 내 경우 당신에 관해서는 정반대입니다."라고 쏘아붙였습니다. 둘은 그 후로 매우 좋은 친구가 되었습니다.
이 Dirac에 대한 기사에 나타나는 이야기에서 다소 따뜻한 그림이 나타납니다:
Werner Heisenberg [Physics and Beyond, 1971에서]는 1927 Solvay 컨퍼런스에서의 젊은 참가자들 사이의 친근한 대화를 회상했습니다. 이는 Einstein과 Planck의 종교에 대한 견해에 관한 것입니다. Wolfgang Pauli, Heisenberg, 그리고 Dirac이 참여했습니다. Dirac의 기여는 나중에 Heisenberg가 그에게 보도했을 때 Bohr에 의해 그 명확성에 대해 높이 평가된 종교의 정치적 조작에 대한 통렬하고 명확한 비판이었습니다. 다른 것들 중에, Dirac은 다음과 같이 말했습니다: "나는 왜 우리가 종교에 대해 게으르게 논의하는지 이해할 수 없습니다. 우리가 정직하다면 - 그리고 과학자로서 정직함은 우리의 정확한 의무입니다 - 우리는 모든 종교가 거짓 주장의 덩어리이며, 진정한 기초가 없다는 것을 인정할 수밖에 없습니다. 신의 매우 아이디어는 인간의 상상의 산물입니다. [ ... ] 나는 어떤 종교적 신화도 인식하지 않습니다. 최소한 그들이 서로 모순되기 때문에. [ ... ]" Heisenberg의 견해는 관용적이었습니다. Pauli는 일부 초기 언급 후에
