O melhor que a maioria de nós pode esperar alcançar na física é simplesmente compreender mal em um nível mais profundo.
Wolfgang Ernst Pauli foi um físico teórico austríaco e posteriormente americano/suíço e um dos pioneiros da física quântica. Em 1945, após ter sido indicado por Albert Einstein, Pauli recebeu o Prêmio Nobel de Física por sua "contribuição decisiva através de sua descoberta de uma nova lei da Natureza, o princípio de exclusão ou princípio de Pauli". A descoberta envolveu a teoria do spin, que é a base de uma teoria da estrutura da matéria. Ele também demonstrou uma habilidade precoce para a física, obtendo seu doutorado aos 21 anos, apesar de ter se formado no ensino médio aos 18 anos, aproximadamente na idade média de formatura.
Biografia
Primeiros anos
Pauli nasceu em Viena para um químico Wolfgang Joseph Pauli, nascido Wolf Pascheles, 1869–1955 e sua esposa Bertha Camilla Schütz; sua irmã era Hertha Pauli, escritora e atriz. O nome do meio de Pauli foi dado em honra de seu padrinho, físico Ernst Mach. Os avós paternos de Pauli eram de famílias judaicas proeminentes de Praga; seu bisavó era o editor judeu Wolf Pascheles. O pai de Pauli se converteu do judaísmo ao catolicismo romano pouco antes de seu casamento em 1899. A mãe de Pauli, Bertha Schütz, foi criada na religião católica romana de sua própria mãe; seu pai era o escritor judeu Friedrich Schütz. Pauli foi criado como católico romano, embora eventualmente ele e seus pais deixassem a Igreja. É considerado ter sido um deísta e um místico.
Pauli frequentou o Döblinger-Gymnasium em Viena, formando-se com distinção em 1918. Apenas dois meses após a formatura, publicou seu primeiro artigo, sobre a teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Frequentou a Ludwig-Maximilians University em Munique, trabalhando sob Arnold Sommerfeld, onde recebeu seu doutorado em julho de 1921 por sua tese sobre a teoria quântica do hidrogênio diatômico ionizado H+2.
Sommerfeld pediu a Pauli que revisasse a teoria da relatividade para a Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften (Encyclopedia of Mathematical Sciences). Dois meses após receber seu doutorado, Pauli completou o artigo, que chegou a 237 páginas. Foi elogiado por Einstein; publicado como monografia, permanece como referência padrão sobre o assunto até hoje.
Pauli passou um ano na University of Göttingen como assistente de Max Born, e o ano seguinte no Institute for Theoretical Physics em Copenhague, que posteriormente se tornou o Niels Bohr Institute em 1965. De 1923 a 1928, foi professor-assistente na University of Hamburg. Durante este período, Pauli foi fundamental no desenvolvimento da teoria moderna da mecânica quântica. Em particular, ele formulou o princípio de exclusão e a teoria do spin não-relativístico.
Em 1928, foi nomeado Professor de Física Teórica no ETH Zurique na Suíça, onde fez progresso científico significativo. Ocupou cargos de professor visitante na University of Michigan em 1931 e no Institute for Advanced Study em Princeton em 1935. Recebeu a Lorentz Medal em 1931.
No final de 1930, logo após sua postulação do neutrino e imediatamente após seu divórcio e o suicídio de sua mãe, Pauli vivenciou uma crise pessoal. Consultou o psiquiatra e psicoterapeuta Carl Jung que, como Pauli, vivia perto de Zurique. Jung imediatamente começou a interpretar os sonhos profundamente arquetípicos de Pauli, e Pauli se tornou um dos melhores alunos de Jung. Logo começou a criticar cientificamente a epistemologia da teoria de Jung, e isto contribuiu para um certo esclarecimento dos pensamentos deste, especialmente sobre o conceito de sincronicidade. Muitas dessas discussões estão documentadas nas cartas Pauli/Jung, atualmente publicadas como Atom and Archetype. A análise elaborada de Jung de mais de 400 sonhos de Pauli está documentada em Psychology and Alchemy.
A anexação alemã da Áustria em 1938 o tornou um cidadão alemão, o que se tornou um problema para ele em 1939 após o início da Segunda Guerra Mundial. Em 1940, tentou em vão obter a cidadania suíça, o que lhe teria permitido permanecer no ETH.
Pauli se mudou para os Estados Unidos em 1940, onde foi empregado como professor de física teórica no Institute for Advanced Study. Em 1946, após a guerra, tornou-se cidadão naturalizado dos Estados Unidos e subsequentemente retornou a Zurique, onde permaneceu principalmente pelo resto de sua vida. Em 1949, foi-lhe concedida a cidadania suíça.
Em 1958, Pauli recebeu a Max Planck Medal. Naquele mesmo ano, adoeceu com câncer pancreático. Quando seu último assistente, Charles Enz, o visitou no hospital Rotkreuz em Zurique, Pauli perguntou a ele: "Você viu o número do quarto?" Era o número 137. Durante toda sua vida, Pauli tinha sido preocupado com a questão de por que a constante de estrutura fina, uma constante fundamental adimensional, tem um valor quase igual a 1/137. Pauli morreu naquele quarto em 15 de dezembro de 1958.
Pesquisa científica
Pauli fez muitas contribuições importantes como físico, principalmente no campo da mecânica quântica. Raramente publicava artigos, preferindo correspondências longas com colegas como Niels Bohr e Werner Heisenberg, com quem tinha amizades próximas. Muitas de suas ideias e resultados nunca foram publicados e apareceram apenas em suas cartas, que eram frequentemente copiadas e circuladas por seus destinatários.
Pauli propôs em 1924 um novo grau de liberdade quântico ou número quântico com dois valores possíveis, para resolver inconsistências entre espectros moleculares observados e a teoria em desenvolvimento da mecânica quântica. Ele formulou o princípio de exclusão de Pauli, talvez seu trabalho mais importante, que afirmava que dois elétrons não poderiam existir no mesmo estado quântico, identificado por quatro números quânticos incluindo seu novo grau de liberdade de dois valores. A ideia de spin originou-se com Ralph Kronig. George Uhlenbeck e Samuel Goudsmit um ano depois identificaram o novo grau de liberdade de Pauli como spin de elétron, uma descoberta na qual Pauli por muito tempo recusou-se erroneamente a acreditar.
Em 1926, logo após Heisenberg publicar a teoria matricial da mecânica quântica moderna, Pauli a usou para derivar o espectro observado do átomo de hidrogênio. Este resultado foi importante na garantia de credibilidade para a teoria de Heisenberg.
Pauli introduziu as matrizes de Pauli 2 × 2 como base de operadores de spin, assim resolvendo a teoria não-relativística do spin. Este trabalho, incluindo a equação de Pauli, é às vezes dito ter influenciado Paul Dirac em sua criação da equação de Dirac para o elétron relativístico, embora Dirac tenha afirmado que inventou essas mesmas matrizes ele mesmo independentemente na época, sem influência de Pauli. Dirac inventou matrizes de spin semelhantes mas maiores 4x4 para uso em seu tratamento relativístico do spin fermiônico.
Em 1930, Pauli considerou o problema do decaimento beta. Numa carta de 4 de dezembro para Lise Meitner e outros, começando, "Caras damas e cavalheiros radioativos", ele propôs a existência de uma partícula neutra até então não observada com uma pequena massa, não superior a 1% da massa de um próton, para explicar o espectro contínuo do decaimento beta. Em 1934, Enrico Fermi incorporou a partícula, que ele chamou de neutrino, 'pequeno neutro' no italiano nativo de Fermi, em sua teoria do decaimento beta. O neutrino foi confirmado experimentalmente pela primeira vez em 1956 por Frederick Reines e Clyde Cowan, dois anos e meio antes da morte de Pauli. Ao receber a notícia, ele respondeu por telegrama: "Obrigado pela mensagem. Tudo vem para quem sabe esperar. Pauli."
Em 1940, ele derivou novamente o teorema de spin-estatística, um resultado crítico da teoria quântica de campos que afirma que partículas com spin semi-inteiro são férmions, enquanto partículas com spin inteiro são bósons.
Em 1949, publicou um artigo sobre regularização de Pauli–Villars: regularização é o termo para técnicas que modificam integrais matemáticas infinitas para torná-las finitas durante cálculos, de modo que se possa identificar se as quantidades intrinsecamente infinitas na teoria massa, carga, função de onda formam um conjunto finito e, portanto, calculável que pode ser redefinido em termos de seus valores experimentais, critério que é chamado renormalização, e que remove infinidades de teorias quânticas de campos, mas também importantly permite o cálculo de correções de ordem superior em teoria de perturbação.
Pauli fez críticas repetidas da síntese moderna da biologia evolutiva, e seus admiradores contemporâneos apontam para modos de herança epigenética como apoiadores de seus argumentos.
Personalidade e reputação
O efeito Pauli foi nomeado após a habilidade bizarra e anedótica dele de quebrar equipamento experimental simplesmente por estar nas proximidades. Pauli era ciente de sua reputação e ficava encantado sempre que o efeito Pauli se manifestava. Essas ocorrências estranhas estavam em linha com suas investigações controversas sobre a legitimidade da parapsicologia, particularmente sua colaboração com C. G. Jung sobre o conceito de sincronicidade.
Quanto à física, Pauli era famosamente um perfeccionista. Isto se estendia não apenas ao seu próprio trabalho, mas também ao trabalho de seus colegas. Como resultado, tornou-se conhecido na comunidade de física como a "consciência da física," o crítico a quem seus colegas prestavam contas. Ele podia ser mordaz em seu desprezo por qualquer teoria que achasse deficiente, frequentemente rotulando-a ganz falsch, completamente errada.
No entanto, esta não era sua crítica mais severa, que ele reservava para teorias ou teses apresentadas tão obscuramente a ponto de serem intestaveis ou inavaláveis e, assim, não pertencerem adequadamente ao âmbito da ciência, mesmo que se posando como tal. Eram piores do que erradas porque não poderiam ser comprovadas erradas. Famosamente, ele disse certa vez sobre tal artigo obscuro: "Não é nem sequer errado!"
Sua alegada observação ao conhecer outro físico eminente, Paul Ehrenfest, ilustra esta noção de um Pauli arrogante. Os dois se encontraram em uma conferência pela primeira vez. Ehrenfest estava familiarizado com os artigos de Pauli e estava bastante impressionado com eles. Após alguns minutos de conversa, Ehrenfest observou, "Acho que gosto mais do seu artigo da Enciclopédia do que gosto de você," ao qual Pauli retrucou, "É estranho. Comigo, a respeito de você, é exatamente o oposto." Os dois se tornaram muito bons amigos a partir de então.
Uma imagem um pouco mais calorosa emerge desta história, que aparece no artigo sobre Dirac:
Werner Heisenberg [em Physics and Beyond, 1971] recorda uma conversa amigável entre jovens participantes da Conferência Solvay de 1927, sobre as visões de Einstein e Planck sobre religião. Wolfgang Pauli, Heisenberg e Dirac participaram. A contribuição de Dirac foi uma crítica tocante e clara da manipulação política da religião, que foi muito apreciada por sua lucidez por Bohr, quando Heisenberg a relatou para ele mais tarde. Entre outras coisas, Dirac disse: "Não consigo entender por que estamos aqui discutindo ociosamente religião. Se somos honestos – e como cientistas a honestidade é nosso dever preciso – não podemos deixar de admitir que qualquer religião é um pacote de afirmações falsas, desprovidas de qualquer fundação real. A própria ideia de Deus é um produto da imaginação humana. [ ... ] Não reconheço qualquer mito religioso, pelo menos porque se contradizem mutuamente. [ ... ]" A visão de Heisenberg era tolerante. Pauli tinha mantido silêncio, após algumas observações iniciais. Mas quando finalmente lhe pediram sua opinião, jokingly ele disse: "Bem, eu diria que também nosso amigo Dirac tem uma religião e o primeiro mandamento dessa religião é 'Deus não existe e Paul Dirac é seu profeta'". Todos explodiram em gargalhada, incluindo Dirac.
Muitas das ideias e resultados de Pauli nunca foram publicados e apareceram apenas em suas cartas, que eram frequentemente copiadas e circuladas por seus destinatários. Pauli pode ter estado despreocupado com o fato de muito de seu trabalho assim ficar sem crédito, mas quando se tratava da famosa palestra de Heisenberg em 1958 em Göttingen sobre seu trabalho conjunto em uma teoria de campo unificado, e o comunicado de imprensa chamando Pauli de mero "assistente do Professor Heisenberg", Pauli ficou ofendido, denunciando o engenho da física de Heisenberg. A deterioração entre eles resultou em Heisenberg ignorando o funeral de Pauli, e escrevendo em sua autobiografia que as críticas de Pauli eram exageradas, embora finalmente a teoria de campo tenha se provado insustentável, validando as críticas de Pauli. Pauli foi eleito Membro Estrangeiro da Royal Society ForMemRS em 1953. Em 1958 tornou-se membro estrangeiro da Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences.
Vida pessoal
Em maio de 1929, Pauli deixou a Igreja Católica Romana. Em dezembro daquele ano, casou-se com Käthe Margarethe Deppner, uma dançarina de cabaré. O casamento foi infeliz, terminando em divórcio em 1930 após menos de um ano. Casou-se novamente em 1934 com Franziska Bertram 1901–1987. Eles não tiveram filhos.
Bibliografia
- Pauli, Wolfgang; Jung, C. G. 1955. The Interpretation of Nature and the Psyche. Ishi Press. ISBN 4-87187-713-2.
- Pauli, Wolfgang 1981. Theory of Relativity. New York: Dover Publications. ISBN 0-486-64152-X.
- Pauli, Wolfgang; Jung, C. G. 2001. C. A. Meier ed.. Atom and Archetype.
