أفضل ما يمكن لمعظمنا أن نأمل في تحقيقه في الفيزياء هو ببساطة أن نسيء الفهم على مستوى أعمق.
Wolfgang Ernst Pauli كان فيزيائياً نظرياً نمساوياً وأمريكياً وسويسرياً لاحقاً وواحداً من رواد فيزياء الكم. في عام 1945، بعد ترشيح من قبل Albert Einstein، تلقى Pauli جائزة نوبل في الفيزياء لمساهمته "الحاسمة من خلال اكتشافه لقانون طبيعي جديد، مبدأ الاستبعاد أو مبدأ Pauli". يتعلق الاكتشاف بنظرية الدوران، وهي أساس نظرية في بنية المادة. كما أظهر قدرة مبكرة على الفيزياء حيث حصل على درجة الدكتوراه في سن 21 حتى وإن تخرج من المدرسة الثانوية في سن 18 وهو عمر متوسط للتخرج.
السيرة الذاتية
السنوات الأولى
وُلد Pauli في Vienna لوالده كيميائي Wolfgang Joseph Pauli (يُعرف سابقاً باسم Wolf Pascheles، 1869–1955) ووالدته Bertha Camilla Schütz؛ أختُه كانت Hertha Pauli، كاتبة وممثلة. أُعطي اسم Pauli الأوسط تكريماً لعرّاب والده، الفيزيائي Ernst Mach. أجداد Pauli من جهة الأب كانوا من عائلات يهودية بارزة في Prague؛ وكان جده الأكبر الناشر اليهودي Wolf Pascheles. اعتنق والد Pauli الكاثوليكية الرومانية من اليهودية قبل فترة وجيزة من زواجه في عام 1899. وكانت والدة Pauli، Bertha Schütz، قد تربت على دين والدتها الكاثوليكي الروماني؛ والدها كان الكاتب اليهودي Friedrich Schütz. تربى Pauli على الكاثوليكية الرومانية، لكنه ووالداه غادروا الكنيسة في النهاية. يعتبر أنه كان ربوبياً وصوفياً.
التحق Pauli بـ Döblinger-Gymnasium في Vienna، وتخرج بتمييز في عام 1918. بعد شهرين فقط من التخرج، نشر أول ورقة له، عن نظرية Albert Einstein للنسبية العامة. التحق بـ Ludwig-Maximilians University في Munich، عاملاً تحت إشراف Arnold Sommerfeld، حيث حصل على درجة الدكتوراه في يوليو 1921 لأطروحته عن النظرية الكمية للهيدروجين ثنائي الذرات المأين H+2.
طلب Sommerfeld من Pauli مراجعة نظرية النسبية لـ Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften موسوعة العلوم الرياضية. بعد شهرين من حصوله على الدكتوراه، أكمل Pauli المقال الذي امتد إلى 237 صفحة. تم الثناء عليه من قبل Einstein؛ ونُشر كدراسة أحادية، فإنه يبقى مرجعاً معترفاً به في هذا الموضوع حتى يومنا هذا.
قضى Pauli سنة في University of Göttingen كمساعد لـ Max Born، والسنة التالية في Institute for Theoretical Physics في Copenhagen، الذي أصبح لاحقاً Niels Bohr Institute في عام 1965. من 1923 إلى 1928، كان محاضراً في University of Hamburg. خلال هذه الفترة، كان Pauli حاسماً في تطوير النظرية الحديثة لميكانيكا الكم. على وجه الخصوص، صاغ مبدأ الاستبعاد ونظرية الدوران غير النسبي.
في عام 1928، تم تعيينه أستاذاً للفيزياء النظرية في ETH Zurich في Switzerland حيث أحرز تقدماً علمياً مهماً. عقد مناصب بروفيسور زائرة في University of Michigan في عام 1931، و Institute for Advanced Study في Princeton في عام 1935. حصل على ميدالية Lorentz في عام 1931.
في نهاية عام 1930، بعد افتراضه للنيوترينو بقليل وفوراً بعد طلاقه وانتحار والدته، مرّ Pauli بأزمة شخصية. استشار الطبيب النفسي والمعالج النفسي Carl Jung الذي، مثل Pauli، عاش بالقرب من Zurich. بدأ Jung على الفور بتفسير أحلام Pauli العميقة الأثرية، وأصبح Pauli واحداً من أفضل طلاب Jung. بدأ قريباً ينتقد علمياً علم المعرفة في نظرية Jung، وهذا ساهم في توضيح أفكاره، خاصة حول مفهوم التزامن. تم توثيق عدد كبير جداً من هذه النقاشات في رسائل Pauli/Jung، والمنشورة اليوم باسم Atom and Archetype. تم توثيق التحليل المفصل لـ Jung لأكثر من 400 من أحلام Pauli في Psychology and Alchemy.
جعله ضم Germany للنمسا في عام 1938 مواطناً ألمانياً، وهو ما أصبح مشكلة له في عام 1939 بعد اندلاع الحرب العالمية الثانية. في عام 1940، حاول عبثاً الحصول على الجنسية السويسرية، وهو ما كان سيسمح له بالبقاء في ETH.
انتقل Pauli إلى United States في عام 1940، حيث تم تعيينه أستاذاً للفيزياء النظرية في Institute for Advanced Study. في عام 1946، بعد الحرب، أصبح مواطناً متجنساً من United States وعاد لاحقاً إلى Zurich، حيث ظل هناك في الغالب لبقية حياته. في عام 1949، منحه الجنسية السويسرية.
في عام 1958، تم تكريم Pauli بميدالية Max Planck. في السنة ذاتها، مرض بسرطان البنكرياس. عندما زاره آخر مساعد له، Charles Enz، في مستشفى Rotkreuz في Zurich، سأله Pauli: "هل رأيت رقم الغرفة؟" كان الرقم 137. طوال حياته، كان Pauli مهتماً بسؤال لماذا ثابت البنية الدقيقة، وهو ثابت أساسي بلا أبعاد، له قيمة قريبة تقريباً من 1/137. توفي Pauli في تلك الغرفة في 15 ديسمبر 1958.
البحث العلمي
قدم Pauli مساهمات مهمة كثيرة كفيزيائي، بشكل أساسي في مجال ميكانيكا الكم. نادراً ما نشر أوراقاً، مفضلاً المراسلات الطويلة مع زملاء مثل Niels Bohr و Werner Heisenberg، الذين كان لديه صداقات وثيقة معهم. لم تُنشر العديد من أفكاره ونتائجه أبداً وظهرت فقط في رسائله، التي غالباً ما تم نسخها وتداولها من قبل متلقوها.
اقترح Pauli في عام 1924 درجة حرية كمية جديدة أو عدد كمي له قيمتان ممكنتان، لحل التناقضات بين الأطياف الجزيئية المرصودة والنظرية المتطورة لميكانيكا الكم. صاغ مبدأ استبعاد Pauli، وهو ربما أهم عمل له، الذي نص على أن لا يمكن لإلكترونين أن يوجدا في الحالة الكمية ذاتها، المحددة بأربعة أعداد كمية تشمل درجة حريته الجديدة ذات القيمتين. نشأت فكرة الدوران مع Ralph Kronig. حدد George Uhlenbeck و Samuel Goudsmit بعد سنة درجة حرية Pauli الجديدة باعتبارها دوران الإلكترون، وهو اكتشاف رفض Pauli الاعتقاد به بشكل خاطئ لفترة طويلة جداً.
في عام 1926، بعد قليل من نشر Heisenberg لنظرية المصفوفات في ميكانيكا الكم الحديثة، استخدمها Pauli لاشتقاق الطيف المرصود للذرة الهيدروجينية. كانت هذه النتيجة مهمة في تأمين المصداقية لنظرية Heisenberg.
قدم Pauli مصفوفات Pauli 2 × 2 كأساس لمشغلات الدوران، وبالتالي حل النظرية غير النسبية للدوران. يُقال أحياناً أن هذا العمل، بما في ذلك معادلة Pauli، أثر على Paul Dirac في إنشاؤه لمعادلة Dirac للإلكترون النسبي، على الرغم من أن Dirac ذكر أنه اخترع هذه المصفوفات ذاتها بنفسه بشكل مستقل في ذلك الوقت، دون تأثير Pauli. اخترع Dirac مصفوفات دوران متشابهة لكن أكبر 4x4 للاستخدام في معالجته النسبية لدوران الفرميون.
في عام 1930، فكر Pauli في مشكلة تحلل بيتا. في رسالة مؤرخة 4 ديسمبر إلى Lise Meitner وآخرين، تبدأ بـ "سيداتي وسادتي المشعات الأعزاء"، اقترح وجود جسيم محايد لم يُرَ من قبل بكتلة صغيرة، لا تزيد عن 1٪ من كتلة البروتون، لشرح الطيف المستمر لتحلل بيتا. في عام 1934، أدرج Enrico Fermi الجسيم، الذي أطلق عليه neutrino، "الواحد المحايد الصغير" باللغة الإيطالية الأصلية لـ Fermi، في نظريته لتحلل بيتا. تم تأكيد النيوترينو تجريبياً للمرة الأولى في عام 1956 من قبل Frederick Reines و Clyde Cowan، سنتان ونصف قبل وفاة Pauli. عند تلقيه الأخبار، رد برسالة برقية: "شكراً على الرسالة. كل شيء يأتي لمن يعرف كيف ينتظر. Pauli."
في عام 1940، أعاد اشتقاق نظرية الدوران والإحصائيات، وهي نتيجة حاسمة من نظرية حقول الكم التي تنص على أن الجسيمات ذات الدوران النصف صحيح هي فرميونات، بينما الجسيمات ذات الدوران الصحيح هي بوزونات.
في عام 1949، نشر ورقة عن تنظيم Pauli–Villars: التنظيم هو المصطلح للتقنيات التي تعدّل التكاملات الرياضية اللانهائية لجعلها محدودة خلال الحسابات، بحيث يمكن للمرء تحديد ما إذا كانت الكميات اللانهائية بطبيعتها في النظرية الكتلة والشحنة والدالة الموجية تشكل مجموعة محدودة وبالتالي قابلة للحساب والتي يمكن إعادة تعريفها من حيث قيمها التجريبية، وهي معيار يسمى إعادة التطبيع، والذي يزيل اللانهاية من نظريات حقول الكم، ولكن أيضاً يسمح بشكل مهم بحساب تصحيحات ترتيب أعلى في نظرية الاضطراب.
انتقد Pauli مراراً التوليف الحديث لبيولوجيا التطور، وأشار معجبوه المعاصرون إلى أنماط الوراثة النوعية كداعمة لحجته.
الشخصية والسمعة
تم تسمية تأثير Pauli على اسمه بسبب القدرة الغريبة المؤقتة لديه على كسر المعدات التجريبية ببساطة بكونه في القرب. كان Pauli مدركاً لسمعته وكان مسروراً كلما تجلى تأثير Pauli. كانت هذه الحوادث الغريبة متوافقة مع تحقيقاته المثيرة للجدل في شرعية الظواهر الخارقة، خاصة تعاونه مع C. G. Jung حول مفهوم التزامن.
بخصوص الفيزياء، كان Pauli معروفاً بأنه كمالي. امتد هذا ليس فقط إلى عمله الخاص، بل أيضاً إلى عمل زملائه. نتيجة لذلك، أصبح معروفاً في مجتمع الفيزياء باسم "ضمير الفيزياء"، الناقد الذي كان زملاؤه مسؤولين أمامه. يمكن أن يكون قاسياً في رفضه لأي نظرية وجدها ناقصة، غالباً ما يسميها ganz falsch، خاطئة تماماً.
لكن هذا لم يكن أشد نقده، الذي احتفظ به للنظريات أو الأطاريح المعروضة بوضوح غير كافٍ بحيث يكون من المستحيل اختبارها أو تقييمها وبالتالي لا تنتمي بشكل صحيح إلى عالم العلم، على الرغم من أنها تتظاهر بذلك. كانت أسوأ من أن تكون خاطئة لأنه لم يكن يمكن إثبات أنها خاطئة. من الشهير جداً أنه قال مرة عن مثل هذه الورقة غير الواضحة: "إنها ليست حتى خاطئة!"
يوضح تعليقه المزعوم عند لقائه بفيزيائي رائد آخر، Paul Ehrenfest، هذه الفكرة عن Pauli المتعجرف. التقى الاثنان في مؤتمر للمرة الأولى. كان Ehrenfest مألوفاً مع أوراق Pauli وكان معجباً بها جداً. بعد بضع دقائق من المحادثة، قال Ehrenfest، "أعتقد أنني أحب مقالك الموسوعي أكثر مما أحبك"، فرد Pauli بسرعة، "هذا غريب. معي، بخصوصك، فإنه على العكس تماماً." أصبح الاثنان أصدقاء جيدين جداً من تلك اللحظة فصاعداً.
صورة أكثر دفئاً تظهر من هذه القصة، التي تظهر في المقالة عن Dirac:
يتذكر Werner Heisenberg [في Physics and Beyond، 1971] محادثة ودية بين المشاركين الشباب في مؤتمر Solvay عام 1927، حول آراء Einstein و Planck حول الدين. شارك في الحوار Wolfgang Pauli و Heisenberg و Dirac. كانت مساهمة Dirac نقداً محزناً وواضحاً للتلاعب السياسي بالدين، الذي تم تقديره كثيراً لوضوحه من قبل Bohr، عندما أخبره Heisenberg به لاحقاً. قال Dirac من بين أشياء أخرى: "لا أستطيع أن أفهم لماذا نحن خاملون نناقش الدين. إذا كنا صادقين – وكعلماء فإن الصدق هو واجبنا الدقيق – لا يمكننا إلا أن نعترف بأن أي دين هو حزمة من البيانات الكاذبة، محرومة من أي أساس حقيقي. فكرة الله نفسها هي منتج الخيال البشري. [ ... ] لا أعترف بأي أسطورة دينية، على الأقل لأنها تتناقض مع بعضها البعض. [ ... ]" كانت آراء Heisenberg متسامحة. احتفظ Pauli بالصمت، بعد بعض الملاحظات الأولية. لكن عندما طُلب منه أخيراً إبداء رأيه، قال مازحاً: "حسناً، أود أن أقول إن صديقنا Dirac أيضاً لديه دين وأول وصية في هذا الدين هي 'الله لا يوجد وPaul Dirac هو نبيه'". انفجر الجميع بالضحك، بما في ذلك Dirac.
لم تُنشر العديد من أ
