Lo mejor que la mayoría de nosotros podemos esperar lograr en física es simplemente entender mal a un nivel más profundo.
Wolfgang Ernst Pauli fue un físico teórico austriaco y posteriormente estadounidense/suizo, y uno de los pioneros de la física cuántica. En 1945, después de haber sido nominado por Albert Einstein, Pauli recibió el Premio Nobel de Física por su "contribución decisiva a través del descubrimiento de una nueva ley de la Naturaleza, el principio de exclusión o principio de Pauli". El descubrimiento involucró la teoría del espín, que es la base de una teoría de la estructura de la materia. También mostró una habilidad precoz para la física obteniendo su doctorado a los 21 años aunque se graduó de la escuela secundaria a los 18, edad promedio de graduación.
Biografía
Primeros años
Pauli nació en Viena de un químico Wolfgang Joseph Pauli né Wolf Pascheles, 1869–1955 y su esposa Bertha Camilla Schütz; su hermana fue Hertha Pauli, escritora y actriz. El segundo nombre de Pauli fue dado en honor a su padrino, el físico Ernst Mach. Los abuelos paternos de Pauli provenían de familias judías prominentes de Praga; su bisabuelo fue el editor judío Wolf Pascheles. El padre de Pauli se convirtió del judaísmo al catolicismo romano poco antes de su matrimonio en 1899. La madre de Pauli, Bertha Schütz, fue criada en la religión católica romana de su propia madre; su padre fue el escritor judío Friedrich Schütz. Pauli fue criado como católico romano, aunque eventualmente él y sus padres dejaron la Iglesia. Se considera que fue un deísta y un místico.
Pauli asistió al Döblinger-Gymnasium en Viena, graduándose con distinción en 1918. Solo dos meses después de la graduación, publicó su primer artículo, sobre la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Asistió a la Universidad Ludwig-Maximilians en Múnich, trabajando bajo Arnold Sommerfeld, donde recibió su doctorado en julio de 1921 por su tesis sobre la teoría cuántica del hidrógeno diatómico ionizado H+2.
Sommerfeld le pidió a Pauli que revisara la teoría de la relatividad para la Encyklopädie der mathematischen Wissenschaften Encyclopedia of Mathematical Sciences. Dos meses después de recibir su doctorado, Pauli completó el artículo, que llegó a 237 páginas. Fue elogiado por Einstein; publicado como monografía, sigue siendo una referencia estándar sobre el tema hasta hoy.
Pauli pasó un año en la Universidad de Göttingen como asistente de Max Born, y el año siguiente en el Instituto de Física Teórica en Copenhague, que más tarde se convirtió en el Instituto Niels Bohr en 1965. De 1923 a 1928, fue profesor en la Universidad de Hamburgo. Durante este período, Pauli fue instrumental en el desarrollo de la teoría moderna de la mecánica cuántica. En particular, formuló el principio de exclusión y la teoría del espín no relativista.
En 1928, fue designado Profesor de Física Teórica en ETH Zurich en Suiza donde hizo un progreso científico significativo. Ocupó cátedras visitantes en la Universidad de Michigan en 1931, y el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton en 1935. Le fue otorgada la Medalla Lorentz en 1931.
A finales de 1930, poco después de su postulación del neutrino e inmediatamente después de su divorcio y el suicidio de su madre, Pauli experimentó una crisis personal. Consultó al psiquiatra y psicoterapeuta Carl Jung quien, como Pauli, vivía cerca de Zurich. Jung inmediatamente comenzó a interpretar los sueños profundamente arquetípicos de Pauli, y Pauli se convirtió en uno de los mejores estudiantes de Jung. Pronto comenzó a criticar científicamente la epistemología de la teoría de Jung, y esto contribuyó a cierta aclaración de los pensamientos de este último, especialmente sobre el concepto de sincronicidad. Muchas de estas discusiones están documentadas en las cartas Pauli/Jung, hoy publicadas como Atom and Archetype. El análisis elaborado de Jung de más de 400 sueños de Pauli está documentado en Psychology and Alchemy.
La anexión alemana de Austria en 1938 lo convirtió en ciudadano alemán, lo que se convirtió en un problema para él en 1939 después del estallido de la Segunda Guerra Mundial. En 1940, intentó en vano obtener la ciudadanía suiza, lo que le habría permitido permanecer en ETH.
Pauli se trasladó a los Estados Unidos en 1940, donde fue empleado como profesor de física teórica en el Instituto de Estudios Avanzados. En 1946, después de la guerra, se convirtió en ciudadano naturalizado de los Estados Unidos y posteriormente regresó a Zurich, donde permaneció principalmente por el resto de su vida. En 1949, se le otorgó la ciudadanía suiza.
En 1958, Pauli fue galardonado con la medalla Max Planck. Ese mismo año, enfermó de cáncer de páncreas. Cuando su último asistente, Charles Enz, lo visitó en el hospital Rotkreuz en Zurich, Pauli le preguntó: "¿Viste el número de la habitación?" Era el número 137. Durante toda su vida, Pauli había estado preocupado por la pregunta de por qué la constante de estructura fina, una constante fundamental adimensional, tiene un valor casi igual a 1/137. Pauli murió en esa habitación el 15 de diciembre de 1958.
Investigación científica
Pauli hizo muchas contribuciones importantes como físico, principalmente en el campo de la mecánica cuántica. Rara vez publicaba artículos, prefiriendo largas correspondencias con colegas como Niels Bohr y Werner Heisenberg, con quienes tenía amistades cercanas. Muchas de sus ideas y resultados nunca fueron publicados y aparecieron solo en sus cartas, que a menudo eran copiadas y distribuidas por sus destinatarios.
Pauli propuso en 1924 un nuevo grado de libertad cuántico o número cuántico con dos valores posibles, para resolver inconsistencias entre espectros moleculares observados y la teoría en desarrollo de la mecánica cuántica. Formuló el principio de exclusión de Pauli, posiblemente su trabajo más importante, que establecía que no podían existir dos electrones en el mismo estado cuántico, identificado por cuatro números cuánticos incluyendo su nuevo grado de libertad de dos valores. La idea del espín se originó con Ralph Kronig. George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit un año después identificaron el nuevo grado de libertad de Pauli como espín del electrón, un descubrimiento en el que Pauli durante mucho tiempo se negó erróneamente a creer.
En 1926, poco después de que Heisenberg publicara la teoría matricial de la mecánica cuántica moderna, Pauli la utilizó para derivar el espectro observado del átomo de hidrógeno. Este resultado fue importante para asegurar la credibilidad de la teoría de Heisenberg.
Pauli introdujo las matrices de Pauli de 2 × 2 como base de operadores de espín, resolviendo así la teoría no relativista del espín. Este trabajo, incluyendo la ecuación de Pauli, a veces se dice que influyó en Paul Dirac en su creación de la ecuación de Dirac para el electrón relativista, aunque Dirac afirmó que inventó estas mismas matrices él mismo de forma independiente en ese momento, sin la influencia de Pauli. Dirac inventó matrices de espín similares pero más grandes de 4x4 para usar en su tratamiento relativista del espín fermiónico.
En 1930, Pauli consideró el problema de la desintegración beta. En una carta del 4 de diciembre a Lise Meitner et al., que comenzaba, "Estimadas damas y caballeros radiactivos", propuso la existencia de una partícula neutra hasta entonces no observada con una masa pequeña, no mayor al 1% de la masa de un protón, para explicar el espectro continuo de la desintegración beta. En 1934, Enrico Fermi incorporó la partícula, a la que llamó neutrino, 'pequeño neutro' en el italiano nativo de Fermi, en su teoría de la desintegración beta. El neutrino fue confirmado experimentalmente por primera vez en 1956 por Frederick Reines y Clyde Cowan, dos años y medio antes de la muerte de Pauli. Al recibir la noticia, respondió por telegrama: "Gracias por el mensaje. Todo llega a quien sabe esperar. Pauli."
En 1940, re-derivó el teorema espín-estadística, un resultado crítico de la teoría cuántica de campos que establece que las partículas con espín semientero son fermiones, mientras que las partículas con espín entero son bosones.
En 1949, publicó un artículo sobre regularización Pauli–Villars: la regularización es el término para técnicas que modifican integrales matemáticas infinitas para hacerlas finitas durante los cálculos, de modo que se pueda identificar si las cantidades intrínsecamente infinitas en la teoría masa, carga, función de onda forman un conjunto finito y por lo tanto calculable que puede redefinirse en términos de sus valores experimentales, criterio que se denomina renormalización, y que elimina infinitos de teorías cuánticas de campos, pero también permite importantemente el cálculo de correcciones de orden superior en teoría de perturbaciones.
Pauli hizo críticas repetidas de la síntesis moderna de la biología evolutiva, y sus admiradores contemporáneos señalan modos de herencia epigenética como apoyo a sus argumentos.
Personalidad y reputación
El efecto Pauli fue nombrado después de la supuesta habilidad anecdótica bizarra suya de romper equipos experimentales simplemente por estar en las proximidades. Pauli era consciente de su reputación y estaba deleitado cada vez que el efecto Pauli se manifestaba. Estas extrañas ocurrencias estaban en línea con sus investigaciones controvertidas sobre la legitimidad de la parapsicología, particularmente su colaboración con C. G. Jung sobre el concepto de sincronicidad.
Con respecto a la física, Pauli era famosamente un perfeccionista. Esto se extendía no solo a su propio trabajo, sino también al trabajo de sus colegas. Como resultado, se hizo conocido en la comunidad de la física como la "conciencia de la física," el crítico ante el cual sus colegas eran responsables. Podía ser mordaz en su despido de cualquier teoría que encontrara deficiente, a menudo etiquetándola como ganz falsch, completamente equivocada.
Sin embargo, esta no fue su crítica más severa, que reservaba para teorías o tesis presentadas de manera tan poco clara que fueran incontrastables o inevaluables y, por lo tanto, no pertenecieran adecuadamente al reino de la ciencia, aunque se presenten como tales. Eran peores que equivocadas porque no podían ser probadas equivocadas. Famosamente, una vez dijo de un artículo tan poco claro: "¡Ni siquiera es equivocado!"
Su supuesto comentario al conocer a otro físico destacado, Paul Ehrenfest, ilustra esta noción de un Pauli arrogante. Los dos se conocieron en una conferencia por primera vez. Ehrenfest estaba familiarizado con los artículos de Pauli y estaba bastante impresionado con ellos. Después de unos minutos de conversación, Ehrenfest observó, "Creo que me gusta tu artículo de la Enciclopedia más de lo que me gustas tú," a lo que Pauli respondió rápidamente, "Eso es extraño. Conmigo, respecto a ti, es exactamente lo opuesto." Los dos se convirtieron en muy buenos amigos a partir de entonces.
Una imagen un tanto más cálida emerge de esta historia, que aparece en el artículo sobre Dirac:
Werner Heisenberg [en Physics and Beyond, 1971] recuerda una conversación amistosa entre participantes jóvenes en la Conferencia Solvay de 1927, sobre las opiniones de Einstein y Planck sobre la religión. Wolfgang Pauli, Heisenberg y Dirac participaron en ella. La contribución de Dirac fue una crítica conmovedora y clara de la manipulación política de la religión, que fue muy apreciada por su lucidez por Bohr, cuando Heisenberg se la reportó más tarde. Entre otras cosas, Dirac dijo: "No puedo entender por qué nos quedamos discutiendo la religión. Si somos honestos – y como científicos la honestidad es nuestro deber preciso – no podemos evitar admitir que cualquier religión es un conjunto de falsas afirmaciones, desprovistas de cualquier fundamento real. La misma idea de Dios es un producto de la imaginación humana. [ ... ] No reconozco ningún mito religioso, al menos porque se contradicen entre sí. [ ... ]" La opinión de Heisenberg fue tolerante. Pauli había permanecido en silencio, después de algunas observaciones iniciales. Pero cuando finalmente se le preguntó su opinión, en broma dijo: "Bueno, diría que también nuestro amigo Dirac tiene una religión y el primer mandamiento de esta religión es 'Dios no existe y Paul Dirac es su profeta'". Todos estallaron en carcajadas, incluyendo a Dirac.
Muchas de las ideas y resultados de Pauli nunca fueron publicados y aparecieron solo en sus cartas, que a menudo eran copiadas y distribuidas por sus destinatarios. Pauli puede haber estado despreocupado por el hecho de que gran parte de su trabajo así pasó sin acreditación, pero cuando se trataba de la conferencia mundial de Heisenberg de 1958 en Göttingen sobre su trabajo conjunto en una teoría de campo unificada, y el comunicado de prensa llamando a Pauli un mero "asistente del Profesor Heisenberg", Pauli se ofendió, denunciando la capacidad de física de Heisenberg. El deterioro entre ellos resultó en que Heisenberg ignorara el funeral de Pauli, y escribiera en su autobiografía que las críticas de Pauli eran exageradas, aunque en última instancia la teoría de campo fue probada insostenible, validando las críticas de Pauli. Pauli fue elegido Miembro Extranjero de la Royal Society ForMemRS en 1953. En 1958 se convirtió en miembro extranjero de la Real Academia Neerlandesa de Artes y Ciencias.
Vida personal
En mayo de 1929, Pauli dejó la Iglesia Católica Romana. En diciembre de ese año, se casó con Käthe Margarethe Deppner, una bailarina de cabaret. El matrimonio fue uno infeliz, terminando en divorcio en 1930 después de menos de un año. Se casó nuevamente en 1934 con Franziska Bertram 1901–1987. No tuvieron hijos.
Bibliografía
- 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
