«Паули Вольфганг»

Паули (Pauli) Вольфганг (25.4.1900, Вена, — 15.12.1958, Цюрих), швейцарский физик-теоретик, автор классических работ по квантовой механике. Окончил университет в Мюнхене (1921). В 1921—22 был ассистентом у М. Борна в Гёттингене, в 1922—23 — у Н. Бора в Копенгагене. В 1923 доцент университета в Гамбурге, в 1928 профессор Высшего технического училища в Цюрихе. В 1940—46 приглашенный профессор в институте фундаментальных исследований в Принстоне (США). Ещё студентом П. опубликовал 2 работы по теории гравитации, а затем — ставшую классической монографию по теории относительности (1921). Работа по объяснению аномального Зеемана эффекта привела П. к формулировке (1925) важнейшего квантовомеханического принципа (см. Паули принцип). В последующих работах П. обобщил этот принцип, применил его к объяснению парамагнетизма щелочных металлов (1927), показал, каким образом спин может быть включен в общий формализм квантовой механики (1928), а позднее доказал, что все частицы с полуцелым спином подчиняются принципу П. (1940). Вместе с П. Иорданом и В. Гейзенбергом П. заложил основы релятивистской квантовой теории поля (19 29), в разработке которой он затем принял активное участие. При обсуждении особенностей b-распада П. выдвинул гипотезу о существовании нейтрино (1930—33). П. принадлежат также работы по мезонной теории ядерных сил, ряд обзоров по важнейшим вопросам современной теоретической физики, статьи по истории и философии науки и др. Нобелевская премия (1945).

Соч.: Collected scientific papers, v. 1—2, N. Y.—[a. o.], 1964; Aufsätze und Vorträge über Physik und Erkenntnistheorie, Braunschweig, 1961; в рус. пер.— Теория относительности, М.— Л., 1947; Общие принципы волновой механики, М.— Л., 1947; Мезонная теория ядерных сил, М., 1947; Релятивистская теория элементарных частиц, М., 1947.

Лит.: Fierz М., Wolfgang Pauli (1900—1958), «Nuclear Physics», 1959, v. 10, № 1, p. 1—5; Теоретическая физика 20 века, М., 1962 (Сб., посвященный П., имеется список работ П.); Ландау Л., Вольфганг Паули, «Успехи физических наук», 1959, т. 68, в. 3, с. 557—59.

И. Д. Рожанский.

(Pauli, Wolfgang)

(1900-1958), швейцарский физик-теоретик, автор известного принципа, носящего его имя. Родился в Вене 25 апреля 1900. Окончил Мюнхенский университет (1921). Первая научная работа Паули, опубликованная в 1918, была посвящена математическим вопросам единой теории гравитации и электромагнетизма. В следующем году к Паули, которому тогда было 19 лет, обратились с просьбой написать большую статью по теории относительности для Энциклопедии математических наук (Enzyklopdie der mathematischen Wissenschaften). Эта статья и поныне считается классической работой в данной области. В 1921 Паули защитил докторскую диссертацию в Мюнхенском университете. Научный руководитель Паули А.Зоммерфельд ввел его в круг проблем атомной физики. В Мюнхене Паули изучал и основы квантовой теории строения атома Н.Бора. В 1921-1922 был ассистентом М.Борна на кафедре теоретической физики в Геттингенском университете. Здесь он познакомился с Н.Бором и в 1922-1923 работал у него в Институте теоретической физики в Копенгагене, помогая в издании работ Бора на немецком языке. В 1923 - доцент университета в Гамбурге; с 1928 - профессор Высшего технического училища в Цюрихе (кроме 1935-1936 и 1940-1946, когда он работал приглашенным профессором в Институте фундаментальных исследований в Принстоне). В бытность Паули в Геттингене Бор занимался поисками закономерностей заполнения электронных оболочек атома, в частности, он пытался объяснить, почему у атома, находящегося в основном энергетическом состоянии, не все электроны находятся на самой нижней орбите. Принимая участие в решении этой проблемы, Паули ввел понятие спина и в 1925 сформулировал один из важнейших принципов современной теоретической физики, согласно которому две тождественные частицы с полуцелыми спинами не могут находиться в одном состоянии, т.е. не могут обладать одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел (главного, орбитального, магнитного и спинового). Например, если у двух электронов значения трех квантовых чисел совпадают, то значения четвертого должны быть разными. Отсюда следует, что на одной орбите могут находиться не более двух электронов. За открытие этого принципа Паули в 1945 был удостоен Нобелевской премии по физике. Принцип Паули дал естественное объяснение закономерностям, которым подчиняется заполнение электронных оболочек атомов, и послужил также исходным пунктом для объяснения тонкой и сверхтонкой структуры атомных спектров. В 1927 Паули опубликовал статью, объясняющую природу парамагнетизма металлов, в которой сделал вывод, что поведение электронов в металлах подчиняется статистическим законам, основанным на принципе запрета, а не на классической статистике. В 1929 Паули совместно с В.Гейзенбергом предпринял попытку формулировки квантовой электродинамики, введя общую схему квантования полей и заложив тем самым основы систематической теории квантования полей. В 1931 высказал гипотезу о существовании нейтрино (нейтральной частицы с нулевой массой покоя и спином 1/2). Паули - автор фундаментальных работ по теории элементарных частиц, а также мезонной теории ядерных сил. Паули был удостоен медалей Х.Лоренца (1930), Б.Франклина (1952), М.Планка (1958).

Умер Паули в Цюрихе 15 декабря 1958.

ЛИТЕРАТУРА

Паули В. Теория относительности. М. - Л., 1947 Теоретическая физика XX века. Сборник статей, посвященных памяти В. Паули. М., 1962 Паули В. Физические очерки. М., 1975 Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. М., 1985 Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989

Па́ули Вольфганг

(Pauli) (1900—1958), швейцарский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики и релятивистской квантовой теории поля. Сформулировал (1925) принцип, названный его именем. Включил спин в общий формализм квантовой механики. Предсказал (1930) существование нейтрино. Труды по теории относительности, магнетизму, мезонной теории ядерных сил и др. Нобелевская премия (1945).

* * *

ПА́УЛИ (Pauli) Вольфганг (1900—58), швейцарский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики и релятивистской квантовой теории поля. Сформулировал (1925) принцип, названный его именем. Включил спин в общий формализм квантовой механики. Предсказал (1930) существование нейтрино. Труды по теории относительности, магнетизму, мезонной теории ядерных сил и др. Нобелевская премия (1945).

* * *

ПА́УЛИ (Pauli) Вольфганг (25 апреля 1900, Вена — 1958, Цюрих),один из крупнейших физиков-теоретиков 20 века, лауреат Нобелевской премии, член Лондонского королевского общества(см. ЛОНДОНСКОЕ КОРОЛЕВСКОЕ ОБЩЕСТВО), автор ряда фундаменетальных работ по квантовой теории, теории относительности и физике элементарных частиц.

Отзыв Эйнштейна

Вольфганг Паули родился в семье химика, профессора медицинской школы Венского университета. 18-ти лет Вольфганг окончил гимназию. К этому времени он уже направил в печать свою первую статью. Она была посвящена проблеме энергии гравитационного поля и свидетельствовала о высокой квалификации ее автора. Для дальнейшего обучения Паули выбрал Мюнхен. Там в это время работал Арнольд Зоммерфельд(см. ЗОММЕРФЕЛЬД Арнольд), основатель мюнхенской школы теоретической физики. Первые две работы, которые Паули выполнил в 1919 у Зоммерфельда, были посвящены некоторым попыткам обобщения общей теории относительности. В 1920 Паули по поручению Зоммерфельда начал работать над большой статьей по теории относительности для «Энциклопедии математических наук». Впоследствии эта статья многократно издавалась в виде книги и ее переводы вышли во многих странах. Нельзя не привести отзыв о ней Эйнштейна: «Тот, кто будет читать эту зрелую и тщательно продуманную книгу, вряд ли поверит, что ее автору всего 21 год. Неизвестно, чему следует удивляться больше: глубокому психологическому пониманию хода развития идей, безупречности математических выводов, глубокому проникновению в физическую сущность явлений, способности ясно и систематически излагать предмет, эрудиции, полноте изложения, уверенности критики». Паули вновь обратился к теории относительности только через много лет.

В 1921 он переходит в Геттинген, где включается в работу под руководством «учителя гениев» Макса Борна(см. БОРН Макс). Такой громкий титул звучит чуть иронично, но, главное, он неточен. Действительно, и Паули, и Гейзенберг(см. ГЕЙЗЕНБЕРГ Вернер), и Иордан(см. ИОРДАН Паскуаль), да и другие исключительно талантливые молодые теоретики, окружавшие Борна, быстро миновав стадию ученичества, становились равноправными (а то и лидирующими) его сотрудниками. Именно в эти годы в Геттингене родилась матричная формулировка квантовой механики и новая — статистическая — ее интерпретация.

Паули уже с 1920 начал уделять все большее внимание проблеме атомов и спектров, и в 1924 эти исследования привели его к формулировке одного из важнейших законов физики микромира — к принципу, носящему его имя. Геттингентская группа работала в тесном научном сотрудничестве с Нильсом Бором(см. БОР Нильс), в Институт теоретической физики которого в Копенгагене после непродолжительной работы в Гамбурге и перешел Паули. Он проработал у Бора до 1923, когда ему было предоставлено место доцента в Гамбургском университете.

Принцип Паули

Уже после появления первой — полуклассической — модели атома Бора—Резерфрда возникла проблема объяснения периодической системы элементов Менделеева. Приняв, что электроны располагаются вокруг ядра атома на орбитах, нужно было объяснить, почему они, подчиняясь притяжению ядра, не перемещаются все на первую, ближайшую к нему орбиту. Для решения этой проблемы (потребовавшего от Паули таких усилий, что, как он писал, ему порой казалось, что он сойдет с ума) ему пришлось сделать еще один шаг в сторону от привычных классических представлений. В классической механике рассматриваются только «силовые» взаимодействия между частицами. Паули же ввел предположение, что два электрона не могут находиться в одном и том же состоянии, и это не имеет «силовой» природы, т. е. не является следствием какого-то отталкивания между ними. Дальнейшие исследования показали, что здесь существенную роль играет спин(см. СПИН) частиц, т. е. их собственный момент количества движения. У электронов он полуцелый, т.е. равен ђ/2 где ђ— постоянная Планка(см. ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ). На частицы же с целым спином запрет Паули не распространяется — в любом состоянии их может быть сколько угодно. Примером таких частиц могут быть фотоны — их спин равен ђ. Именно принцип Паули(см. ПАУЛИ ПРИНЦИП) определяет распределение электронов в атомах. В состоянии с минимальной энергией может находиться максимум 2 электрона (у них противоположные направления спинов); такова ситуация в атоме гелия. Но у лития уже 3 электрона, два из которых могут находиться в состоянии с минимальной энергией («на основном уровне»), а третий должен занять следующий уровень; поэтому литий по химическим свойствам похож на водород — ведь эти свойства, во многом, определяются числом внешних электронов в атомах. (Для ряда атомов приходится учитывать еще и энергетические соображения).

Принцип Паули приобрел исключительное значение далеко не только в физике атомов где связь между химическими свойствами и расположением электронов была уже понята — хотя и не так глубоко — самим Бором. Этот принцип, лежащий в основе так называемой статистики Ферми—Дирака, играет принципиально важную роль в физике микромира. За открытие этого принципа Паули был удостоен в 1945 Нобелевской премии.

Гамбург и Цюрих

В 1923 Паули начал работать доцентом в Гамбургском университете, а в 1928 занял должность профессора Политехникума в Цюрихе. Круг его научных интересов продолжал расширяться, захватывая физику твердого тела, в частности, проблемы диа- и парамагнетизма, квантовую теорию поля(см. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ), физику элементарных частиц. В 1927 он предложил обобщение уравнения Шредингера(см. ШРЕДИНГЕРА УРАВНЕНИЕ), описывающее частицы с полуцелым спином. В 1930 г. он выступил с еще одной важнейшей идеей. К тому времени экспериментальные исследования бета-распада породили мнение, что энергия продуктов распада нейтрона—протона и электрона меньше начальной энергии. Высказывалось даже предположение, что в микромире закон сохранения энергии выполняется лишь в среднем, а в отдельных актах он может и нарушаться. Паули первым высказался против этой идеи. В письме участникам семинара в Тюбингене он сообщил о своей «отчаянной попытке» спасти закон сохранения энергии, выдвинув предположение, что в числе продуктов бета-распада есть и легкая незаряженная (и потому ускользающая от регистрации) частица, которая и уносит «недостающую» энергию. И здесь прозорливость Паули оправдывалась. Выяснилось вскоре, что он «спас» не только закон сохранения энергии, но и законы сохранения импульса и момента количества движения, а также основные принципы статистики частиц в квантовой механике. Уже к 1933 ему удалось сформулировать основные свойства нейтрино, как впоследствии была названа гипотетическая частица. Но до прямого экспериментального доказательства ее существования понадобилось еще 20 лет.

Последние годы

В 1940 Паули выполнил много новых важных работ, в частности, доказал важную теорему о связи спина со статистикой. В 1941 он переехал в Америку, где получил в Принстоне должность приглашенного професора в Институте высших исследований. В 1945 Паули была присуждена Нобелевская премия. Паули оставался в Принстоне до 1946 г. Он занимался в это время преимущественно не конкретными задачами, а общими вопросами принципиального значения. В 1946 Паули вернулся в Цюрих, где проработал профессором Высшей технической школы до конца своих дней.