泡利效应：泡利出现在哪里，哪里的实验仪器就会发生故障

中科院物理所 3天前

以下文章来源于蝌蚪五线谱 ，作者蝌蚪君

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20世纪的第一年，有一个男孩在奥地利维也纳诞生了，他的名字叫做沃尔夫冈·泡利（Wolfgang Ernst Pauli）。熟悉物理的同学们听到这个名字应该会会心一笑，没错，他就是那个发明了泡利不相容原理与提出泡利矩阵的物理学家泡利。
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沃尔夫冈·泡利，图源维基百科
1900年，泡利出生在一个奥地利的书香门第，父亲约瑟夫是维也纳大学的物理化学教授。受家庭氛围影响，泡利从小就对物理表现出浓厚的兴趣。
1918年，初中毕业的泡利带着父亲的介绍信去拜访了当时非常有名的物理学家苏末菲，恳求对方让自己成为他的研究生。作为当时在慕尼黑大学任教、并且在物理界已经具有一定影响力的苏末菲，同意了泡利的请求，给了泡利施展才华的机会。
同年，泡利发表了一篇关于引力场中能量分量问题的论文，彼时只有18岁的他，开始在物理学界初露锋芒。但受限于时代背景，泡利的成长还需要相当长的一段摸索过程。
1925年前的物理界，物理学的研究因为种种概念上的困惑而受阻，各种悖论打乱了前进的步伐，例如波粒二象性的干扰和束缚。
1925年之后，由于理论物理家对量子领域中的奇特概念习以为常，大家开始向新的领域展开探索，并构建与这些奇特概念相匹配的新物理。
也就是在这一年，25岁的泡利提出了震撼整个物理学界的泡利不相容原理，在世界物理的舞台上留下了浓墨重彩的一笔。

毒舌天才的进击

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作为公认的天才，泡利看待问题非常犀利，这可能也是他说话非常毒舌的一个原因。 
有一次，泡利的同事拿来一篇质量不高的文稿寻求他的意见，泡利则回复：“我不在乎你想问题的速度，但我绝不赞成你发文章的速度比你想问题还要快。”在批评同事浮躁敷衍的同时，恰如其分地表达了自己的观点。
当然，泡利的毒舌并不对针对某个人，他对待所有同事都“一视同仁”。
又一次，泡利想去一个地方，但不知道怎么走，好心的同事告诉了他。几天后，同事问他那天是否准确找到了位置，谁知泡利不仅没有表示感谢，反而嘲讽对方只有在不谈论物理的时候才能有如此清晰的思路。
他也曾在和苏联理论物理学家朗道争论时批评对方表述含混不清，“让人既不知道哪些是有意义的，又不知道哪些是无意义的。”
你以为这是泡利成名后的傲慢？其实泡利的毒舌是他自带的属性，求学之时他就曾怼过爱因斯坦，在对方报告演讲时，就曾当面“夸奖”对方：”爱因斯坦先生讲的话还不算太笨。”

神奇的“泡利效应”

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泡利不仅是“怼人大师”，同时也是一名“实验室杀手”。
据说泡利出现在哪里，那里的实验仪器就会发生故障，这种神奇的破坏体质，被大家戏称为“泡利效应”。
据说在当时泡利做过实验的实验室里曾有过这样一条记录：有一回泡利刚到实验室，就引起了器械破坏、玻璃装置破碎等一系列实验室“灾难”；还有一次泡利参加一个招待会，刚到现场，头上的吊灯突然坠毁，由于滑轮卡壳，使得吊灯无法移动，大家笑称这是“泡利效应”的必然结果。
泡利出现后一系列神奇的连锁反应让同行们纷纷和泡利“划清界限”，其中物理学诺奖得主斯特恩特地下了“封杀令”，禁止泡利进入自己的实验室。
因为有了这些前车之鉴，每次实验室出事情，大家都会习惯性地调侃一句：是泡利来了吗？
其中一次哥廷根大学物理实验室的某个超贵测量设备发生故障，研究所所长立即兴奋地给泡利写信：难得有一次出事和你无关。结果泡利回信说，自己那天正好搭乘火车经过哥廷根，还在站台上站了一会儿~

泡利不相容原理

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虽然坊间对泡利的评论多带有些调侃的意味，但论及物理学上的成就，泡利是一位真正值得称赞的物理学家，尤其是他提出的泡利不相容原理，为物理学的进步发展做出了巨大的贡献。
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沃尔夫冈·泡利，图源维基百科
泡利不相容原理作为微观粒子运动的基本规律之一，其观点是：如果两个电子的电子层、轨道的空间伸展方向和自旋状况完全相同，那么这两个电子绝不可能存在于一个原子里。
简单点儿说，就是同一个量子态中不可能“容纳”2个（及以上）相同状态的电子。
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图源百科百科
这一原理衍生出了许多理论与应用，如：费米-狄拉克统计、确定同科电子原子态，也正是凭借着这一伟大发现，泡利斩获了1945年的诺贝尔物理学奖。
了解了物理学大家泡利的故事，同学们是不是对泡利的不相容原理也多了一份亲近？

END

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审核专家：朱广思，北京科普作协会员。


来源：蝌蚪五线谱

编辑：牧鱼

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