1945年诺贝尔物理学奖

1945年诺贝尔物理学奖

1945年物理学奖得主，是奥地利的沃尔夫冈·泡利

（Wolfgang ），获奖理由是他提出了泡利不相容原理。

沃尔夫冈·厄恩斯特·泡利（Wolfgang Ernst Pauli，

1900—1958），出生于奥地利维也纳。父亲是维也纳大学的生

化学家，母亲是一名作家。他小他受到良好的教育，中学阶

段就自学了大学物理和数学分析教程，被当作物理和数学神

童。中学毕业后，泡利带着父亲的介绍信去慕尼黑找著名的

物理学家索茉菲学习理论物理。泡利申请不学大学课程而直

接读研究生，并要求参加高年级研究生的讨论班。这让索茉

菲惊讶不已，觉得这个年轻人有些不知天高地厚。不久后，

索茉菲发现在讨论班上，泡利发言最快，观点鲜明，才肯定

了他的才华。当时，德国准备出版一本百科全书，其中有关

相对论的章节，请索茉菲代为起草。索茉菲自己没有动笔，

却把这个任务交给了泡利。泡利以惊人的速度，很快写出了

一份250页的有关相对论的综述文章，再次让索茉菲惊叹不

已。这篇文章写就于1921年，即使在今天，这篇文章和外尔

（weyl）所著的《空间、时间和物质》，仍然被公认为评述相

对论的经典著作。同年，在索茉菲的推荐下，泡利来到哥丁

根大学做玻恩的助手。这年秋天，泡利与师弟海森堡一起，

随导师索茉菲在哥丁根参加了一个会议。在这次会议上，泡

利遇到了著名的理论物理学家玻尔。玻尔很快发现这两个年

轻人非同一般，马上邀请他们去哥本哈根理论物理研究所工

作。从此，泡利、海森堡与玻尔结下了深厚的友谊。泡利不

是一个好的演讲者，或者说他对演讲和讲课不感兴起，讲解

时经常自言自语，在黑板上写的字又小又乱。他还有一个癖

好，就是在讲课时也在思考自己的课题，因而影响到教学效

果。泡利在与人争论学术问题时，往往言词犀利，不留情面，

让人有点难以接受。传说有一次在讨论会上，玻尔发言时被

泡利突然打断：“住口，别冒傻气！”玻尔了解泡利的脾气，

并未生气，而是温和地说：“但是泡利，你听我说完。”泡利

立刻回口：“不，我一个字也不想听。”1928年，泡利转到瑞

士苏黎世联邦工学院任物理学教授，一直工作到退休。1956

年，杨振宁和李政道为解释τ-θ之谜而提出了在弱相互作用

中宇称不守恒的理论，泡利曾极力反对，直到该理论被吴健

雄证实。1958年，泡利在瑞士苏黎世去世，享年58岁。

1922年，泡利应玻尔之邀到哥本哈根工作，致力于研究

不规则的塞曼效应。当时玻尔、索茉菲和兰德都认为，尤其

是在碱金属中，价电子所围绕运动的原子核心具有角动量，

造成了原子的不规则磁性。泡利持不同意见，他认为，不规

则磁性与核心无关，是由电子的属性引起的。根据薛定谔描

述量子规律的波动方程，已知的量子数有三个：n、l和m。

主量子数n给出电子到达原子核的近似距离，这是极可能发

现电子的地点。n值的范围从1到无穷大，对于处于基态的原

子，n不超过7。第二量子数l给出电子的角动量值，这个数

值一般与电子所占区域的形状有关，对于一给定电子，l值总

是低于n值。第三量子数m叫作磁性量子数，它给出电子的

角动量在磁场中的定向，其值范围从负l到正l。因此，对于

l的第一个值都有m的容许值2l＋1。

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然而，这三个量子数是不足以解释化学元素在周期表中

的排列顺序的，这种排列顺序体现了元素化学性质的周期性。

因此，泡利引进了第四个量子数，即自旋量子数s，代表电子

的自旋。s只能有两个值，一个代表顺时针旋转，另一个代表

逆时针旋转。他对此进行了进一步论述，即“泡利不相容原

理”：原子中不能有两个以上的电子处于同一量子态上。具体

来说，就是同一原子中的两个电子，不可能有同样一组的四

个量子数，这就意味着由前三个量子数决定的轨道上允许存

在最多两个具有相反自旋的电子。这一原理圆满地解释了元

素按原子序数递增排列时所呈现出来的化学性质上的周期性。

泡利除了提出“不相容原理”外，1928年提出了原子光

谱的超精细结构。1929年与海森堡合作研究，为场量子化的

系统理论奠定了基础。1931年提出中微子的基本性质。1955

年论证了基本粒子对称性的CPT定理。

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