APP下载

泡利的另一面

2016-02-29

科学家 2015年1期
关键词:宇称物理学家物理学

1957年以前,欧洲物理学家普遍承认“宇称守恒定律”。任何一种变化的开始和结束,宇称的奇和偶不会改变。

1956年6月,沃尔夫冈·泡利(Wolfgang E.Pauli)收到了来自李政道和杨振宁的一篇题为《宇称在弱相互作用中守恒吗?》的文章。文中提出“宇称守恒在强相互作用与电磁相互作用中均存在很强的证据,在弱相互作用中却只是一个未被实验证实的‘外推假设”,即在弱相互作用中宇称不守恒。

这篇文章一出,学界哗然,但是在众多声音中,还是反对和讥笑居多。

泡利因为在物理学领域凭借着自己敏锐、谨慎和挑剔的风格,具有一眼就能发现错误的能力,而被丹麦物理学家玻尔称为“物理学的良知”。此次,这位“物理学的良知”也在反对者之中,但结果却与往常不同。

泡利与他的学生

物理是一门实验科学,李政道与杨振宁的理论要想得到学界的认可,就必须要通过实验来证明。随后他们找到了同在美国留学的华人物理学家吴健雄来完成实验。

吴健雄于1936年来到美国攻读物理学,她曾参与过“曼哈顿计划”,深得奥本海默(曼哈顿计划的领导者)的赏识。在吴健雄的简介中,更是写着:“物理学巨擘泡利的得意门生”。泡利与吴健雄相识是在1941年,当时泡利访问加州大学伯克利分校,而吴健雄在那里学习。泡利对这个学生赞赏有加,并且一直保持着这份亦师亦友的情谊。

当泡利得知吴健雄要帮助李政道和杨振宁做实验时,他曾为吴健雄的举动表示出极大的惋惜。泡利认为以吴健雄的能力应该去做更重要的事,犯不着在这明显不成立的理论上消耗时间。而当时实验物理科学家大多也不愿意做这个实验。另外,技术方面的困难也太大,科学家们都心存疑虑。宇称不守恒实验,对于对实验技术没有相当了解和深刻认识的人来说,简直是无从入手。

1957 年 1 月 15 日,《物理评论》杂志收到了吴健雄等人的论文《贝塔衰变中宇称守恒的实验检验》,为宇称不守恒提供了实验证明。一天后,《纽约时报》就用《物理学中的基本概念在实验中被推翻》为标题,在头版报道了被其称为 “中国革命”的吴健雄等人的实验。

自此争论结束。泡利面对此次“败于学生之手”,在1957年1月27日给一位朋友的信中这样写道:“在最初的震惊过去后,我开始镇定下来。事情的发展的确很有戏剧性……幸亏没人跟我打赌,否则我要输掉一大笔钱。现在只损失了一点名誉,好在我的名誉不小,损失一点没什么关系。”

“泡利效应”

泡利出生在音乐之城维也纳。“21岁时,他为德国的《数学科学百科全书》写了一篇长达237页的关于狭义和广义相对论的词条,该文到今天仍然是该领域的经典文献之一,而泡利也因此名声鹊起;25岁时,泡利提出了他一生中发现的最重要的原理——泡利不相容原理,为原子物理的发展奠定了重要基础;1930年,他为摆脱放射性β能谱的能量守恒定律面临的危机而提出了著名的‘中微子假说,后被美国物理学家考恩和莱茵斯在核反应堆中产生的反中微子的稀有俘获而验证。”

泡利为人幽默风趣,以工作严谨、博学而著称,与他一起工作过的人,都非常佩服他的聪明才智与发现理论弱点的本领。同时他也是出了名的爱挑剔,在某些人眼中,泡利甚至是个狂妄自大的人。但有一件事,却让泡利“骄傲不起来”。

泡利的实验动手能力很差,时不时会给实验室带来灾难。与泡利在一起工作过的年轻物理学家甚至把实验出现稀奇古怪的毛病,以及实验仪器的损坏与爆炸都归于泡利,并戏谑地称之为“泡利效应”。泡利的朋友物理学家奥托·斯特恩 (1943年的诺贝尔物理学奖得主) 就曾因为担心泡利效应而对泡利下达了封杀令, 禁止其进入自己位于德国汉堡的实验室。

关于泡利效应还有这样一个故事。有一天,哥廷根大学物理研究所詹姆斯·法兰克(实验物理学家,1925年诺贝尔物理学奖获得者)教授的实验室里发生了一次事故。此事一出,人们很快联想到这件事情该不会是与泡利有关。经查实,泡利有充分的不在场证据。于是法兰克写信给泡利,很欣慰地告诉他说你总算无辜了一回。 然而泡利对这种无罪推定似乎并不领情,他回信很诚实地 “自首” 说自己虽不在第一现场, 但事发当时自己乘坐的从苏黎世到哥本哈根的火车恰好在哥廷根的站台上停留了一会儿。也许他是想承认泡利效应是具有“超距作用”的。当事人已经一笑置之,而旁观者并未就此罢休,人们将“泡利在法兰克实验室里捣乱”的故事扩散开来,而且越传越离奇,同时出现了很多版本,后来发展到只要泡利进入实验室,实验室的工作人员就会紧张得手忙脚乱,以致发生事故。

有关泡利效应的传闻还有很多,不过在众多的传闻中有一个有趣的特点, 那就是泡利效应绝不会损害到泡利本人,不仅不会损害,甚至还能在关键时候“拯救”泡利。 泡利的助手派尔斯和韦斯科夫都曾在自己的自传中讲述过一个故事:“有一次泡利要参加一个学术会议,与会的年轻物理学家们决定跟他开个玩笑,他们在会议厅的门上做了一个触发式的机关,只要泡利一推门就会发出类似爆炸的响声。结果在泡利推门而入的一刹那, 那些被年轻物理学家们反复调试过的机关居然‘卡壳了!泡利效应通过破坏‘实验装置而成功地‘拯救了泡利。”

当然这些都只是关于这个传奇人物的传奇故事,人无完人,即便他是一个功勋卓著的伟大的科学家,也有犯错的时候,这些错误只是他人生中的“阴影”,是他人生中的一部分,说到底他也只是个普通人。

猜你喜欢

宇称物理学家物理学
基于压电分流技术的PT对称梁散射特性研究
高维宇称-时间对称系统中的信息恢复与临界性*
法国数学家、物理学家傅里叶
弗里曼·戴森 当代罕见的数学物理学家和思想家
美食物理学
定积分在几何、物理学中的简单应用
“不验自明”的教训
物理学的困顿:下一步是什么?