Wolfgang Ernst Pauli ( / p ɔː l i / ; [12] alemán: [vɔlfɡaŋ paʊli] ; abril 25, 1900 a diciembre 15, 1958 ) fue un austriaco físico teórico y uno de los pioneros de la física cuántica . En 1945, después de haber sido nominado por Albert Einstein , [13] 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 delestructura de la materia .
Wolfgang Ernst Pauli | |
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Nació | Wolfgang Ernst Pauli 25 de abril de 1900 |
Fallecido | 15 de diciembre de 1958 Zurich , suiza | (58 años)
Ciudadanía | Austria Estados Unidos Suiza |
alma mater | Universidad Ludwig-Maximilians |
Conocido por | |
Premios |
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Carrera científica | |
Campos | Física teórica |
Instituciones | Universidad de Göttingen Universidad de Copenhague Universidad de Hamburgo ETH Instituto de Estudios Avanzados de Zúrich |
Tesis | Acerca del modelo de iones moleculares de hidrógeno [2] (1921) |
Asesor de doctorado | Arnold Sommerfeld [2] [1] |
Otros asesores académicos | Max Born [3] |
Estudiantes de doctorado |
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Otros estudiantes notables |
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Influencias |
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Influenciado |
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Notas | |
Su padrino fue Ernst Mach . No debe confundirse con Wolfgang Paul , quien llamó a Pauli su "parte imaginaria", [11] un juego de palabras con la unidad imaginaria i . |
Biografía
Primeros años y formación filosófica
Pauli nació en Viena de un químico , Wolfgang Joseph Pauli ( né Wolf Pascheles, 1869-1955), y su esposa, Bertha Camilla Schütz; su hermana era Hertha Pauli , escritora y actriz. El segundo nombre de Pauli se le dio en honor a su padrino , el físico Ernst Mach . Los abuelos paternos de Pauli eran de familias judías prominentes de Praga ; su bisabuelo fue el editor judío Wolf Pascheles . [14] El padre de Pauli se convirtió del judaísmo al catolicismo romano poco antes de su matrimonio en 1899. La madre de Pauli, Bertha Schütz, se crió en la religión católica romana de su madre; su padre era el escritor judío Friedrich Schütz . Pauli se crió como católico romano, aunque finalmente él y sus padres dejaron la Iglesia. [15] Se le considera un deísta y un místico . [16] [17]
Pauli asistió al Döblinger- Gymnasium de Viena, donde se graduó con distinción en 1918. Dos meses después, publicó su primer artículo , sobre la teoría de la relatividad general de Albert Einstein . Asistió a la Universidad Ludwig-Maximilians en Munich, trabajando con Arnold Sommerfeld , [1] donde recibió su doctorado en julio de 1921 por su tesis sobre la teoría cuántica del hidrógeno diatómico ionizado ( H+
2). [2] [18]
Sommerfeld le pidió a Pauli que revisara la teoría de la relatividad para la Encyklopädie der mathischen Wissenschaften ( Enciclopedia de Ciencias Matemáticas ). Dos meses después de recibir su doctorado, Pauli completó el artículo, que llegó a las 237 páginas. Einstein lo elogió; publicado como monografía , sigue siendo una referencia estándar sobre el tema. [19]
Pauli fue profesor en Hamburgo de 1923 a 1928 [20] y escribió un artículo sobre química y medicina coloide en 1924. [21]
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. En enero de 1932 consultó al psiquiatra y psicoterapeuta Carl Jung , que también vivía cerca de Zurich . Jung inmediatamente comenzó a interpretar los sueños profundamente arquetípicos de Pauli basados en el I Ching , [22] 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 una cierta aclaración de las ideas de Jung, especialmente sobre la sincronicidad . Muchas de estas discusiones están documentadas en las cartas de Pauli / Jung, publicadas hoy como Atom and Archetype . El elaborado análisis de Jung de más de 400 de los sueños de Pauli está documentado en Psicología y Alquimia . En 1933 Pauli publicó la segunda parte de su libro de Física, Handbuch der Physik , que fue considerado el libro definitivo sobre el nuevo campo de la física cuántica. Robert Oppenheimer lo llamó "la única introducción adulta a la mecánica cuántica". [23]
La anexión alemana de Austria en 1938 convirtió a Pauli 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 la ETH. [24]
En 1940, Pauli se mudó a los Estados Unidos, donde trabajó como profesor de física teórica en el Instituto de Estudios Avanzados . En 1946, después de la guerra, se naturalizó como ciudadano estadounidense y regresó a Zúrich, donde permaneció mayoritariamente el resto de su vida. En 1949, se le concedió la ciudadanía suiza.
En 1958, Pauli recibió la medalla Max Planck . El mismo año, enfermó de cáncer de páncreas . Cuando su último asistente, Charles Enz, lo visitó en el hospital Rotkreuz de Zúrich, Pauli le preguntó: "¿Viste el número de la habitación?". Era 137. A lo largo de 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. [25] Pauli murió en esa habitación el 15 de diciembre de 1958. [26] [27]
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 de la Universidad de Copenhague en Dinamarca y Werner Heisenberg , con quien tenía una estrecha amistad. Muchas de sus ideas y resultados nunca se publicaron y solo aparecieron en sus cartas, que a menudo fueron copiadas y distribuidas por sus destinatarios. En 1921 Pauli trabajó con Bohr para crear el Principio de Aufbau , que describía la acumulación de electrones en capas basadas en la palabra alemana para construir, ya que Bohr también hablaba alemán con fluidez.
Pauli propuso en 1924 un nuevo grado cuántico de libertad (o número cuántico ) con dos valores posibles, para resolver las inconsistencias entre los espectros moleculares observados y la teoría en desarrollo de la mecánica cuántica. Formuló el principio de exclusión de Pauli, quizás su trabajo más importante, que afirmaba que no podían existir dos electrones en el mismo estado cuántico, identificado por cuatro números cuánticos, incluido su nuevo grado de libertad de dos valores. La idea del giro se originó con Ralph Kronig . Un año después, George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit identificaron el nuevo grado de libertad de Pauli como el espín del electrón , en el que Pauli durante mucho tiempo se negó erróneamente a creer. [28]
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 2 × 2 como base de los operadores de espín, resolviendo así la teoría no relativista del espín. A veces se dice que este trabajo, incluida la ecuación de Pauli , influyó en Paul Dirac en su creación de la ecuación de Dirac para el electrón relativista , aunque Dirac dijo que él mismo inventó estas mismas matrices de forma independiente en ese momento. Dirac inventó matrices de espín similares pero más grandes (4x4) para su uso en su tratamiento relativista del espín fermiónico.
En 1930, Pauli consideró el problema de la desintegración beta . En una carta de 4 de diciembre a Lise Meitner et al. , comenzando, " Estimados señores y señoras radiactivos ", propuso la existencia de una partícula neutra hasta ahora no observada con una masa pequeña, no mayor al 1% de la masa de un protón, para explicar el espectro continuo de 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 le llega a quien sabe esperar. Pauli". [29]
En 1940, Pauli volvió a derivar el teorema de la estadística de espín , un resultado crítico de la teoría cuántica de campos que establece que las partículas con espín medio entero son fermiones , mientras que las partículas con espín entero son bosones .
En 1949, publicó un artículo sobre la regularización de Pauli-Villars : regularización es el término para las técnicas que modifican integrales matemáticas infinitas para hacerlas finitas durante los cálculos, de modo que uno pueda identificar si las cantidades intrínsecamente infinitas en la teoría (masa, carga, función de onda ) forman un conjunto finito y, por tanto, calculable que se puede redefinir en términos de sus valores experimentales, cuyo criterio se denomina renormalización , y que elimina los infinitos de las teorías cuánticas de campos , pero también permite el cálculo de correcciones de orden superior en la teoría de perturbaciones.
Pauli hizo repetidas críticas a la síntesis moderna de la biología evolutiva , [30] [31] y sus admiradores contemporáneos señalan que los modos de herencia epigenética respaldan sus argumentos. [32]
Personalidad y reputación
El efecto Pauli recibió su nombre de su extraña habilidad anecdótica para romper equipos experimentales simplemente por estar cerca. Pauli era consciente de su reputación y estaba encantado cada vez que se manifestaba el efecto Pauli. Estos extraños sucesos estaban en consonancia con sus controvertidas investigaciones sobre la legitimidad de la parapsicología , en particular su colaboración con CG Jung sobre la sincronicidad . [33] Max Born consideraba a Pauli "sólo comparable al propio Einstein ... quizás incluso mayor". Einstein declaró a Pauli su "heredero espiritual". [34]
Pauli era famoso por ser un perfeccionista. Esto se extendió no solo a su propio trabajo, sino también al 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. Podría ser mordaz en su rechazo de cualquier teoría que encontrara deficiente, a menudo etiquetándola como ganz falsch , "completamente errónea".
Pero esta no fue su crítica más severa, que reservó para las teorías o tesis presentadas de manera tan poco clara como para ser incontestables o no evaluables y, por lo tanto, no pertenecían propiamente al ámbito de la ciencia, aunque se hiciera pasar por tales. Eran peor que equivocados porque no se podía probar que estaban equivocados. Es famoso que una vez dijo de un artículo tan poco claro: "¡ Ni siquiera está mal !" [1]
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 papeles de Pauli y estaba bastante impresionado con ellos. Después de unos minutos de conversación, Ehrenfest comentó: "Creo que me gusta más tu artículo de la Enciclopedia [sobre la teoría de la relatividad] que tú", a lo que Pauli respondió: "Eso es extraño. Para mí, con respecto a ti, es todo lo contrario". . " [35] Los dos se hicieron muy buenos amigos desde entonces.
Una imagen algo más cálida surge de esta historia, que aparece en el artículo sobre Dirac:
Werner Heisenberg [en Physics and Beyond , 1971] recuerda una conversación amistosa entre jóvenes participantes en la Conferencia Solvay de 1927 , sobre las opiniones de Einstein y Planck sobre la religión. Participaron Wolfgang Pauli, Heisenberg y Dirac. La contribución de Dirac fue una conmovedora y clara crítica a la manipulación política de la religión, muy apreciada por su lucidez por Bohr, cuando Heisenberg se lo informó más tarde. Entre otras cosas, Dirac dijo: "No puedo entender por qué nos ociosos hablando de religión. Si somos honestos, y como científicos, la honestidad es nuestro deber preciso, no podemos evitar admitir que cualquier religión es un paquete de declaraciones falsas, privadas de cualquier La idea misma de Dios es producto de la imaginación humana. [...] No reconozco ningún mito religioso, al menos porque se contradicen entre sí. [...] "La visión de Heisenberg era tolerante. Pauli había guardado silencio, después de algunas observaciones iniciales. Pero cuando finalmente le preguntaron su opinión, bromeando dijo: "Bueno, yo 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 se echaron a reír, incluido Dirac. [36]
Muchas de las ideas y resultados de Pauli nunca se publicaron y solo aparecieron en sus cartas, que a menudo fueron copiadas y distribuidas por sus destinatarios. Pauli puede no haber estado preocupado de que gran parte de su trabajo no haya sido acreditado, pero cuando se trató de la mundialmente conocida conferencia de Heisenberg de 1958 en Gotinga sobre su trabajo conjunto sobre una teoría de campo unificado, y el comunicado de prensa que calificaba a Pauli como un mero "asistente del profesor Heisenberg ", Pauli se ofendió, denunciando la destreza física de Heisenberg. El deterioro de su relación resultó en que Heisenberg ignorara el funeral de Pauli y escribiera en su autobiografía que las críticas de Pauli estaban exageradas, aunque finalmente la teoría del campo resultó insostenible, validando las críticas de Pauli. [37] Pauli fue elegido miembro extranjero de la Royal Society (ForMemRS) en 1953 . [1] En 1958 se convirtió en miembro extranjero de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos . [38]
Filosofía
En sus discusiones con Carl Jung , Pauli desarrolló una teoría ontológica que ha sido apodada la "Conjetura de Pauli-Jung" y se ha visto como una especie de teoría de aspecto dual . La teoría sostiene que existe "una realidad psicofísicamente neutra" y que los aspectos mentales y físicos son derivados de esta realidad. [39] Pauli pensó que los elementos de la física cuántica apuntaban a una realidad más profunda que podría explicar la brecha entre la mente y la materia y escribió: "Debemos postular un orden cósmico de la naturaleza más allá de nuestro control al que se refieren tanto los objetos materiales externos como las imágenes internas. sujeto." [40]
Pauli y Jung sostuvieron que esta realidad estaba gobernada por principios comunes (" arquetipos ") que aparecen como fenómenos psicológicos o como eventos físicos. [41] También sostuvieron que las sincronicidades podrían revelar algunos de los funcionamientos de esta realidad subyacente. [41] [40]
Vida personal
En 1929, Pauli se casó con Käthe Margarethe Deppner, una bailarina de cabaret. [42] El matrimonio fue infeliz y terminó en divorcio después de menos de un año. Se volvió a casar en 1934 con Franziska Bertram (1901-1987). No tuvieron hijos.
Bibliografía
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Referencias
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Al mismo tiempo, Pauli escribe el 11 de octubre de 1957 al historiador de la ciencia Shmuel Sambursky, a quien había conocido en su viaje a Israel (ver Ref. [7], p. 964): 'En oposición a las religiones monoteístas, pero al unísono con el misticismo de todos los pueblos, incluido el misticismo judío; creo que la realidad última no es personal ”.
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Wolfgang compartió mi preocupación. ... "La concepción de Einstein es más cercana a la mía. Su Dios está de alguna manera involucrado en las leyes inmutables de la naturaleza. Einstein tiene un sentimiento por el orden central de las cosas. Puede detectarlo en la simplicidad de las leyes naturales. Podemos considerar que sintió esta simplicidad muy fuerte y directamente durante su descubrimiento de la teoría de la relatividad. Es cierto que esto está muy lejos de los contenidos de la religión. No creo que Einstein esté vinculado a ninguna tradición religiosa, y más bien creo que la idea de un Dios personal le es completamente ajeno ".
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Otras lecturas
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- Remo, F. Roth: El retorno del alma del mundo, Wolfgang Pauli, CG Jung y el desafío de la realidad psicofísica [unus mundus], Parte 2: Una teoría psicofísica . Pari Publishing, 2012, ISBN 978-88-95604-16-9 .
enlaces externos
- Publicaciones de y sobre Wolfgang Pauli en el catálogo Helveticat de la Biblioteca Nacional de Suiza
- Wolfgang Pauli en Nobelprize.org
- Pauli bio en la Universidad de St Andrews, Escocia
- Biografía de Wolfgang Pauli en "Nobel Prize Winners"
- Wolfgang Pauli, Carl Jung y Marie-Louise von Franz
- Exposición virtual de recorrido de la vida y la época de Pauli
- Bibliografía comentada para Wolfgang Pauli de la Biblioteca digital de Alsos para cuestiones nucleares
- Archivos Pauli en el CERN Document Server
- Exposición virtual en ETH-Bibliothek, Zurich
- Participantes clave: Wolfgang Pauli - Linus Pauling y la naturaleza del enlace químico: una historia documental
- Carta de Pauli (diciembre de 1930) , la hipótesis del neutrino (en línea y analizada, para la versión en inglés haga clic en 'Télécharger')
- Principio de exclusión de Pauli con Melvyn Bragg , Frank Close , Michela Massimi , Graham Farmelo "In Our Time 6 de abril de 2017"