Известные люди

»

Вольфганг Паули

В 1918 г. П. поступил в Мюнхенский универ, где учился под руководством известного физика Арнольда Зоммерфельда. В это время германский математик Феликс Клейн был занят изданием математической энциклопедии. Клейн попросил Зоммерфельда намарать обзор общей и специальной теории относительности Эйнштейна, а Зоммерфельд в свою очередность попросил накарябать эту статью 20-летнего П. Тот скоро написал статью объемом в 250 страниц, которую Зоммерфельд охарактеризовал как сделанную без затей мастерски, а Эйнштейн похвалил.

В 1921 г., закончив докторскую диссертацию по теории молекулы водорода и получив докторскую уровень в кратчайшие для университета сроки, П. отправился в Гёттинген, где занялся научными исследованиями совместно с Максом Борном и Джеймсом Франком. В конце 1922 г. он в Копенгагене работает в качестве ассистента у Нильса Бора. Работа под руководством Зоммерфельда, Борна, Франка и Бора пробудила у П. заинтересованность к новой области физики квантовой теории, которая занималась изучением атома и субатомных частиц, и он всецело погрузился в проблемы, встававшие перед физиками в этой области.

Хотя принципы классической физики позволяли удовлетворительно толковать поведение макроскопических физических систем, попытки применить те же принципы к явлениям атомного масштаба терпели неудачу. Особенно сложной представлялась ядерная модель атома, по которой электроны вращались по орбитам около центрального ядра. Согласно принципам классической физики, вращающиеся по орбитам электроны должны непрерывно испускать электромагнитные излучения, теряя при этом энергию и приближаясь по спирали к ядру. В 1913 г. Бор предположил, что электроны не могут непрерывно испускать излучение, так как они обязаны находиться на своих разрешенных орбитах; все промежуточные орбиты запрещены. Электрон может испустить или поглотить излучение, только сделав квантовый скачок с одной разрешенной орбиты на другую.

Модель Бора частично основывалась на изучении атомных спектров. Когда какой-то компонент нагревается и переходит в газо- или парообразное состояние, он излучает свет с характерным спектром. Этот спектр не представляет собой непрерывной цветовой области, подобной спектру Солнца, а состоит из последовательности ярких линий определенных длин волн, разделенных больше широкими темными участками. Атомная модель Бора объясняла главную сущность атомных спектров: каждая граница представляла свет, испускаемый атомом, когда электроны переходят с одной разрешенной орбиты на другую орбиту с больше низкой энергией. Более того, модель верно предсказывала большую доля характерных чертяка простейшего атомного спектра спектра водорода. В то же время с помощью этой модели менее удачно описывались спектры больше сложных атомов.

Еще два существенных недостатка модели Бора помогли П. в дальнейшем вписать свой внушительный вклад в квантовую теорию. Во-первых, эта модель не могла растолковать некоторые тонкие детали в спектре водорода. Например, когда ядерный газ помещали в магнитное поле, некоторые спектральные линии расщеплялись на немного рядом расположенных линий результат, впервой обнаруженный Питером Зееманом в 1896 г. Более важным, и все-таки, было то, что устойчивость электронных орбит не находила полного объяснения. Хотя считалось очевидным, что электроны не могли валиться по спирали на ядро, непрерывно испуская излучение, не было видно явной причины, отчего бы им не нисходить скачками, переходя с одной разрешенной орбиты на другую и собираясь совместно в наинизшем энергетическом состоянии.

В 1923 г. П. стал ассистент-профессором теоретической физики в Гамбургском университете. Здесь он в начале 1925 г. занимался теоретическими исследованиями строения атомов и их поведения в магнитных полях, разрабатывая теорию эффекта Зеемана и других видов спектрального расщепления. Он выдвинул предположение, что электроны обладают неким свойством, которое позже Сэмюэл Гаудсмит и Джордж Уленбек назвали спином, или собственным угловым моментом. В магнитном поле у поясница электрона имеются две возможные ориентации: ось поясница может быть направлена в ту же сторону, что и поле, или в противоположную сторону. Орбитальное движение электрона в атоме определяет ещё одну ось, которая может быть ориентирована по-разному в зависимости от приложенного внешнего поля. Различные возможные комбинации спиновой и орбитальной ориентации немножко отличаются энергетически, что приводит к увеличению числа атомных энергетических состояний. Переходы электрона с каждого из этих подуровней на некоторую другую орбиту соответствуют немножко отличающимся длинам световых волн, чем и объясняется тонкое расщепление спектральных линий.

Вскоре позже того, как П. ввел такое качество двузначности электрона, он аналитически объяснил, отчего все электроны в атоме не занимают наинизший энергетический порядок. В усовершенствованной им модели Бора вероятные энергетические состояния, или орбиты, электронов в атоме описываются четырьмя квантовыми числами для каждого электрона. Эти числа определяют ключевой энергетический порядок электрона, его орбитальный угловой миг, его магнитный миг и (в этом состоял вклад П.) ориентацию его поясница. Каждое из этих квантовых чисел может принимать только определенные значения, больше того, допустимы только некоторые комбинации данных значений. Он сформулировал закон, тот, что стал известен как принцип запрета Паули и в соответствии которому никакие два электрона в системе не могут обладать одинаковые наборы квантовых чисел. Так, каждая обшивка в атоме может содержать только ограниченное цифра электронных орбит, определяемых допустимыми значениями квантовых чисел.

Принцип запрета Паули играет фундаментальную образ для понимания строения и поведения атомов, атомных ядер, свойств металлов и других физических явлений. Он объясняет химическое взаимодействие элементов и их раньше непонятное расположение в периодической системе. Сам П. использовал принцип запрета для того, чтобы разобраться магнитные свойства простых металлов и некоторых газов.

Вскоре вслед за тем того, как П. сформулировал свой принцип запрета, квантовая концепция получила солидное теоретическое обоснование благодаря работам Эр-вина Шрёдингера, Вернера Гейзенберга и П.А.М. Дирака. Теоретический аппарат, использованный ими для описания атомных и субатомных систем, стал именоваться квантовой механикой. Атомная модель Бора была заменена квантовомеханической моделью, которая успешнее предсказывала спектры и другие атомные явления. Что касается достижений П., то они позволили распространить квантовую механику на такие области, как физика частиц высокой энергии и взаимодействие частиц со светом и другими формами электромагнитных полей. Эти области стали известны как релятивистская квантовая электродинамика.

В 1928 г. П. сменил Питера Дебая на посту профессора Федерального технологического института в Цюрихе, на котором он оставался до конца жизни, за исключением двух периодов, проведенных в Соединенных Штатах; он провел академический 1935/36 г. в качестве приглашенного лектора в Институте фундаментальных исследований в Принстоне (штат Нью-Джерси) и во время второй важный войны, когда, опасаясь, что Германия вторгнется в Швейцарию, он вернулся в тот самый же институт, где возглавлял кафедру теоретической физики с 1940 по 1946 г.

В 30-е гг. он сделал ещё единственный величавый вклад в физику. Наблюдения над бета-распадом атомных ядер, при котором нейтрон в ядре испускает электрон, превращаясь при этом в протон, выявили очевидное ломание правил закона сохранения энергии: вслед за тем учета всех зарегистрированных продуктов распада энергия позже распада оказывалась меньше своего значения до распада. В 1930 г. П. выдвинул гипотезу, в соответствии которой предполагалось, что при таком распаде испускается какая-то незарегистрированная частица (которую Энрико Ферми назвал нейтрино), уносящая потерянную энергию, и при этом закон сохранения момента импульса оставался в силе. В конце концов нейтрино удалось зарегистрировать в 1956 г.

В 1945 г. П. был награжден Нобелевской премией по физике за открытие принципа запрета, тот, что называют кроме того принципом запрета Паули. Он не присутствовал на церемонии вручения премии, и ее от его имени получил работник американского посольства в Стокгольме, В Нобелевской лекции, посланной в Стокгольм в следующем году, П. подвел итоги своих работ, касавшихся принципа запрета и квантовой механики.

П. стал швейцарским гражданином в 1946 г. В дальнейшей работе он стремился пролить свет на проблемы взаимодействия частиц высокой энергии и сил, с помощью которых они взаимодействуют, т.е. занимался той областью физики, которую в текущее время называют физикой высоких энергий, или физикой частиц. Он ещё провел глубокое изучение той роли, которую в физике частиц играет симметрия. Обладая поистине фантастическими способностями и умением сильно проникать в созданье физических проблем, он был нетерпим к туманным аргументам и поверхностным суждениям. Он подвергал собственные работы такому беспощадному критическому анализу, что его публикации по сути дела свободны от ошибок. Коллеги называли его совестью физики.

После развода, последовавшего за недолгим и несчастливым первым браком, П. в 1934 г. женился на Франциске Бертрам. Испытывая основательный заинтересованность к философии и психологии, он получал большое блаженство от бесед со своим другом К.Г. Юнгом. Он кроме того приподнято ценил искусство, музыку и театр. Во время отпуска любил плавать, разгуливать по горам и лесам Швейцарии. Интеллектуальные способности П. находились в резком диссонансе с его умением действовать руками. Его коллеги обыкновенно шутили по поводу таинственного эффекта Паули, когда одно только наличие невысокого и полноватого ученого в лаборатории, казалось, вызывало всевозможные поломки и аварии. В начале декабря 1958 г. П. занедужил и вскоре, 15 декабря, умер.

Кроме Нобелевской премии, П. был награжден медалью Франклина Франклиновского института (1952) и медалью Макса Планка Германского физического общества (1958). Он был членом Швейцарского физического общества, Американского физического общества, Американской ассоциации фундаментальных наук, а ещё иностранным членом Лондонского королевского общества.

Так же читайте биографии известных людей:

Вольфганг Лют Volfgang Lut

Эта история интересна по нескольким причинам. Она рассказывает о Вольфганге Люте, одном из двух подводников, получивших высшую награду гитлеровского..
читать далее →

Вольфганг Моцарт Wolfgang Amadeus Mozart

Был почти час ночи, когда он отвернулся к стене и перестал дышать. Констанца, сломленная горем и не имевшая никаких средств, должна была согласиться..
читать далее →

Вонг Кар-Вай Vong Kar-Vay

Для меня 2046 - фильм-сон, хотя все происходящие в нем события вполне реальны.
читать далее →

Вонг Карвай Wong Kar-Wai

Китайский режиссер Вонг (Вун) Карвай возглавит жюри 59-го Каннского кинофестиваля, который пройдет с 17 по 28 мая 2006 года в этом городе на..
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий