科學檔案 泡利:與實驗室「不相容」的物理學諾獎獲得者

2021-01-15 科學隊長實驗室

主播：陽燕

本期節目撰稿：付文超

責編：莫尼


關於泡利的故事很多，他以嚴謹、博學而著稱，同時也以尖刻和愛挑刺而聞名。據說在一次國際會議上泡利見到了愛因斯坦，愛因斯坦演講完後，泡利站起來說：「我覺得愛因斯坦不完全是愚蠢的」。今天的科學檔案收檔的，便是這位奧地利物理學家，諾貝爾物理學獎獲得者，出生於1900年4月25日的沃爾夫岡·泡利（Wolfgang Pauli）


泡利不相容原理（Pauli exclusion principle）又稱泡利原理、不相容原理，是微觀粒子運動的基本規律之一。它指出：在費米子組成的系統中，不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態。在原子中完全確定一個電子的狀態需要四個量子數，所以泡利不相容原理在原子中就表現為：不能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的四個量子數，或者說在軌道量子數m,l,n確定的一個原子軌道上最多可容納兩個電子，而這兩個電子的自旋方向必須相反。這成為電子在核外排布形成周期性從而解釋元素周期表的準則之一。

聽完節目就知道答案了噢！


參考資料：

1.https://en.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Pauli

2.https://en.wikipedia.org/wiki/Arnold_Sommerfeld

3.Gamow G. Quantum Theory, 1900 to 1930. (General: Thirty YearsThat Shook Physics)[J]. Science, 1966.

4.Mehra J, Rechenberg H. The Historical Development of QuantumTheory[J]. Astronomische Nachrichten, 1983.

5.楊振寧. 幾位物理學家的故事[J]. 物理, 1986,15(11):0-0.


長按並識別二維碼，歡迎走進科學FM直播間

相關焦點

  • 泡利處處不相容
    說話的人是沃爾夫岡·泡利（Wolfgang Pauli），他最佩服的科學家正是愛因斯坦，但這並不影響他對愛因斯坦作出這樣的評價。而愛因斯坦和他那個時代的物理學家，也再熟悉不過這個人說話的口吻。　　1925年，這個只有25歲的奧地利年輕人，通過計算發現，「在一個原子中，絕不能有兩個或兩個以上的同種電子」。這便是後來著名的「泡利不相容原理」。
  • 泡利不相容原理與物質結構
    （電子的自旋只有兩種，即±1/2）最初，兩個全同的費米子不能處於相同的量子態這一結論由沃爾夫岡·泡利於1925年通過分析實驗結果得出，成功的解釋了反常塞曼效應，並以此榮獲1945年諾貝爾物理學獎，這一原理也被人稱為"泡利不相容原理"。實際上，幾乎物質世界的所有特性都和這個奇妙的事實有關，元素周期表所顯示的豐富多樣的元素基本上就是這一法則作用的結果。
  • Y2T26 量子物理之--自旋 與泡利不相容原理
    粒子旋轉是個空間，每個視角不同，你看到的結果（這個結果是事實，但是不一樣）。人生也是這樣，你追求真相，同一個真相在不同角度看著就是不一樣。來聊泡利不相容泡利的心理醫生是佛洛依德的學生，這400個科學與宗教的夢，成為一個響噹噹滴心理學研究流派。
  • 唇槍加舌劍眾人稱上帝鞭子 不相容原理泡利探物質奧秘
    泡利不相容原理1925年，25歲的泡利，為了解釋反常塞曼效應，提出了「泡利不相容原理」，這是原子物理的最基本原理，也是量子力學的重要基礎。塞曼效應指的是在外磁場的作用下，原子光譜線由1條分裂成3條的現象。這一效應由荷蘭物理學家塞曼於1896年發現。
  • 如何用自旋解釋泡利不相容原理?
    如何用自旋解釋泡利不相容原理？請大家看看這麼解釋泡利不相容原理，對麼？
  • 謝文頌：三類諾獎早被玩壞了，慶幸國人仍然未獲物理學諾獎
    ，而即便是在這樣的情境之下，還是不小心看到了關於今年諾獎的諸多信息。尤其是隨著諾貝爾物理學獎的公布，我幾乎共情到了國人酸酸的感受——但這並非我的感受——我慶幸中國人仍然沒有獲得物理學諾獎，因為我論定在相對論基礎之上建立的粒子模型、空間模型都是錯的，對都卜勒效應與光速不變原理的錯誤理解
  • 物理學家泡利:比上帝還挑剔的人
    沃爾夫岡·泡利出生於奧地利維也納一個知識分子家庭，父親是醫學博士，教父是奧地利的物理學家兼哲學家。從小泡利就受到父親和教父在科學方面的薰陶，對物理學有濃厚的興趣。泡利在學生時代就已展露了他的不同凡響的科學才華，引起了一些著名物理學家的注意。1925年春，從漢堡大學傳出一個令世界物理學界矚目的消息：一個新的物理學原理——不相容原理誕生了。它的提出者正是當時在這個大學任教的、尚名不見經傳的年輕學者——25歲的泡利。泡利的不相容原理可以這樣表述：一個原子中，任何兩個軌道電子的4個量子數不能完全相同。
  • 泡利不相容原理?哪個量子規則才是宇宙存在的關鍵
    泡利不相容原理？哪個才是最重要的量子規則？地球上的所有東西都是由原子以及他們構建塊組成的。如果沒有這一條規則，它們將永遠不會構成什麼有趣的東西。看一下你周圍的一切事物。如果你要研究任何物質的組成形式是什麼，你可以將它不斷地細分為越來越小的塊。
  • 1.16 不相容原理!
    1925年1月16日，泡利不相容原理瑞士籍奧地利理論物理學家，量子力學研究先驅者之一沃爾夫岡·泡利（Wolfgang Pauli，
  • 喜歡評論的大師泡利
    反形上學的血統從年輕時，泡利的臉蛋和身體都是滾圓的，身體顯得很笨拙。有一位傳記作家聲稱，泡利經歷了一百次駕駛課才通過他的駕照。反過來說，他在智力上的表現一點也不笨拙。泡利大概天生不適合做實驗。據說，只要他出現在哪裡，那裡的實驗室儀器就會發生故障。泡利傳奇中最有名的就是被戲稱為所謂的「泡利效應」。
  • 史上第3位女性物理學諾獎得主:2018年諾貝爾物理學獎授予美加法...
    2018年諾貝爾物理學獎得主為美國Arthur Ashkin，法國Gérard Mourou和加拿大Donna Strickland，本次是時隔半世紀後女性再度獲得物理學諾獎。三人獲獎是因為在雷射物理學上做出的突破性發明。
  • 人有穿過牆壁的超能力,就違背了泡利不相容原理,那世界就亂套了
    理論上，如果你現在試著把你的手放進電風扇內，手和扇葉不可以同時在同一個地方。還是那句話千萬不要著急去試試啊，只是理論而已。任何兩樣東西都不可能同時在同一個位置，即使電子也是如此，這個就是泡利不相容原理，即兩個電子處於相同的量子態，其波函數相反，因此總波函數為零，也就是說兩個電子處於同一狀態的概率為0。也就是說沒有兩個電子可以處在同樣的位置或者結構中。也就是為啥我們不能穿過牆壁的原因。
  • 2019物理學諾獎:主角重歸星辰大海,量子計算無緣登臺
    吉姆·皮布爾斯，出生於加拿大的溫尼伯，物理學家和理論宇宙學家，普林斯頓大學阿爾貝特·愛因斯坦榮譽科學教授，2019 年諾貝爾物理學獎獲得者。 自 1970 年以來，他被稱之為是世界領先的理論宇宙學家，主要對原始核合成、暗物質、宇宙微波背景和結構形成等領域做出了理論貢獻。
  • 天才與良知——那個尖銳的物理學家泡利|泡利誕辰120周年紀念
    泡利讀書的中學，維也納的多布林中學 (Döbling Gymnasium)，是否是重點中學不清楚，反正泡利的同班同學 Richard Kuhn 是1938年的諾貝爾化學獎得主，比泡利得諾獎還早幾年。順便說一句，泡利的母親Bertha Camilla Schütz在1905年以27歲的年齡、5年的媽齡身份從這所中學畢業，算起來和泡利還是校友。那個年代即便在維也納，女子上中學的很少。
  • 諾貝爾物理學獎得主泡利與《泡利物理學講義》
    沃爾夫岡·泡利（Wolfgang E.Pauli，1900年4月25日－1958年12月15日），奧地利理論物理學家，量子力學研究先驅者之一。1945年，在愛因斯坦的提名下，他因「泡利不相容原理」而獲得諾貝爾物理學獎。泡利不相容原理涉及自旋理論，是理解物質結構乃至化學的基礎。
  • 毒舌大王泡利:比上帝還挑剔,卻犯下了物理學史上2個大錯
    這種被稱為「泡利效應」的體質，讓他不僅收穫了朋友實驗室的封殺令，還徹底成為了奇人。毒舌精的修仙之路毒舌哪個圈都有，但偏偏物理界的毒舌最為有趣。看高智商的頂尖精英打嘴仗，即使聽不太懂，也有總莫名的快感。都說冰凍三尺非一日之寒，而從小就與物理結緣的泡利，天上就具備了毒舌的潛質。
  • 泡利與反常塞曼效應
    在1924-1925年期間，瑞士理論物理學家泡利被反常塞曼效應搞得困惑不已。泡利接受玻爾的邀請去哥本哈根工作，他寫了兩篇關於反常塞曼效應的文章，但均不滿意。在1922-23年期間，他經常為了這個問題缺少近戰而苦悶，有一天，他的同事看見他在哥本哈根一條漂亮的小街上漫無目的的遊蕩。
  • 聽物理學家曹則賢講泡利與《泡利物理學講義》|直播
    「美國國家科學獎章獲得者、麻省理工學院的維克託·韋斯科夫院士在The MIT Press出版的6卷本「泡利物理學講義」的序言中寫道：「泡利對物理的闡釋方式永遠不會過時」。而且泡利從不爭名奪利，對他來說真正重要的找到真理，至於成果算到誰頭上，論文由誰來發表，則並不重要。正是他這種遠世俗重真理的科學態度，贏得了索末菲、玻恩和玻爾的厚愛。他也從這些大師那裡學到了富有教益的思維方法和科學態度，為他科研攀登打下了堅實的基礎。泡利25歲時就以發現後來為其贏得諾貝爾獎的「不相容原理」而邁入世界頂尖物理學家的行列。
  • 聽物理學家曹則賢講泡利與《泡利物理學講義》| 直播
    「美國國家科學獎章獲得者、麻省理工學院的維克託·韋斯科夫院士在The MIT Press出版的6卷本「泡利物理學講義」的序言中寫道：「泡利對物理的闡釋方式永遠不會過時」。而且泡利從不爭名奪利，對他來說真正重要的找到真理，至於成果算到誰頭上，論文由誰來發表，則並不重要。正是他這種遠世俗重真理的科學態度，贏得了索末菲、玻恩和玻爾的厚愛。他也從這些大師那裡學到了富有教益的思維方法和科學態度，為他科研攀登打下了堅實的基礎。泡利25歲時就以發現後來為其贏得諾貝爾獎的「不相容原理」而邁入世界頂尖物理學家的行列。
  • 量子力學那點事群雄逐鹿之二:不相容與不確定
    泡利很著急，因為他生得晚，比德布羅意足足小了八歲，他還很有雄心壯志，因為他的教父就是威震天下的馬赫，馬赫可是愛因斯坦的心靈導師。泡利覺得要是這麼按部就班的混下去，說不定新發現都被搶光了，那可是枉為馬赫的教子了，所以泡利決定不走尋常路。