1894年，塞曼報導了譜線在磁場中的分裂（塞曼效應），對它的解釋（他的老師洛倫茲給出的）是玻爾——索末菲軌道說的一大成功。但之後又發現了更多的譜線把物理學家們都驚呆了，這就是反常塞曼效應。
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。
泡利在維也納上學，十幾歲的時候在數學和物理學方面就很突出。18歲進入慕尼黑大學，師從索末菲。因發表了對廣義相對論評論的書而成名。愛因斯坦在該書的序言中寫到：讀了這本深思熟慮的巨著，誰都想不到作者只有21歲。
1921年泡利在索末菲指導下完成了博士論文，題目為《氫原子量子理論》。他在哥廷根給波恩當了半年助手，之後又去了漢堡作講師。那時期，流傳出了一個著名的泡利效應：只要泡利一進實驗室，實驗室裡的設備儀器就非出毛病不可。
1.自旋電子
泡利假設一種隱形旋轉產生的額外角動量導致反常塞曼效應，因此他提出了第四個量子數，它只取兩個值，這正好解釋了令人困惑的反常塞曼效應。
2.泡利不相容原理
最早的原子結構存在一個難題，為什麼所有電子沒有落到基態上去？為了解釋這個，泡利提出用三個量子數為標誌的每個電子態只容納兩個電子，二者各有自己的軌道。
泡利對反常塞曼效應的早期解釋僅僅局限於外層電子，現在提出這個原理是針對所有電子以及原子的，運用這個簡單而深刻的原理，可以構建任何原子的量子態和理解元素周期表。