Wolfgang pauli

Wolfgang Ernst Pauli (alemán: [ˈvɔlfɡaŋ ˈpaʊli]; 25 de abril de 1900 - 15 de diciembre de 1958) fue un físico teórico austriaco y uno de los pioneros de la física cuántica. En 1945, tras haber sido nominado por Albert Einstein, Pauli recibió el Premio Nobel de Física por su "contribución decisiva a través de su descubrimiento de una nueva ley de la Naturaleza, el principio de exclusión o principio de Pauli". El descubrimiento implicó la teoría del espín, que es la base de una teoría de la estructura de la materia.

Primeros años

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. La madre de Pauli, Bertha Schütz, se crió en la religión católica romana de su madre; su padre fue el escritor judío Friedrich Schütz. Pauli se crió como católico romano, aunque finalmente él y sus padres abandonaron la Iglesia.

Pauli asistió al Döblinger-Gymnasium de Viena y 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, donde recibió su doctorado en julio de 1921 por su tesis sobre la teoría cuántica del hidrógeno diatómico ionizado (H⁺
₂ ).

Carrera

Sommerfeld le pidió a Pauli que revisara la teoría de la relatividad para la Encyklopädie der mathematischen 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.

Wolfgang Pauli lecturing (1929)

Pauli pasó un año en la Universidad de Göttingen como asistente de Max Born y el año siguiente en el Instituto de Física Teórica de Copenhague (más tarde el Instituto Niels Bohr). De 1923 a 1928 fue profesor en la Universidad de Hamburgo. Durante este período, Pauli jugó un papel decisivo en el desarrollo de la teoría moderna de la mecánica cuántica. En particular, formuló el principio de exclusión y la teoría del giro no relativista. También escribió un artículo sobre química coloidal y medicina en 1924.

En 1928, Pauli fue nombrado profesor de física teórica en ETH Zurich en Suiza. Recibió la Medalla Lorentz en 1930. Ocupó cátedras visitantes en la Universidad de Michigan en 1931 y en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton en 1935.

Jung

A finales de 1930, poco después de su postulación del neutrino e inmediatamente después de su divorcio y del suicidio de su madre, Pauli vive una crisis personal. En enero de 1932 consultó al psiquiatra y psicoterapeuta Carl Jung, que también vivía cerca de Zúrich. Jung inmediatamente comenzó a interpretar los sueños profundamente arquetípicos de Pauli basados en el I Ching, y Pauli se convirtió en colaborador de Jung. Pronto comenzó a criticar científicamente la epistemología de la teoría de Jung, y esto contribuyó a una cierta clarificación 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 sueños de Pauli está documentado en Psicología y alquimia. En 1933 Pauli publicó la segunda parte de su libro sobre 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 para adultos a la mecánica cuántica".

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 de que estallara la Segunda Guerra Mundial. En 1940, intentó en vano obtener la ciudadanía suiza, lo que le habría permitido permanecer en la ETH.

Estados Unidos

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 convirtió en ciudadano estadounidense naturalizado y regresó a Zúrich, donde permaneció la mayor parte del tiempo 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 se había preocupado por la cuestión de por qué la constante de estructura fina, una constante fundamental adimensional, tiene un valor casi igual a 1/137. Pauli murió en esa habitación el 15 de diciembre de 1958.

Investigación científica

Pauli hizo muchas contribuciones importantes como físico, principalmente en el campo de la mecánica cuántica. Rara vez publicó 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 aparecieron solo 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 basándose 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 establecía 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 de girar se originó con Ralph Kronig. Un año más tarde, George Uhlenbeck y Samuel Goudsmit identificaron el nuevo grado de libertad de Pauli como el espín del electrón, en el que Pauli se negó erróneamente a creer durante mucho tiempo.

En 1926, poco después de que Heisenberg publicara la teoría de la matriz de la mecánica cuántica moderna, Pauli la usó 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 usar en su tratamiento relativista del espín fermiónico.

En 1930, Pauli consideró el problema de la desintegración beta. En una carta del 4 de diciembre a Lise Meitner et al., que comenzaba, "Estimadas damas y caballeros radiactivos", proponía la existencia de una partícula neutra hasta ahora no observada con una masa pequeña, no superior 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, "pequeña neutra" 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."

En 1940, Pauli volvió a derivar el teorema de las estadísticas de espín, un resultado fundamental de la teoría cuántica de campos que establece que las partículas con espín semientero son fermiones, mientras que las partículas con espín entero son bosones.

En 1949, publicó un artículo sobre la regularización de Pauli-Villars: la regularización es el término que se aplica a las técnicas que modifican integrales matemáticas infinitas para hacerlas finitas durante los cálculos, de modo que se pueda identificar si las cantidades intrínsecamente infinitas en la teoría (masa, carga, función de onda) forman un conjunto finito y, por lo 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 perturbación teoría.

Pauli hizo repetidas críticas a la síntesis moderna de la biología evolutiva, y sus admiradores contemporáneos apuntan a modos de herencia epigenética como apoyo a sus argumentos.

Pauli fue elegido miembro extranjero de la Royal Society (ForMemRS) en 1953 y presidente de la Swiss Physical Society en 1955 durante dos años. En 1958 se convirtió en miembro extranjero de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos.

Personalidad y amistades

Wolfgang Pauli, ca. 1924

El efecto Pauli recibió su nombre de su extraña habilidad anecdótica para romper equipos experimentales simplemente estando cerca. Pauli era consciente de su reputación y estaba encantado cada vez que se manifestaba el efecto Pauli. Estos extraños sucesos estaban en línea con sus controvertidas investigaciones sobre la legitimidad de la parapsicología, particularmente su colaboración con C. G. Jung sobre la sincronicidad. Max Born consideraba a Pauli "solo comparable al propio Einstein... tal vez incluso mayor". Einstein declaró a Pauli su "heredero espiritual".

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 que debían rendir cuentas sus colegas. Podía ser mordaz en su rechazo de cualquier teoría que encontraba deficiente, a menudo etiquetándola como ganz falsch, "totalmente incorrecta".

Pero esta no fue su crítica más severa, ya que la reservó para teorías o tesis presentadas de manera tan poco clara como para ser incontrastables o evaluables y, por lo tanto, que no pertenecen propiamente al ámbito de la ciencia, aunque se presenten como tales. Estaban peor que equivocados porque no se podía probar que estaban equivocados. Famoso, una vez dijo de un artículo tan poco claro: "¡Ni siquiera está mal!"

Su supuesta observación cuando conoció a otro destacado físico, Paul Ehrenfest, ilustra esta noción de un Pauli arrogante. Los dos se conocieron en una conferencia por primera vez. Ehrenfest estaba familiarizado con los documentos de Pauli y quedó bastante impresionado con ellos. Después de unos minutos de conversación, Ehrenfest comentó: "Creo que me gusta más su artículo de la Enciclopedia [sobre la teoría de la relatividad] que usted", a lo que Pauli replicó: "Eso es extraño". Conmigo, con respecto a ti, es todo lo contrario." Los dos se hicieron muy buenos amigos a partir de entonces.

Una imagen algo más cálida surge de esta historia, que aparece en el artículo sobre Dirac:

Werner Heisenberg [in] Física y Más Allá, 1971] recuerda una conversación amistosa entre los jóvenes participantes en la Conferencia Solvay de 1927, sobre las opiniones de Einstein y Planck sobre la religión. Wolfgang Pauli, Heisenberg y Dirac participaron en ella. La contribución de Dirac fue una crítica conmovedora y clara de la manipulación política de la religión, que fue muy apreciada por su lucidez por Bohr, cuando Heisenberg le informó más tarde. Entre otras cosas, Dirac dijo: "No puedo entender por qué discutimos la religión ocioso. Si somos honestos – y como científicos honestidad es nuestro deber preciso – no podemos evitar admitir que cualquier religión es un paquete de declaraciones falsas, privadas de cualquier fundamento real. La idea misma de Dios es un producto de la imaginación humana. [...] No reconozco ningún mito religioso, al menos porque se contradicen entre sí. [...] La opinión de Heisenberg fue tolerante. Pauli había guardado silencio, después de algunos comentarios iniciales. Pero cuando finalmente se le pidió 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 Pablo Dirac es su profeta". Todos irrumpieron en risas, incluyendo a Dirac.

Muchas de las ideas y resultados de Pauli nunca se publicaron y aparecieron solo en sus cartas, que a menudo eran copiadas y distribuidas por sus destinatarios. Es posible que a Pauli no le preocupara que gran parte de su trabajo quedara sin acreditar, pero cuando se trató de la conferencia de renombre mundial de Heisenberg en 1958 en Göttingen sobre su trabajo conjunto sobre una teoría del campo unificado, y el comunicado de prensa llamando a Pauli un mero & #34;asistente del profesor Heisenberg", Pauli se ofendió y denunció 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 eran exageradas, aunque finalmente se demostró que la teoría del campo era insostenible, validando las críticas de Pauli.

Filosofía

En sus conversaciones con Carl Jung, Pauli desarrolló una teoría ontológica que se ha denominado "Conjetura de Pauli-Jung" y se ha visto una especie de teoría de doble aspecto. La teoría sostiene que existe "una realidad psicofísicamente neutral" y que los aspectos mentales y físicos son derivados de esta realidad. 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 cual tanto el exterior los objetos materiales y las imágenes internas están sujetas."

Pauli y Jung sostuvieron que esta realidad estaba gobernada por principios comunes ("arquetipos") que aparecen como fenómenos psicológicos o como eventos físicos. También sostuvieron que las sincronicidades podrían revelar parte del funcionamiento de esta realidad subyacente.

Creencias

Se considera que fue un deísta y un místico. En No Time to Be Brief: A Scientific Biography of Wolfgang Pauli se le cita escribiendo al historiador de la ciencia Shmuel Sambursky: "En oposición a las religiones monoteístas, pero al unísono con el misticismo de todos". pueblos, incluido el misticismo judío, creo que la realidad última no es personal."

Vida privada

Busto de Wolfgang Pauli (1962)

En 1929, Pauli se casó con Käthe Margarethe Deppner, una bailarina de cabaret. 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 tenían hijos.

Muerte

Pauli murió de cáncer de páncreas el 15 de diciembre de 1958, a los 58 años.