可爱又可恨的泡利

16　可爱又可恨的泡利

沃尔夫冈·泡利（1900—1958），奥地利物理学家。

1945年因为发现不相容原理（又称泡利原理）获得诺贝尔物理学奖。

泡利和夫人到斯德哥尔摩去领诺贝尔奖

在丹麦哥本哈根跟随玻尔的一群人当中，泡利是一位天分极高而又十分有趣的人。关于他的轶事趣闻，在玻尔的研究所里总是最受欢迎的。就是玻尔本人，也最喜欢听有关泡利的新故事，并且总是立刻告诉身边的每一个人。

脾气暴躁的泡利

泡利以要求严格、直言不讳和脾气暴躁而出名，还一度被人过誉为物理学的“良心”。很少有人能够从泡利那里全身而退，连爱因斯坦也不例外。爱因斯坦在晚年致力于研究他那似乎没有结果的统一场论，而且常常会得出一些数学上的奇异结果。泡利曾经向爱因斯坦推荐一位新的助手，在推荐信上他写道：

亲爱的爱因斯坦先生，这个学生很优秀，只是他有点儿分不清数学和物理学。不过，主啊，您自己对这两者的鉴别能力，似乎也丧失很长一段时间了。

年轻时的泡利正在演讲

这就是泡利！有人认为泡利不仅脾气暴躁，而且是“科学史上最狂妄的人”，他常常使用一些不合常理的言辞让人当场难堪。有一次他批评一个人的观点说：

“你说的简直连错误都谈不上！”

还有一次在爱因斯坦主讲的研讨会上，那时还是研究生的泡利，在爱因斯坦讲完了以后站起来说：

“你们知道吗？其实爱因斯坦刚刚讲过的还不算太愚蠢。”

泡利喜欢随意打断演讲人的话，有时还会作出更激烈的行动。有一次，在美国密歇根安娜堡举行的学术研讨会上，奥本海默正在台上讲得十分带劲的时候，泡利突然跳到台上，抓起一个黑板擦子把黑板上写的所有公式擦得一干二净，还说奥本海默讲的都是一派胡言、狗屁不通！

奥本海默接着讲下去，泡利又同样干了两次。后来是克拉默斯上去把他揪下来，并且叫他闭嘴，这样他才安静地坐下来。不然还真是没完没了。

还有一次，玻尔正在讲台上讲得很起劲时，泡利突然大声嚷起来：

“您住口吧，别犯傻气！”

玻尔的脾气一贯随和宽容，他不但没有发脾气，还温和地说：“但是泡利，你听我说……”

“不，我一个字都不愿意听了！”

在玻尔身边，像这样激烈的争论，经常发生，尤其是撞上了泡利，那争论气氛会火药味更浓。但是，正是在这种不讲情面的争论中，常常会闪耀着智慧的光芒，让人深省，有如醍醐灌顶、甘露入心。所以，玻尔不但不生泡利的气，不认为他冒犯了老师，反而总是以各种借口去找泡利聊一聊，希望从谈话中得到启发。

伽莫夫画的关于玻尔与泡利的画

（米老鼠代表玻尔，公牛代表泡利。米老鼠对公牛说：“泡利，安静，请听我……听我……听我说！”）

杨振宁对付泡利的高招

1954年，杨振宁在普林斯顿高等研究院第一次做关于杨－米尔斯理论演讲时，“唯一”对这个理论有兴趣的泡利也坐在听众席上。他深知这一研究中的问题和困难，因此，当场向杨振宁提出了让杨振宁几乎下不了台的严厉的、否定性的批评。当时的场面十分有趣，近30年之后的1982年，杨振宁还在回忆中清晰地描述了当时让他十分尴尬的场面：

在2月下旬，奥本海默请我回普林斯顿几天，做一个关于我们工作的报告。泡利那一年恰好在普林斯顿访问，他对对称和相互作用问题很感兴趣……第一天讲学，我刚在黑板上写下（一个公式）……

泡利就问道：“这个场（粒子）的质量是什么？”我回答说，我们不知道，然后我接着讲下去。但很快泡利又问同样的问题。我大概说了“这个问题很复杂，我们研究过，但是没有得到确定的结论”之类的话。我还记得他很快就接过话题说：“这不是一个充分的托辞。”我非常吃惊，几分钟的犹豫之后，我决定坐下来。大家都觉得很尴尬。后来，还是奥本海默打破窘境，说：“好了，让弗兰克（杨振宁的英文名）接着讲下去吧。”这样，我才又接着讲下去。此后，泡利不再提任何问题了。

我不记得报告结束后发生过什么，但在第二天我收到了下面这张便条：“亲爱的杨：很抱歉，听了你的报告之后，我几乎无法再跟你谈些什么。祝好！诚挚的泡利。2月24日。”

杨振宁与泡利之间发生过许多有趣的事情，在这儿不妨再加上一段逸事。事情起源于1950年杨振宁与大卫·费尔德曼在合作研究海森伯表象中的S矩阵时，泡利对他们研究的结果感兴趣。杨振宁对此说：

泡利对我们的工作很感兴趣，因此，其他博士后同学便告诫我们，泡利的关注意味着麻烦。我们明白，如果研究不取得进展，他就会生气的。后来我学会了对付他的办法：一定不要怕他。这样做之后，泡利和我保持着良好的关系。

杨振宁在《几位物理学家的故事》中，还特别提到一个有关泡利的故事。

1958年夏，国际高能物理学会是在日内瓦CERN（欧洲粒子物理研究所）召开的。会上发生了一件非常稀奇的事情。有一天下午，泡利担任主席，海森伯做报告，报告他和泡利的理论。海森伯是20世纪大物理学家，而且非常会讲话。他讲完以后，泡利就开始攻击他。杨振宁说他还从来没有见到过两个曾经是极为重要的物理学家，当众这样不留情面地互相攻击。当时杨振宁的印象是海森伯非常安静，泡利越是不客气，讲话越是尖锐，海森伯就越安静。给人的感觉是泡利不太讲理。

当时大家不知道，泡利已经病得很厉害了，3个月之后就去世了。也许是因为生病使得泡利变得异常。

泡利晚年也感觉到由于自己脾气太坏，伤害了一些朋友，尽管他的本意并不想这样伤害别人。有一位朋友对泡利说：

“泡利，你的心比你的理智更好！”

泡利听了这句话，感到十分欣慰，常常引用这句话。

上帝回答得牛头不对马嘴！

有一位知名的物理学家给泡利起了一个绰号“上帝的鞭子”，意思是说他批评别人不仅严厉，而且十分准确，是上帝的代言人、执鞭者。但是，最后连上帝也挨了他一鞭子。

原来，微观物理学中有一个“精细结构常数”。这是一个没有量纲的纯数，等于1/137。它起初出现在光谱理论中，后来也广泛出现在粒子理论中。泡利一直希望找到一种理论，这个理论可以自然地推出这个常数。如果真能够找到这样的理论，那现有的粒子理论中的许多难题或许就会迎刃而解。但是这种设想直到泡利去世时也没能实现。

在泡利去世以后，人们又编造了一个有趣的故事，这个故事是想说明泡利对上帝都毫不留情面。

按照基督教的说法，“善人”死后灵魂将进天堂，那时上帝将满足你的一切愿望。泡利是著名物理学家，当然是善人，所以他的灵魂进了天堂。在天堂里上帝问他：“泡利，你可以提一个问题。你想知道什么呢？”

泡利立刻就问了那个在他生命的最后10年里一直努力探寻但却没能找到答案的问题：

“为什么精细结构常数等于1/137？”

上帝笑了，他拿起粉笔开始在黑板上写出几个公式。过了几分钟，他转向泡利看他懂了没有。

哪里知道泡利挥舞着手臂嚷道：“太荒谬了！”

还有一个可以证实的真实故事，似乎冥冥之中说明泡利确实与“137”有不解之缘。泡利因病在医院做完手术后，他的助手到医院病房看望他。当助手离开病房时，泡利特意让助手注意病房门上的数字——137号。

真真假假的“泡利效应”闻名于世

很多理论物理学家在理论上闻名于世，但是在实验上却一塌糊涂，举手动脚就会出问题。玻尔、杨振宁是这样，泡利也是如此。不过泡利的故事更多，人们还专门编造了一些“泡利效应”的故事来取乐儿。结果这些半真半假的故事就在物理学家中间广为流传。

当然，这些故事大都是善意的玩笑，开开心，谁也不会拿它较真儿。

泡利不会做实验，常常毁坏仪器，因此被喜剧性地认为是实验室的“灾星”：他一进实验室，实验室的仪器准出问题，不是爆炸就是操作不灵。即使泡利出现在实验室附近任何地方，实验室里也会发生可怕的事情，如仪器摔成碎片或发生爆炸，等等。

有一个故事说，在哥廷根工作的詹姆斯·弗兰克有一天早上来到实验室，发现冷却水中断，泵也炸了，玻璃碎片满地都是，呈现在大家面前的是一片可怕的景象。人们立即想到“泡利效应”，可是当时泡利不在哥廷根呀！据说弗兰克立即发了一份电报：“泡利，昨天晚上你在哪里？”

回答是：“从苏黎世到柏林的旅途中。”

恰好这趟火车要经过哥廷根，于是泡利“罪责难逃”——“泡利效应”又一次大显神威！

有一次在汉堡，泡利被邀请访问天文台，接到邀请之初泡利谢绝道：“不，不，望远镜很贵的。”

天文学家们微笑着，并让他相信“泡利效应”在天文台无效。但是，当泡利进入天文台圆顶屋后，出现了震耳欲聋的“咔哒”声，当大家从惊愕中清醒过来时，发现有一个望远镜上的大铸铁盖掉下来了，落在钢筋混凝土地上。

还有一天，泡利走进了玻尔的研究所，那里有一个工人正在安装大吊灯。他一进门，吊灯就忽然掉了下来。

最有趣的是在一次学术讨论会上，有一位物理学家提出了一种理论。报告宣读完，泡利走上台去对那种理论大肆批驳。他在黑板前走来走去，讲到重要之处，他用粉笔向报告人猛然一指；那人吃了一惊，向后一闪，他坐的椅子突然倒下来让他摔了一跤。

这时，坐在报告人后面的伽莫夫马上跳起来喊道：“泡利效应！”

人们当场哄堂大笑。后来有人说，伽莫夫那家伙什么事都干得出来，说不定他早已在那把椅子上做了手脚，故意以此来增强“泡利效应”的“知名度”。

玩笑总归是玩笑，“泡利效应”没那么神奇。德国物理学家奥托·弗里什在回忆录中讲了一个故事：

有一天，我正在实验室里与吹玻璃工人一起工作，我坐在地板上，拿着玻璃制品的一部分，这个工人正准备用他的吹管将玻璃制品焊接到仪器的其余部分上。这是一种非常精密的操作，正在这时，门开了，泡利向里面看了一看。我立即紧张起来，害怕玻璃制品因为‘泡利效应’破裂。但什么事也没发生。

玩陀螺的故事

有一张很著名的照片：两位大物理学家——玻尔和泡利正在专心地“研究”一种叫做“颠倒陀螺”（tippe－top）的玩具。左边坐的人是泡利，右边弯腰旁立的人是玻尔。

泡利（左）和玻尔（右）两人像小孩子一样研究颠倒陀螺的旋转

关于玻尔玩颠倒陀螺的故事，人们谈论得很多。有一家报纸上还刊登过一幅漫画，画的是三个人趴在地上，盯着一个颠倒陀螺，那三个人代表的是玻尔、丹麦首相和瑞典国王！漫画当然不足为凭，但照片却是历史的铁证，表明玻尔确实喜欢这种玩具——甚至“上帝的鞭子”——泡利也陪着他玩。

颠倒陀螺是一种特殊的陀螺，它在转动过程中能够自己颠倒过来并继续转动，但它转动的平面应该适当，太粗糙和太光滑的平面都不行。这种玩具据说在20世纪50年代中期流行于丹麦，那已经是玻尔和泡利的晚年，他们已经是举世闻名的大科学家，但是他们仍然会玩这种小孩子的玩意儿。这说明他们犹有童心，不摆架子，不装腔作势，对生活充满了好奇和兴趣。这正是他们的伟大之处，也是哥本哈根的重要传统，因此这种故事才会脍炙人口、流传久远。

我的50元总算幸运地保住了

泡利喜欢和别人打赌，有一次他输得厉害，是因为杨振宁和李政道在1956年指出，宇称守恒定律一直被认为是物理学中的金科玉律，但是他们有理由认为，在弱相互作用中宇称也许并不守恒。这个假说提出来以后，立即引起轩然大波，几乎没有一个物理学家相信杨、李的假说。当时被人们认为最伟大的理论物理学家泡利在给他的学生韦斯科夫的一封信中说：

我不相信上帝是一个没用的左撇子，我愿意打一个大赌，实验一定会给出一个守恒的结果。

所谓“左撇子”指的就是宇称不守恒。

杨、李为了证实自己的假说，就请华裔实验物理学家吴健雄女士做实验验证，吴健雄答应了。

吴健雄与泡利曾经在一起工作过。

泡利对吴健雄十分敬重。他曾经说：

吴健雄这位中国移民，对核物理这门科学的兴趣简直浓厚到了令人难以想象的程度。和她讨论核物理方面的问题，她会滔滔不绝，忘记了夜晚窗外早已是皓月当空。

由于泡利对宇称可能不守恒一直持绝对否定的态度，所以当他从韦斯科夫那儿得知，吴健雄正准备用实验验证宇称可能不守恒的时候，他立即回信给韦斯科夫说，由他的想法观之，做这个实验是浪费时间，他愿意下任何数目的赌注，来赌宇称一定是守恒的。他还对一位叫坦默尔的物理学家说：

泡利（左）和华裔美国物理学家吴健雄（右）

像吴健雄这么好的一个实验物理学家，应该找一些重要的事去做，不应该在这种显而易见的事情上浪费时间。谁都知道，宇称一定是守恒的。

过了几个月，泡利又在另一个地方遇见坦默尔，再次谈到吴健雄的实验，泡利十分武断地说：

我上次说的话没错，这件事该结束了！

但是，吴健雄却很快在1957年初就成功地证实了杨、李的假说！吴健雄在完成实验以后，有两个星期几乎无法入眠。她一再自问道：

“为什么老天爷要我来揭示这个奥秘？”

她还深有体会地说：“这件事给我们一个教训，就是永远不要把所谓‘不验自明’的定律视为必然。”

最让人们关心的也许是泡利，他在此之前是那样信誓旦旦地肯定宇称决不会不守恒，现在他会怎么评论这个结果呢？幸好留下了1957年1月27日他给韦斯科夫的信。他在信中写道：

现在第一次震惊已经过去了，我开始重新思考。……现在我应当怎么办呢？幸亏我只在口头和信上和别人打赌，没有认真其事，更没有形成文字，否则我哪能输得起那么多钱呢！不过，别人现在是有权来嘲笑我了。使我感到惊讶的是，与其说上帝是个左撇子，还不如说他用力时，他的双手是对称的。总之，现在面临的是这样一个问题：为什么在强相互作用中左右是对称的？

在写信给韦斯科夫之前的1月19日，泡利还写了一封信恭贺吴健雄的成功。信上泡利还说：

“自然界为什么只让宇称守恒在弱相互作用中不成立，而在强相互作用仍然成立，我感到十分迷惑。”

泡利的迷惑，直到现在仍然没有找到答案。

泡利（右）和他的同事们在一起合影