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克朗尼格的不幸

时间:2022-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:不幸的是,泡利这次犯了他一生少有的一个大错误。当克朗尼格瞅 准机会把自己的想法告知泡利时,泡利的回答使克朗尼格大为失望。由于泡利的反对,朗德私下对克朗尼格说:“如果泡利这么说,那么,大自然一定是不喜欢它的。”年轻的克朗尼格见泡利坚决反对,哥本哈根那边也没有积极的反响,再加上计算中遇到一些困难,于是他放弃了自己的想法,甚至以后连提都不提了。

这时,在德国图宾根的荷兰物理学家克朗尼格,对泡利的第四个量子数的物理解释却很有兴趣,这是因为朗德在1925年1月7日将泡利于1924年11月24日写给他的信给克朗尼格看了。这封信里谈到了关于原子结构的新思想。克朗尼格1960年在一次报告中回忆说:

 

泡利的信给我的印象十分深刻,而且十分自然地使我对原子的每一个电子用量子数描述产生了好奇心。这些量子数,特别是两个角动量lms,在强碱金属原子光谱中是时常被提及的。显然,ms不能再归因于核,而且我还立即想到,量子数ms可以被看成是一个电子自旋角动量。

 

他之所以得出这样的看法,据他自己回忆说是因为“在量子力学出现以前,模型是讨论问题唯一的基础,就此意义而言,第四个量子数只能看成是电子绕自身轴的自旋”。

泡利(右)和他的同事们在一起。

克朗尼格十分清楚,这种模型会带来一些意料不到的严重困难,但这个想法太吸引人了,他舍不得扔掉,就在11月24日当天下午立即用这一模型推导出了一些结论,这些结论非常鼓舞人心。例如,仅从这一模型出发,不需要任何相对论的考虑,克朗尼格竟得出了一个十分重要的相对论公式,克朗尼格兴奋地将这一结果告诉了朗德,朗德也表示十分欣赏。

正好,泡利第二天要到图宾根来。他们两人常迫切地希望听到这位被誉为“物理学的良心”和“上帝的鞭子”的知名物理学家的意见。

不幸的是,泡利这次犯了他一生少有的一个大错误。当克朗尼格瞅 准机会把自己的想法告知泡利时,泡利的回答使克朗尼格大为失望。泡利说:“你的想法的确很聪明,但大自然不喜欢它。”

显然,泡利不相信电子可能有自旋,这是为什么呢?原来他以前对相对论性电子和塞曼效应过深入的研究。他的研究表明,一个绕轴自旋的电子,其表面旋转的速度接近光速。所以其磁矩(magnetic moment)就不会如克朗尼格所推断的那样是一个常量,而与质量的相对论性增量有关。另外,大约也是最根本的原因是泡利认为,解决原子问题应该从量子理论的概念中去寻找。他在后来的诺贝尔获奖演讲中曾回忆说:“由于自旋的经典力学特性,一开始我就强烈地怀疑这一想法的正确性……”

按泡利当时的意见,所有经典模型都应该坚决舍去。事实上,泡利曾下决心要把经典形象统统从量子物理学中赶出去,但这显然不是一件轻而易举的事情。他开始也许把事情想得太容易,所以曾在玻尔面前夸过海口:“我不会碰到物理学方面的困难的……”但是到了1925年,在屡遭挫折之后,他不得不叹息道:“……物理学对我来说太难了。”他甚至感到物理学又一次被逼进了死胡同。

由于泡利的反对,朗德私下对克朗尼格说:“如果泡利这么说,那么,大自然一定是不喜欢它的。”在当时,泡利的意见是很有分量的,物理学家们甚至认为“泡利在判断和发现任何理论的弱点上,差不多是具有传奇式的能力的。因此除非能得到泡利的赞同,很少有人对他们本身的工作感到完全有把握”。比利时物理学家罗森菲尔德(Leon Rosenfeld,19041974)也说:“在物理学家的心目中,无论谁的赞誉都抵不上泡利所赐的首肯。这对玻尔也不例外。”

年轻的克朗尼格见泡利坚决反对,哥本哈根那边也没有积极的反响,再加上计算中遇到一些困难,于是他放弃了自己的想法,甚至以后连提都不提了。

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