這個天才憑什麼:中學畢業直讀名校研究生 25歲就有世界級成就

118年前的4月25日,一個物理學的天才誕生了。

他最幸運的是,上帝給了他一個研究膠體化學的教授爸爸。

也許是受到家庭的薰陶,自小他就對物理學表示出了濃厚的興趣與罕見的天賦。

所以,中學的時光裡,他的大部分精力放在了自修物理學這門功課上。

要是在今天的中國,如果自家孩子如此痴心學一門科目,家長們多半情況會大加干涉,及時叫停這種“偏科病”,以督促孩子全科發展備戰高考。

好在這個奧地利年輕人,並沒有被世俗所擊敗。

18歲那年,中學畢業的他走出了一條與眾不同的人生路——沒有直接去讀大學本科。

沒錯,他要改變常規。他帶著父親的介紹信,去德國著名學府——慕尼黑大學,拜訪著名物理學家A.Sommerfeld。

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慕尼黑大學

這個調子高的年輕人,向Sommerfeld教授提出了一個大膽的要求:不上大學而直接做他的研究生。

出乎意料的是,教授竟然當時沒有拒絕這樣的要求,儘管他也沒有十足的把握,確信這小子是否大有前途。

很快,Sommerfeld教授看到了年輕人身上閃耀的天才光芒,這名18歲的年輕人順利成為了慕尼黑大學最年輕的研究生。

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天才

這一年,年輕人發表了他的第一篇論文,聚焦的問題是引力場中能量分量。

第二年,這位不滿20歲的青年,以立論鮮明、思考成熟的批判角度,發表了兩篇論文,質疑韋耳(H.Wegl)引力理論的一個錯誤。

21歲那年,他以一篇氫分子模型的論文獲得博士學位。然而更為出彩的不是他的博士論文,而是他給德國《數學科學百科全書》寫的一篇長達237頁的關於狹義和廣義相對論的詞條,至今仍被視為相對論領域的經典文獻之一。就連愛因斯坦也毫不掩飾的表達了對他的高度讚美,這種與年齡極不相稱的非凡才華,尤其是對相對論精到的理解力、熟練的數學推導能力、對物理深刻的洞察力、使問題明晰的能力、系統的表述、對語言的把握、對該問題的完整處理及其評價,很快讓不見名傳的他成為了學界的小專家。

他就是沃爾夫岡·泡利。

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泡利

24歲的時候,他發現“泡利不相容原理”:在原子的同一軌道中不能容納運動狀態完全相同的電子。它也可表述為: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。

這是一個世界矚目的物理學原理,也是自然界的基本定律,被稱為量子力學的主要支柱之一,它使得當時所知的許多有關原子結構的知識趨於條理化。人們可以利用泡利引入的第四個、表示電子自旋的量子數,把各種元素的電子按殼層和支殼層排列起來,並根據元素性質主要取決於最外層的電子數(價電子數)這一理論,對門捷列夫元素週期律給以科學解釋。

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泡利原理

27歲那年,他引入了2× 2 泡利矩陣作為自旋操作符號的基礎,由此解決了非相對論自旋的理論。他的結果引發了保羅·狄拉克發現描述相對論電子的 狄拉克方程式。

30歲那年,他考慮β衰變中能量不守恆問題時,提出了中微子假設。

34歲時,他才從科學殿堂裡抽出空來結婚。

45歲時,他在發現“泡利不相容原理”20年後,終於捧得諾貝爾物理學獎。

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物理天才泡利

58歲那年的12月15日,這個傑出物理學家離開人世,帶著遺憾,沒做出劃時代意義發現的天才都會有的遺憾。

究其一生,他的成就得益於身上顯露出的6種難能可貴的學人稟賦:

1、尋根究底、追本溯源的個性

2、嚴謹博學、一絲不苟的鑽研精神

3、銳利的眼光中閃現靈敏的思想火花

4、與眾不同的見解而且絕不輕易為別人說服

5、好爭論但絕不唯我獨尊的處事方式

6、輕世俗、重真理的科學態度

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治學

當他驗證了某個觀點並得出正確結論後,無論這觀點是他的還是別人的,他都興奮無比,如獲至寶,甚至把爭論時的尷尬拋到九霄雲外。

不夠完美的是,他在生活上為人刻薄、言辭尖銳,挑刺的話可謂是家常便飯。他要是說“這竟然沒什麼錯”,就是他的高度認可與稱讚。

他的主要成就是在量子力學、 量子場論和基本粒子理論方面,特別是泡利不相容原理的建立和β衰變中的中微子假說等,對理論物理學的發展做出了重要貢獻。

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中微子假說

今天,我們向他致敬,以感謝他對物理學世界的一些改變。


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