科學(xué)家丨人生危機(jī)催生中微子假說 ──紀(jì)念物理大師泡利

稿源:南方人物周刊 | 作者: 施郁 日期: 2019-04-26

中微子是繼光子、正電子之后第3個從理論上被預(yù)言的粒子。用泡利自己的話說,中微子“是我人生危機(jī)的傻孩子”。楊振寧先生認(rèn)為,可能是正電子的發(fā)現(xiàn)給了泡利勇氣,對中微子假說不再猶疑。但是事實(shí)上,泡利當(dāng)時(shí)還沒認(rèn)可預(yù)言正電子的狄拉克理論,雖然它基于“泡利不相容原理”

學(xué)過中學(xué)化學(xué)或者初步的量子力學(xué)的人,都知道有個泡利不相容原理,它是解釋元素周期表的關(guān)鍵。這是沃爾夫?qū)づ堇╓olfgang Pauli)24歲時(shí)提出的,他是量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一。1945年,經(jīng)愛因斯坦提名,泡利因不相容原理獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

泡利1900年4月25日生于維也納。1958年12月15日,他在蘇黎世羅特科魯茲(Rotkreuz)醫(yī)院的137號病房去世。1/137是精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的近似值,這個常數(shù)是他敬愛的導(dǎo)師索末菲(Arnold Sommerfeld)1916年引入的,表征電磁相互作用強(qiáng)度,泡利一生為之困惑。 ?

作為20世紀(jì)物理學(xué)的天才大師,泡利在58年的一生中對物理學(xué)作出了很多貢獻(xiàn)。為了紀(jì)念他去世60周年和誕生119年,我們在這里追憶和探究他提出中微子假說的過程和前因后果。一方面,這是物理學(xué)的一個重要事件,另一方面,這段時(shí)期也是泡利人生中的一段非常時(shí)期。

中微子是一種微觀粒子,在粒子物理中非常重要,有關(guān)中微子的研究成果已經(jīng)獲得過好幾次諾貝爾物理學(xué)獎。以前曾經(jīng)認(rèn)為中微子沒有質(zhì)量,后來發(fā)現(xiàn)它們具有非常小的質(zhì)量,大概只有電子質(zhì)量的幾千分之一。中微子又非常難探測,所以常被稱為“幽靈粒子”。

泡利去世兩個月前,給德爾布呂克(Max Delbrück)寫了一封信,回憶了很多事情,其中提到,中微子是“我人生危機(jī)(1930-1931)的傻孩子”。德爾布呂克是1929年哥廷根大學(xué)理論物理博士,后來轉(zhuǎn)向生物學(xué),1969年因病毒的復(fù)制機(jī)制和遺傳結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)分享諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

為了理解泡利所言,我們需要從β衰變說起。

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β衰變疑難與泡利假說

1896年,貝克勒爾(Henri Becquerel)發(fā)現(xiàn),鈾鹽能發(fā)出射線,使包在黑紙中的照相底片感光,這叫作放射性。兩年后,盧瑟福(Ernest Rutherford)將當(dāng)時(shí)所知的兩種放射性射線稱為α和β。同年,居里夫人指出,放射性來自原子。 1900年,人們知道了β射線就是湯姆遜(J. J. Thomson)于1897年發(fā)現(xiàn)的電子。1910年,盧瑟福提出原子由原子核和電子組成。1913年,玻爾提出β射線來自原子核里的電子。1914年,盧瑟福提出原子核由質(zhì)子和電子組成。 ??

1926年,克羅尼格(Ralph Kronig)發(fā)現(xiàn),這個質(zhì)子加電子的原子核模型有問題。首先,如果原子核內(nèi)有電子,那么磁矩會很大,與原子核外的電子之間就會有很強(qiáng)的磁力,導(dǎo)致超精細(xì)結(jié)構(gòu)大得離奇,而這與事實(shí)不符。

兩年后克羅尼格又發(fā)現(xiàn),如果原子核內(nèi)部既有質(zhì)子也有電子,原子核的總自旋也與實(shí)驗(yàn)不符。次年,拉塞蒂(F. Rasetti)發(fā)現(xiàn),這個模型還使得原子核的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)不符。量子粒子的自旋總是某個常數(shù)的半整數(shù)倍或者整數(shù)倍,倍數(shù)為半整數(shù)的粒子叫作費(fèi)米子,倍數(shù)為整數(shù)的粒子叫做玻色子,奇數(shù)個費(fèi)米子組成的復(fù)合粒子仍然是一個費(fèi)米子,而偶數(shù)個費(fèi)米子則組成玻色子。同一種費(fèi)米子不能具有相同的狀態(tài),同一種玻色子可以具有相同的狀態(tài),這叫統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。 ??

還有一個疑難更為著名,就是β衰變的連續(xù)能量譜。在β衰變中,一個原子核衰變?yōu)榱硪粋€原子核,放出一個電子。因?yàn)樗プ兦昂竽芰亢蛣恿浚ㄙ|(zhì)量乘以速度)都守恒,所以電子的能量應(yīng)該是唯一確定的。但是,1914年,查德威克(J. Chadwick)首先發(fā)現(xiàn),電子能量在一定范圍內(nèi),各種大小都有可能,所以叫作連續(xù)能量譜。1920年代,艾利斯(C. D. Ellis)和伍斯特(B. A. Wooster)確定了這個現(xiàn)象,梅特納(L. Meitner)等人也有貢獻(xiàn)。

為了解釋這些疑難,1929年到1936年,玻爾主張,需要一個新的物理定律,能量守恒定律只在平均意義上成立,類似于他以前與克拉默斯(H. A. Kramers)和斯萊特(J. C. Slater)的失敗理論,那個理論試圖調(diào)和原子分立能級和光子概念與經(jīng)典電磁學(xué)。

1929年2月,泡利在給克萊因(O. Klein)的一封信中指出:“玻爾考慮能量守恒定律的違背,是在完全錯誤的道路上?!?/p>

泡利自己解決β衰變疑難的方法記載于他1930年12月4日通過梅特納給一個放射學(xué)家會議的信。這封信信息量很大,在此翻譯如下:

“親愛的放射性女士先生們:

關(guān)于氮(N)和鋰(Li)6(譯注:6是原子核的質(zhì)量數(shù),現(xiàn)在我們知道是質(zhì)子數(shù)加上中子數(shù),中子與質(zhì)子質(zhì)量差不多,當(dāng)時(shí)只知道是質(zhì)子質(zhì)量的倍數(shù))原子核的“錯誤”的統(tǒng)計(jì)定律和連續(xù)β譜,我想到一個絕望的補(bǔ)救方法,能夠挽救統(tǒng)計(jì)定律以及能量守恒定律。這就是,原子核中可能存在一個電中性的粒子,我稱它為中子,它的自旋是1/2,滿足不相容原理,而且與光量子不同,它不以光速運(yùn)動。中子的質(zhì)量應(yīng)該與電子同一數(shù)量級,而且肯定不大于質(zhì)子質(zhì)量的0.01倍。假設(shè)β衰變時(shí),1個中子和1個電子同時(shí)放出,它們的能量之和是常數(shù),這就可以理解連續(xù)β譜。

還有一個問題,中子受到什么力?在波動力學(xué)基礎(chǔ)上……中子最可能的模型似乎是,靜止的中子是個磁矩為μ的磁偶極矩。實(shí)驗(yàn)似乎要求中子的電離效應(yīng)不能大于γ射線,因此μ不能大于e×10-13cm。

目前我不敢就此想法發(fā)表任何東西,所以私下詢問你們,親愛的放射性朋友,如何在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)這個中子,如果它的穿透能力等于或者十倍于γ射線。

我承認(rèn)從先驗(yàn)的角度,我的方案不大可能,因?yàn)槿绻鼈兇嬖?,早就?yīng)該被看到。但是敢拼才能贏,我的前任得拜(P. Debye)先生最近在布魯塞爾向我表達(dá)了連續(xù)譜問題的嚴(yán)重性:‘哦,就像新的稅一樣,最好完全不去想它?!虼诵枰J(rèn)真討論每條拯救的道路?!虼?,親愛的放射性朋友,請檢查并判斷?!恍业氖?,我不能親臨圖賓根,因?yàn)?2月6日晚至7日有個舞會,我必須參加……你們謙卑的侍者,沃爾夫?qū)づ堇??!?/p>

1930年12月1日,量子力學(xué)創(chuàng)始人之一海森堡(W. Heisenberg)給泡利的信中提到“你的中子”,說明泡利當(dāng)時(shí)已經(jīng)與海森堡討論過關(guān)于“中子”的想法。

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“我比狄拉克聰明,我不會發(fā)表它”

但是泡利從來沒有就他的“中子”(即后來的中微子)假說正式發(fā)表論文。事實(shí)上,他在給放射學(xué)家會議的信發(fā)出幾天后,12月12日給克萊因的信中又說,因?yàn)椤爸凶印辟|(zhì)量與電子接近,而又必須通過磁矩與電磁場耦合留在原子核內(nèi),所以它的磁矩與電子應(yīng)該大小相仿,他寫道:“照理云霧室照片上有很多中子的痕跡……所以我不是太相信中子?!?/p>

1931年6月,美國物理學(xué)會和科學(xué)促進(jìn)會在加州理工學(xué)院所在的帕薩迪納(Pasadena)召開關(guān)于超精細(xì)結(jié)構(gòu)的研討會,泡利就他的“中子”假說作了演講。他后來回憶:“這是我首次公開報(bào)告我關(guān)于這個穿透力很強(qiáng)的中性粒子……但是似乎還不能肯定,我沒有準(zhǔn)備將報(bào)告出版?!辈痪弥?,泡利又在密西根大學(xué)所在的安阿伯(Ann Arbor)的暑期學(xué)校上講了他的新粒子。

1938年,泡利(左)與狄拉克?? 圖/CERN

10月,在羅馬,古德斯密特(Samuel Goudsmit)在其報(bào)告中提到泡利的假說。古德斯密特正在作報(bào)告時(shí),泡利到達(dá)會場。泡利后來回憶:“費(fèi)米要我講我的新想法,但是我仍然小心,沒有公開講……只是私下講了。”

12月,泡利在紐約告訴拉比:“我認(rèn)為我比狄拉克聰明,我不會發(fā)表它?!?個月前,就在泡利為中微子假說猶疑期間,狄拉克(P. Dirac)提出了正電子假說。

1928年初,狄拉克從相對論性的量子力學(xué)方程(也就是他的狄拉克方程)中解出負(fù)能量解,他先是認(rèn)為不符合物理,直接拋棄。然后克萊因和仁科芳雄(Y. Nishina)的工作表明負(fù)能量解丟不得。1929年底,狄拉克又提出負(fù)能量海的概念,將其中的空穴解釋為質(zhì)子。然而質(zhì)子質(zhì)量是電子的兩千倍。狄拉克當(dāng)然知道空穴質(zhì)量應(yīng)該與電子一樣,但是他寄希望于電磁相互作用可能改變這一點(diǎn)。對此,狄拉克后來說:“那時(shí)每個人都覺得電子和質(zhì)子是自然界僅有的基本粒子?!?/p>

1931年5月,狄拉克終于在一篇文章中提出,負(fù)能量海的空穴是電子的反粒子——正電子。1932年9月,安德森(C. D. Anderson)發(fā)現(xiàn)了正電子,證實(shí)了狄拉克的預(yù)言。

后來的人們,對于粒子物理學(xué)家利用各種守恒定律預(yù)言新粒子習(xí)以為常。類似地,凝聚態(tài)物理學(xué)家樂于預(yù)言各種新物態(tài)。但在當(dāng)時(shí),預(yù)言新粒子是非常具有革命性、需要勇氣的。除了質(zhì)子和電子,人們只知道愛因斯坦在早期量子論階段預(yù)言的光子。

與泡利和狄拉克的躊躇相比,愛因斯坦預(yù)言光子時(shí)的膽大心細(xì)顯現(xiàn)出他的特別。那個時(shí)候,玻爾寧愿犧牲能量守恒原理,也想不出可能存在新粒子。難怪泡利將他的中微子假說稱為“絕望的補(bǔ)救方法”。威格納(E. Wigner)也認(rèn)為這是瘋狂而有勇氣的。

不過,即使正電子由安德森發(fā)現(xiàn)了,泡利還是不能接受狄拉克的理論,他在給狄拉克的信中說:“即使反電子被證明,我也不相信你的空穴理論?!币粋€月后,又在給海森堡的信中說:“我不相信空穴理論,因?yàn)槲覍幵缸匀灰?guī)律在正負(fù)電之間不對稱,而空穴理論將經(jīng)驗(yàn)上確定的不對稱轉(zhuǎn)移成初始狀態(tài)的不對稱。”

1936年,面對狄拉克理論的成功,泡利接受現(xiàn)實(shí)但是仍然不服氣:“似乎成功站在狄拉克一邊,而不是邏輯一邊。”

早在1931年夏天的密歇根暑期學(xué)校上,泡利就公然反對狄拉克。當(dāng)時(shí),奧本海默正在介紹狄拉克方程,泡利走到講臺上,宣稱:“這都是錯的。” 奧本海默后來成為“原子彈之父”,泡利只比他大4歲,卻是一言九鼎的元老。這位少年天才,25歲就提出不相容原理,而且海森堡的很多工作還是在和他的討論中進(jìn)行的。

泡利不喜歡狄拉克理論的基本假設(shè)(真空狀態(tài)下,電子填滿了無限多的負(fù)能量狀態(tài),正電子是其中一個電子跳到正能量狀態(tài)后留下的空位),而且電子與電磁場相互作用還導(dǎo)致理論計(jì)算中出現(xiàn)的無窮大。后來量子場論揚(yáng)棄了狄拉克的負(fù)能量海假說,將正反粒子平等對待,而重正化方法則處理了計(jì)算中的無窮大。這些后來的發(fā)展反襯出泡利反對意見中的深刻。

1927年,比利時(shí)布魯塞爾,第五屆索爾維會議合影匯聚了物理學(xué) 的“全明星”。 后排左起:皮卡爾德、亨利厄特、埃倫費(fèi)斯特、赫爾岑、德唐德、薛定諤、費(fèi)爾夏費(fèi)爾德、泡利、海森堡、富勒、布里淵; 中排左起:德拜、克努森、布拉格、克萊默、狄拉克、康普頓、德布羅意、波恩、玻爾; 前排左起:朗繆爾、普朗克、居里夫人、洛倫茲、愛因斯坦、朗之萬、古伊、威爾遜、里查森

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誠實(shí)的保守者與批評者

1932年1月,查德威克發(fā)現(xiàn)了我們現(xiàn)在所說的與質(zhì)子質(zhì)量相近的中子。值得注意的是,泡利最初為了同時(shí)解決β衰變的諸種疑難而提出他的“中子”時(shí),認(rèn)為它與質(zhì)子和電子同為原子核的組成部分,在原子核發(fā)生β衰變時(shí)和電子一起發(fā)出。而查德威克在發(fā)現(xiàn)中子之前就一直也用這個名詞。他和盧瑟福找了它12年,他們認(rèn)為它是原子核的組分,但是是質(zhì)子和電子的復(fù)合體。

所以作為原子核的組分,泡利假設(shè)的“中子”和查德威克發(fā)現(xiàn)的中子是一致的,雖然二者的質(zhì)量有天壤之別。難道原子核里除了查德威克的中子,還有泡利的“中子”?二者有何關(guān)系?這些問題直到1934年才被費(fèi)米的β衰變理論解決。他告訴人們原子核內(nèi)原來沒有中微子,而當(dāng)查德威克的中子衰變時(shí),變?yōu)橘|(zhì)子、電子和中微子。這是費(fèi)米對物理學(xué)最大的理論貢獻(xiàn)。

1932年7月,費(fèi)米(E. Fermi)在巴黎的一個會議上介紹了泡利的假說。

1933年4月開始,泡利采納費(fèi)米的建議,改稱他預(yù)言的“中子”為“中微子”。

1933年5月,艾利斯和莫特(N.F.Mott)提出β衰變能譜的上限是衰變前后原子核的能量差。

1933年10月,在第7屆索爾維會議上,艾利斯介紹了他和莫特的工作。此時(shí)泡利公開堅(jiān)定地介紹了中微子假說,而且作了修改,放棄了關(guān)于它的磁矩的假設(shè),也不再提它是原子核的組分。關(guān)于泡利的這個演講的記錄,楊振寧曾經(jīng)評論說,從現(xiàn)在來看,每一點(diǎn)都是正確的。

楊振寧先生曾認(rèn)為:“一年前正電子的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了狄拉克不可思議的空穴理論,這也許給了泡利勇氣:畢竟空穴理論很大膽,而且基于泡利的不相容原理?!钡俏覀兛吹剑堇麤]有因?yàn)榭昭ɡ碚摶谂堇幌嗳菰矶绊憣λ馁|(zhì)疑,而且這與中微子假說無關(guān)。筆者認(rèn)為,艾利斯和莫特的實(shí)驗(yàn)工作才是泡利不再猶疑的原因。

不過,即使在1933年10月的索爾維會議上堅(jiān)定了中微子假說后,泡利仍然始終沒有正式發(fā)表論文。泡利一生中對種種新理論都非??量蹋@也包括他自己的理論。我們還可以再舉三個例子,一個關(guān)于別人的理論,一個是關(guān)于他自己的理論嘗試,另一個是與別人的合作。

自旋是量子粒子的一個重要性質(zhì),導(dǎo)致原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。這是1925年兩個荷蘭青年烏倫貝克(George Uhlenbeck)和古德斯米特提出的。比他們早大半年,克勒尼希曾經(jīng)有過同樣的想法,但是沒有發(fā)表,因?yàn)槭紫仍獾搅伺堇磳Γê髞聿?、海森堡和克拉默斯也表示反對)。?jù)說因?yàn)檫@個原因,電子自旋的概念提出沒有得到諾貝爾獎。兩位青年物理學(xué)家因?yàn)檫@個成就獲得密歇根大學(xué)的教職,創(chuàng)立了上述密歇根暑期學(xué)校。泡利等人的反對也是有原因的,因?yàn)楫?dāng)時(shí)都將自旋當(dāng)作自轉(zhuǎn),于是為了解釋實(shí)驗(yàn),這個自轉(zhuǎn)的速度必須超過光速,而這是違反相對論的。

第二個例子關(guān)乎泡利自己的研究工作。楊振寧先生認(rèn)為,他對物理學(xué)最大的貢獻(xiàn)是“楊-米爾斯理論”,也叫非阿貝爾規(guī)范理論,這是他和米爾斯1954年提出的,將外爾(Hermann Weyl)1929年關(guān)于電磁學(xué)的阿貝爾規(guī)范理論做了推廣,提供一個描述關(guān)于質(zhì)子和中子的強(qiáng)核力的理論框架。其實(shí)1953年,泡利做過類似的嘗試,但是他自己旋即又放棄了這個理論,因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)這個理論中,傳遞強(qiáng)核力的媒介粒子必須如光子一樣沒有質(zhì)量,意味著強(qiáng)核力可以長距離傳遞,而這與事實(shí)不符。1954年,楊振寧做了一個學(xué)術(shù)報(bào)告,介紹楊-米爾斯理論,泡利在聽眾中,他表示了對這個理論的反對。但是楊振寧不顧泡利的反對,出于理論的美,發(fā)表了這個當(dāng)時(shí)有問題的理論。后來峰回路轉(zhuǎn),經(jīng)過許多其他物理學(xué)家作的很多努力,加入了其他思想元素(所謂的自發(fā)對稱破缺和漸進(jìn)自由),楊-米爾斯理論成了分別描述強(qiáng)相互作用和電弱相互作用(統(tǒng)一了電磁與弱作用)的理論框架。

第三個例子是泡利與海森堡最后的合作,泡利正確地發(fā)現(xiàn)這個理論是錯的。1955年,海森堡開始研究一種非線性場論,試圖統(tǒng)一所有的基本粒子和相互作用。泡利一直拒絕海森堡的合作邀請,但是1957年加入了合作,到了年底,泡利對這個理論也充滿了熱情。1958年1月,他從瑞士來美國訪問半年。在吳健雄的安排下,泡利在哥倫比亞大學(xué)做了一個演講,聽眾中的年輕一代包括李政道、派斯(Abraham Pais)、楊振寧等,他們覺得這個理論是荒謬的,泡利自己說這可能是個瘋狂的理論,在場的玻爾說可能還不夠瘋狂。4月份的時(shí)候,他在伯克利向海森堡表示退出合作,并給同行們寫信說明。6月份在日內(nèi)瓦的一個國際會議上,海森堡作報(bào)告時(shí),泡利提出了尖銳的批評。后來泡利還畫了個空白的長方形寄給海森堡,并寫道:“這是向全世界展示,我能畫得像……那么好,只是缺少細(xì)節(jié)?!?/p>

歷史地看,泡利對新理論的批評是有道理的,反映了他的誠實(shí)、保守和強(qiáng)大的功力。但是有些他反對的新理論后來找到辦法繞過他當(dāng)時(shí)的反對理由。另一方面,雖然這些理論生存下來或者后來復(fù)活,但也不能改變泡利當(dāng)初批評的合理性。

日本超級神岡中微子探測器,盛有5萬噸100%超純水,用來探測宇宙中的中微子和質(zhì)子衰變。它建于地下1000米,以避免宇宙射線干擾

泡利批評別人是不留情面的,他對非常錯誤的東西的說法是“錯都算不上(not even wrong)”,這是非常尖刻的。泡利的前妻1974年作過一個生動有趣的描述:

“泡利和我在蘇黎世結(jié)婚時(shí),他總是告訴我他在世界物理學(xué)界真是非常重要。他經(jīng)常像一頭籠中的獅子在屋里走動,將他給別人的回答用最諷刺而機(jī)智的方式表達(dá)出來。這給了他極大的滿足?!?/p>

但泡利的批評是真誠的,如果發(fā)現(xiàn)自己批評錯了,就率直地承認(rèn)。比如,1929年,外爾用量子論將他10年前的規(guī)范理論修改為正確的規(guī)范理論,先發(fā)表了一個概要,又發(fā)表了一篇詳細(xì)的論文。泡利見到概要后,寫了篇諷刺的信給外爾,但是看到后者后,寫信給外爾致歉。而且泡利成了規(guī)范理論的主要倡導(dǎo)者,后來又曾嘗試將其推廣為非阿貝爾規(guī)范理論。

泡利擁有一絲不茍的求真態(tài)度、強(qiáng)大的能力、對物理學(xué)的全盤掌握和深邃的眼光,這減少了記在他名下的成就。他自己的有些研究工作,因?yàn)樗吹煤苓h(yuǎn)、看到缺點(diǎn),在完成或發(fā)表之前就放棄了,然后被其他人再發(fā)現(xiàn)。

1946年,泡利曾經(jīng)跟派斯談起自己找研究題目的困難,然后說:“也許因?yàn)槲抑赖锰嗔?。?958年,他又對物理學(xué)史家梅拉(J. Mehra)說:“我年輕時(shí)覺得自己是最好的形式主義者,是個革命者,當(dāng)大問題來時(shí),我會解決它們發(fā)表出來。然后大問題來了,過去了,被其他人解決了發(fā)表了。我是個保守者,不是革命者?!?/p>

這樣的自我評價(jià)或許過于悲觀了,“保守者”的說法恰恰佐證了他的這種批評眼光。公正地說,泡利對物理學(xué)的貢獻(xiàn)超出明確記在他名下的成果,還體現(xiàn)在他的批評中。

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最初勇氣的來源

泡利作出中微子假說這種革命性舉措,可以說與他通常的風(fēng)格很不一致,那么什么因素促使他終究還是作出了中微子假說?“人生危機(jī)(1930-1931)的傻孩子”指的是什么?

做出中微子假說的3年前,泡利的母親于1927年11月15日自殺,這導(dǎo)致他停止去教堂。而在給放射學(xué)會議的信發(fā)出前幾天,1930年11月26日,泡利剛剛結(jié)束短暫而不幸的婚姻。它僅持續(xù)了11個月,泡利在婚后寫給克萊因的信中稱它是“松散”的 。這給了他很大的打擊,導(dǎo)致他酗酒、抽煙。 泡利在給放射學(xué)會議的信中說他不能參加會議,因?yàn)橐獏⒓右粋€舞會。這是當(dāng)時(shí)蘇黎世的一個大型舞會,正好反映了他要主動走出幾天前離婚的痛苦。

1954年瑞典隆德物理研究所的落成典禮上,泡利(左)和玻爾在玩陀螺圖/American Institute of Physics

泡利在父親的建議下,開始見精神分析師榮格(Gustav Jung),閱讀他的著作。1932年1月開始,在榮格的安排下,泡利經(jīng)常寫信描述自己的夢境,也傾訴很多個人信息,先是給榮格的一個學(xué)生,幾個月后給榮格本人,一直持續(xù)到1934年10月,當(dāng)時(shí)泡利已再婚半年。榮格認(rèn)為分析是成功的,曾經(jīng)在幾個演講和作品中匿名討論泡利的情況,包括泡利的夢境。在某個演講中,榮格說:

“我有個案例,關(guān)于一個大學(xué)教授,一個單面性的知識分子。他的下意識出了麻煩,被激發(fā)了;所以它指向了貌似他的敵人的人,他覺得非常孤獨(dú)……然后他開始酗酒……但是他非常易怒……有一次被趕出餐館還被揍……他找我尋求建議……在那次會面中,我得到非常清晰的印象:我看到他充滿了古舊的東西,我對我自己說:‘我要做一個有趣的實(shí)驗(yàn),不用我的影響就將他的東西變得絕對純凈……’所以我將他介紹給一位女醫(yī)生,她是個新手,對原始材料了解并不多……他告訴她觀測自己的夢,他將它們仔細(xì)記錄下來……我現(xiàn)在有他113個夢的記錄……他還畫下夢中所見……他與那位醫(yī)生交流了五個月,然后三個月自己做這些事,繼續(xù)仔細(xì)觀察自己的下意識……后來兩年中,見了我?guī)状巍詈笏闪送耆:秃侠淼娜??!?/p>

榮格對泡利的精神分析結(jié)束時(shí),泡利說這結(jié)束了他的前半生。他在給榮格的信中說:“在我的前半生中,我對別人來說,是個諷刺者、冷酷的魔鬼以及狂熱的無神論者和知識導(dǎo)師。”

在后半生中,泡利早餐時(shí)給妻子講述他的夢,然后寫下來。但是他妻子覺得這些夢被潤色了,銷毀了這些記述,除了寄給榮格的。

看來人生的危機(jī)有時(shí)也能刺激出創(chuàng)造力的迸發(fā),特別是對于泡利這種為物理創(chuàng)造而生的人。愛因斯坦的廣義相對論、引力波預(yù)言、量子電磁輻射理論等成就也誕生于人生危機(jī)中。

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(本文作者為復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系教授;參考文獻(xiàn): Pais A《Inward Bound》;Yang C N《Fermi’s β decay theory》;Enz C《No Time to be Brief》)

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南方人物周刊 2024 第817期 總第817期
出版時(shí)間:2024年12月23日
 
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