Wolfgang Pauli

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Wolfgang Ernst Pauli (* 25. April 1900 in Wien; † 15. Dezember 1958 in Zürich) war einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts und Nobelpreisträger.

Inhaltsverzeichnis 1 Leben 2 Werk 3 Seine Persönlichkeit 4 Der Pauli-Jung-Dialog 5 Zitate 6 Literatur 7 Weblinks

[Bearbeiten] Leben

Pauli wurde in Wien als Sohn eines Universitätsprofessors für Kolloidchemie Wolfgang Joseph Pauli (1869-1955) geboren, der aus einer jüdischen Prager Verleger-Familie stammte, aber zum Katholizismus konvertiert war (sein ursprünglicher Name war Wolf Pascheles). Seine Mutter Berta „Maria“ (1878-1927) war Journalistin und Frauenrechtlerin. Pauli hatte noch eine Schwester Hertha (1906-1973), die Schauspielerin und Schriftstellerin war. Mit zweitem Vornamen wurde Pauli nach seinem Patenonkel benannt, dem Physiker Ernst Mach. Bereits auf dem Gymnasium in Wien galt Pauli als mathematisches Wunderkind. 1918 veröffentlichte er gleich nach dem Abitur seine erste Arbeit über Hermann Weyls Erweiterung von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie (Weyls „Raum-Zeit-Materie“ war im gleichen Jahr gerade erschienen). Ab 1919 studierte er Physik an der Universität München bei Arnold Sommerfeld, wo er in kürzest möglicher Zeit 1921 mit einer Arbeit über das Wasserstoffmolekülion (das einfachste Molekül) „summa cum laude“ promovierte. Physikalisch war die Arbeit eine Enttäuschung, zeigte sie doch deutlich die Grenzen des Bohrschen Atommodells, an dem er auch 1921/22 als Assistent von Max Born in Göttingen weiterarbeitete (Anwendung der Methoden der Himmelsmechanik, insbesondere der Störungstheorie, wie sie Born in seinem Buch „Atomphysik“ darstellt). 1922/3 ging er für ein weiteres Jahr zu Niels Bohr nach Kopenhagen. 1923-1928, also in der entscheidenden „Sturm und Drang“ Zeit der Quantenmechanik, war er Professor in Hamburg bevor er an die ETH in Zürich ging. Ab 1935 war in den USA, wo er u.a. 1935/6 am Institute for Advanced Study in Princeton war und ab 1940 Professor in Princeton wurde. Als (nach dem „Anschluss“ Österreichs) deutscher Staatsbürger arbeitete er nicht an kriegswichtigen Projekten mit. 1946 wurde er amerikanischer Staatsbürger, ging aber im selben Jahr zurück an die ETH in Zürich, die ihm seine Professorenstelle noch freigehalten hatte. 1949 wurde er Schweizer Staatsbürger. Auch in den 1950er Jahren kehrte er regelmäßig zu Gastvorlesungen nach Princeton zurück. Pauli war an der Gründung des Cern beteiligt. Er starb 1958 überraschend an einem Magengeschwür.

Seine Assistenten waren u.a. Ralph Kronig, Felix Bloch, Rudolf Peierls, Hendrik Casimir, Markus Fierz, Joseph Jauch, Nicholas Kemmer, Victor Weisskopf, Charles Enz, Res Jost. Sein Schüler war u.a. Robert Oppenheimer.

• 1930 erhielt er die Lorentz Medaille.
• 1945 erhielt Pauli den Nobelpreis für Physik in Würdigung seiner Formulierung des Ausschließungsprinzips.
• 1958 wurde ihm die Max-Planck-Medaille verliehen, spät im selben Jahr starb Wolfgang Pauli in Zürich an Krebs.

Die Zeit Ende der 1920er Jahre war geprägt von persönlichen Problemen. Seine Mutter beging aufgrund einer Affaire seines Vaters Selbstmord, und mit der Stiefmutter kam er nicht klar. Pauli trat aus der Kirche aus, ging eine kurze Ehe mit einer Tänzerin ein und hatte Alkoholprobleme (schon Anfang der 1920er Jahre war er für seine nächtlichen Kneipenbesuche bekannt und verschlief oft die morgendlichen Vorlesungen). Er begab sich 1932-34 in psychoanalytische Behandlung bei einer Assistentin von Carl Gustav Jung. Erst die 1934 geschlossene Ehe mit Franziska „Franca“ Bertram (1901-1987) brachte Ruhe in sein Leben. Sie hatten keine Kinder.

[Bearbeiten] Werk

Pauli lieferte viele wesentliche Beiträge zur modernen Physik, speziell auf dem Gebiet der Quantenmechanik. Sein Perfektionsdrang führte dazu, dass er vor der Publikation zögerte und seine Resultate stattdessen in intensiven Briefwechseln mit seinen Kollegen, insbesondere mit Niels Bohr, Werner Heisenberg (der seine meisten Arbeiten vor der Publikation Pauli vorlegte) und Pascual Jordan, mit denen er eng befreundet war, weitergab (von ihm sind 93 Artikel, 11 Bücher, aber über 2000 wissenschaftliche Briefe erhalten). Dass seine Ergebnisse so in die „Folklore“ der Physik eingingen, reichte Pauli oft völlig aus („Ich kann es mir leisten, nicht zitiert zu werden“). Wichtige Arbeiten sind u.a.:

• 1920: sein Artikel Relativitätstheorie in der „Enzyklopädie der mathematischen Wissenschaften“, der später auch separat in Buchform herausgegeben wurde. Diese Arbeit machte ihn in der Sommerfeld-Schule zur Legende. Er zeigte einen für einen Studenten außergewöhnliche „Beherrschung“ und Kenntnis der Literatur. Der selbstkritische Pauli warf sich allerdings später vor, wichtige Dinge wie die Bianchi-Identität, die in der Allgemeinen Relativitätstheorie die Energieerhaltung ausdrückt, übersehen zu haben.
• 1924 (Naturwissenschaften Bd.12) Entdeckung des „Kernspins“ zur Erklärung der Hyperfeinstruktur der Atomspektren.
• 1925 (Zeitschrift für Physik Bd.31, 1925, S.765): Pauli führt einen neuen Freiheitsgrad in der Quantenmechanik ein, um bestehende Inkonsistenzen bei der Interpretation von beobachteten Atomspektren zu eliminieren. Dieser Freiheitsgrad wird 1925 von George Eugene Uhlenbeck und Samuel Abraham Goudsmit als Elektronenspin identifiziert. Pauli formuliert damit sein Ausschließungsprinzip, das wohl seinen wichtigsten Beitrag zur Quantenmechanik darstellt. In ihm drückt sich die Fermi-Dirac-Statistik aus: zwei Fermionen können nicht im selben Quantenzustand sein (allerdings haben sie wegen des spins, der „up“ oder „down“ sein kann, für jedes Energieniveau zwei Besetzungsmöglichkeiten). Letztlich liegt in diesem Verhalten der Fermionen der Grund, warum „Materie“ nicht in sich zusammenfällt. Außerdem lassen sich so die „magischen Zahlen“ im Periodensystem durch die Besetzung der Elektronenschalen erklären. Der Weg zum Ausschliessungsprinzip wird von Pauli in seinem Nobelvortrag geschildert.
• 1926 (Zeitschrift für Physik Bd.36, 336): kurz nach der Veröffentlichung der Heisenbergschen Matrizendarstellung der Quantenmechanik löst Pauli darin den schwierigen Fall des Wasserstoffatoms an, also dem grundlegenden Fall der Atomphysik. Dies trägt entscheidend zur Akzeptanz der Heisenbergschen Theorie bei. Auch in der Diskussion zwischen Heisenberg und Bohr um die Interpretation der Quantenmechanik beteiligte er sich als „Schiedsrichter“ und klärende Kraft.
• 1927 (Zeitschrift für Physik Bd.43, S.601, „Zur Quantenmechanik des magnetischen Elektrons“): Pauli führt die Pauli-Matrizen ein, um den Spin von Elektronen zu beschreiben.
• 1930 (offener Brief an Lise Meitner und die „Lieben Radioaktiven Damen und Herren“ auf einer Tagung in Tübingen): Pauli postuliert das Neutrino. Er erkannte, dass Energieerhaltungssatz und Impulserhaltungssatz beim radioaktiven Betazerfall nur dann erfüllt sind, wenn bei der Umwandlung eines Neutrons in ein Proton und ein Elektron zusätzlich ein drittes, bis dahin unbekanntes Teilchen entsteht. Da niemand zu diesem Zeitpunkt dieses Teilchen nachweisen konnte, postulierte Pauli ein unbekanntes Teilchen. Der italienische Physiker Enrico Fermi nannte das Teilchen später „kleines Neutron“: Neutrino. Empirisch nachgewiesen wurde das Neutrino erst 1956.
• Ebenfalls in den 1930er und 1940er Jahren war Pauli ein Pionier der Quantenfeldtheorie. Hier arbeitete er mit Heisenberg, Victor Weisskopf und Pascual Jordan zusammen. Mit Villars fand er eine Methode zur Regularisierung der Unendlichkeiten in der Quantenfeldtheorie, die Pauli-Villars-Regularisierung (Reviews of Modern Physics 1949).
• 1940 (Physical Review Bd.58, 716): Allgemeiner Beweis des Spin-Statistik-Theorems in der relativistischen Quantenfeldtheorie. Damit fand er den tieferen Grund für die Gültigkeit seines Ausschliessungsprinzips.
• 1955 (in Pauli (Hrsg.) „Niels Bohr and the development of physics“) Beweis dass die kombinierten Symmetrieoperationen P (Raumspiegelung), C (Ladungskonjugation), T (Zeitumkehr) eine Symmetrie der relativistischen Quantenfeldtheorie sind (PCT-Theorem). Als dann 1957 entdeckt wurde, dass in der schwachen Wechselwirkung P verletzt war, war das für Pauli ein Schock.

In späteren Jahren ist er auch auf die Allgemeine Relativitätstheorie zurückgekommen und arbeitete an Kaluza-Klein-Theorien. Er schrieb auch 1946 ein Buch über die Mesonentheorie der Kernkräfte.

Er schrieb den Band „Die allgemeinen Prinzipien der Wellenmechanik“ für das Handbuch der Physik 1933 (für das er schon 1926 den Artikel „Quantentheorie“ verfasste), und auch seine ETH Vorlesungen aus den 1950er Jahren fanden weite Verbreitung.

[Bearbeiten] Seine Persönlichkeit

Was Physik betrifft, war Pauli als Perfektionist bekannt. Dies beschränkte sich nicht nur auf seine eigene Arbeit, sondern er geißelte auch Fehler seiner Fachkollegen unerbittlich. So wurde er zum Gewissen der Physik, bezeichnete Arbeiten oft unverblümt als „ganz falsch“ oder steigerte seine Ablehnung etwa wie folgt: „Das ist nicht nur nicht richtig, es ist nicht einmal falsch!“. In Kollegenkreisen kursierten deshalb Witze wie etwa der folgende: Nach Paulis Tod gewährte Gott ihm eine Audienz. Pauli fragte Gott, warum die Feinstrukturkonstante den Wert 1/137 habe. Gott nickte, ging zur Tafel und begann, Gleichung nach Gleichung in rasender Geschwindigkeit abzuleiten. Pauli sah zunächst mit großer Genugtuung zu, aber bald schon begann er heftig und entschieden, seinen Kopf zu schütteln ...

Eine andere Anekdote berichtet davon, dass der immer optimistische Werner Heisenberg seine von ihm aufgestellte „Einheitliche Feldtheorie“ - über die er mit Pauli diskutiert hatte, der sich aber zunehmend davon distanzierte - im Radio als „Heisenberg-Pauli-Theorie“ vorstellte und sagte, sie stände kurz vor der Vollendung, es würden „nur ein paar Details fehlen“. Pauli schickte darauf an George Gamow am 1.3.1958 eine Postkarte, in dem nur ein Quadrat gezeichnet war mit der der Bemerkung „Ich kann malen wie Tizian.“. Darunter stand in kleiner Schrift: „Es fehlen nur die Details.“

Nahezu berüchtigt war Pauli bei den Experimentalphysikern für seine handwerkliche Ungeschicklichkeit, ja sie argwöhnten sogar im Scherz, dass seine blosse Anwesenheit Laborgeräte zum Versagen brachte (scherzhaft „Pauli-Effekt“ genannt). So ist es denn auch kein Wunder, dass er für seine Fahrprüfung 100 Stunden benötigte.

Pauli besuchte in Wien das Bundesgymnasium XIX in der Gymnasiumstraße 83, 1190 Wien, in seiner Klasse war der spätere Nobelpreisträger Richard Kuhn, der 1938 den Nobelpreis für Chemie erhielt. Man erzählt sich, dass in einer Physikstunde der Professor an der Tafel einen Fehler macht, diesen jedoch auch nach langem Suchen nicht fand. Zur großen Freude der Klasse habe er dann verzweifelt gerufen: „Pauli, jetzt sagen Sie mir schon wo der Fehler liegt, Sie wissen es doch längst.“

[Bearbeiten] Der Pauli-Jung-Dialog

Pauli war mit dem Tiefenpsychologen Carl Gustav Jung befreundet und diskutierte mit ihm dessen Arbeiten. Im Briefwechsel der beiden Forscher während der Jahre von 1932 bis 1958 wird deutlich, dass Wolfgang Pauli großen Anteil hat an der Konzeption des Begriffes Synchronizität, wie er von C. G. Jung eingeführt wurde und darüberhinaus an der Konkretisierung der für Jungs Werk zentralen Begriffe des kollektiven Unbewussten sowie der Archetypen. Pauli interessierte sich besonders für die Genese von Johannes Keplers Ideen.

Ganz wesentlicher Inhalt dieses Dialogs bildet das heute noch ungelöste psychophysische Problem, die Vereinigung der kollektiven Psyche mit der Materie, der tiefsten Wurzeln der menschlichen Innenwelt mit der Außenwelt, die C. G. Jung in Anlehnung an den Alchemisten Gerardus Dorneus den unus mundus (die Eine Welt) und Wolfgang Pauli als die psychophysische Einheitswirklichkeit bezeichnete.

Die bisherige Untersuchung seiner Aufzeichnungen belegt, dass Paulis Auseinandersetzung mit diesen Themen nicht einem rein akademischen Interesse entsprang, sondern in tiefgehendem eigenem Erleben wurzelte – der existentiellen Auseinandersetzung mit dem archetypischen „Geist der Materie“.

[Bearbeiten] Zitate

Ich wusste dass er ein Genie war, nur vergleichbar mit Einstein. Als Wissenschaftler war er sogar grösser als Einstein. Aber er war ein völlig anderer Typ Mensch, der in meinen Augen nicht Einsteins Grösse erreichte. (Max Born in seiner Ausgabe seines Briefwechsels mit Einstein)

Er ist außerordentlich klug und kann sehr viel, einen so guten Assistenten werde ich nie mehr kriegen (Max Born 1921 über seinen Assistenten Pauli)

[Bearbeiten] Literatur

• Wolfgang Pauli Collected works, New York, Wiley, 2 Bde., 1964 (Kronig, Weisskopf Hrsg.)
• ders. Lectures on physics, 6 Bde. MIT press 1973, auch deutsch ETH Selbstverlag (u.a. Wellenmechanik, Feldquantisierung, Optik und Elektrodynamik, Thermodynamik und kinetische Gastheorie)
• von Meyenn, Weisskopf, Hermann Wolfgang Pauli - Wissenschaftlicher Briefwechsel, mehrere Bde., Springer Verlag 1979 ff
• Pauli Die Prinzipien der Wellenmechanik, Springer Verlag 1990 (Neuausgabe)
• Pauli Die Relativitätstheorie, Springer Verlag 2000 (Giulini Hrsg.), ISBN 3-540-67312-1
• Pauli Fünf Arbeiten zum Ausschliessungsprinzip und zum Neutrino, Wissenschaftliche Buchgesellschaft 1977 (reprint Band)

• Enz, von Meyenn (Hrsg.) Wolfgang Pauli - Das Gewissen der Physik, vieweg Verlag 1988 (mit reprints einiger Arbeiten Paulis, Bibliographie)
• Charles P. Enz, Beat Glaus, Gerhard Oberkofler (Hrsg.): Wolfgang Pauli und sein Wirken an der ETH Zürich. Aus den Dienstakten der Eidgenössischen Technischen Hochschule. Vdf. Hochschul-Verl. an der ETH. 1997.
• Charles P. Enz: Pauli hat gesagt Biographie, NZZ LIBRO, 2005, ISBN 978-3-038-23144-8
• derselbe Paulis scientific work, in J.Mehra (Hrsg.) „The physicists concept of nature“, Reidel, Dordrecht 1973
• derselbe Wolfgang Pauli, Physik in unserer Zeit Bd.31, 2000, S.268
• Fierz, Weisskopf (Hrsg.) Theoretical physics in the 20.century - Pauli memorial volume, 1960
• Ernst Peter Fischer: An den Grenzen des Denkens, Wolfgang Pauli-Ein Nobelpreisträger über die Nachtseiten der Wissenschaft, Verlag Herder, Freiburg im Breisgau 2000, ISBN 3-451-04842-6
• von Meyenn Paulis Weg zum Ausschliessungsprinzip, Physikalische Blätter 1980

Zu seinen philosophischen Arbeiten:

• Wolfgang Pauli: Der Einfluss archetypischer Vorstellungen auf die Bildung naturwissenschaftlicher Theorien bei Kepler, veröffentlicht in Jung/Pauli, Naturerklärung und Psyche, Rascher Verlag, Zürich, 1952.
• C. A. Meier (Hrsg.): Wolfgang Pauli und C. G. Jung. Ein Briefwechsel 1932-1958, Springer, Berlin 1992; derzeit vergriffen, jedoch in englischer Übersetzung lieferbar: Routledge, 2001 ISBN 0-415-12078-0. (Die Meier'sche Editierung enthält viele, teilweise schwerwiegende und sinnentstellende Fehler, die auch in die englische Ausgabe übernommen worden sind. Weitere Informationen bei dr.remo.roth@psychovision.ch)
• H. Atmanspacher u. Hans Primas: Der Pauli-Jung-Dialog und seine Bedeutung für die moderne Wissenschaft. Springer, Heidelberg, 1995. ISBN 3-540-58518-4
• Herbert van Erkelens: Wolfgang Pauli und der Geist der Materie. Königshausen & Neumann, 2002. ISBN 3-826-02222-X
• Tom Keve: Triad: the physicists, the analysts, the kabbalists. Rosenberger & Krausz, London, 2000, ISBN 0953621901. (historical fiction)
• Suzanne Gieser: The Innermost Kernel. Depth Psychology and Quantum Physics. Wolfgang Pauli's Dialogue with C.G. Jung, Springer 2005. ISBN-13: 978-3-540-20856-3
• Kalervo V. Laurikainen: The Message of the Atoms : Essays on Wolfgang Pauli and the Unspeakable. Springer, Heidelberg,
• ders. Beyond the atom - philosophical thought of Wolfgang Pauli, Springer Verlag 1988

[Bearbeiten] Weblinks

• Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 1945 für Wolfgang Pauli (englisch)
• Literatur von und über Wolfgang Pauli im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• http://www.cerncourier.com/main/article/40/7/18
• Der Briefwechsel zwischen Wolfgang Pauli und C. G. Jung Ein Dokument des ungelösten psychophysischen Problems des 20. Jahrhunderts
• Auszug aus dem Briefwechsel Pauli/Jung
• Wolfgang Pauli, Carl Jung and Marie-Louise von Franz
• Anekdoten berühmter Physiker (u.a. Wolfgang Pauli)
• Virtuelle Ausstellung an der ETH-Bibliothek, Zürich
• Biographie von Universität St.Andrews
• Biographie von Wolfgang Steinicke als pdf Datei findet sich hier: [1]
• Straumann „On Paulis most important contributions to theoretical physics“ 2000
• Paulis Nobelvortrag „Exclusion principle and quantum mechanics“ 1946
• Paulis Enzyklopädieartikel zur Relativitätstheorie von 1921 ist online hier: [2]

Personendaten
NAME	Pauli, Wolfgang
ALTERNATIVNAMEN	Pauli, Wolfgang Ernst
KURZBESCHREIBUNG	österreichischer Physiker, Nobelpreisträger
GEBURTSDATUM	25. April 1900
GEBURTSORT	Wien, Österreich
STERBEDATUM	15. Dezember 1958
STERBEORT	Zürich, Schweiz