泡利效應趣談

泡利（Wolfgang Pauli）是上世紀一位很早熟的理論物理學家（當然，他的早熟是學術上的早熟，跟「九零後」、「零零後」的早熟不是一個概念）。記得有人說過，理論物理與實驗物理的鮮明區分是始於20世紀的，這種說法是否恰當有待考證，不過這種區分在出生於1900年的泡利身上倒是體現得很鮮明，且很有戲劇性。

泡利的理論天賦無疑是很高的，但他的實驗才能則不僅不高，而且有可能是負的。這種「負才能」的集中體現就是所謂的「泡利效應」——即泡利的出現對實驗設備的破壞效應。

是誰最早採用了「泡利效應」這一名稱？我不太清楚，不過這一效應在當時的實驗物理圈中是頗有些名氣的，而且那名氣並非只是搞笑意義上的名氣。泡利的朋友斯特恩（Otto Stern——1943年的諾貝爾物理學獎得主）就曾因為擔心泡利效應而對泡利下達了封殺令，禁止其進入自己位於德國漢堡的實驗室。科學史作品中有不少科學家逸聞是以訛傳訛的故事（比如伽利略的斜塔實驗、牛頓的蘋果等），但這件是真的，斯特恩在1961年接受訪談時還親自回憶過此事。

不過斯特恩的措施恐怕還小瞧了泡利效應的威力。據說有一次實驗物理學家弗蘭克（James Franck——1925年的諾貝爾物理學獎得主）位於哥廷根大學的實驗室里出現了一次事故。據查，泡利有不在現場的充分證據。於是弗蘭克寫信給泡利，很欣慰地告訴他說你總算無辜了一回。真的無辜嗎？泡利對這種無罪推定似乎並不領情，他回信很誠實地「自首」說自己雖不在第一現場，但事發當時自己乘坐的從蘇黎世到哥本哈根的火車卻恰好在哥廷根的站台上停留了一會兒！——言下之意，泡利效應是可以有「超距作用」的。

泡利效應最初只是實驗圈裡的傳說，但後來名頭漸漸出了牆，波及的對象也變得五花八門，不再限於實驗設備。據說有一次泡利去聽一個講座，他看見兩位衣著體面的女士中間恰好有一個空位，便走過去坐了下來。誰知他剛一坐下，那兩位可憐的女士所坐的椅子就雙雙垮掉了。這故事是德國裔美國藝術史學家潘諾夫斯基（Erwin Panofsky）講述的，是真有其事還是藝術的虛構就不得而知了。

有關泡利效應的傳聞有一個有趣的特點，那就是泡利效應絕不會損害到泡利本人，不僅不會損害，甚至還能在關鍵時候「拯救」泡利。泡利的助手派爾斯（Rudolf Peierls）和韋斯科夫（Victor Weisskopf）都曾在自己的自傳中講述過一個故事（細節略有出入，但本質上是同一個故事），其情節大致是這樣的：有一次泡利要參加一個學術會議，與會的年輕物理學家們決定跟他開個玩笑，他們在會議廳的門上做了一個觸髮式的機關，只要泡利一推門就會發出類似爆炸的響聲。結果呢？在泡利推門而入的一剎那，那些被年輕物理學家們反覆調試過的機關居然「卡殼」了！泡利效應通過破壞「實驗裝置」而成功地「拯救」了泡利。

泡利本人對泡利效應的這種「損人利己」的效果也很有信心，並將之作為了判斷一個效應是否為泡利效應的重要憑據。泡利後期的助手及傳記作者恩茲（Charles Enz）曾經講過一個故事。那是在1956年，泡利去世前的兩年，恩茲夫婦與泡利夫婦在義大利的科摩湖畔共乘計程車時，車子在一個小山坡的頂上拋了錨。恩茲打趣說那是泡利效應在作祟。但泡利不同意，因為那個故障給泡利自己也造成了不便，不符合泡利效應損人利己的特點。

在所有與「泡利效應」這個金字招牌相聯繫的逸聞中，似乎只有一件是與泡利自己所受的傷害聯繫在一起的，不過那是一個偽效應（或者確切地說，是偽效應中的偽效應——如果考慮到泡利效應本身也是偽效應的話）。那件逸聞是這樣的：泡利是個夜貓子，並且有一個不良嗜好，那就是喝酒。

1932年夏季的某一天，他在美國安娜堡（Ann Arbor）參加暑期學校時喝醉了酒，從樓梯上摔下來，摔傷了肩膀。在接下來的一段時間裡，他的講座改由烏倫貝克（George Uhlenbeck——電子自旋概念的提出者之一）代寫板書。據說那幾次演講由於不必親自寫板書，反而講得特別精彩。不過泡利受傷的真正原因（醉酒）是不能讓普通聽眾知道的（誰想聽酒鬼的講座？）。

為了隱瞞真相，知情的物理學家們八仙過海、各顯神通，有人戲稱泡利是在游泳時受的傷（敢情那水不是「硬」水就是「重」水），而泡利的老師索末菲（Arnold Sommerfeld）則炮製了一個新術語：逆向泡利效應（inverse Pauli effect）。至於該效應的真正原因是什麼，就任由別人去猜了（拜託別往醉酒上猜就行）。

泡利效應很有趣，但它只是訛傳、巧合及附會混合而成的逸聞，它是物理學家們的幽默而非真實的物理效應，這應該是相當顯而易見的。

以上內容選自《小樓與大師：科學殿堂的人和事》，盧昌海著，清華大學出版社2015年4月出版，有刪改。

清君想到一個好點子：如果您的朋友因為您的推薦而關注了我們的公眾號，達到10人後，請將他們的微信號發給清君，經過清君核實無誤，將會送出下圖中的任意一本書給您（活動長期有效）。

TAG:清華大學出版社 |