Принцип Паули

Вольфганг Паули (1900–1958) — один из титанов, царивших в теоретической физике во времена ее расцвета в первые десятилетия XX века. Он прославился не только блестящим умом, но и неразборчивой грубостью или, точнее, бескомпромиссной прямотой. Коллеги называли его “бичом Божьим”. По словам Виктора Вайскопфа, который провел семестр ассистентом у Паули, можно было не опасаться задать профессору любой идиотский вопрос, поскольку Паули находил идиотскими все вопросы. Как-то, будучи еще студентом и пребывая в самом мирном настроении, Паули начал обсуждение только что окончившейся лекции Эйнштейна такими словами: “Знаете, то, что говорит Эйнштейн, не безнадежно глупо”. Вайскопф вспоминает, что случилось, когда он прибыл в Цюрих и заглянул к Паули в кабинет:

В конце концов он поднял голову и спросил: “Кто вы такой?” Я ответил: “Я Вайскопф. Вы пригласили меня быть вашим ассистентом”. На что Паули произнес: “Ну да. Я, конечно, хотел бы видеть на этом месте Бете, но он занят физикой твердого тела, которая мне не нравится, хотя я сам ее и создал”.

К счастью, Рудольф Пайерлс, который хорошо знал Паули, заранее предупредил Вайскопфа о некоторых специфических свойствах характера Паули. Затем у Паули с Вайскопфом состоялся недолгий спор, в ходе которого Вайскопф заметил, что рад заняться чем угодно, кроме как непонятным ему сомнительным подходом к теории относительности. Паули как раз размышлял над этой темой, но начал от нее уставать и потому согласился. Затем он продемонстрировал новый метод решения задачи и уже на следующей неделе поинтересовался, сильно ли Вайскопф в нем продвинулся. “Я показал ему свое решение, — вспоминает Вайскопф в своих мемуарах, — и он произнес: “И все-таки стоило взять Бете”. Несмотря ни на что, Вайскопф и Паули подружились. Про Пайерлса Паули отзывался так: “Он говорит так быстро, что пока успеешь понять, о чем речь, тот уже утверждает обратное”.

Паули, имя которого запечатлено в названии принципа Паули, известного еще и как “принцип запрета” (никакие два электрона в атоме не могут находиться в одном квантовом состоянии), прославился также благодаря Второму принципу Паули, гласящему, что приближение Паули грозит поломкой любому научному прибору или механическому устройству. Нагляднее всего этот принцип проявился во взрыве с катастрофическими последствиями на физическом отделении Бернского университета — оказалось, это печальное событие совпало с проездом через город поезда, который вез Паули домой в Цюрих. Сидя за рулем автомобиля и подбадриваемый собственной похвальбой, Паули вызывал у пассажиров такую панику, что многие отказывались садиться к нему в машину повторно. Его ученик и коллега Хендрик Казимир вспоминал, что в таких случаях Паули предлагал: “Давайте заключим сделку: вы не отзываетесь о моем вождении, а я — о ваших исследованиях”. В своих воспоминаниях Казимир воспроизводит также рассказ бельгийского физика Поля Розенфельда (которого сам Паули любил называть “хористом Папы Римского”) о Втором принципе Паули в действии:

Гайтлер, читая лекцию о гомополярных связях, неожиданно заставил Паули рассвирепеть: как выяснилось позже, Паули эта теория сильно не нравилась. Едва Гайтлер закончил, как Паули в сильном возбуждении оказался у доски и, расхаживая взад-вперед, начал нервно высказывать свое недовольство, при этом Гайтлер оставался сидеть на стуле на кромке кафедры. “На больших расстояниях, — объяснял Паули, — теория определенно неверна, поскольку существует Ван-дер-Ваальсово притяжение; на малых расстояниях, очевидно, она неверна целиком и полностью”. В этот момент, добравшись до края кафедры, противоположного тому, где сидел Гайтлер, Паули развернулся и пошел к Гайтлеру, угрожающе целясь в него куском мела. “И теперь, — провозгласил он по-немецки, — мы имеем утверждение, опирающееся на легковерие физиков, — теория, неверная на больших расстояниях и неверная на малых, все же качественно верна для промежуточного участка”. В этот момент он подошел к Гайтлеру почти вплотную. Тот стремительно наклонился назад, спинка стула с треском отломилась, и несчастный Гайт-лер опрокинулся на спину (к счастью, ничего себе серьезно не повредив).

Казимир, присутствовавший при этом, замечает, что первым, кто крикнул: “Эффект Паули”, был Георгий Гамов, и добавляет: “Иногда я задумываюсь, не мог ли Гамов, известный шутник, сделать что-нибудь со стулом заранее”.

Физик Джереми Бернстейн, самый живой и яркий из пишущих на тему физики и физиков, вспоминает в своих мемуарах об одном событии, случившемся с Паули в последний год его жизни:

Однажды Паули оказался вовлечен в странную затею своего бывшего сотрудника Вернера Гейзенберга, другого великого архитектора квантовой теории. Они заявили, что решили все нерешенные задачи теории элементарных частиц, и все свелось к одному уравнению. Когда оно попалось на глаза людям более уравновешенным, те заключили, что все это — химера. Для Паули развязка наступила во время лекции в Колумбийском университете, прочитанной в огромном лекционном зале лаборатории Пупина. Хотя и были попытки сохранить все в тайне, зал все равно был набит битком. Среди слушателей тут и там виднелись прежние, нынешние и будущие нобелевские лауреаты, включая Нильса Бора. Когда Паули закончил лекцию, к Бору обратились за комментарием. Тут и развернулась одна из самых необычных и завораживающих сцен, какие мне случалось видеть. Ключевым пунктом оценки Бора было то, что для фундаментальной теории концепция Паули безумна, но все же недостаточно безумна. Великие прорывы вроде теории относительности и квантовой механики кажутся на первый взгляд, особенно если быть в курсе всей прежней физики, безумными и в принципе противоречащими здравому смыслу. С другой стороны, теория Паули была просто причудливой — одиноким уравнением, которое глядит на тебя, как иероглиф. На реплику Бора Паули ответил, что его теория достаточно безумна.

И тут одновременно два столпа современной физики начали двигаться по общей круговой орбите вокруг длинного стола на кафедре. Каждый раз, когда Бор оказывался лицом к аудитории, он восклицал, что-теория недостаточно безумна, а Паули, поворачиваясь лицом к залу, отвечал, что достаточно. Для людей из другого мира — мира нефизиков — эта сцена выглядела бы весьма странной. Тогда обратились за комментарием к Фримену Дайсону, но он решил промолчать. Однако позже, в разговоре со мной, он отметил, что для него видеть подобное — это как наблюдать “за гибелью благородного животного”. Дайсон оказался провидцем. Несколько месяцев спустя, в 1958 году, Паули умер от внезапно обнаружившегося рака. Перед смертью он успел откреститься, в самых едких выражениях, от “теории Гейзенберга”, которую теперь иначе не называл. Можно только догадываться, был ли короткий роман Паули с этой теорией сигналом, что он уже тогда был серьезно болен.

Паули скончался, когда ему было всего 58 лет. Отдавал ли он себе отчет перед смертью в угасании своего воображения и интеллекта, неясно. Однако он жаловался одному из друзей: “Я знаю много. Я знаю слишком много. Я квантовый маразматик”. Паули, как говорилось выше, окончил дни в палате под номером 137 — это “магическое число” волновой теории, и такое совпадение его раздражало.

Weisskopf Victor, The Joy of Insight: Passions of a Physicist (Basic Books, New York, 1991). Casimir, Haphazard Reality: Haifa Century of Science (Harper and Row, London and New York, 1983). Bernstein Jeremy, The Life it Brings: One Physicist's Beginnings (Ticknor and Fields, New York, 1987).