וולפגנג פאולי

וולפגנג ארנסט פאולי (בגרמנית: Wolfgang Ernst Pauli; 25 באפריל 1900 – 15 בדצמבר 1958) היה פיזיקאי אוסטרי, שנודע בעקבות עבודתו על תאוריית הספין, ובפרט עקב עקרון האיסור הנקרא על שמו. זוכה פרס נובל לפיזיקה לשנת 1945.

קורות חיים
פאולי נולד בווינה לוולפגנג יוזף פאולי ולברטה קאמילה שיץ (Schütz). שמו האמצעי ניתן לו על שם סנדקו הפיזיקאי ארנסט מאך. אביו של פאולי (שבמקור נקרא וולף פשלס), נולד למשפחה יהודית שמוצאה בפראג, אך המיר את דתו מיהדות לקתוליות זמן מועט לאחר נישואיו ב-1899. ברטה שיץ גודלה כקתולית על ידי אמה, אך אביה היה הסופר היהודי פרידריך שיץ. למרות שפאולי גודל כקתולי, בסופו של דבר עזבו הוא והוריו את הדת הקתולית. יש הרואים בפאולי דאיסט או לפחות מי שהיה קרוב להשקפה זו.

פאולי נרשם ל"דובלינגר-גימנזיום" בווינה, שאותו סיים בהצטיינות ב-1918. חודשיים בלבד אחר כך פרסם את מאמרו הראשון, על תורת היחסות הכללית של איינשטיין. הוא נרשם לאוניברסיטת לודוויג-מקסימיליאן שבמינכן, שם עבד תחת ארנולד זומרפלד וקיבל תואר דוקטור ביולי 1921. התיזה שלו עסקה בתאוריה הקוונטית על מימן מולקולרי מיונן.

זומרפלד ביקש מפאולי לסקור את תורת היחסות לאנציקלופדיה גרמנית בשם "Encyklopaedie der mathematischen Wissenschaften". חודשיים לאחר קבלת הדוקטורט, סיים פאולי לכתוב את הערך, שהגיע לאורך של 237 עמודים. איינשטיין שיבח את העבודה, אשר פורסמה לאחר מכן כמונוגרפיה, והיא נחשבת עד היום כספר יסוד לנושא זה.

פאולי בילה שנה באוניברסיטת גטינגן כאסיסטנט של מקס בורן, ואת השנה שלאחר מכן במה שהפך למוסד נילס בוהר לפיזיקה תאורטית בקופנהגן. בין 1923 ל-1928 שימש כמרצה באוניברסיטת המבורג. בתקופה זו תרם רבות לפיתוח מכניקת הקוונטים, ובין השאר ניסח את עקרון האיסור שלו ואת התאוריה של הספין הלא-רלטיביסטי. 

ב-1928 מונה פאולי למשרת פרופסור במכון הטכנולוגי של ציריך, שם התקדם משמעותית בעבודתו המדעית. כיהן גם כפרופסור-אורח באוניברסיטת מישיגן ב-1931, ובמכון למחקר מתקדם בפרינסטון ב-1935. הוא זכה במדליית לורנץ ב-1931.

במאי 1929 עזב פאולי את הכנסייה הקתולית. בדצמבר של אותה שנה נשא לאישה את קאתה מרגרט דפנר. נישואים לא מוצלחים אלו נגמרו בגירושין בתוך פחות משנה, ב-1930. ב-1934 הוא נישא בשנית, לפרנציסקה ברטראם, נישואים שארכו עד סוף ימיו; לזוג לא היו ילדים.

בראשית שנת 1931, זמן קצר לאחר גירושיו ומיד לאחר שפיתח את השערת הנייטרינו, עבר פאולי משבר נפשי חריף. הוא התייעץ עם הפסיכיאטר והפסיכותרפיסט קרל יונג, שגר, כמו פאולי, ליד ציריך. יונג החל לנתח את חלומותיו הארכיטיפיים, ופאולי הפך לאחד מתלמידיו הטובים של פסיכולוג המעמקים. בתוך זמן קצר החל פאולי לבחון בצורה מדעית את האפיסטמולוגיה של תורותיו של יונג, ותרם כך להבהרה ניכרת שלהן, בפרט בנוגע לעקרון הסינכרוניות. חלק גדול מן הדיונים הללו מתועדים בהתכתבויות בין פאולי ויונג, שפורסמו כיום בשם "Atom and Archetype" (אטום וארכיטיפ). ניתוח מפורט של 400 חלומות של פאולי על ידי יונג נמצא בספרו של יונג "פסיכולוגיה ואלכימיה".

האנשלוס, סיפוחה של אוסטריה לגרמניה הנאצית ב-1938, הפך את פאולי לאזרח גרמני, מה שהקשה עליו עם פרוץ מלחמת העולם השנייה ב-1939. פאולי היגר לארצות הברית ב-1940, שם כיהן כפרופסור לפיזיקה תאורטית בפרינסטון. לאחר תום המלחמה קיבל אזרחות של ארצות הברית בטרם חזר לציריך, שהיה מקום מגוריו העיקרי עד סוף חייו.

ב-1945 קיבל פאולי פרס נובל לפיזיקה על "תרומתו המכרעת בגילויו של חוק טבע חדש ב-1925, עקרון האיסור של פאולי". הממליץ עליו לפרס היה איינשטיין.

ב-1958 זכה פאולי במדליית מקס פלאנק. באותה שנה חלה בסרטן הלבלב. הוא אושפז בבית חולים בציריך, בחדר מספר 137. פאולי, שהקדיש שנים רבות למחשבה מדוע קבוע המבנה העדין הוא דווקא המספר 1/137, ראה בכך  כי לא ייצא משם בחיים. ואכן, הוא מת בחדר זה ב-15 בדצמבר 1958.

פאולי ביקר בישראל בספטמבר 1957 כאורח מכון ויצמן. הוא תואר בדבר כידיד ישראל.

אחד מתלמידיו הוא הישראלי פרופ' יגאל תלמי ממכון ויצמן ברחובות, וממקימי המחלקה לפיזיקה במוסד זה, אשר בהנחייתו עשה את הדוקטורט שלו.

קריירה מדעית

פאולי תרם רבות כמדען, בפרט בנושא מכניקת הקוונטים. הוא לא פרסם מאמרים רבים, והעדיף התכתבויות ארוכות עם עמיתים (כגון בוהר והייזנברג, חבריו הקרובים). רבים מרעיונותיו ומסקנותיו לא פורסמו מעולם והופיעו רק במכתביו, אשר תכופות הועתקו והופצו בידי מכותביהם. ככל הנראה לפאולי לא היה אכפת שחלק גדול מעבודתו לא יוחס אליו. להלן יובאו חלק מן המסקנות שבכל זאת יוחסו אליו:

ב-1924 הציע פאולי דרגה קוואנטית חדשה, כדי לפתור אי-עקביויות בין ספקטרומים מולקולריים נצפים לבין מכניקת הקוונטים המתפתחת. הוא ניסח את עקרון האיסור שלו, ככל הנראה עבודתו החשובה ביותר, אשר קבעה ששני אלקטרונים לא יכולים להיות באותו מצב קוואנטי. רעיון הספין אשר פותח שנה לאחר מכן בידי ראלף קרוניג, ג'ורג' אולנבק וסמואל חאודסמיט זיהה אותה דרגת חופש כספין של האלקטרון.

ב-1926, זמן קצר לאחר שהייזנברג פרסם את תאוריית המטריצה של מכניקת הקוונטים המודרנית, השתמש בה פאולי כדי להסיק את הספקטרום של אטום המימן, וכך עזר רבות לביסוס התאוריה.

ב-1927 הוא הציג את מטריצות פאולי, כבסיס לאופרטורים של הספין, ובכך פתר את התאוריה הלא-רלטיביסטית של הספין. יש האומרים כי זה היה מה שהשפיע על דיראק בפיתוחה של משוואת דיראק לאלקטרון הרלטיביסטי, על אף שדיראק טען כי הוא המציא את המטריצות הללו באופן בלתי-תלוי בפאולי. דיראק פיתח מטריצות דומות לאלו של פאולי, אך גדולות יותר, לטיפול ביישום רלטיביסטי של ספין פרמיוני.

ב-1930 העלה פאולי את בעיית קרינת הבתא. במכתב מ-4 בדצמבר הפותח במילים "גבירותיי ורבותיי הרדיואקטיביים" (לליזה מייטנר ועוד), הוא הציע את קיומו של חלקיק נייטרלי בעל מסה קטנה (לא יותר מאחוז אחד של מסת הפרוטון), על מנת להסביר את הספקטרום הרציף של קרינת הבתא. ב-1934 שילב אנריקו פרמי את החלקיק, שקרא לו "נייטרינו", כחלק מתאוריית קרינת הבתא שלו. חלקיק הנייטרינו נצפה אמפירית ב-1959.

ב-1940 הוכיח את משפט סטטיסטיקת הספין, הגורס כי חלקיקים בעלי ספין חצי-שלם הם פרמיונים, וחלקיקים בעלי ספין שלם הם בוזונים.

ראו גם
עקרון האיסור של פאולי
מטריצות פאולי

לקריאה נוספת
 טוביאס הירטר, עידן האי־ודאות – איך גילו גדולי הפיזיקאים את עולם הקוונטים 1895–1945, ספרי עליית הגג וידיעות ספרים, 2023.

קישורים חיצוניים

 
 פאולי וולפגנג, אנשי סגולה - יהודים זוכי פרס נובל, באתר בית התפוצות.

הערות שוליים

פיזיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
פיזיקאים יהודים אוסטרים
סגל המכון למחקר מתקדם
זוכי פרס נובל לפיזיקה
זוכי פרס נובל יהודים אוסטרים
סגל אוניברסיטת גטינגן
סגל המכון הטכנולוגי של ציריך
זוכי מדליית לורנץ
זוכי מדליית מקס פלאנק
סגל אוניברסיטת המבורג
וינה: אישים
נפטרים מסרטן הלבלב
אוסטרים שנולדו ב-1900
אוסטרים שנפטרו ב-1958
זוכי מדליית פרנקלין