善等者得垂青！——沃尔夫冈·泡利
物理学的历史，是由少数英雄创造的历史。在学习如何当一个勉强合格的物理博士、物理教授甚至是物理学家的过程中，关注具体的创造了物理学的那些个人无疑是一种必要的、有益的打开方式。近代物理史上有一个这样的人物，中学毕业就提交了第一篇学术论文，该论文直接挑剔数学大神外尔的推广广义相对论、奠基规范场论的工作；入大学就接受了为刚创立不久的相对论写综述的委托，其237页的文本至今是相对论的经典，当时让爱因斯坦惊叹不已；他是一个入大学时连被称为大师之大导师的物理巨擘索末菲都坦诚没什么好教他的人；他给近代物理随处打上自己的烙印，他和爱因斯坦是难得的两位横跨新老量子力学的人物，是量子场论的奠基者之一；他证明了自旋-统计定理，也给出了黑体辐射普朗克公式的一种推导；他是一个把自己点化成了方程 (Transmuting himself into the equations) 的人物；他26岁和33岁上对量子力学的综述被誉为量子力学的新约和旧约；他是一个懒得发表研究结果却留下两千多封讨论物理问题的信件的人物；他是一个留下了系列物理教程的人物；他被誉为物理学的良知，是一个实验物理学家与理论物理学家都怕的人物……这个人，就是本篇的主人公沃尔夫冈·泡利。
沃尔夫冈·泡利，德文全名为Wolfgang Ernst Friedrich Pauli，1900年4月25日出生于奥地利维也纳。泡利的父亲是Wolfgang Josef Pascheles (1869-1955)，Pascheles这个姓可能来自西班牙语，后来Wolfgang Josef Pascheles在1898年给改成了Pauli。本文的主角物理学家沃尔夫冈·泡利，其父亲和爷爷的名都是Wolfgang, Wolf+Gang，德语意思是狼-道，而爱称就简单地是Wolf (小狼狼？)。老泡利，即Wolfgang Josef Pascheles，是一位医学化学学者，1922年在儿子沃尔夫冈·泡利作为物理学家已名满天下时获得了全职教授的位置。其实，老泡利本人也是个顶级学者，被誉为a scientist many thought worthy of the Nobel Prize (按说可获诺奖的科学家)。老泡利在奥匈帝国的布拉格长大，1879-1883年间交好了一位名叫路德维希·马赫的同班同学、铁哥们，这个路德维希·马赫是恩斯特·马赫 (Ernst Mach) 的长子。恩斯特·马赫——人们在谈论实证主义哲学或者战斗机速度时都会遇到“马赫”这个词——就是我们常说的那位生理学家、物理学家、哲学家大神马赫。马赫在1867-1895年间是布拉格大学的实验物理教授。直到马赫1916年去世，老泡利和马赫都保持着亲密的忘年交关系，马赫是他的fatherly friend (父亲般的哥们)。小泡利实在是太可爱、太聪明了 (图1)，瞧那小眼神，我的老天。估计是泡利天生的灵气太讨马赫喜欢了，这位爷爷辈的学术巨擘爽快地答应了做他的教父，故泡利取了马赫的名恩斯特作为他的中间名。
泡利成长在名教授之家，教父又是马赫这样的大神，其小学、中学时期成绩相当不错——数学和物理一直格外优秀，而希腊语和拉丁语、古典学这类的文科一般般（分数没意义，学的啥才是关键！）。马赫是实验物理大师，他家里到处都是棱镜、谱仪、闪烁灯、静电发生器等等当时的时髦设备。据泡利回忆，他小时候去马赫家玩的时候，马赫有时会给他演示实验，也不忘给他讲那背后的对与错。马赫指点小泡利应该阅读的科学著作，1913年马赫更是在他的力学名著1912年增补版的扉页上写下“Meinem lieben Patenkind Wolf in freundlichem Gedenken (怀着喜悦的心情致我亲爱的教子小狼狼) ”，让小泡利阅读。马赫还推荐维也纳大学的函数论名家Wilhelm Wintinger 教授去辅导小泡利的数学 (一个感慨：正确的教育模式就是应该用高超音速导弹打蚊子，而且得是多枚导弹对付一只蚊子！)。到了1914年，14岁的泡利就学完了微积分 (我猜包括常微分方程甚至偏微分方程) 。此外，中学生泡利还跟着理论物理博士Hans Adolf Bauer学物理，Bauer博士在1918年也研究相对论，在他教的这个学生成了ETH (瑞士联邦理工，爱因斯坦、闵可夫斯基、外尔等都在此学习或教过书) 的理论物理教授 (1928年) 八年后，Bauer博士自己也当上了维也纳工业大学的理论物理编外教授。泡利读书的中学，维也纳的多布林中学 (Döbling Gymnasium)，是否是重点中学不清楚，反正泡利的同班同学 Richard Kuhn 是1938年的诺贝尔化学奖得主，比泡利得诺奖还早几年。顺便说一句，泡利的母亲Bertha Camilla Schütz在1905年以27岁的年龄、5年的妈龄身份从这所中学毕业，算起来和泡利还是校友。那个年代即便在维也纳，女子上中学的很少。还有最重要的一点，泡利家旁边有全欧洲最好的物理图书馆。泡利中学时自己是如何感觉的呢？据数学家Hans Thirring回忆，1915-1916年多布林中学的一位老师对他说： “想象一下我们中学的五年级有一位同学很有数学和物理天分的样子，优秀到自诩是未来的高斯或者玻尔兹曼。” 一句话，如果说一个科学家的成长有所谓的学术起点的话，泡利的起点有点儿高。
泡利是一位具有传奇色彩的物理学家，他的传奇色彩现在还能部分找到实在的证据。当然首先是他中学毕业时的物理功底。当他进入慕尼黑大学、要选大神索末菲在慕尼黑大学理论物理研究所开设的物理课时，力学与形变介质力学这两门课是直接跳过，因为人家在教父马赫送给他的书里早已经学过了。泡利中学毕业时即成了广义相对论的专家，他在1918年9月22日投出了人生的第一篇论文【Zur Theorie der Gravitation und der Elektrizitat von H. Weyl, Physikalische Zeitschrift 20, 457-467(1919)】。别忘了，爱因斯坦广义相对论场方程可是1916年3月才正式发表的，到1919年英国人爱丁顿还宣称世界上只有三个人懂相对论但他还一时想不起来那第三个人是谁呢 (不恭敬地说，爱丁顿太误解他自己了。他的1919年所谓的太阳弯曲光线的观测结果让英国人1975年还得给他打哈哈) 。泡利的这第一篇论文，带挑刺性质的，具体说来，可是针对数学和物理大神外尔 (Hermann Weyl, 1885-1955) 的引力与电磁的规范理论【Gravitation und Elektrizitat, Sitzungsber. Preuss. Akad. Berlin, 20, 465-480 (1918)】，这是外尔对爱因斯坦广义相对论的推广，是规范场论的奠基性文章！当事人外尔1946年提起这事儿，还是认为泡利给了“恶毒的一击” 【H. Weyl, Encomium, Science, 103, 216-218(1946)】。但当时，34岁的大数学家外尔对这个中学生是非常看重的，他1919年5月10日给泡利的信中写道：“我难以想象你这么年轻是怎么掌握如此全面的知识以及获得思想之自由从而能够消化相对论的？” 1929年外尔再次提交关于构造规范场论的论文 “电子与引力” (Electron and gravitation, 1929) ，这次他先在PNAS上发了个简介，结果又招来了泡利的攻击信，大意是 “咋，听说你在美国还弄了个物理教授位子。我佩服你的勇气；结论是明摆着的，你是想让人用你对物理真诚的但是不咋幸福的爱而不是在纯数学方面的成就来评价你哈。” 不过有趣的是，当过了段时间看到全文以后，泡利赶紧写信给外尔道歉：“我很后悔写了那封信。在读了你的论文后，我相信我真正懂了你想要干什么了……你想把旋量理论引入引力理论。”
泡利的这第一篇文章是什么水平呢？笔者个人观点是，就对广义相对论数学的把握而言，1918年的中学生泡利是超过爱因斯坦的 (有机会笔者会将之译出来昭告我国中学师生周知) 。那是爱因斯坦达不到的高度。难怪玻恩后来评价泡利，说“他作为一个物理学家要比爱因斯坦伟大，但是没能达到爱因斯坦的伟大程度 (As a scientist he was, perhaps, even greater than Einstein. But he was a completely different type of man, who, in my eyes, did not attain Einstein’s greatness)”。这个没办法，来晚了就是来晚了。拉格朗日就感叹是牛顿发明了微积分而他没能赶上。 大学生泡利 (图2) 给当时慕尼黑大学的物理巨擘索末菲老师是什么印象呢？据Lise Meitner (1878-1968) 说，1921年索末菲告诉她，他遇到了个极有天赋的学生，我没有什么能教他的。
知道泡利在这篇历史性的综述文章发表后的反应是什么吗？“哎呀，我真没水平。Bianchi恒等式这么重要的东西怎么可以遗漏的啊？”
近代物理的两大支柱是相对论和量子力学。泡利没能赶上相对论的创立，但是赶上了量子力学的创立，他是量子力学的奠基人之一，虽然年轻但他是罕有的跨越老量子物理和新量子理论的人物 (普朗克、玻尔、索末菲等是老量子力学时代的人物，海森堡、约当、玻恩、薛定谔和狄拉克等算是新量子理论时代的人物。跨域新老量子理论的人物，爱因斯坦可算是另一位 (图3)。见下)。显然，泡利更加有能力驾驭量子力学的综述，他在Handbuch der Physik 上于1926年发表的“量子理论“一文是对量子力学的综述【W. Pauli, Quantentheorie, Handbuch der Physik23,1-278 (1926)】，1933年发表的“波动力学的一般原理“一文是对量子场论的综述【W Pauli, Die allgemeinen Prinzipien der Wellenmechanik, Handbuch der Physik, 24, Part 1, pp. 83-272 (1933)】，这两篇分别被誉为量子力学的旧约全书和新约全书。由此可见，从交了相对论综述文章 (1920) 以后仅仅4年 (以1924年提出不相容原理为标志) ，泡利就成了老量子论的世界名家 (world’s foremost expert on the old Bohr–Sommerfeld quantum theory) 。Old quantum theory, 笔者以为应该翻译成老量子论，而非旧量子论，弄得跟old quantunm theory可以被抛弃似的。Old quantum theory 才更见物理学功底与思想之突破！江湖传颂最广的关于泡利的传奇当属他的相对论综述文章。哥廷恩的数学大师克莱因发起编写数学科学百科全书的工程，其弟子索末菲是第五卷的编辑，索末菲要在这一卷里纳入刚诞生不久的相对论。索末菲先邀请爱因斯坦写——毕竟他是广义相对论的奠基人啊，被拒；然后，索末菲打算自己亲自操刀，让那个刚进入大学还发表过广义相对论论文的泡利当助手。但是，泡利的草稿令他印象深刻，于是将此事全盘托付泡利 (感慨：索末菲老师不占泡利的便宜，三年前希尔伯特不和爱因斯坦争引力场方程的优先权，可见真正科学家的一个特征是因为自己有说得出口的成就所以不不要脸) 。在泡利撰写期间，师爷克莱因多次同他讨论，具体建议此文应该包括测地线、天文学和理论物理等内容，甚至帮忙阅读校样。该综述论文印出来是237页，包含394个注 (含参考文献) ，至今也是关于相对论最系统的综述。文章到了爱因斯坦手里，爱因斯坦的反应是后来写道：“研究这篇成熟、构思宏大之作没人会想到作者是一个21岁的青年。让人惊叹不已的是，(作者) 对 (相对论) 思想发展过程之心理层面的理解，数学推导的准确把握，深刻的物理洞见，清晰、系统表达的能力，文献知识，对主题的全面处置，或者还有挑剔赞许的拿捏。”Wow，爱因斯坦夸泡利的这几点，笔者以为这就是一个关于优秀物理学家的全面标准！要脸的物理教授们可以按照这个标准要求自己，不要脸的可以按照这个要求去找他要压榨的人！
知道泡利在这篇历史性的综述文章发表后的反应是什么吗？“哎呀，我真没水平。Bianchi恒等式这么重要的东西怎么可以遗漏的啊？”近代物理的两大支柱是相对论和量子力学。泡利没能赶上相对论的创立，但是赶上了量子力学的创立，他是量子力学的奠基人之一，虽然年轻但他是罕有的跨越老量子物理和新量子理论的人物 (普朗克、玻尔、索末菲等是老量子力学时代的人物，海森堡、约当、玻恩、薛定谔和狄拉克等算是新量子理论时代的人物。跨域新老量子理论的人物，爱因斯坦可算是另一位 (图3)。见下)。显然，泡利更加有能力驾驭量子力学的综述，他在Handbuch der Physik 上于1926年发表的“量子理论“一文是对量子力学的综述【W. Pauli, Quantentheorie, Handbuch der Physik23,1-278 (1926)】，1933年发表的“波动力学的一般原理“一文是对量子场论的综述【W Pauli, Die allgemeinen Prinzipien der Wellenmechanik, Handbuch der Physik, 24, Part 1, pp. 83-272 (1933)】，这两篇分别被誉为量子力学的旧约全书和新约全书。由此可见，从交了相对论综述文章 (1920) 以后仅仅4年 (以1924年提出不相容原理为标志) ，泡利就成了老量子论的世界名家 (world’s foremost expert on the old Bohr–Sommerfeld quantum theory) 。Old quantum theory, 笔者以为应该翻译成老量子论，而非旧量子论，弄得跟old quantunm theory可以被抛弃似的。Old quantum theory 才更见物理学功底与思想之突破！
纵观泡利一生，其成长是天时地利人和齐备的典范。生来天资聪颖，身边云集能够教他真正学问的博学-大老师 (Erudite MacTutor) ，而本人又赶上了相对论、量子力学、原子物理、量子场论、粒子物理蓬勃发展的时代，正好供他尽情施展。看泡利，笔者感慨最多的是，那些成为大学问家的人一般有个特征，那就是不管多高深的东西，人家是学一遍就会！仔细想想，生有涯而知也无涯，凡事要学两遍的话，那真耽误不起功夫。野史载当年王安石替儿子王雱向苏洵提亲，跟苏洵说“小儿虽然生来愚鲁，读书倒也能过目不忘。”苏洵回怼：“我还没听说谁家孩子读书是要读两遍的。”至于说到泡利的刻薄，我想可能是泡利的学问起步太高了，一般人做的那学问，实在很难入他的法眼。与其说是泡利刻薄，不若说人心都是玻璃做的——咱自己不行，还怪人家刻薄，自己也算不得厚道不是？不知自哪天起，笔者悟到一个道理，那就是“让人看不起是需要资格的。”想想别人都挺忙的，哪有功夫瞧不起你啊。与读者诸君共勉。
愿泡利的光芒，照耀每一个物理学习者的脚下。
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