ヴォルフガング・パウリ

伝記

ヴォルフガング・エルンスト・パウリは、1900年4月25日にウィーンで生まれたオーストリア生まれのスイスの物理学者である。ミドルネームのエルンストは、名付け親の物理学者エルンスト・マッハに敬意を表して付けられた。父方の祖父はユダヤ人で、出版社を経営していた。ウィーンのギムナジウムを1918年に優秀な成績で卒業し、その2か月後、18歳でアインシュタインの一般相対性理論に関する最初の論文を発表した。ミュンヘン大学ではゾンマーフェルトのもとで研究し、1921年7月に水素分子イオンの量子論についての学位論文で博士号を得た。

ゾンマーフェルトは、ドイツ語の『数理科学百科事典』の相対性理論の項目を執筆するよう依頼した。パウリは博士号の取得から2か月で237ページに及ぶ記事を書き上げた。アインシュタインに称賛されてモノグラフとして出版され、今日でもこの分野の標準的な参考書となっている。ゲッティンゲン大学でボルンの助手を務め、翌年はコペンハーゲンの理論物理学研究所に滞在した。1923年から1928年まではハンブルク大学の講師を務め、この時期の研究は量子力学の現代的な理論の構築に寄与した。1928年にはチューリッヒ連邦工科大学の理論物理学の教授となった。

1924年、パウリは分子線スペクトルの観測結果と、発展しつつあった量子力学との矛盾を解くため、新たな量子自由度のモデルを提案した。同じ量子状態には2個以上の電子が存在できないとする排他原理で、おそらく彼の最も重要な仕事である。のちにこの自由度が電子のスピンに相当することが明らかになった。1926年にはハイゼンベルクが行列力学を発表すると、これを用いて水素原子のスペクトルを導き、理論の信頼性を保証した。1927年にはパウリ行列を導入してスピンの非相対論的な理論に解を与えた。1930年12月4日の書簡では、ベータ崩壊で放出される粒子のエネルギースペクトルの連続性を説明するため、未知の中性で質量の小さな粒子の存在を述べた。この粒子は1934年にフェルミがニュートリノと命名し、実験で観測されたのは1959年である。1940年にはスピン統計定理を証明し、半整数のスピンを持つ粒子はフェルミオン、整数のスピンを持つ粒子はボソンであることを示した。

私生活では、1929年にカトリック教会を脱退し、同年12月に結婚したが、長続きせず1930年に離婚した。離婚後間もない1931年初めには、深刻な精神的不調に悩み、チューリッヒ近郊に住む精神科医のユングの診察を受けた。以後ユングの理論を批評的に論じるようになり、その議論は書簡集として出版されている。1934年にフランカ・バートラムと再婚し、この結婚は生涯続いた。1938年のオーストリア併合でドイツ市民となり、ユダヤ系だった彼の身は危うくなった。1940年にアメリカへ移ってプリンストン大学の教授となったが、1946年にはアメリカに帰化せず、チューリッヒへ戻った。1945年に、排他原理の発見によりノーベル物理学賞を受けた。

パウリは論文より同僚との長い手紙のやり取りを好み、成果の多くは書簡にのみ残った。また実験が下手で、彼がいるだけで装置が壊れるという伝説から「パウリ効果」と呼ばれた。完全主義者でもあり、誤りのある理論を酷評したため「物理学の良心」と知られた。1958年に膵臓癌を発病した。見舞いに来た最後の助手に「部屋の番号を見たかね」と尋ねたが、その番号は137だった。微細構造定数が1/137に近い値を取る理由を、彼は生涯考え続けていた。同年12月15日、その病室で亡くなった。