Physik und Erkenntnistheorie

224 Pages·1984·6.623 MB·German

by  Wolfgang Pauli (auth.)

Wolfgang Pauli
Physik und Erkenntnistheorie
Facetten clef Physik
Physik hat viele
Facetten: historische, technische
soziale, kulturelle, philosophische und
amlisante. Sie konnen wesentliche und
bestimmende Motive fUr die Beschaftigung
mi~ den Naturwissenschaften sein. Viele
Lehrblicher lassen diese "Facetten der
Physik" nur erahnen. Daher soli
unsere Suchreihe ihnen
gewidmet sein.
Prof. Dr. Roman Sexl
Herausgeber
Eine Liste der erschienenen Sande
finden Sie auf Seite 198
Wolfgang Pauli
Physil<
und Erl<enntnistheorie
Mit einleitenden Bemerkungen
von Karl von Meyenn
Mit 8 Bildern
Springer Fachrnedien Wiesbaden GmbH
Dieses Buch enthălt den unverănderten Nachdruck des im Verlag Vieweg im Jahre 1961
erschienenen Bandes 115 der Reihe "DIE WISSENSCHAFT" mit dem TiteI "Aufsătze
und Vortrăge iiber Physik und Erkenntnistheorie".
Beigefiigt ist eine Liste mit Errata (S. 184)
Die Bilder wurden von Dr. Karl von Meyenn zur Verfiigung gestellt.
Alle Rechte vorbehalten
© Springer Fachmedien Wiesbaden 1984
Urspriinglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig 1984
Die Vervielfăltigung und Obertragung einzelner Textabschnitte, Zeichnungen oder Bilder,
auch fiir Zwecke der Unterrichtsgestaltung, gestattet das Urheberrecht nur, wenn sie mit
dem Verlag vorher vereinbart wurden. Im Einzelfall muB iiber die Zahlung einer Gebiihr
fiir die Nutzung fremden geistigen Eigentums entschieden werden. Das gilt fiir die Verviel
făltigungdurch alle Verfahren einschlieBlich Speicherungundjede Obertragung auf Papier,
Transparente, Filme, Bănder, Platten und andere Medien. Dieser Vermerk umfaBt nicht
die in den §§ 53 und 54 URG ausdriicklich erwăhnten Ausnahmen.
ISBN 978-3-528-08563-6 ISBN 978-3-322-88799-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-88799-3
v
Inhaltsverzeichnis
Einleitende Bemerkungen zur Neuausgabe VII
(von Karl von Meyenn)
"Ein groges mathematisches Genie" ...... . VIII
MUnchen 1918-1921, Das Institut fUr Zahlenmystik X
Giittingen im Winter 1921122, Ein kurzer Aufenthalt in der Kleinstadt. XII
Hamburg und Kopenhagen 1922-1928, In Bohrs Wirkungsbereich XIV
ZUrich 1928-1940, Ein neues Zentrum fUr Theoretische Physik .. XVI
Princeton 1940-1946, Am Institute for Advanced Study XVI
1946-1958, Die letzten Jahre in ZUrich ........ . . XVIII
Paulis Philosophie und Erkenntnistheorie .. XX
Eine Auswahl der wichtigsten Werke ...... . . ...... XXIII
Der wissenschaftliche NachlaB .... . XXIV
Festschriften und biographische Aufsatze . . XXIV
Trauerrede fiir Wolfgang Pauli . . XXV
(von Victor F. Weisskopf)
Die Aufsatze und Vortrage
Die Materie (1955) ................................. .
2 Die philosophische Bedeutung der Idee der Komplementaritiit (1950) 10
3 Wahrscheinlichkeit und Physik (1954) ...... . 18
4 Niels Bohr zum 60. Geburtstag (1954) ...... . 24
5 Sommerfelds Beitriige zur Quantentheorie (1948) 32
6 Arnold Sommerfeld (1951) ....... . 42
7 Rydberg und das Periodische System der Elemente (1955) 43
8 Paul Ehrenfest t (1933) ...................... . 48
9 Einsteins Beitrag zur Quantentheorie (1955) ........ . 54
10 Raum, Zeit und Kausalitiit in der modernen Physik (1936) 64
11 Relativitiitstheorie und Wissenschaft (1956) ...... . 76
12 Impressionen iiber Albert Einstein (1955) ....... . 81
13 Albert Einstein in der Entwicklung der Physik (1958) 85
14 Theorie und Experiment (1952) ............. . 91
15 Phanomen und physikalische Realitiit (1957) ..... . 93
16 Die Wissenschaft und das abendlandische Denken (1956) · 102
17 Naturwissenschaftliche und erkenntnistheoretische Aspekte der Ideen
vom UnbewuBten (1954) .......................... . · 113
18 Das AusschlieBungsprinzip und die Quantenmechanik (1946) .. . · 129
19 Die Verletzung von Spiegelungs-Symmetrien in den Gesetzen der
Atomphysik (1958) ........................ . .147
20 Zur iilteren und neueren Geschichte des Neutrinos (1958) · 156
Quellenverzeichnis ......... . · 181
Errata ................. . · 184
Namen-und Sachwortverzeichnis · 185
Pauli mit Sommerfeld im Oktober 1934 auf dem Metallkongreg in Genf
VII
Einleitende Bemerkungen zur N euausgabe
von Karl von Meyenn
Max von Laue bezeichnete Wolfgang Pauli einst als einen der grogten
Physiker des zwanzigsten J ahrhunderts, und Albert Einstein sprach von seinem
geistigen Nachfolger, als der Nobe1preis fur das J ahr 1945 an Pauli verliehen
wurde. Ein Leben lang hatte Pauli wie kaum ein anderer stets an der Front der
Forschung gestanden und die Physik durch seine Ideen belebt.
Beginnend mit seinem Jugendwerk, dem klassischen Relativitcitsartikel
[1921]' war er schon in den zwanziger J ahren als einer der Begrunder der neuen
Quantenmechanik ein Gelehrter von Weltruf. Sein bekanntester Beitrag ist
aber das von ihm Ende 1924 aufgefundene Ausschliegungsprinzip, das den bis
dahin unverstandenen Bau des periodischen Systems der Elemente erklarte.
Ebenso fruchtbar war die urn 1930 von ihm formulierte Neutrinohypothese.
Das Neutrino stand am Beginn zu der daraufhin einsetzenden Hinwendung zur
Physik der Elementarteilchen. Auch zu dieser Entwicklung steuerte Pauli
wesentliche Beitriige bei.
In den letzten J ahren seines Lebens konnte Pauli zu seiner grogen Ge
nugtuung noch den experimentellen Nachweis des Neutrinos miterleben.
Die bald darauf bekanntgegebene Verletzung der Spiegelsymmetrie in
den Naturgesetzen beruhrte ihn tief.
Seine ihm wichtig erscheinenden Beitrage zur Physik hat Pauli in ihrer
historischen Entwicklung in drei Aufsatzen allgemeinverstandlich dargestellt
und noch selbst fur die vorliegende Schriftensammlung ausgewahlt: Die Ent
stehungsgeschichte des Ausschliegungsprinzips bildete das Thema seines
Nobelvortrags (Nr. 18). An der Geschichte des Neutrinos arbeitete er noch bis
kurz vor seinem Tode. Ein erweitertes Manuskript, das der hier wiedergege
benen Fassung (Nr. 20) zugrunde liegt, widmete er Lise Meitner in dankbarer
Erinnerung fur ihre ersten Anregungen zum 80. Geburtstag. Der Aufsatz uber
die Spiegelungssymmetrien (Nr. 19) wurde kurz nach Bekanntwerden der
Paritatsverletzung verfagt.
Die im Text verwendeten Abkiirzungen sind im Literaturverzeichnis erlliutert. In
Klammern eingeschlossene Seitenzahlen und Aufsatznummern verweisen auf die vor
liegende Ausgabe.
VIII
Der Aufsatz (Nr. 16) enthalt Paulis philosophischen Ansichten iiber die
geistesgeschichtliche Bedeutung des Abendlandes. Seine ihm sehr am Herzen
liegenden Auffassungen iiber den Zusammenhang von Psyche und Natur
wissenschaft hat er in einem langeren Aufsatz (Nr. 17) dargelegt. Sieben
weitere Aufsatze (Nr. 1-3,10,11,14 und 15) behandeln Fragen aus dem Be
reich von Physik und Erkenntnistheorie. Acht sind biographischen Inhalts
(Nr. 4-9, 12 und 13) und wurden entweder als Beitrage zu Festschriften oder
als Nachrufe verfaik
Die nachfolgenden Bemerkungen verfolgen den Zweck, einen Bezug
zwischen Paulis Wissenschaft und Philosophie und dem dahinter stehenden
Menschen herzustellen. Dabei konnte natiirlich nur auf einige wichtige Lebens
abschnitte eingegangen werden. Soweit es moglich war, wurden dazu die heute
zur Verfiigung stehenden Quellen und insbesondere die Briefe mitherange
zogen. Auf weiterfiihrende Untersuchungen wird in den Anmerkungen hin
gewiesen.
"Ein groges mathematisches Genie"
Wolfgang Pauli wurde am 25. April 1900 im Wien des Fin-de siec!e ge
boren, das Hermann Broch in seiner "frohlichen Apokalypse Wiens" so
treffend beschrieben hat. Sein Vater hatte 1892 ein Medizinstudium in Prag
abgeschlossen und war wahrend seiner Assistentenzeit mit Ernst Mach in
nahere Beriihrung gekommen. Sie war "das wichtigste Ereignis fUr meine
geistige Entwicklung", schrieb er spater voller Dankbarkeit.! Urn 1898
siedelte der Vater nach Wien iiber und heiratete Berta Camilla Schiitz, die
Tochter eines Wiener Schriftstellers und Redakteurs. Zwei Kinder sind aus
dieser Ehe hervorgegangen, Wolfgang und Hertha. Die neun Jahre jiingere
Schwester hat sich spater als Schriftstellerin einen Namen gemacht.2
Die verdienstvollen medizinisch-biologischen Arbeiten veranlagten die
Wiener Universitat, dem Vater eine eigene "Biologische Versuchsanstalt"
innerhalb der medizinischen Fakultat einzurichten. Hier legte er mit seinen
Arbeiten und Publikationen die Grundlagen zur modernen Kolloidchemie.3
Der junge Wolfgang zeigte friihzeitig eine ungewohnliche mathematische
Begabung. Der Vater war eifrig urn eine gute wissenschaftliche Ausbildung be-
! Pauli (sen.) an Mach, 17. Februar 1913.
2 Ihre erfolgreichste Schrift ist die Biographie der osterreichischen Pazifistin und
Frauenrechtlerin Bertha von Suttner (Wien 1937), die sie schon in ihrer Jugend ver
ehrte.
3 Siehe A. Chwala: Zum achtzigsten Geburtstag Wolfgang Paulis. Monatshefte fiir Chemie
81, 3-6 (1950).
IX
Wolfgang Pauli wahrend
seiner Schulzeit am Dob
linger Gymnasium in Wien
miiht und vertraute deshalb semem verehrten Lehrer Ernst Mach die Paten
schaft seines Sohnes an. RegelmaBig wurde Mach iiber die Fortschritte seines
Patenkindes unterrichtet: "Mein Sohn beniitzt Ihre Mechanik4 sehr fleiBig
und wendet sich, nachdem er Nernst-SchonflieBs und ein wei teres Buch iiber
Differential- und Integralrechnung ganz verdaut hat, Cesaros schonem aber
schwierigem Werke6 iiber algebraische Analysis ZU.,,7 Seine personliche Mei
nung gab Mach in einem Schreiben an den Wiener Philosophen Wilhelm
Jerusalem weiter: "Professor Pauli war einige Tage mit seinem Sohn hier
4 E. Mach: Die Mechanik in ihrer Entwicklung. 7Leipzig 1912. Dieses Werk hat Mach
am 17. Oktober 1913 seinem "Patenkinde Wolf" gewidmet. Es befindet sich heute
in der Sammlung von Paulis Biichern, die in der "Salle Pauli" bei Cern in Genf aufbe
wahrt werden.
5 W. Nernst und A. SchonflieG: Einfiihrung in die mathematische Behandlung der
Naturwissenschaften. Miinchen und Berlin 1907.
6 E. Cesaro: Elementares Lehrbuch der algebraischen Analysis und der Infinitesimal
rechnung. Leipzig 1904.
7 Aus einem (wahrscheinlich im Winter 1913/14 verfaGten) Schreiben des Vaters an
Mach.
x
[in Haar bei Mtinchen). Er halt ihn ftir ein gro&es mathematisches Genie -
ich glaube aber, da& man die Pubertatsentwicklung abwarten mu&.,,8
Zwei Monate nach Abschlu& seiner Reifeprtifung im letzten Kriegs
sommer 1918 publizierte Pauli seine erste wissenschaftliche Untersuchung
tiber Einsteins Allgemeine Relativitatstheorie. Obwohl auch in Wien mit
seinen angesehenen Hochschullehrern Hans Thirring, Otto Halpern, Adolf
Smekal und Erwin Schradinger die Maglichkeit ftir ein erfolgreiches Studium
bestanden hatte, wollte Pauli unbedingt bei Arnold Sommerfeld in Mtinchen
studieren.9
Mtinchen 1918-1921: Das Institut ftir Zahlenmystik
Sommerfeld, zu dieser Zeit der ftihrende Atomphysiker des Deutschen
Reiches, war dabei, sein bertihmtes Buch tiber "Atombau und Spektral
linien" (S. 36) abzuschlie&en.1O Dabei lie& er sich durch seine Studenten
untersttitzen, die auf diese Weise ausgezeichnet in die neuen Probleme einge
ftihrt wurden. Sommerfeld war von Paulis Fahigkeiten so beeindruckt, da& er
seinen Kollegen schrieb: "Von der Wiener Intelligenz habe ich eine geradezu
erstaunliche Probe in dem jungen Pauli urn mich, '" ein erstes Semester!
Seine Begabung geht selbst tiber die von Debye tiber ein Vielfaches hinaus." 11
Etwa urn diese Zeit herum vertraute Sommerfeld dem neunzehnjahrigen
Pauli das schon erwahnte Referat tiber die Relativitdtstheorie an, das Paulis
Ruf in der Gelehrtenwelt begrtinden sollte. Albert Einstein und Max Born
waren von dem Ergebnis tief beeindruckt. "Nach allem, was ich von Ihnen
hare", schrieb ihm Born im Dezember 1919, "sind Sie ftir solche Probleme
[wie die Lasung der Quantenschwierigkeiten] berufen.,,12
Die noch junge Atomtheorie wurde damals am erfolgreichsten an den
Hochschulen von Mtinchen und Kopenhagen betrieben. Wenig spater gesellte
sich auch Gattingen dazu. Je de dieser Schulen zeichnete sich durch ihre eigene
Behandlungsweise der atomphysikalischen Probleme aus. Die durch Sommer-
8 Mach an Jerusalem, 8. August 1914.
9 Pascual Jordan berichtete, der Vater hatte seinen begabten Sohn noch wahrend seiner
Schulzeit Sommerfeld vorgefiihrt. Vgl. P. Jordan: Erinnerungen an Wolfgang Pauli.
Physik. Blatter 29, 291-298 (1973).
10 A. Sommerfeld: Atombau und Spektrallinien. Braunschweig 1919. Dieses einfluB
reiche Werk war aus Vorlesungen iiber Atommodelle im Kriegswinter 1916/17 her
vorgegangen. In seinen spateren Auflagen beriicksichtigte es jeweils den neuesten
Forschungsstand.
II Sommerfeld an V. Geitler, 14. Januar 1919.
12 Born an Pauli, 23. Dezember 1919 [PBWI].