泡利不相容原理
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旋方向必然相反。每一轨道中只能容纳自旋相反的两个 电子，每个电子层中可能容纳轨道数是n个，因此每层最 多容纳电子数是2n个。
• 电子之间彼此不可区分，因此对于交换任意两个粒子前后 概率密度函数必须相同。那么只有两种情况：交换对称和 交换反对称。 • 对于一个具有n电子的体系，其完全波函数为
• 若这个波函数的平方能经得起坐标q1和q2的对换，即
接做索末菲的研究生，索末菲当时没 有拒绝，却难免不放心，但不久就发
现泡利的才华，于是泡利就成为慕尼
黑大学最年轻的研究生。
成就
• 泡利矩阵
• 1927年他引入了2×2泡利矩阵作为自旋操作符号的基础，由 此解决了非相对论自旋的理论。
• β衰变
• 1930年，泡利考虑了β衰变中能量不守恒的问题。12月4日，
• 在泡利的心中，对人的敬重可分为四种：
• 从不批评=极度敬重 • 偶尔批评=比较敬重 • 偶尔表扬=有点敬重 • 狠狠批评=正常朋友
• 泡利在二十岁时，有一次前去聆听爱因斯坦的演讲， 坐在最后一排座位，他向爱因斯坦提出了一些问题，
其火力之猛，连爱因斯坦都招架不住。据说此后爱因
斯坦演讲时，眼光都要特别扫过最后一排，查验有无 熟悉的身影出现。另外还传闻，爱因斯坦在一次国际 会议上做报告，结束后泡利站起来说：“我觉得爱因 斯坦并不完全是愚蠢的。”
• 这意味着有波函数具有对称性（对应“+”）和反对称性 （对应“-”）。费米子的波函数具有反对称性，玻色子 （自旋为整数的粒子）具有对称性。
• 对于电子，质子，中子等自旋量子数为半整数的费米子，其波 函数是反对称函数。
• 如果（即：允许两个电子处于一个轨道），那么行列式就为0，
所以任意两个电子不能处于一个状态。 • 泡利的不相容原理可以这样表述：一个原子中，任何两个轨道 电子的4个量子数不能完全相同。例如，氦原子中的2个电子主 量子数n、角量子数l、磁量子数m都相同(n=1，l=0，m=0)，但 自旋量子数ms必须不同，一个是+1/2，另一个是-1/2。
泡利不相容原理与 建设性批评大师
201410300109 王虹
个人简介
• 美籍奥地利科学家沃尔夫冈·泡利 （1900～1958）生于奥地利维也纳一 位医学博士的家庭里，从童年时代就
受到科学的熏陶，在中学时就自修物
理学。1918年中学毕业后，泡利带着 父亲的介绍信，到慕尼黑大学访问著
名物理学家索末菲要求不上大学而直
在一封给莉泽·迈特纳的信中，泡利向迈特纳等人提出了一 个当时尚未观测到过的、电中性的、质量不大于质子质量1%
的假想粒子来解释β衰变的连续光谱。1934年，恩里科·费
米将这个粒子加入他的衰变理论并称之为中微子。首次证实 中微子存在性的是1956年FrederickReines和克莱德考恩的实 验。
• 泡利不相容原理
泡利不相容原理（Pauli’sexclusionprinciple又称泡 利原理、不相容原理）：在原子的同一轨道中不能容纳
运动状态完全相同的电子。一个原子中不可能有电子层、
电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个 电子。如氦原子的两个电子，都在第一层（K层），电子
云形状是球形对称、只有一种完全相同伸展的方向，自
• 一次，在听了意大利物理学家塞格雷（后来发现反质 子）的报告之后，泡利说：“我从来没有听过像你这 么糟糕的报告。”塞格雷一言未发。泡利想了一想，
回身对同行的瑞士物理化学家布瑞斯彻说：“如果你
来做报告，情况会更加糟糕。当然，你上次在苏黎世 的开幕式报告除外。”
轶闻趣事
• 泡利被玻尔称为“物理学的良知”，因为他的敏锐、谨慎和挑 剔，使他具有一眼就能发现错误的能力。物理学界笑谈存在一 种“泡利效应”──泡利出现在哪里，那里的人不管是在做理 论推导还是实验操作都会出岔子。 • 据说有一次实验物理学家弗兰克位于哥廷根大学的实验室里出
对于一些违反常规的想法有一种本能的抵制。
• 泡利在学问上严谨博学，生活上虽然为人刻薄，语言 尖锐，但这并不影响他在同时代物理学家心目中的地 位，在那个天才辈出群雄并起的物理学史上最辉煌的 年代，泡利仍然是夜空中最耀眼的巨星之一。
现了一次事故。据查，泡利有不在现场的充分证据。于是弗兰
克写信给泡利，很欣慰地告诉他说你总算无辜了一回。真的无 辜吗？泡利对这种无罪推定似乎并不领情，他回信很诚实地
“自首”说自己虽不在第一现场，但事发当时自己乘坐的从苏
黎世到哥本哈根的火车却恰好在哥廷根的站台上停留了一会儿！
Baidu Nhomakorabea
• 他一生喜欢评论别人的东西，经常是一针见血，不过 很可惜，他一生反对错了最重要的两件事情，一个电 子自旋，一个宇称不守恒。可能一个人过于敏锐了，
• 1945年，泡利因他在1925年即25岁时发现的“不相容原
理”，获诺贝尔物理学奖。
• 直到泡利提出不相容理论20年后的1945年，这个理论的正 确性和它产生的广泛深远的影响才得以确认。不相容原理 被称为量子力学的主要支柱之一，是自然界的基本定律， 它使得当时所知的许多有关原子结构的知识变得条理化。
人们可以利用泡利引入的第四个、表示电子自旋的量子数，
把各种元素的电子按壳层和支壳层排列起来，并根据元素 性质主要取决于最外层的电子数（价电子数）这一理论，
对门捷列夫元素周期律给以科学的解释。
批评大师
• 泡利是一位以批评尖刻、不留情面著称的物理学家， 荷兰物理学家艾伦菲斯特曾给他取过一个外号，叫做 “上帝的鞭子”。
• 电子之间彼此不可区分，因此对于交换任意两个粒子前后 概率密度函数必须相同。那么只有两种情况：交换对称和 交换反对称。 • 对于一个具有n电子的体系，其完全波函数为
• 若这个波函数的平方能经得起坐标q1和q2的对换，即
接做索末菲的研究生，索末菲当时没 有拒绝，却难免不放心，但不久就发
现泡利的才华，于是泡利就成为慕尼
黑大学最年轻的研究生。
成就
• 泡利矩阵
• 1927年他引入了2×2泡利矩阵作为自旋操作符号的基础，由 此解决了非相对论自旋的理论。
• β衰变
• 1930年，泡利考虑了β衰变中能量不守恒的问题。12月4日，
• 在泡利的心中，对人的敬重可分为四种：
• 从不批评=极度敬重 • 偶尔批评=比较敬重 • 偶尔表扬=有点敬重 • 狠狠批评=正常朋友
• 泡利在二十岁时，有一次前去聆听爱因斯坦的演讲， 坐在最后一排座位，他向爱因斯坦提出了一些问题，
其火力之猛，连爱因斯坦都招架不住。据说此后爱因
斯坦演讲时，眼光都要特别扫过最后一排，查验有无 熟悉的身影出现。另外还传闻，爱因斯坦在一次国际 会议上做报告，结束后泡利站起来说：“我觉得爱因 斯坦并不完全是愚蠢的。”
• 这意味着有波函数具有对称性（对应“+”）和反对称性 （对应“-”）。费米子的波函数具有反对称性，玻色子 （自旋为整数的粒子）具有对称性。
• 对于电子，质子，中子等自旋量子数为半整数的费米子，其波 函数是反对称函数。
• 如果（即：允许两个电子处于一个轨道），那么行列式就为0，
所以任意两个电子不能处于一个状态。 • 泡利的不相容原理可以这样表述：一个原子中，任何两个轨道 电子的4个量子数不能完全相同。例如，氦原子中的2个电子主 量子数n、角量子数l、磁量子数m都相同(n=1，l=0，m=0)，但 自旋量子数ms必须不同，一个是+1/2，另一个是-1/2。
泡利不相容原理与 建设性批评大师
201410300109 王虹
个人简介
• 美籍奥地利科学家沃尔夫冈·泡利 （1900～1958）生于奥地利维也纳一 位医学博士的家庭里，从童年时代就
受到科学的熏陶，在中学时就自修物
理学。1918年中学毕业后，泡利带着 父亲的介绍信，到慕尼黑大学访问著
名物理学家索末菲要求不上大学而直
在一封给莉泽·迈特纳的信中，泡利向迈特纳等人提出了一 个当时尚未观测到过的、电中性的、质量不大于质子质量1%
的假想粒子来解释β衰变的连续光谱。1934年，恩里科·费
米将这个粒子加入他的衰变理论并称之为中微子。首次证实 中微子存在性的是1956年FrederickReines和克莱德考恩的实 验。
• 泡利不相容原理
泡利不相容原理（Pauli’sexclusionprinciple又称泡 利原理、不相容原理）：在原子的同一轨道中不能容纳
运动状态完全相同的电子。一个原子中不可能有电子层、
电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两个 电子。如氦原子的两个电子，都在第一层（K层），电子
云形状是球形对称、只有一种完全相同伸展的方向，自
• 一次，在听了意大利物理学家塞格雷（后来发现反质 子）的报告之后，泡利说：“我从来没有听过像你这 么糟糕的报告。”塞格雷一言未发。泡利想了一想，
回身对同行的瑞士物理化学家布瑞斯彻说：“如果你
来做报告，情况会更加糟糕。当然，你上次在苏黎世 的开幕式报告除外。”
轶闻趣事
• 泡利被玻尔称为“物理学的良知”，因为他的敏锐、谨慎和挑 剔，使他具有一眼就能发现错误的能力。物理学界笑谈存在一 种“泡利效应”──泡利出现在哪里，那里的人不管是在做理 论推导还是实验操作都会出岔子。 • 据说有一次实验物理学家弗兰克位于哥廷根大学的实验室里出
对于一些违反常规的想法有一种本能的抵制。
• 泡利在学问上严谨博学，生活上虽然为人刻薄，语言 尖锐，但这并不影响他在同时代物理学家心目中的地 位，在那个天才辈出群雄并起的物理学史上最辉煌的 年代，泡利仍然是夜空中最耀眼的巨星之一。
现了一次事故。据查，泡利有不在现场的充分证据。于是弗兰
克写信给泡利，很欣慰地告诉他说你总算无辜了一回。真的无 辜吗？泡利对这种无罪推定似乎并不领情，他回信很诚实地
“自首”说自己虽不在第一现场，但事发当时自己乘坐的从苏
黎世到哥本哈根的火车却恰好在哥廷根的站台上停留了一会儿！
Baidu Nhomakorabea
• 他一生喜欢评论别人的东西，经常是一针见血，不过 很可惜，他一生反对错了最重要的两件事情，一个电 子自旋，一个宇称不守恒。可能一个人过于敏锐了，
• 1945年，泡利因他在1925年即25岁时发现的“不相容原
理”，获诺贝尔物理学奖。
• 直到泡利提出不相容理论20年后的1945年，这个理论的正 确性和它产生的广泛深远的影响才得以确认。不相容原理 被称为量子力学的主要支柱之一，是自然界的基本定律， 它使得当时所知的许多有关原子结构的知识变得条理化。
人们可以利用泡利引入的第四个、表示电子自旋的量子数，
把各种元素的电子按壳层和支壳层排列起来，并根据元素 性质主要取决于最外层的电子数（价电子数）这一理论，
对门捷列夫元素周期律给以科学的解释。
批评大师
• 泡利是一位以批评尖刻、不留情面著称的物理学家， 荷兰物理学家艾伦菲斯特曾给他取过一个外号，叫做 “上帝的鞭子”。