»Wer dieses reife und groß angelegte Werk studiert, möchte nicht glauben, daß der Verfasser ein Mann von einundzwanzig Jahren ist. Man weiß nicht, was man am meisten bewundern soll, das psychologische Verständnis für die Ideenentwicklung, die Sicherheit der mathematischen Deduktion, den tiefen physikalischen Blick, das Vermögen übersichtlicher mathematischer Darstellung, die Literaturkenntnis, die sachliche Vollständigkeit, die Sicherheit der Kritik. P.s Bearbeitung sollte jeder zu Rate ziehen, der auf dem Gebiet der Relativität schöpferisch arbeitet, ebenso jeder, der sich in prinzipiellen Fragen authentisch orientieren will.« Mit diesen Worten lobte Albert Einstein im Dezember 1921 einen Artikel über Relativitätstheorie in der Encyklopädie der Mathematischen Wissenschaften, den der junge P. geschrieben hatte, der daraufhin als eine Art Wunderkind der Physik betrachtet wurde. P. ist von Anfang an nicht nur durch seine hohen mathematischen Fähigkeiten, sondern auch durch sein philosophisches Verständnis der physikalischen Grundfragen aufgefallen. So machte er als 19jähriger Student den später von Werner Heisenberg genutzten Vorschlag, »in der Physik nur prinzipiell beobachtbare Größen einzuführen« und zum Beispiel den Begriff einer Teilchenbahn im atomaren Bereich oder den der elektrischen Feldstärke im Inneren eines Elektrons aufzugeben.
»Wer dieses reife und groß angelegte Werk studiert, möchte nicht glauben, daß der Verfasser ein Mann von einundzwanzig Jahren ist. Man weiß nicht, was man am meisten bewundern soll, das psychologische Verständnis für die Ideenentwicklung, die Sicherheit der mathematischen Deduktion, den tiefen physikalischen Blick, das Vermögen übersichtlicher mathematischer Darstellung, die Literaturkenntnis, die sachliche Vollständigkeit, die Sicherheit der Kritik. P.s Bearbeitung sollte jeder zu Rate ziehen, der auf dem Gebiet der Relativität schöpferisch arbeitet, ebenso jeder, der sich in prinzipiellen Fragen authentisch orientieren will.« Mit diesen Worten lobte Albert Einstein im Dezember 1921 einen Artikel über Relativitätstheorie in der Encyklopädie der Mathematischen Wissenschaften, den der junge P. geschrieben hatte, der daraufhin als eine Art Wunderkind der Physik betrachtet wurde. P. ist von Anfang an nicht nur durch seine hohen mathematischen Fähigkeiten, sondern auch durch sein philosophisches Verständnis der physikalischen Grundfragen aufgefallen. So machte er als 19jähriger Student den später von Werner Heisenberg genutzten Vorschlag, »in der Physik nur prinzipiell beobachtbare Größen einzuführen« und zum Beispiel den Begriff einer Teilchenbahn im atomaren Bereich oder den der elektrischen Feldstärke im Inneren eines Elektrons aufzugeben.
Der Tod WOLFGANG PAULIS hat unter uns eine Lücke gerissen, die niemand ausfüllen kann.Wenn ich auf die Bitte der Herausgeber hier einige Erinnerungen an ihn aufschreibe, so möchte ich nicht in erster Linie über seine größeren wissenschaftlichen Arbeiten sprechen; sie sind ein Denkmal, das er sich in unser aller Bewußtsein gesetzt hat.Auch und gerade den Jüngeren unter uns sind sie wohlbekannt, und sie werden dauern.Vielleicht darf ich versuchen, stattdessen etwas von der unvergleichlichen und so schwer zu fassenden Person aufzuzeichnen, die wir nun nicht mehr unter uns sehen werden.Wer gegen Ende der Zwanziger jähre theoretische Physik zu studieren begann, für den bedeutete der Autorenname W. PAULI JR., dessen Träger damals etwa 30 Jahre alt war, schon so etwas wie einen Klassiker.PAULIS Enzyklopädie-Artikel über die Relativitätstheorie, den er auf Anregung seines Lehrers SOMMERFELD schon als Student, angeblich im zweiten Semester, geschrieben hatte, ist bis zum heutigen Tag in seiner Klarheit und Präzision wohl nicht übertroffen.PAULIS eigene Forschung galt fast ausschließlich der Atomphysik.Er gehörte mit HEISENBERG, DIRAC, FERMI und JORDAN ZU jener erstaunlichen Generation von "jungen Quantentheoretikern", die um 1925 im Durchschnittsalter von 25 Jahren der Quantenmechanik die endgültige Form gaben.Sie stammten aus den Schulen von München, Göttingen und Cambridge; ihr Mittelpunkt war NIELS BOHRS Institut in Kopenhagen.PAULIS bekanntester eigener Beitrag wurde das Ausschließungsprinzip (1924).In ihm zeigt sich schon eine eigentümliche Stärke des PAULischen Denkens, das Interesse für die genaue Abzählung bestehender Möglichkeiten, für Faktoren 2 und für Vorzeichen, die man nach seinem eigenen Wort nicht wissen kann, sondern rechnen muß.In seinem Artikel über Quantentheorie in der 1. Auflage des Blauen Handbuches (1925) vollbrachte er das Kunstwerk, unmittelbar vor der Auffindung der Quantenmechanik, also mit scheinbar noch unzureichenden Hilfsmitteln, praktisch jede physikalische Frage richtig zu beantworten.Von seinem entsprechenden Artikel in der 2. Auflage (1933) soll er gesagt haben, so gut wie der erste werde er nicht, aber immer noch der beste Artikel über dieses Gebiet.Jedenfalls hat man ihn vor wenigen Jahren mit nur geringen Kürzungen und wohl ohne Änderungen nachdrucken können.
ZusammenfassungGegen Ende seines Lebens schrieb Einstein seinem ältesten Freund, daß ihn 50 lange Jahre des ununterbrochenen „bewußten Nachgrübelns“ über die Frage „Was sind Lichtquanten?“ der Antwort um nichts näher gebracht hätten. Wie immer übertrieb Einstein auch in diesem Falle keineswegs: Das Problem, Diskretheit ebenso wie Kontinuität in der natürlichen Welt zu verstehen, beschäftigte ihn während seiner ganzen wissenschaftlichen Laufbahn. Daß Einstein so viel Zeit und Energie darauf verwendete, sich mit der Quantentheorie auseinanderzusetzen, mag viele — sogar viele Physiker — überraschen. Denn sein Entwurf der speziellen und der allgemeinen Relativitätstheorie sowie seine vielen Versuche, eine noch allgemeinere Theorie, nämlich eine einheitliche Feldtheorie, zu schaffen, haben seine anderen Leistungen in den Schatten gestellt. Und doch wird vermutlich jeder, der das Werk Einsteins kennt, den Worten von Max Born, einer der bedeutendsten Persönlichkeiten in der Entwicklungsgeschichte der Quantenmechanik, zustimmen, als er schrieb: „Meiner Meinung nach müßte er selbst dann, wenn er nicht eine einzige Zeile über die Relativität geschrieben hätte, als einer der größten theoretischen Physiker aller Zeiten gelten.“ Diese Meinung gründete sich hauptsächlich auf jene Schriften, in denen Einstein über die erstaunlichen Ergebnisse seines „bewußten Nachgrübelns“ über das Quantenproblem berichtet.
Seit ich mich im Alter von 19 Jahren dem Studium der Theoretischen Physik zugewandt habe, bin ich stets ein glühender Bewunderer sowohl der Person als auch des Werkes von Albert Einstein gewesen. Ich wußte, daß dieser berühmte und immer noch jugendliche Gelehrte bereits im Alter von 25 Jahren Ideen in die Physik eingebracht hatte, die in ihrer Neuartigkeit so revolutionär waren, daß sie ihn zum Newton der modernen Naturwissenschaften werden ließen. Ich vertiefte mich mit Eifer und Sorgfalt in diese elegante Relativitätstheorie, die seinen Namen trug, denn ich war damals nur ein Anfänger. Ich wußte auch — und da ich die Quantentheorie intensiv studierte, interessierte mich dieser Teil seiner Arbeit natürlich besonders —, daß Einstein eine kühne Hypothese in bezug auf das Licht verfaßt hatte, seine Theorie der Lichtquanten, in der er den alten Korpuskularbegriff der Strahlung, der seit Fresnel aufgegeben worden war, neu formuliert hatte. Ich wußte außerdem, daß es ihm gelungen war, die Gesetze des photoelektrischen Effekts zu interpretieren und das Problem der Energieschwankungen (Fluktuationen) in der Strahlung eines schwarzen Körpers zu analysieren. Kurz gesagt: Bei jedem Schritt meiner Studien stieß ich mit ständig wachsender Begeisterung auf das Werk dieses erhabenen Denkers.
ZusammenfassungDrei große Probleme beherrschen die Physik der Gegenwart: Relativitätstheorie, Atomtheorie, Quantentheorie. Von diesen dreien ist die letztere ohne Zweifel das Stiefkind im öffentlichen Interesse. Der Unzahl populärer Schriften, die sich mit einer leicht faßlichen Darstellung der Relativitäts- und auch der Atomtheorie beschäftigen, steht nur eine spärliche Anzahl solcher über die Quantentheorie gegenüber. In der Tat kann diese auch nicht beanspruchen, die Frucht eines einzigen kühnen,konsequent durchgedachten philosophischen Gedankens zu sein wie die Relativitätstheorie, auch nicht die durch gemeinsame Arbeit vieler Generationen ermöglichte endliche Erfüllung eines jahrhundertealten wissenschaftlichen Traumes wie die Atomtheorie. Aber dafür kann die Quantentheorie einen andern nicht minder wichtigen Gesichtspunkt für sich anführen: Sie ist der Triumph der mit unbeirrbarer Gewissenhaftigkeit ausgeübten wissenschaftlichen Methode.
Eines der wichtigsten geistigen Ereignisse im 20. Jahrhundert ist die Entstehung der Atomtheorie mit Namen Quantenmechanik. Von ihr gibt es zwei gleichwertige mathematische Fassungen. Die erste Formulierung gelang dem jungen H. 1925. Sein Durchbruch wurde möglich, weil er in seiner Arbeit Über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen nur Zusammenhänge zwischen solchen Eigenschaften der Atome berücksichtigte, die beobachtbar waren. H. verzichtete deshalb zum Beispiel darauf, von den Bahnen der Elektronen in einem Atom zu reden; statt dessen konzentrierte er sich auf die Frequenzen des Lichtes (Spektrallinien), das Atome abstrahlen. Daß es philosophisch falsch ist, eine Theorie nur auf beobachtbare Größen aufbauen zu wollen, hat H. dann von Einstein gelernt. Er überzeugte H. davon, daß umgekehrt erst die Theorie darüber entscheidet, was man beobachten kann.
Physik ist eine wunderbare Wissenschaft. Wenn ich einen guten Physiklehrer auf dem Gymnasium gehabt hätte, ware ich vielleicht Physiker geworden. Ich bereue es aber nicht, Informatiker geworden zu sein. Wenn man tief genug in die Grundlagen der eigenen Wissenschaftsdisziplin einsteigt, dann berührt man auch andere Gebiete der Grundlagenforschung, erwirbt einen Zugang zu den gemeinsamen Fundamenten aller Wissenschaften und sieht vieles klarer und spannender, als wenn man es nur aus der engen Sicht einer Wissenschaftsdisziplin betrachtet. Die Physik bietet gleichzeitig einen breiteren und tieferen Blick auf die Welt und keine andere Wissenschaft hat unser Weltbild insbesondere im neunzehnten und in der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts so stark geprägt wie gerade die Physik. Spannende Entdeckungen, unerwartete Wendungen und spektakuläre Ergebnisse waren gang und gäbe in der physikalischen Forschung. Die Quantenmechanik selbst gehort für mich zu den größten Errungenschaften der Wissenschaft. Sie zu verstehen und zu akzeptieren, war für die Menschen nicht leichter als im Mittelalter den Glauben an die zentrale Position der Erde im Universum aufzugeben. Warum hatte die Quantenmechanik mit ihrer Anerkennung ähnliche Probleme wie Galileo Galilei? Die Gesetze der Quantenmechanik sind Regeln für das Verhalten der Elementarteilchen und diese Regeln stehen im Widerspruch zu unseren Erfahrungen aus der Makrowelt. Im Folgenden nennen wir die wichtigsten Prinzipien der Quantenmechanik, die die Weltanschauung der klassischen Physik sprengen.