PAULI, Wolfgang Ernst

P. entstammte einer ursprünglich in Prag/Praha ansässigen, deutschböhmisch-jüdischen Familie. Sein Vater war Dr. med. Wolfgang Josef P. (1869-1955), 1922 Ordinarius und Vorstand des neu errichteten Instituts für Medizinische Kolloidchemie an der Universität Wien, der anlässlich seiner Berufung an die Wiener Universität 1898 zum Katholizismus übergetreten war; seine Mutter Bertha Camilla Maria, geb. Schütz (1878-1927, Selbstmord), Schriftstellerin und sozialistisch-feministisch orientierte Redakteurin der Neuen Freien Presse. Bereits als Zwölfjähriger soll P., der den bekannten Wiener Physiker und Philosophen Ernst →Mach als Taufpaten hatte, bei einem öffentlichen Vortrag einen Rechenfehler seines späteren Lehrers Arnold Sommerfeld korrigiert und mit 16 Jahren Einsteins damals noch nicht allgemein anerkannte Relativitätstheorie gelesen und verstanden haben.
1918 maturierte P. in Wien mit Auszeichnung und studierte anschließend in München bei Sommerfeld, wo er in die Atomstruktur und die Grundlagen der Quantentheorie eingeführt wurde. Nach einer ersten, 1919 veröffentlichten Arbeit folgte als „Einstiegswerk“ ein ausführlicher kritischer Artikel über die Relativitätstheorie, der von Einstein selbst aufs positivste aufgenommen wurde und auf Betreiben Sommerfelds später auch als Buch sowie 1956 in einer englischen Neuauflage erschien.
1921 promovierte P. „summa cum laude“ – seine Dissertation führte zu der Erkenntnis, dass die zu diesem Zeitpunkt gültige Form der Quantentheorie nicht korrekt war – und wurde im selben Jahr Assistent Max Borns in Göttingen. Einer Einladung Niels Bohrs folgend wechselte er 1922 nach Kopenhagen, wo seine Hauptaufgabe in der Erklärung des „Zeeman-Effektes“ bestand, einer von den normalen Erscheinungen abweichenden Spaltung der Spektrallinien, die von einem Atom in einem Magnetfeld ausgesendet werden.
1923 wurde P. wissenschaftliche Hilfskraft bei Wilhelm Lenz an der Universität Hamburg und arbeitete in der Folge mit Werner Heisenberg, mit dem er sich in München angefreundet hatte, Born und Bohr an der Matrizenmechanik. 1924 habilitiert, sprach er in seiner Antrittsvorlesung als Privatdozent die im Widerspruch zu Bohr stehende Überzeugung aus, dass wechselseitige Beziehungen zwischen den Elektronenschalen und den Spektrallinien des Zeeman-Effektes bestehen müssten. Bohr nahm eine Eigenart des Atomkerns als Ursache für den Zeeman-Effekt an, während P. neben den drei bereits bekannten Quantenzahlen (Umfang der Umlaufbahn, Drehimpuls der Bahn und deren „erlaubte“ = ausschließlich mögliche Richtungen) eine bisher unbekannte weitere Eigenschaft der Elektronen vermutete. Diese vierte Quantenzahl wurde durch weitergehende Forschungen mit der Eigendrehung des Elektrons um seine Achse („Spin“) identifiziert. 1925 veröffentlichte P. schließlich sein heute auch „P.-Prinzip“ genanntes „Ausschlussprinzip“, demzufolge sich in jedem Energiezustand, wenn dieser durch alle vier Quantenzahlen beschrieben ist, nicht mehr als ein Elektron befinden kann. Dieser Theorie, für die P. 1945 den Nobelpreis für Physik erhielt, kam besondere Bedeutung zu, als man erkannte, dass noch unentdeckte Elemente im periodischen System durch theoretische Bestimmung der Anzahl der Schalen und der Elektronen in den Schalen eines Atoms vorhergesagt und eingeordnet werden konnten.
1926 zum außerordentlichen Universitätsprofessor ernannt, arbeitete P. in Hamburg auch über spezifische Wärme und elektrische Leitfähigkeit der Atome und schuf mit seinen Untersuchungen über die magnetische Eigenart der Materie eine wichtige Grundlage für die spätere Metallphysik. In Ergänzung zu Erwin →Schrödinger stellte er eine nicht-relativistische Wellengleichung auf, um den Elektronenspin zu beschreiben, und kreierte 1929, seit einem Jahr Extraordinarius für Theoretische Physik an der ETH-Zürich, zusammen mit Heisenberg die Quanten-Feldtheorie, eine Vereinigung von Einsteins Relativitätstheorie mit der Quantentheorie. Bei Untersuchungen von Wasserstoffkernen (Protonen) zeigte P., dass diese wie die Elektronen einen halbzähligen Spin aufweisen und die Forderungen des Ausschlussprinzips erfüllen. Anfang der 1930er Jahre fand P. bei der Arbeit am Problem des Beta-Zerfalls heraus, dass die Energie der aus dem Atomkern geschleuderten Teilchen bei verschiedenen Atomen desselben Stoffes nicht immer gleich ist, und erklärte das Verschwinden eines Teils der Energie mit der Emittierung eines zweiten Partikels zu jedem Elektron ohne nennenswerte Masse und ohne elektrische Ladung, das dessen Energie auf den erforderlichen Betrag ergänzen würde. Dieses Teilchen, später von Enrico Fermi als „Neutrino“ bezeichnet und erst 1956 durch Cowan und Reines in Los Alamos/USA experimentell nachgewiesen, sollte P. zufolge im Augenblick des Ausstoßens aus dem Kern entstehen und nach erfolgter Veränderung im Atom wieder verschwinden.
1935/36 hielt sich P. zeitgleich mit Einstein als Gastprofessor am Institute for Advanced Studies in Princeton, New Jersey auf, nachdem er schon 1931 Gastvorlesungen an der Staatsuniversität Michigan gehalten hatte.
Mit dem „Anschluss“ Österreichs im März 1938 erhielt P. einen deutschen Pass, musste aber wegen seiner Abkunft und der Emigration seines Vaters, seiner Schwester Hertha (1909-1973) und seines Cousins Felix um seine Zukunft fürchten, obwohl er von den deutschen Behörden offiziell nicht als „Jude“ eingestuft wurde. Nach der mehrfachen Ablehnung von Anträgen P.s auf eine Schweizer Staatsbürgerschaft nahm er 1940 eine neuerliche Einladung des Princeton-Instituts an und blieb mit immer neu verlängerter Beurlaubung bis 1946 in den USA. Gastvorlesungen in Michigan (1941) und an der Purdue-University (1942) sowie die Aufnahme in die American Physical Society und die American Association for the Advancement of Science ergänzten P.s zweiten Amerika-Aufenthalt. Von 1945-1947 war P. Herausgeber der „Physical Review“. 1946 nahm er als Nobelpreisträger die amerikanische Staatsbürgerschaft an, kehrte jedoch im selben Jahr in die Schweiz zurück und wurde dort schließlich 1949 zugleich mit der Ernennung zum ordentlichen Professur eingebürgert.
P., der auch einige der Öffentlichkeit weniger bekannte rein mathematische Arbeiten verfasste, stand in den 1920er Jahren u.a. in Briefverkehr mit Moritz Schlick, dem Nachfolger →Machs in Wien, dem Wiener Kunsthistoriker Erwin Panofski und dem deutsch-jüdischen, 1923 nach Palästina emigrierten Religionshistoriker Gerhard (Gershom) Scholem. Vor allem nach dem Zweiten Weltkrieg beschäftigte er sich verstärkt mit außerphysikalischen Problemen. Er maß der Richtung der Aufmerksamkeit und der Intuition bei der Erstellung eines Systems von Naturgesetzen besondere Bedeutung zu und bekannte sich zu einer kosmischen Ordnung, der sowohl die Seele des Erkennenden als auch das in der Wahrnehmung Erkannte unterworfen sind. Besonders wurde er von der ganzheitlichen Weltanschauung C. G. Jungs angezogen. Ab 1953 führte P. eine viel beachtete Diskussion mit Heisenberg über dessen einheitliche Theorie der Materie („Weltformel“).
1928 wurde P. Mitglied der Schweizer Physikalischen Gesellschaft, in deren Diskussionsrunden er ein häufig und gern gesehener Gast war, 1930 erhielt er die Lorentz-, 1952 die Franklin-Medaille. 1953 wurde er Foreign Member der „Royal Society“ in London.
P., der 1934 in der Schweiz die geborene Münchnerin Franca Bertram (1901-1987) heiratete, blieb kinderlos. Das musikalische Kind, von seiner Großmutter mütterlicherseits, einer Sängerin an der Wiener Hofoper unterrichtet, zeichnete sich durch einen kritischen, aber ordnenden Einfluss aus. In ihm verband sich eine starke Persönlichkeit mit Lebensfreude und einem tiefen Verständnis für menschliche Dinge. P., der wegen seines Bemühens um Objektivität und Menschlichkeit auch „das Gewissen der Physik“ genannt wird, starb während der Taxifahrt ins Krankenhaus an einer bis heute nicht bekannten Krankheit, vermutlich Krebs.