Abstract
Pauli presented Heisenberg’s and his new approach to non-linear spinor theory for the first time to a small crowd of physicists in Milan, on his way to board his ocean liner in Genova, on 18 January 1958. But the first presentation to a large audience was given on February 1 at Columbia University.
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Notes
- 1.
As recounted in a letter to Viktor Weisskopf of 16 February 1958.
- 2.
Our knowledge of this preparatory meeting is based on handwritten notes taken during the meeting by Dieter Brill, who was then a graduate student at Princeton University (DBP). I want to thank him once more for making them available to me.
- 3.
That Lehmann’s main objection to Heisenberg’s theory was the use of the indefinite metric was also independently confirmed to me in private communication by Bert Schroer, who started his PhD work with Lehmann in 1958.
- 4.
Alle diese Diskussion haben mich in meiner Meinung bestärkt, dass es sehr wahrscheinlich keine Feldtheorie mit indefiniter Metrk gibt, die Lorentzinvarianz, Unitarität der S-Matrix und Makrokausalität erfüllt. [...] [Es] scheint offenbar ein allgemeiner Erfahrungssatz zu sein: Zu schwache Änderungen der Prinzipien Lorentzinvarianz, Mikrokausalität und positiv definiter Metrik machen die Theorie eher schlimmer als besser. Letter from Zimmermann to Heisenberg, 16 June 1958, WZP, Heisenberg Correspondence.
- 5.
Gürsey to Pauli, 6 February 1958, PSC IV-IV.
- 6.
Letter from Breit to Heisenberg, 7 March 1958, GBP, Heisenberg Correspondence.
- 7.
Wir haben in letzter Zeit Ihre Arbeiten gründlich studiert. Sie sind ziemlich schwierig geschrieben, und ich habe früher nicht den Mut dazu aufbringen können. Die glänzende Idee, die Green’sche Funktion der primären Teilchen in der von Ihnen vorgeschlagenen Weise zu ändern, macht einen wahrhaft erschütternden Eindruck. Ich glaube, dass es kaum noch zu bezweifeln ist, welche Schwierigkeiten auch noch zu beseitigen wären, dass Ihre Idee die wirkliche, unerwartete Lösung des Problems darstellt. Besonders schön ist das Photon und die Feinstrukturkonstante. Ich finde den Vergleich mit dem Experiment vollkommen befriedigend, da es sich ja bis jetzt nur um ein Modell handelte.
Ich möchte Ihnen mit [sic] Ihren glänzenden Erfolgen herzlichst gratulieren. Die alte Garde kapituliert nicht! Letter from Landau to Heisenberg of 11 February 1958, WHP, Folder 1864.
- 8.
Inzwischen war Heisenberg hier. [...] Sein Vortrag und die darauf folgende Diskussion waren doch recht eindrucksvoll. [...] Als der Gruppenteil diskutiert wurde, kamen allerlei Schwierigkeiten zur Sprache, die Heisenberg nicht gut beantwortete. [...] Ich möchte nur hinzufügen, dass die unabhängigen ganz- und halbzahligen Iso- und Normalspins von Heisenberg gar nicht erklärt wurden. Er redete sich immer auf verschiedene Vakua heraus, aber das ist doch ein Schwindel! Wenn man verschiedene Vakua einführt um verschiedene Teilchen zu kriegen, dann ist man doch genauso schlecht dran, wie man mit verschiedenen Feldern wäre. Wo bleibt dann die unified theory? Dann ist man doch wieder beim alten number game mit vielen Feldern. Aber wahrscheinlich verstehen wir da was nicht (inklusive Heisenberg!) Klären Sie uns auf.
- 9.
For overviews of the press coverage of Heisenberg’s theory, see von Meyenn (2005, pp. 989–994) and Rettig (2014, Sects. 15.3.4 and 15.3.6.1).
- 10.
Um meine Unabhängigkeit (unter Physikern) zu deklarieren, letter to Paul Rosbaud of 5 March 1958, PRP, Pauli-Rosbaud Correspondence.
- 11.
Mein Bedürfnis nach ‘glory’ ist ja gedeckt, ich will nur ein Betätigungsfeld haben, das mich (wissenschaftlich) interessiert. Hierzu war mir H.s Optimismus günstig, während gewisse Experten-Gruppen mich gelangweilt haben. Dagegen ist H.s Ruhm-Bedürfnis \(\underline{uners\ddot{a}ttlich}\). Was will er damit kompensieren? Natürlich sind Minderwertigkeitskomplexe bei ihm vorhanden (wie Sie in Ihrem Brief betonen). Die Hypothese der amerikanischen Physiker ist, sein Trauma rühre daher, dass ihm während des Krieges \(\underline{nicht}\) eingefallen ist, dass man Plutonium herstellen könne. Übrigens ist ihm auch die Theorie der Supraleitung schief gegangen. Überall höre ich hier: “‘Nobody would believe H., if you were not in. [...]” Ich helfe ihm also zu \(\underline{Kreditf\ddot{a}higkeit}\) —Ob mit recht, wird sich zeigen. [...] Bis jetzt sehe ich keine Unmöglichkeit des Programmes, was Elementar-teilchen + Elektromagnetismus betrifft. Ob es wirklich geht oder ob noch wesentliche Ideen fehlen, muss eben die Weiterentwicklung der theoretischen Ansätze zeigen. Letter from Pauli to Rosbaud of 5 March 1958, PRP, Pauli-Rosbaud Correspondence.
- 12.
Für dich ist es wohl psychologisch wichtig, dass die neue Arbeit eine Fortsetzung Deiner früheren Arbeiten ist. Für mich dagegen ist das sachlich viel weniger relevant. Ich will nur irgendein mathematisch wohldefiniertes Verfahren haben.
- 13.
Eine Klärung der mathematischen Grundlage erfolgt aber nicht, es wird nur mit den alten schlechten Methoden (sind das überhaupt Methoden?) weitergerechnet. Letter to Heisenberg of 1 February 1958, PSC IV-IV.
- 14.
[E]s ist mein Wunsch, dass die Tamm-Dancoff-Rechnungen (zu denen ich ja auch nichts beitrug) ohne meinen Namen verschickt werden (und erscheinen). Ich möchte bei diesen bloßer Zuschauer bleiben! Ihr sollt diesen abtrennen! PSC IV-IV.
- 15.
Aber, was immer das Modell sein mag (ob Spinormodell oder etwas anderes) man braucht anständigere Methoden, um ein Eigenwertproblem zu behandeln, als diejenigen, welche jetzt vorliegen. [...] Es ist meine Meinung, dass auch der Feldverein (LSZ) hier ganz versagt hat. [...] Heisenberg wendet da in Ermangelung eines Besseren die Tamm-Dancoff-Methode an.
- 16.
Die Experten pflegen einem da nur zu versichern, dass sie selbst das nicht können und dass die anderen nicht “streng” sind. Hätte da der Feldverein etwas Anständiges produziert, so wäre Heisenberg nie dazu gekommen, die Tamm-Dancoff-Methode anzuwenden (an die ich persönlich \(\underline{nicht}\) glaube). PSC IV-IV.
- 17.
This evaluation, and the quote below, is to be found a long letter written to Heisenberg on Christmas over the course of three days, from 25 to 27 December 1957, PSC IV-IV.
- 18.
Das folgende habe ich noch nicht gerechnet und sage es mehr als \(\underline{Vermutung}\), die noch durch weitere Rechnungen bestätigt werden muss. Es wird in der Tat ein Zerfall in zwei getrennte Termsysteme herauskommen, und zwar kann man es wohl so einrichten, dass [...] Q und N (Baryonenzahl) für eine ’Superselection-rule’ zwischen den Termen sorgen. [...] in jedem Teilsystem die Metrik die Bleuler-Guptasche ist...
- 19.
Du hast völlig recht damit, dass durch die Verdopplung des Vakuums die Frage nach der Metrik im Hilbertraum in einer neuen Weise gestellt wird. Aber—darüber sprachen wir ja schon am Telefon—man darf diese Metrik \(\underline{nicht}\) in Verbindung bringen mit Q und N [...] Vielmehr hat die Metrik allein mit dem Wahrscheinlichkeitsbegriff zu tun. Letter from Heisenberg to Pauli of 2 January 1958, PSC IV-IV.
- 20.
Die Größe V in den Vertauschungs-Relationen ist doch zunächst so etwas wie, sagen wir, ein äußeres elektrisches Feld \(\mathbf {E}\) in der Hamiltonfunktion des Wasserstoffs. V stört die Invarianz gegen die Gruppen (A) und (B) ähnlich wie \(\mathbf {E}\) die Invarianz gegen Raumdrehungen stört. Natürlich kann man eine entsprechende Transformation von \(\mathbf {E}\) vornehmen, d.h. \(\mathbf {E}\) mitdrehen, dann bleibt wieder alles invariant. Aber \(\underline{diese}\) Art der Invarianz garantiert ja keine Erhaltungssätze [...]. In unserem Fall kann man natürlich auch V [...] ‘mitdrehen’, d.h. die [...] Transformationen am Vakuum ausführen. Aber auch das garantiert keine Erhaltungssätze [...] Ich sehe also zunächst überhaupt noch nicht die Quellen für die beiden strengen Erhaltungssätze für Q und N.
- 21.
Die Wurzel des Übels scheint mir \(\underline{die}\) zu sein, dass die Idee, die wir bereits bei jenem Abendessen in Zürich besprochen haben, nämlich: eine \(\underline{allgemeinere}\) Zweiteilung der Welt [...]—dass diese \(\underline{allgemeinere}\) Idee, in enger Verbindung mit der Teilung des Hilbertraumes in I und II, sich so wenig entwickeln liess: In Verbindung mit dieser allgemeinen Idee habe ich mir damals auch die Entartung des Vakuums gedacht, die jetzt nur als Trick angehängt ist, um das Zusammengehen von halbzahligem Isospin (gewöhnlichem Spin) mit ganzzahligem gewöhnlichen Spin (Isospin) herauszubekommen.
- 22.
Das ganze Spinormodell von Heisenberg und mir scheint mir bei näherer Bekanntschaft stark an Reiz zu verlieren (die indefinite Metrik ist nicht so schön eingearbeitet, wie ich gehofft habe), aber wir werden wohl doch etwas publizieren müssen, damit nicht andere noch einmal dieselben Überlegungen wiederholen müssen.
- 23.
Letter to Markus Fierz of 6 April, PSC IV-IV.
- 24.
Vorerst aber noch ergänzende negative Bemerkungen über LSZ [...] Nie habe ich daran gedacht, diesen vorzuwerfen, dass sie sich Heisenberg und seinen Ideen nicht anschliessen. (Im Gegenteil hat mir diese Charakterfestigkeit bei LSZ stets gut gefallen, und sie war sogar mit ein Anlass, dass ich Lehmann so sehr für die Professur in Hamburg empfohlen habe.) Dagegen \(\underline{werfe\,ich\,ihnen\, vor, \, dass \, sie \, keine \, eigene \, Initiative \, bzw. \, keinen \, eigenen \, Weg \, haben.}\) Letter to Fierz of 6 April 1958, PSC IV-IV.
- 25.
...er mir einen Standpunkt erreicht zu haben scheint, bei dem \({\underline{``Strenge{\text {''}}\,\,mit\,\,geistigem\,\,Nihilismus\,\,identisch\,\, wird!}}\) Nun ja, da keine (für die Physik relevanten) Behauptungen in quantisierten Feldtheorien bewiesen oder widerlegt werden können, ist es eben erlaubt, darüber beliebige Behauptungen aufzustellen. Leicht ist es ihm daher in “Strenge” neben Heisenberg im gleichen Institut zu leben.
- 26.
“Opportunistic Axiomatics” as Stoelzner (2001) has called it.
- 27.
Adieu, einheitliche Quantenfeldtheorie! Letter of 6 April, PSC IV-IV.
- 28.
It should be noted that, at least in private, LSZ were willing to admit to the dismal state of and the dismal prospects for axiomatic QFT. In an interview conducted by Dieter Hoffmann and Ingo Peschel [Max Planck Institute for the History of Science, Preprint 485], Peter Fulde, who was a student at the University of Hamburg in the late 1950s, remembers expressing his interest in doing a PhD thesis in field theory and being rebuffed by Lehmann: “Field Theory? They’re stuck. Axiomatic field theory is stuck. The best mathematicians are trying their hardest, but no progress is being made.” [Die besten Mathematiker beissen sich die Zähne aus, aber es geht nicht weiter.]
- 29.
Letter to Fierz of 6 April; [...] die theoretische Physiker jenes stets gespaltenen Volkes in zwei Hälften zerfallen, von denen die eine (Heisenberg) die Mathematik, die andere (LSZ und Mitläufer) die Physik verraten haben.
- 30.
In postwar denazification, Mitläufer was the term used for people who were not directly tied to war crimes, but still had sufficient ties to the Nazi regime not to be exonerated.
- 31.
Heisenberg haben Sie gut charakterisiert mit dem “...versuchen, Sachen zu erzwingen, die man nicht erzwingen kann” “Und gehst [sic] du nicht willig so brauch’ ich Gewalt!” ist auch sehr deutsch. Göring nannte das einmal “eiskalten Realismus”. Eiskalt war es schon, aber mit dem “Realismus” pflegt es dann zu hapern bei den Deutschen. Ist es Realismus, die ganze Welt erobern zu wollen, ohne zu sehen, wie man das eigentlich als ein so kleines Land machen könnte? Oder eine andere Formulierung, die ich kürzlich—im Zusammenhang mit H.—an Weisskopf schrieb: “deutsche Unternehmungen haben eine ausgesprochene Tendenz mit einer Götterdämmerung zu enden, wobei dann das Rheingold wieder im Fluss versinkt!”.
- 32.
Letter to Pauli of 5 March 1958, PSC IV-IV.
- 33.
On the historical background of this event, in particular in the context of German separation, see Hoffmann (1996). I would like to thank Dieter Hoffmann for making the official program of the Planck centennial available to me.
- 34.
seine neue mathematisch formulierte Theorie zur Erklärung des modernen physikalischen Weltbildes am 25. April in Berlin ausführlich und allgemein verständlich erläutern. This article from the Welt is reproduced in Eckert (2000).
- 35.
Letter from von Laue to Pauli of 18 March 1958, PSC IV-IV.
- 36.
Du kannst sehr leicht meinen Anteil in einer Arbeit von Dir allein in einer Fußnote anmerken. Viel wichtiger als dies ist mir, dass mein Name nicht über einer Sache steht, die ich nicht mehr verantworten kann, und ich möchte Dich dringend bitten, dies auch in Deinem Vortrag bei der Planckfeier zu berücksichtigen.
- 37.
Man wird daher noch mindestens eine kontinuierliche einparametrige Gruppe [...] brauchen [...] In dem erwähnten Entwurf von Pauli und einem der Verfasser war versucht worden, diese Gruppen durch eine Verdopplung der Vektoren im Hilbert-Raum, insbesondere des Vakuums, zu gewinnen. Dies erscheint uns aber [...] nicht mehr möglich. The authors did, however, realize that the symmetry breaking scheme, which was still being upheld, in itself already implied a degeneracy of the vacuum, and the concept of breaking symmetries with a degenerate vacuum, inspired by Heisenberg, would go on to have a glorious career in particle physics (Borrelli 2015b).
- 38.
war mir die von mir präsidierte Sitzung soweit \(\underline{befriedigend}\), als dies zu erwarten war, und ich fühlte mich \(\underline{recht \, wohl}\) dabei. Es handelte sich nur darum, (a) zu verhindern, dass Heisenberg weiter herumläuft und allen Leuten erzählt, ich sei mit ihm einverstanden, (b) die Aufmerksamkeit und das Interesse vom Spinormodell weg auf das allgemeinere Problem der indefiniten Metrik [...] zu lenken. Beide Zwecke wurden voll erreicht (in Zukunft beabsichtige ich nun nicht mehr, in Diskussionen nach Heisenbergs Vorträgen zu sprechen. [...]).
- 39.
See the discussion of the Varenna meeting in von Meyenn (2005, pp. 1238–1239).
- 40.
So scheint es mir, dass die ganze üble Publizistik schließlich schlimm auf H. zurückfallen wird. Denn in seinem Fall kommt es \(\underline{nicht}\) darauf an, was der Durchschnitts-Zeitungsleser meint, sondern was die Physiker meinen. Ich habe den Eindruck, H. ist auch in Deutschland unter den Physikern ganz isoliert (von der übrigen Welt ganz zu schweigen; dass ich nicht mit ihm publiziere, wissen praktisch \(\underline{alle}\) Physiker)(auch Landau!).
- 41.
eMail from Bert Schroer to the author of 22 February 2018.
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Blum, A.S. (2019). Reception and Rejection. In: Heisenberg’s 1958 Weltformel and the Roots of Post-Empirical Physics. SpringerBriefs in History of Science and Technology. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-20645-1_4
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