何人不認同「電子自轉」的古典模型?
包立
在他1962年的著作《科學革命的結構》中，托馬斯·庫恩對邏輯實證主義給出了精闢的反對。他認為，觀察和評價的過程，都是在一個範式之內發生的；所謂「範式」，就是這個世界的一個邏輯自洽的「肖像」，並與從它的框架出發所做的觀察一致。範式也包含某個科學學科的定義性的理論問題和實踐操作。他描述了觀察和「謎題解決」的過程，此過程在一個範式內發生，他稱之為「正常的科學」。他還解釋了一個範式如何能壓倒另一個範例，這一過程他稱之為「範式轉變」。庫恩認為，不可能把被測試的假設從觀測所基於的理論的影響隔離開來；他論證道，不可能獨立評估互相競爭的範式。不止一個邏輯合理的結構可以描繪出一個可用的這個世界的畫像，但沒有共同的基礎，使得坑對坑，理論對理論。兩者都不能作為判斷對方的標準，所以沒有明確的方法來衡量科學進步。
凝聚體物理學成為了目前物理學最為活躍的領域之一。僅在美國，該領域的研究者就占到該國物理學者整體的近三分之一，凝聚體物理學部也是美國物理學會最大的部門。早期的凝聚體物理是基於古典或半古典理論的，例如在金屬電子論中服從波茲曼統計的自由電子氣體模型，後來包立在此基礎上引入了由費米和狄拉克各自獨立建立的費米-狄拉克統計使之成為一種半古典理論，建立了金屬電子的費米能級等概念；以及彼得·德拜改進了固體比熱容的愛因斯坦模型，建立了更符合實際情形的德拜模型。1912年，勞厄、威廉·亨利·布拉格爵士和其子威廉·勞倫斯·布拉格爵士從晶體的X射線繞射提出了晶格理論，這成為了晶格結構分析的基礎，也標誌著近代固態物理學的開端。二十世紀二十年代量子力學的誕生使凝聚體物理學具有了堅實的理論基礎，其立竿見影的成果是海森堡在1928年建立了鐵磁性的量子理論，不過對固態物理學界更有影響力的是同年他的學生、美籍瑞士裔物理學家費利克斯·布洛赫建立的能帶理論。雖然布洛赫是海森堡的學生，他建立能帶理論的基礎卻是薛丁格方程式。他從薛丁格方程式的解得到啟發，推導出在周期勢場中運動電子的波函數是一個調幅平面波，調幅因子具有和晶格勢場相同的周期性，這一定理後來被稱作布洛赫定理。
笛卡兒將這種方法不僅運用在哲學思考上，還運用於幾何學，並創立了解析幾何。由此，笛卡兒第一步認為懷疑就是出發點，感官知覺的知識是可以被懷疑的，我們並不能信任我們的感官。所以他不會說「我看故我在」、「我聽故我在」。從這裡他悟出一個道理：我們所不能懷疑的是「我們的懷疑」。意指:我們無法去懷疑的，是我們正在「懷疑」這件事時的「懷疑本身」，只有這樣才能肯定我們的「懷疑」是有真實性的，並非虛假的產物。人們覺得理所當然或習以為常的事物，他卻感到疑惑，由此他推出了著名的哲學命題——「我思故我在」。笛卡兒將此作為形上學中最基本的出發點，從這裡他得出結論，「我」必定是一個獨立於肉體的、在思維的東西。笛卡兒還試圖從該出發點證明出上帝的存在。笛卡兒認為，我們都具有對完美實體的概念，由於我們不可能從不完美的實體上得到完美的概念，因此必定有一個完美實體——即上帝——的存在來讓我們得到這個概念。從所得到的兩點出發，笛卡兒繼續推論出既然完美的事物存在，那麼我們可以確定之前的惡魔假設是不能成立的，因為一個完美的事物不可能容許這樣的惡魔欺騙人們，因此藉由不斷的懷疑我們可以確信「這個世界真的存在」，而且經由證明過後的數學邏輯都應該是正確的。現實世界中有諸多可以用理性來察覺的特性，即它們的數學特性，當我們的理智能夠清楚地認知一件事物時，那麼該事物一定不會是虛幻的，必定是如同我們所認知的那樣。雖然笛卡兒證明了真實世界的存在，他認為宇宙中共有2個不同的實體，既思考和外在世界，兩者本體都來自於上帝，而上帝是獨立存在的。他認為，只有人才有靈魂，人是一種二元的存在物，既會思考，也會占空間。而動物只屬於物質世界。笛卡兒強調思想是不可懷疑的這個出發點，對此後的歐洲哲學產生了重要的影響。我思故我在所產生的爭議在於所謂的上帝存在及動物一元論，而懷疑的主要思想，確實對研究方面很有貢獻。
1921年，德國物理學家阿爾弗雷德·朗德指出反常塞曼效應意味著電子的磁量子數只能為半整數。1924年，奧地利物理學家沃爾夫岡·包立提出這個半整數代表著電子的第四個自由度，並在此基礎上提出了包立不相容原理。包立最初未能對這第四個自由度的物理意義作出解釋，但其後美國物理學家拉爾夫·克羅尼格提出這個自由度可以看作是電子的一種內稟角動量，相當於電子在沿自己的軸旋轉，然而包立對此不以為然，他很反對將這種古典力學模型引入量子力學中。不過僅半年後，埃倫費斯特的兩個學生：烏倫貝克和古茲米特再次提出了類似的自旋假說，兩人在埃倫費斯特的推薦下投稿給《自然》雜誌。儘管勞侖茲從這種假說得出電子表面速度將遠遠大於光速，但其後由於波耳、海森堡和英國物理學家盧埃林·托馬斯等人在相對論力學下的計算都支持這一理論，海森堡和約爾當用矩陣對自旋做了充分的描述，自旋模型最終得到了充分肯定。不過，包立始終反對這種「電子自轉」的古典模型，而他最終也真正做到了將電子自旋和自轉嚴格區別：自旋並不是電子做的古典的自轉，它應當理解為電子的一種內稟屬性，這種屬性被包立用量子化的矩陣來描述。包立後來將自旋的概念引入薛丁格方程式中，得到了在外加電磁場作用下考慮電子自旋的量子力學波動方程式，即包立方程式。