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狄拉克:物理学界最纯洁的灵魂

 _王文波 2017-03-01

狄拉克和刻在他墓碑上的方程(网络图)

威斯敏斯特教堂位于英国伦敦,宏伟壮观,地位显赫,英国人认为死后在这里占据一席之地,是至高无上的光荣,因此把它称为“荣誉的宝塔尖”。这里长眠着诸多伟大人物,如牛顿狄更斯丘吉尔弥尔顿。挨着牛顿纪念碑,矗立着一个墓碑,碑上镌刻着优美的公式——(W/c+α·p+α4m0c)ψ=0,这就是闻名世界的狄拉克方程,毫无疑问,墓碑的主人就是狄拉克,量子力学创始人之一。

“孤独”的物理学大师

很多物理巨擘们兴趣爱好广泛,生活丰富多彩,比如玻尔足球运动健将,海森堡弹钢琴出神入化,泡利对歌德的作品极有研究,薛定谔不仅风流倜傥,还善于做诗,生物学造诣颇深。而我们伟大的物理学家——狄拉克基本上没有爱好,唯一的爱好就是对着书本和公式沉思默想,他甚至可以连续几个星期足不出户思考问题,其间唯一的休息就是散步。

狄拉克在授课(网络图)

1902年,狄拉克出生在英国布里斯托尔小城,父亲非常专制、偏执,规定孩子们只能讲法语,并反对一切社交,整个家庭显得非常沉闷、冷酷。本该天真烂漫的孩子却孤僻寡言、不善交际,更别提接触音乐、文学、艺术。长大后,沉默寡言成为狄拉克根深蒂固的性格,他不喜欢和别人打交道,很少主动说话,不喝酒、不抽烟,偶尔去看场电影。玻尔曾评价狄拉克“所有物理学家中最纯洁的灵魂”,潜台词也许是“所有物理学家中最孤独的灵魂”。

狄拉克的“孤独”并不是拒绝交流合作,而是坚持独立思考、思想深邃,他的这种可贵品质受到同时代物理巨擘的欣赏与信任。1933年,爱因斯坦筹建新泽西州普林斯顿高等研究院时,当被问及希望谁加入团队,爱因斯坦脱口而出的第一个名字是狄拉克。

名垂青史的狄拉克方程式

21岁时,狄拉克年进入剑桥大学,接触到量子力学,他用了不到3年的时间,就跻身于量子物理一流研究者的行列,就能与玻尔、海森堡和泡利比剑争锋了。当时,从事量子物理研究的有黄金三角:哥本哈根、慕尼黑、哥廷根,科学家们都是联合作战,而狄拉克则是孤军奋战。

众多物理巨擘合照(网络图)

在研究生涯中,狄拉克经历了两次低潮:第一次,狄拉克了解海森堡关于矩阵力学的设想后,计算出了结果,他将结果寄给海森堡,海森堡复信:“先生,您迟到了,结果已由德国由波恩和约尔做出”。第二次,狄拉克出色地证明了矩阵力学和氢分子实验数据的吻合,不过,命运又一次和他开玩笑,他比泡利相同的研究成果公布仅仅慢了五天。后来,命运终于垂青于这位刻苦勤奋的科学家,狄拉克发现了名垂青史的狄拉克方程式,并因此获得诺贝尔奖。

狄拉克在访问莫斯科大学时题词:“物理学定律必须具有数学美”。事实上,狄拉克也是这么做的,他的理论优美、简洁、深刻,经典著作《量子力学原理》是量子物理的权威性经典名著,对后世产生极为深远的影响,甚至有人称之为“量子力学的圣经”。杨振宁曾提到狄拉克的文章给人“秋水文章不染尘”的感受,没有任何废话,直指本质,直达宇宙的奥秘。

“难以接近”的人

狄拉克在科学上,以直接与坦率而闻名,在日常生活中也是如此,很多人评价他很难接近。一次,一位法国物理学家拜访狄拉克。那位法国人讲着蹩脚的英语,过了一会,狄拉克的妹妹进来问一些事情,狄拉克以流利的法语回答。来访者很愤怒,大声问到:“为什么不告诉我,你能讲法语?”狄拉克简洁地回答说:“你没有问过我啊”。

1947的一个秋天,狄拉克问派斯:“我妻子问你周末能否和我们一起共进晚餐?”派斯回答说:“很抱歉,我另有安排。”狄拉克接着说:“再见”。谈话就此结束。

1950年前后,知名天体物理学家席艾玛拜狄拉克为导师。有次,席艾玛兴奋地冲到狄拉克的办公室:“狄拉克教授,我刚想出一种关于宇宙学中恒星形成问题的方法,可以告诉你吗?”狄拉克的回答是:“不。”谈话就此结束。

狄拉克当然不是无礼,他直接回答问题,不作评论或者不说废话,只不过是按逻辑行事,在某些场合表现得与社会所接受的方式背道而驰而已。

“单纯”的诺贝尔奖得主

1932年,狄拉克被剑桥大学授予卢卡斯数学教授席位,牛顿曾任此荣誉教职,对一个大学教授而言,这无疑是一个传道授业生涯的终极荣誉,而我们可爱的狄拉克教授为躲避别人的祝贺,竟然躲进了动物园!

狄拉克和薛定谔共同获得诺贝尔奖(网络图)

1933年,狄拉克因狄拉克方程式,与薛定谔共同获得诺贝尔物理学奖,时年31岁,他对好友卢瑟福说想拒绝这个荣誉,因为他讨厌名声,讨厌公众的媒体的大肆议论和宣传。卢瑟福熟知他的脾气性格,将计就计的告诉他,如果不领奖,名声会更响,会带来更大的麻烦。最终,狄拉克像要出嫁的姑娘一样,羞答答地走上了诺贝尔奖领奖台,并发表“电子与正电子的理论”的得奖演说。伦敦报纸曾这样评价这位诺奖得主:“像羚羊一样害羞,如女王仆人一样谦逊”。

生活中,狄拉克也单纯地可爱。有次,狄拉克与海森堡一起乘船去日本讲学,在船上,海森堡不停地和女孩跳舞,狄拉克在旁边纳闷了半天,终于忍不住问海森堡:“为什么非得要跳舞呢?”海森堡回答说舞伴们很可人,狄拉克一脸茫然:“可是,在跳舞前,你怎么知道舞伴们很可人呢?”真是天真地令人捧腹。

人物小档案:

保 罗·狄拉克(1902年8月8日~1984年10月20日)全名Paul Adrie Maurice Dirac,英国理论物理学家量子力学的创始者之一,因狄拉克方程获得1933年诺贝尔奖,该方程从理论上预言了正电子的存在。狄拉克还预言了磁单极, 提出了费米—狄拉克统计。在量子场论尤其是量子电动力学方面作出了奠基性的工作,而在引力论和引力量子化方面也有杰出的工作。

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