|
20世纪20年代的剑桥大学里，一个年轻的物理学家保罗-狄拉克，一个年仅30岁，是其所在领域的天才，它获得了当时世界最负盛名的学术职位之一，剑桥大学的卢卡斯教授，曾担任过该职务的科学家包括著名的牛顿和史蒂芬-霍金。 狄拉克一开始专注于研究电子，当时唯一已被发现的基本粒子。当时，电子的性质是由一个公式，即薛定谔方程式所描述的，能够通过公式计算它们的能量。 但是后来发现有一种特别的电子无法通过薛定谔方程式解释。正如地球自身一样，电子绕着自己的轴旋转，同时也有一些磁铁的性质。在试图寻找解释电子神秘性质的公式时，狄拉克采取了大胆的想法。 当时的科学家们运用实验以及观察中的结论设计新的公式，然而狄拉克决定跟随他的美学意识，物理定律应该有数学之美，这就是狄拉克的座右铭！ 这也许听上去不像是科学家所说的话，但对物理学家而言，美意味着“对称”，并有非常具体的衡量标准。所谓对称简单来说就是，不同视角看一样东西结果都是一样的，比如说，将视角改变90度，我们看到的正方形并没有变化，基本观点是我们的视角发生特定变化的时候，自然的法则不会改变其形式和内容，这也是为什么我们把圆形视为很美的原因。 还有另外一种狄拉克所重视的美，“洛伦兹对称”。这个理论与爱因斯坦的相对论有关，描述了时间和空间在本质上是相同的。 从那里着手，狄拉克得出了以下结论，如果真有所谓的宇宙之设计图，那么它一定具有完美的美，也就是说，它将能够展示出所有不同种类的对称。 再回归头来看薛定谔方程式，如果靠近看，可以看到有一个“t”代表时间，以及X平方，X代表空间，意味着这个公式没有“洛伦兹对称”，时间与空间不对称。因此，当换一个视角之后，公式发生了很大的变化。 狄拉克于是开始专注于研究一个符合所有对称性的公式，他将自己锁在书房里三个月，切断了所有与外界的联系，情绪在得意洋洋与恐惧之间不断交替，还经常需要克服惊恐。但他对这一“美”之概念的专注与探索最终获得了回报！ 1928年狄拉克发表了一篇文章，文章中他提出了“狄拉克方程”，方程中有一个t和一个x，这是一个包含了“洛伦兹对称”的简单公式。这个方程非常有效，能够解释关于原子最难解释的性质，包括它们的自旋和磁性！ 公式非常漂亮，非常美，很多物理学家看到狄拉克方程都会激动到哭，因为他们看到很多关于原子的理论都很奇怪又随意，像碎片一样，但突然间因为对称性产生了一个单一的理论！ 更难得的是，洛伦兹对称随后被发现同样适用于后来发现的中微子和夸克。通过合并各种不同的对称性，终于产生了一个能够完美解释基本粒子性质的公式，能够帮助人们更好地理解对称的总体概念！ |
|
|
