文 涂興佩

1933年，因在原子理論新形式方面的重大貢獻(xiàn)，狄拉克與奧地利物理學(xué)家薛定諤共享了當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但他顯然并不為此感到高興，反而相當(dāng)苦惱。他對(duì)好友盧瑟福說想拒絕這一榮譽(yù)，因?yàn)樗憛捗?，更不喜歡公眾媒體的大肆議論和宣傳。

對(duì)于好友的想法，盧瑟福絲毫不感到意外，但他還是誠(chéng)實(shí)地說道：“如果你這樣做，你會(huì)更出名，人家更要來麻煩你了。”仔細(xì)一想，好像確實(shí)如此。進(jìn)退兩難的狄拉克垂頭喪氣，只得接受了這一“無情”的現(xiàn)實(shí)，走上了諾貝爾獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。盡管，他是如此不希望受到別人的關(guān)注。

狄拉克講授《量子力學(xué)》

“我選擇保持沉默”

在20世紀(jì)量子力學(xué)界幾位著名的物理學(xué)家中，幾乎人人都有幾手令人驚嘆的才藝：愛拉小提琴又熱愛帆船運(yùn)動(dòng)的愛因斯坦，足球“國(guó)手”玻爾，會(huì)彈鋼琴的海森堡，擅長(zhǎng)詩歌創(chuàng)作的薛定諤……這些在常人眼中本應(yīng)該嚴(yán)肅古板的科學(xué)家，實(shí)際上往往有著豐富多彩的生活。不過，這并不適用于狄拉克，安靜是他唯一的標(biāo)簽。

“自從我發(fā)現(xiàn)我無法用法語來表達(dá)我自己的想法之后，我覺得還是保持沉默會(huì)更好些?！睂?duì)于狄拉克而言，沉默從來都是一種個(gè)人的選擇，無關(guān)乎交流場(chǎng)景以及交談對(duì)象。

1947年，荷蘭物理學(xué)家派斯在普利斯頓高等學(xué)術(shù)研究所工作時(shí)結(jié)識(shí)了狄拉克。他一直記得與狄拉克在研究所走廊里的一次對(duì)話。

“我妻子問你能否和我們一起共進(jìn)晚餐？”

“很抱歉，我另有安排?！?/p>

“再見?！钡依司瓦@樣結(jié)束了談話，派斯目瞪口呆。

1950年前后，天體物理學(xué)家席艾瑪拜狄拉克為導(dǎo)師。有一次，席艾瑪興沖沖地跑到狄拉克的辦公室說：“狄拉克教授，我剛想出一種關(guān)于宇宙學(xué)中恒星形成問題的方法，可以告訴你嗎？”“不?！闭勗捑痛私Y(jié)束。

還有一次，狄拉克到美國(guó)威斯康星大學(xué)講課。到提問環(huán)節(jié)時(shí)，一名聽眾說道：“黑板右上方的那個(gè)方程我不懂?！睅追昼娺^去了，會(huì)場(chǎng)仍然鴉雀無聲，一片尷尬的沉默籠罩著大家。主持人終于按捺不住，向狄拉克說道：“您可以回答一下剛剛的問題嗎？”狄拉克愣了一下，說道：“剛才那個(gè)并不是問題，只是一句評(píng)論。”

這樣的例子不勝枚舉。事實(shí)上，不管是工作還是生活中，狄拉克都以直接和坦率而聞名。在他的人生字典中，的確沒有灰色地帶，所有的想法訴諸語言時(shí)，“是”就是“是”，“非”就是“非”，沒有任何的曲曲折折、彎彎繞繞。直到現(xiàn)在，劍橋大學(xué)還流傳著“狄拉克單位”的神話。這并不是狄拉克在物理學(xué)中的創(chuàng)造，而是當(dāng)年劍橋大學(xué)的同事們?cè)诿枋龅依藭r(shí)所開的善意的玩笑，即將1小時(shí)內(nèi)說1個(gè)字定義為1個(gè)狄拉克單位。由此可見狄拉克言語之少。

好在，這樣的性格并不妨礙狄拉克成為一名偉大的科學(xué)家。

與海森堡合影

“上帝之眼”

一百年前的劍橋大學(xué)是什么樣的呢？

河畔、金柳、夕陽……詩人徐志摩筆下的劍橋時(shí)光令人心神向往。與他同時(shí)期沐浴在這片旖旎風(fēng)景中的狄拉克也常常會(huì)到康河邊漫步，不過他的目的可不是為了感受詩情畫意，而僅僅是投身科學(xué)之余唯一的放松時(shí)光。

“散步的目的是在一周緊張學(xué)習(xí)之后休息一下，也許還想為下周一的研究得到一個(gè)新的看法。但這些散步的主要目的是休息，就是有問題我也會(huì)將它們置于腦后有意識(shí)地不去思考?！痹诤髞淼南嚓P(guān)回憶中，狄拉克這樣寫道。

除沉默寡言之外，狄拉克的生活單調(diào)到“令人發(fā)指”。不管是政治、社團(tuán)外交、漂亮女孩兒還是其他，狄拉克全都不感興趣，因?yàn)榭茖W(xué)早已經(jīng)吸引了他的所有目光。

最初，狄拉克希望研究一直以來感興趣的相對(duì)論，不過在導(dǎo)師——英國(guó)物理學(xué)家、天文學(xué)家拉爾夫·福勒的指導(dǎo)下，他開始接觸原子理論，并由此在思維的廣度和深度上得到了極大提高。

1925年，海森堡到劍橋大學(xué)訪問時(shí)帶來了他對(duì)量子力學(xué)的最新突破——后來被稱作“矩陣力學(xué)”的理論。新的思想固然讓人高興，但海森堡心中卻不免含著隱憂，因?yàn)樗睦碚撝械贸龅木仃嚦朔ɑハ嗖粚?duì)易，即p×q≠q×p。

要知道，雖然現(xiàn)在的人們對(duì)于“不對(duì)易的矩陣”早已經(jīng)司空見慣，但在海森堡那一代科學(xué)家之前，就連矩陣為何物都不知道。不過，為此感到困惑的顯然不包括狄拉克。思考問題向來“一根筋”的他認(rèn)為新理論的精辟之處正在于此。但他也有疑惑——海森堡的不等式讓他覺得似曾相識(shí)，到底在哪兒見過呢？

連續(xù)幾天的思索終于閃來了“靈光”，狄拉克想起了經(jīng)典的泊松括號(hào)，與海森堡的矩陣力學(xué)不正有相通之處嗎？基于這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，他悟出了隱 藏在海森堡矩陣力學(xué)中深?yuàn)W的代數(shù)本質(zhì)，創(chuàng)造了互不對(duì)易的所謂“q數(shù)”，以及這些“q數(shù)”之間的運(yùn)算規(guī)則，并以此發(fā)展出一個(gè)漂亮的量子力學(xué)符號(hào)運(yùn)算體系。之后又將泊松括號(hào)拆開為左右兩半：分別叫作左矢<|、右矢|>。這成為表示量子態(tài)的著名的“狄拉克符號(hào)”。

并且，在此期間，為了處理連續(xù)的變量，狄拉克還引入了新的數(shù)學(xué)工具——狄拉克δ函數(shù)。簡(jiǎn)單來說，就是處理不連續(xù)分布于空間和時(shí)間中的物理量，如質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、瞬時(shí)力等抽象模型的密度。在此之前，人們對(duì)于這些不連貫的變量毫無辦法，狄拉克δ函數(shù)為后人帶來了可喜可賀的數(shù)學(xué)貢獻(xiàn)。

作為一個(gè)理論物理學(xué)家，狄拉克對(duì)于數(shù)學(xué)的推崇從未掩飾。1955年在訪問莫斯科大學(xué)物理系時(shí)，當(dāng)被問及個(gè)人的物理哲學(xué)，他在黑板上這樣回道：“一個(gè)物理定律必須具有數(shù)學(xué)美?！敝两瘢依藢懮线@句話的黑板仍然保存著。并且，作為一個(gè)無神論者，在1963年發(fā)表于《科學(xué)美國(guó)人》雜志的一篇論文中，狄拉克甚至寫道：“上帝是一位高明的數(shù)學(xué)家，他用高深的數(shù)學(xué)來構(gòu)建宇宙?！边@句話正確與否暫且不去評(píng)價(jià)，但狄拉克本人卻實(shí)實(shí)在在地為此踐行了一生，用“上帝之眼”帶領(lǐng)人類接觸了一個(gè)全新的宇宙。

1928年，26歲的狄拉克提出了一個(gè)符合相對(duì)論的關(guān)于電子的方程式，即后來著名的狄拉克方程——E2=p2c2+m2c4。利用這一方程可以成功推導(dǎo)出所有已知的關(guān)于電子的屬性，是理論上的重大進(jìn)展。要知道，在此之前，電子的這些性質(zhì)全部是通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出來的，并沒有理論的來源和解釋，而狄拉克卻完成了前所未有的突破。不過，正是這一被后世稱為世界歷史上最完美的幾個(gè)方程式之一的狄拉克方程，在當(dāng)時(shí)卻隱含著一個(gè)致命的問題：它包含了所有具有負(fù)能量的量子態(tài)的解，而這一點(diǎn)是違背當(dāng)時(shí)物理學(xué)基本理論的，倘若去掉這種解的話又會(huì)引來數(shù)學(xué)的內(nèi)在矛盾。

究竟該如何解決？直來直往的狄拉克再一次顯現(xiàn)出了驚人的天賦，據(jù)此方程式，他提出了一個(gè)極其大膽的猜想：具有負(fù)能量的量子態(tài)（即帶正電的反電子等）是存在的，只是我們還沒有觀測(cè)到！

自宇宙形成以來，這是人類第一次預(yù)測(cè)了反物質(zhì)的存在！但在當(dāng)時(shí)，由于狄拉克的沉默寡言與駭人聽聞的想法，幾乎沒有任何人愿意相信，直到幾年后一場(chǎng)風(fēng)暴的到來才徹底打破平靜。

1932年8月2日，這本該極其普通的一天，卻因美國(guó)物理學(xué)家卡爾·安德森無意間的行為成為了歷史。在拍攝宇宙射線圖像時(shí)，安德森捕捉到了帶正電粒子的清晰軌跡，首次發(fā)現(xiàn)了正電子！這無可辯駁的事實(shí)證實(shí)了反物質(zhì)的存在，狄拉克“無中生有”的預(yù)言是正確的！整個(gè)科技界為之轟動(dòng)，安德森也因此發(fā)現(xiàn)獲得了1936年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

不過，這僅僅是第一步。到20世紀(jì)50年代，隨著反中子、反質(zhì)子的相繼被發(fā)現(xiàn)，人們這才明確地意識(shí)到，任何基本粒子都在自然界中有相應(yīng)的反粒子存在。當(dāng)正反物質(zhì)相遇時(shí)，雙方就會(huì)相互湮滅抵消，發(fā)生爆炸并產(chǎn)生巨大能量?！坝钪娲蟊ā崩碚摫闶腔诖水a(chǎn)生的。

到今天，在大量觀測(cè)數(shù)據(jù)的支持下，宇宙學(xué)家已經(jīng)普遍認(rèn)為，反物質(zhì)占了大爆炸產(chǎn)生的物質(zhì)的一半；從這個(gè)角度上看，狄拉克是完全通過理性瞥見宇宙初期那另外半個(gè)世界的第一人。不過，不管熱鬧與否，從來與他無關(guān)。狄拉克的世界始終安靜如初。

宇宙大爆炸

最純潔的靈魂

一般意義上而言，狄拉克的情感神經(jīng)的確有所缺失，這也讓他與周圍所有人格格不入。

有一次，狄拉克與海森堡一同到日本講學(xué)。向來社交活躍的海森堡，在行程中的一個(gè)晚會(huì)上不斷與年輕姑娘們翩翩起舞。靜默在角落的狄拉克等了許久，在海森堡休息的過程中終于提出了疑問——為何他會(huì)這樣興高采烈？海森堡笑了，說和好姑娘們跳舞是一種享受。怔了好一會(huì)兒，狄拉克依然不解：“在和她們接觸前，你怎么知道她們是好姑娘？”

還有一次，在與玻爾一起參觀哥本哈根的國(guó)家藝術(shù)博物館時(shí)，當(dāng)來到一幅印象派油畫面前，玻爾仿佛受到觸動(dòng)般非常欣賞，但狄拉克卻極為不解：“這條船為什么沒有畫完？”

科學(xué)與人文藝術(shù)相通的概念，在狄拉克這里完全相反。聽說美國(guó)物理學(xué)家、曼哈頓計(jì)劃主要領(lǐng)導(dǎo)者之一羅伯特·奧本海默喜歡文學(xué)和詩，狄拉克有一次在見到他時(shí)說：“聽說你在寫詩，我不明白一個(gè)工作在物理學(xué)前沿的人怎么能夠同時(shí)又去寫詩，這兩者是不相容的?？茖W(xué)是把以前沒有人了解的事情用大家都能明白的話來說清楚，詩卻是將大家都已經(jīng)知道的東西以無人能夠理解的方式表述出來?！币淮涡哉f了這么長(zhǎng)一段話，對(duì)于一個(gè)向來沉默寡言的人來說極為罕見，可以想見狄拉克的疑惑之深了。

都說性格大多與經(jīng)歷相關(guān)，狄拉克正是如此。生活在暴君式的強(qiáng)權(quán)家庭中，狄拉克從未感受到人類該有的情感。1925年3月，因長(zhǎng)期困于抑郁之中，狄拉克的哥哥自殺身亡。這給他帶來了前所未有的情感體驗(yàn)，并不只是因?yàn)樗母绺?，更來源于他的父母。“我的父母非常痛心。我不知道他們這么在乎……我從來不知道父母應(yīng)該照顧自己的孩子，但自從這件事后，我了解了?！?/p>

23歲的狄拉克有了第一次真正意義上的情感體驗(yàn)，但此時(shí)所有的人生觀、世界觀都已形成，不管對(duì)于任何人或事物，他只會(huì)憑本能和直覺領(lǐng)會(huì)，絲毫不懂得加以修飾和轉(zhuǎn)圜。也因此，玻爾才會(huì)發(fā)出感嘆：“在所有的物理學(xué)家中，狄拉克擁有最純潔的靈魂?！?/p>

從內(nèi)到外的純粹，當(dāng)訴諸筆端時(shí)是同樣簡(jiǎn)練的風(fēng)格。狄拉克的文章，筆跡總是整潔優(yōu)雅，幾乎任何手稿都可以不加修飾、增減，直接成文。當(dāng)代世界著名物理學(xué)家楊振寧在提到狄拉克時(shí)也不由感嘆“秋水文章不染塵”，沒有任何渣滓，直達(dá)深處，直達(dá)宇宙的奧秘。

為了陪伴家人而離開科學(xué)中心的巨匠，恐怕除了狄拉克再?zèng)]有其他人。1970年，為了與遠(yuǎn)嫁美國(guó)的女兒住得更近一些，狄拉克毫不猶豫地離開劍橋科學(xué)中心，攜家?guī)Э谇巴绹?guó)佛羅里達(dá)州定居，平靜地度過了輝煌一生的最后14年。1984年10月20日，狄拉克的世界終于歸于平靜，這一次的沉默成了永恒。