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科学网量子英雄传

来源:澳门威尼斯人网址发布时间:2020-01-23 13:56

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科学网量子英雄传

10.  把玩数学狄拉克惜字如金

       假设能海正电子预言成真

那是1925年,玻恩和约尔当刚刚从海森堡的计算中得出了许多好结果,却收到一个他不知道的年轻英国物理学家撰写的论文副本。这人名叫保罗·狄拉克(Paul Dirac,1902-1984)。紧接着,狄拉克发表了他量子力学的第一篇论文,令玻恩惊讶的是,其中已经包含了比他和约尔当在文章中使用的更为抽象的数学语言。

 

原来狄拉克是从海森堡得花粉热后,去剑桥访问时做的一个小型报告中得知矩阵力学的,狄拉克散步时,脑海中总在盘旋着海森堡那个奇怪的乘法规则:p×q≠q×p。并且联想起了经典的泊松括号,与此不是很相似吗?

 

所以,实际上,量子力学当初是由三套马车拉着诞生的:海森堡、薛定谔、狄拉克。尽管当年,狄拉克的知名度似乎不如海森堡和薛定谔,但这个年轻的英国人很快就在量子江湖上崭露头角。

 

·狄拉克“单位”


10-1:沉默寡言的狄拉克和夫人

 

狄拉克出生于英格兰的布里斯托,他的风格是以精确和沉默寡言而著称。你听过“狄拉克单位”吗?它不是狄拉克在物理学中的创造,而是当年剑桥大学的同事们描述狄拉克时所开的善意的玩笑,因为他们将“1小时说一个字”定义为1个“狄拉克单位”,来描述狄拉克的少言寡语。

 

狄拉克的母亲是英国人,而父亲是来自瑞士的移民。父亲是一位法语教师,对家人严厉而专制,例如,他规定孩子们要说法语,使得家人之间交谈极少,家中完全没有了社交气氛。父母加兄弟姐妹无言以对的场景,小狄拉克司空见惯,并且还以为每个家庭都如此!狄拉克和哥哥费利克斯曾经同在一所大学学工程,兄弟俩街头碰见擦肩而过也互不言语。直到后来,1925年,哥哥因抑郁症自杀身亡,而引发了父母的极度悲伤,才第一次深深地触动了狄拉克,方知不言不语的家人之间,心中尚有真情在!

 

狄拉克惜字如金的习惯,使他的文章形成特殊的风格:言简意赅,没有废话。这点杨振宁先生在他的文章和演讲中经常多次提到。杨先生在他的《物理学与美》的文章中说【1】狄拉克的文章给人以‘秋水文章不染尘’的感受……。在另一个场合,杨先生又用高适在《答侯少府》中的诗句:“性灵出万象,风骨超常伦。”来描述狄拉克方程和反粒子理论。认为狄拉克方程确实包罗万象,而又能让人感受到其中喷发而出的灵感。

 

狄拉克特别追求物理规律的数学美,比较科学和诗,他有一段精彩评论,令人听后不由得芜尔一笑。他说:“科学是以简单的方式去理解困难事物,而诗则是将简单事物用无法理解的方式去表达,两者是不相容的。”海森堡与狄拉克个性迥异,海森堡喜欢社交,在晚会上经常与女孩子跳舞,狄拉克静坐旁观后,问海森堡为何这么喜欢跳舞,海森堡说:“和好女孩跳舞是件很愉快的事啊!”狄拉克听后沉思无语,好几分钟之后冒出一句似乎与量子力学之“测量”以及“不确定性关系”有点关联的话:“还未测试,你如何能判定她是,或不是好女孩呢?”

 

10-2:狄拉克和海森堡

狄拉克不仅言稀语少,文不染尘,性情品格也是超脱不群,几乎是一位独一无二的“纯洁”科学家!当他获知自己赢得了1933年的诺贝尔物理奖时,对卢瑟福说,他不想出名,想拒绝这个奖。卢瑟福对他说:你如果拒绝了,更会出名,别人会不停地来麻烦你。听了卢瑟福的话,狄拉克才欣然前往,在领奖典礼上作了一个‘电子和正电子理论’的报告。据说英国皇室曾经册封狄拉克为骑士,可是狄拉克却拒绝了,只因为他不想让自己名字加上一个前冠。

有一次,狄拉克作完报告后学生提问题,一个学生说:“你黑板上那个方程我看不懂”。狄拉克半天不作声,主持人提醒他“请回答问题”,狄拉克却说:“他的话是一句评论,不是问题!”

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