■王正行/文

狄拉克：我的做事并没有有用价格。

记者：但它大概具备有用价格吗？

狄拉克：那我不知道。我想不会有吧。不论如何，我研讨我的理论曾经有八年了，如今我曾经发端推出一个对于正电子的理论。我对文学不感乐趣也不听音乐。我头脑里惟独原子理论。

记者：那末在昔时的八年间您所设立的科学世界有没有影响您对平时事物的观点呢？

狄拉克：我不是个疯子。换句话说倘若那样（确切有影响）我早就疯了。我安歇的时刻，固然也便是说当我就寝或是溜达或旅游的时刻，那我会和我的做事和熟练齐备阻隔。这很有必有须要，不然这边会爆炸的（狄拉克用手指着本身的头颅）

——《量子奇人保罗·狄拉克传》，年狄拉克接纳《瑞典日报》记者采访

20世纪物理学的第一位伟人固然是爱因斯坦。但谁是第二位，谁又是第三位呢?这个题目的谜底就等量齐观。杨振宁师长在一次演讲中曾经说过，他最信服的三位今世物理学家，是爱因斯坦、费米和狄拉克。杨师长说，狄拉克收拾题目的法子像是神来之笔，读狄拉克的阐明有“秋水文章不染尘”的感到。本文先容的是英国理论物理学家，量子力学的涤讪者之一，保罗·狄拉克（PaulAdrienMauriceDirac）获诺贝尔物理奖的经由。

保罗·狄拉克（图片来自网络）

20世纪20岁月中期介入量子力学设立的，主假如格丁根学派的玻恩、海森伯和约尔丹，剑桥的狄拉克，法国的德布罗意和奥地利的薛定谔。年玻恩意识到须要有一种新的数学准则来从典范力学过渡到量子力学。年炎天，海森伯猜到了这类数学的根底模式应当是二维的数组即矩阵，写了一篇沦文。玻恩和约尔丹写了第二篇沦文，随后他们与海森伯合写了第三篇论文。这3篇论文涤讪了量子力学的根底，在物理学史上离别称为一小我的论文、两小我的论文和三小我的论文。狄拉克看了海森伯一小我的论文预印本后，提议了一套量子力学与典范力学对应的准则，自力地获患了与玻恩和约尔丹两小我论文类似的效果，并从而进展了一个系统的理论。另一方面，德布罗意在年提议物资波假如。年薛定谔在这个思维的启迪下提议了一个摇动方程，算出氢原子的能级，设立了摇动力学，后来又进一步表明摇动力学与量子力学齐备等效。量子力学的这6位涤讪人，除了约尔丹外，余下5位后来都接踵获患了诺贝尔物理奖。

狄拉克在物理学史上具备历程碑性的做事，是两年后的年颁发的。这便是他对于电子的相对论性摇动方程，这个方程如今称为狄拉克方程。这个方程从几个浅显和显然的假如动身，出乎预感地主动包罗了电子的自旋，并且给出了电子与熟练切合的朗台g因子2，登时为物理学界所接纳，并激发了对它进一步和深入的研讨。

这类深入的研讨展示出一个相对论所固有的题目。在典范力学中，自如粒子的能量正比于动量的平方，是以老是正的。不过在相对论中不然。在相对论中，自如粒子能量的平方与动量的平方成线性相关。是以，对于给定的动量，粒子的能量有正负两个解。具备负能量的粒子，速率与动量的方位相悖；想法增进动量，其能量却响应地削减。这就像驴同样，打着不走拉着退步，在哥本哈根的玻尔研讨所里被伽莫夫风趣地称为“犟驴电子”。而咱们在熟练上还历来没有看到过这类具备负能量的犟驴电子。

个别人在本身的理论与熟练视察不一致时，老是信托熟练底细而猜忌理论有题目。狄拉则不同，在他的天平上理论的优雅远远高于熟练的丈量。倘若理论在数学和模式上相当完好，他就要料到是不是熟练有题目。谈论家把狄拉克的这类立场称为他的贵族气概。为知道释为甚么在熟练上看不到这类具备负能量的电子，狄拉克假如真空并非空无全数，而是全数的负能态都被电子填满了，由于泡利旨趣，具备正能量的电子不能跃迁到负能态去，不能形成可视察的效应。这便是出名的狄拉克海。倘若这类负能态空出一个来，亦即在狄拉克海中涌现一个空穴，那就像是多出了一个具备正能量和正电荷的粒子。

狄拉克的这个假如是经不起斟酌的。填满无量多个负能态的电子就一个无尽大的负电荷散布，会形成无尽大的电场。是以，狄拉克又想法子来表明为甚么视察不到这个无尽大的电场。他的说明很做做。狄拉克对于负能态电子的这个理论着实不能看做是一个严峻意义上的理论，最多只可说是一个过于简化的模子。包罗玻尔和泡利在内的很多很有影响的物理学家都持猜忌的立场。

不过，狄拉克据此预言了具备正电荷的电子，这是能够用熟练来试验的。美国加州理工大学的安德森和英国卡文迪什的布莱克特以及意大利物理学家奥夏里尼于年在世界射线中觉察了这类正电子，安德森并且把它定名为“正子”。固然安德森和他平昔的训练和研讨方案垄断人密立根都以为这并不是狄拉克理论中的正电子，不过这个粒子的电荷和品质确切与狄拉克预言的一致。现实上，狄拉克方程的负能痛苦后来在量子场论中才取得正当和惬意的收拾。这便是狄拉克获奖前的后台。安德森后来在年回顾说：只管在底细上狄拉克的相对论性电子理论是对于正子的一个妥帖的理论，以及只管在底细上险些全数的物理学家都知道有这个理论，不过它在正电子的觉察中并没有起甚么效用。那时安德森和密立根都信托正子是从世界线光子引发的原子核反映中发射出来的，而不是来白正负电子对的形成。

在年，爱因斯坦就提议应给量子力学的涤讪人付与诺贝尔物理奖，他提议的候选人有德布罗意、薛定谔、海森伯、玻恩和约尔丹。年，维也纳的物理学家梯林格（HansThirring）又提名德布罗意、海森伯、薜定谔和狄拉克。诺贝尔奖委员会说海森伯和薛定谔的理论“还未能给出任何新的更基天性质的觉察”，是以年的诺贝尔物理奖只付与了德布罗意，他预言的物资波曾经被熟练阐明。年爱因斯坦又提名薛定谔和海森伯，年爱因斯坦接着提名薛定谔。

年没有颁奖。年被提名的有海森伯、薛定谔、狄拉克、索末菲、朗之万、布里奇曼、戴维孙、帕邢和伍德，等等。提名薛定谔的有7位，个中包罗爱因斯坦、玻尔、澳辛、夫兰克、莫里斯·德布罗意和路意·德布罗意。提名狄拉克的有威廉·布拉格和波兰物理学家比阿洛布采斯基（CzeslawBialobrzeski）。比阿洛布采斯基提名的第一候选人是朗之万和伍德，狄拉克是他提的第二候选人。布拉格提的候选人是薛定谔、海森伯和狄拉克，他说：“在薛定谔、海森伯和狄拉克这3人之间很难做出辨别，是否有大概开一个先例，把奖金分给他们三位，非常是旧年没有颁奖，我感触如此颁奖是平正的，会让众人都兴奋。”

后来诺贝尔奖委员会接纳了布托格的提议。现实上，海森伯获患了年的奖，而薛定谔与狄拉克分得年的奖。用意义的是，狄拉克只获患了两个提名，并且都不是第一候选人。而上头提到的其余候选人取得的提名数都比狄拉克多。倘若诺贝尔奖委员会只纯真思考提名数的活，狄拉克就会遗失此次机缘。

更用意义的是诺贝尔奖物理委员会对狄拉克的评估。那时诺贝尔奖物理委员会有5位委员：奥辛（Carlwilhelm0seen），胡尔森（ErikHulthen），普莱杰尔（H.Pleijel），西格班（ManneSiegbahn）和卡莱姆-吉椤斯可尔德（VilhelmCarlheim-Gyllenskold）。个中，惟独奥辛与胡尔森两位对量子理论有很好的知道，西格班是位得过诺贝尔物理奖的X射线老手，普莱杰尔来自瑞典皇家技巧学院，而卡莱姆-吉椤斯可尔德曾经74岁，不来往近代物理了。奥辛是乌普萨拉大学的老师，波尔的知己。他严慎严谨地为狄拉克写了长达28页的备忘录。奥辛以为，狄拉克固然是一位有初创性的多产的科学家，不过对于物理学的根底来讲，还不是个真实的开垦者。他在这个备忘录中写道：

“不管咱们必需何等高度地评估狄拉克的做事。这个做事依然不像海森伯的做事那样具备根底的意义。在以完结海森伯斗胆思维为已任的一群研讨者之中，狄拉克处于前列。与玻恩和约尔丹比拟，他是自力的。刚刚提到的材料讲领会这点，并且对论文的研讨也扶助这点。不过，相对于海森伯来讲，狄拉克是一个后继者。”

无可猜忌的是，狄拉克年的相对论性电子理论在为他取得诺贝尔奖的天平上加之了最大的砝码。依照奥辛的观点，“迄今为止，这个做事对他的名望孝敬最大。”在写给诺贝尔奖委员会的备忘录中，奥辛的论断是：

“倘若要问，狄拉克是不是普朗克、爱因斯坦或玻尔那样程度的科学开垦者，我想，如今来讲，对这个题目的答复必定是不。不过，必需招供，一个科学家是否成为位弘远的开垦者，这不但取决于他本身，还取决于他所糊口的时期。当狄拉克睁眼面临科学的世界时，他无疑看到了进展海森伯的思维是最首要和事不宜迟的事。狄拉克把他的全数糊口和精神都投入了这一奇迹，及至于于今他还没用意间做出他真实弘远的具备革新性的做事。不过，这类做事依然大概会涌现，这不是齐备不成能的。值得指出的是，狄拉克的多半真实具备创办性的论文都是近来几年才提议来的。”

对于狄拉克对物理学的孝敬，奥辛的这类辱骂性的评估是值得策划的。看来，奥辛确切是低估了狄拉克做事的革新性个性。这类特点在即日比在年看得更领会。不过，即即是在那时，量子理论的大多半老手们也都以为狄拉克是位可与玻尔和普朗克比拟的革新性天赋。

倘若遵循诺贝尔奖物理委员会的意见来做决计，狄拉克必定就遗失了此次机缘。有益于狄拉克的希望涌如今瑞典皇家科学院的全数大会上。依照诺贝尔奖的做事程序，诺贝尔奖委员会遵循提名数来断定候选人，但并不是遵循提名数来断定颁奖人。颁奖的末了决计权不在诺贝尔奖委员会，而在瑞典皇家科学院的全数大会。那末，瑞典皇家科学院的全数大会遵循甚么来做出判定和抉择呢?应知大部份院士对于物理都不是里手，更不要说量子力学了。文献上没有细说，只含糊其辞地说由于狄拉克“觉察了新的对于原子理论的富于生机的模式及其运用”而付与他诺贝尔物理奖。也便是说，并不是为了狄拉克的某一件详细做事，而是为了他年以来的全数做事。无须质疑，院士们心中想的固然是狄拉克年的相对论性理论以及他对于正电子的预言。后原因史的进展表明这个决计是齐备确切的，狄拉克方程如今是任何一册完好的量子力学教科书必不成少的一章，是任何一册量子场论商议的根底和动身点。

狄拉克被恭请介入年索尔维会议，与爱因斯坦坐在一同商议量子力学的说明题目，这象征着他曾经被经受投入科学殿堂的最顶层。这时他才25岁。年狄拉克被选为英国皇家学会会员，这在谁人岁月的英国科学家来讲，齐备能够与获诺贝尔奖媲美了。到年，狄拉克又代替拉莫尔爵士，成为剑桥大学卢卡斯数学老师。垄断过这个史册性教席的，第一位是牛顿的训练巴罗，第二位是牛顿本身。如今担当这个教席的则是斯带芬·霍金。谈论家说，狄拉克是担当过卢卡斯教席的人中真实能够与牛顿比拟的人。能够说，在年他30岁时，狄拉克曾经到达了荣誉的巅峰。

年索尔维会议合影（图片来自网络）

当得悉被付与诺贝尔物理奖时，狄拉克首先的反映是想反对这份瑞典人给他的殊荣。由于他脾气内向，不肯意成为惊动社会的信息人物。不过卢瑟福压服了他。卢瑟福对他说：你倘若反对接纳诺贝尔奖，就会成为越发惊动的信息人物。与海森伯同样，狄拉克是由他妈妈陪着去斯德哥尔摩领奖的。伦敦的一家报纸描述他“忸怩怕羞得像个小羚羊，高贵端淑得像维多利亚时期的童贞”，文章的题目是“畏惧全数姑娘的天赋”。

原因：《当代物理常识》第13卷第6期，原文题为《狄拉克获诺贝尔奖的经由》

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华夏科学院高能物理研讨所