鳳梨的小宇宙

Paul A. M. Dirac，一般翻譯成狄拉克，英國的理論物理學家

關於這位傳奇人物的事蹟實在是不勝枚舉，他對於物理界的重要性更是任何人都無法比擬

在我看來，二十世紀前半葉最聰明的三位物理學家分別為愛因斯坦，包利和狄拉克

而其中又以狄拉克最具有神秘的色彩，原因很簡單，因為他是話最少的人 XD

小時後的狄拉克生長在一個嚴厲的英國式家庭，且因為父親是一位法文老師

所以強迫狄拉克在家中必須說法語，到後來他索性一句話都不講，也造就他寡言的個性

於劍橋大學電機系畢業之後，本來狄拉克是想投入就業市場，就當個工程師

然而當時他正好遇到了三零年代的經濟大蕭條，在失業率居高不下的情況之下

狄拉克受到大學老師的感召，決定回大學裡再拿一個學位，一個數學的學位

這個時期是他人生的轉戾點，如果沒有當時的經濟大蕭條，狄拉克順利進入職場

量子力學的發展可能會整整往後延三十年，他的重要性可見一斑

在重新回到學校之後，狄拉克跟了一位很有趣的老闆，這位先生不是很有名

但他是一位萬事通，科學界發生了什麼重要的大事他都有管道馬上知道

當時的業界可說是一片慘澹，但學界卻是朝氣十足，因為量子力學正在發展中

狄拉克從他的老闆得到了很多資訊，包括薛丁格和海森堡的原始論文

也讀到了愛因斯坦的狹義相對論和一些歐洲大頭們的重要論文

(這是很難得的事，要想想當時沒有網路，資訊傳遞需要的時間是現在的千倍以上)

而其中最深深吸引他的是海森堡三人版本的矩陣力學，裡面用的數學他再熟悉不過

這個數學工具就是矩陣(矩陣是二十世紀初的產物，那時物理學界知道的人並不多)

且讀過薛丁格和海森堡的論文之後，狄拉克發現了一個規律

只要把古典力學的一些變量加上i*hbar之後，就可以完完全全變成矩陣力學的版本

所以就歷史來說，狄拉克是第一個把波動力學和矩陣力學連結起來的人

後來薛丁格自己證明了波動力學和矩陣力學根本就是等價的觀念，但狄拉克早就知道了

在狄拉克完全消化薛丁格和海森堡的論文之後，他試著用一種符號把兩者統一起來

這個符號就是赫赫有名的狄拉克表示法(Dirac notation)

他借用古典力學中的Poisson barcket，把一些量子力學中常用的積分式寫成簡化的符號

整個式子看來就非常非常的整潔，並且他用這個方法為基礎，推導出了氫原子能階的能譜

(用一個很神的升降算符，就可以解出氫原子能階，量物學生剛學大概都覺得金豪小)

總之，狄拉克對於量子力學的貢獻越來越大，大到連量子力學的創造者海森堡都備感壓力

而狄拉克接下來做的事情，更是讓他永遠都不能被世人遺忘，那就是狄拉克旋場方程式

在當時，能同時弄懂相對論和量子力學的人是屈指可數，大概就是包利和狄拉克這兩位

而狄拉克直覺的認為電子在原子中運動的速度一定非常的快，所以薛丁格方程必須修正

在經過了幾個月的努力，狄拉克得到了相對論性的量子方程，稱為狄拉克方程

這個方程式最神奇的地方在於能夠完全用理論的推導，進而得到電子自旋的結果

電子自旋在當時是實驗現象，科學家知道之後，硬把它塞進一個量子數裡面

但卻沒有任何人能夠解釋，或許有理論的支柱來支撐電子為何會自旋

狄拉克適時的補上了這個洞，而且是用相當神的方式，在當時極為轟動

另一方面，狄拉克從他的方程式解裏面，得到了一個奇怪的解，如果用電子來說

這個解是電子的相反面，造成這個解的可能只有兩種，要嘛電子有負質量，要嘛有正電荷

狄拉克面臨二選一的情況，他馬上就選了帶正電的"電子"(因為負質量找不到物理意義)

並且命名為反物質(就是天使與魔鬼的那玩意)，雖然當時物理界一片譁然

但那個年代已經沒有什麼好稀奇的事，於是馬上有人做了實驗

果不其然，在1932年，一個加速器當中找到了正電子的運動軌跡，證明了正電子的存在

這時人們對於狄拉克的景仰更是有如滔滔江水連綿不絕，名聲遠勝於任何的量力學家

不久之後，二次大戰爆發，狄拉克和家人遷移到美國佛羅里達躲避戰火

這時候相對於美國，歐洲的科學家飽受納粹的騷擾，對於量子力學的研究就停頓了下來

而狄拉克算是繼承了哥本哈根學派，在美國持續發展他的量子力學，一直到他82歲終老

最後說一些狄拉克很有趣的小事蹟


在狄拉克被通知和薛丁格共同獲頒諾貝爾獎的時候，他跑去找了拉塞福說可不可以不要領

因為他很討厭出名這件事情，他覺得好麻煩。拉塞福一聽告訴他說，這獎你非領不可

你一但不領，你會更紅，到時後記者會煩你個沒完。狄拉克才勉為其難去領獎。


在歐洲時，大家知道他的怪脾氣，所以鮮少有人去問他物理之外的問題，以免自討沒趣

但有一次狄拉克到了一間大學做演講，台下坐的都是大學生或是研究生

在演講完後，主持人請大家提問，有一個學生舉手後說：

"狄拉克教授，我還是不清楚什麼是量子力學"

只見狄拉克和那位學生四目相交了五分鐘，卻一句話都沒說，主持人趕緊說

"狄拉克教授，您可以給這位學生一些建議或是想法什麼的嗎？"

這時候狄拉克才回答："他剛剛說的是事件，不是一個問題，所以無從回答。"

而狄拉克到美國去的時候，因為美國人對他的脾氣不甚熟悉，所以有個記者想訪問他

約好時間之後，記者進到了狄拉克的辦公室，開口就說他是某某報社的記者巴拉巴拉

狄拉克卻是一句話都沒有說，但似乎也沒在聽記者說些什麼，記者於是問了問題

記者：狄拉克教授，您身為量子力學的創造者之一，您有什麼特別的感想嗎？

狄拉克：沒有

記者：那...那請問您可以用簡單的話描述一下量子力學嗎？

狄拉克：不行

記者：請問您平常有什麼休閒嗜好嗎？

狄拉克：走路

搞了半天，狄拉克說出的話根本不夠寫成一篇採訪稿，而且氣氛還超僵

最後記者沒辦法，就問狄拉克最近的郵局在哪裡？他要把稿子寄出去

(其實根本就不用寄稿子，他只是要烙跑而已)

還有一件事發生在普林斯頓大學的一個研討會上，狄拉克出席了該研討會

而當時還是博士生的費曼也參加了這個研討會，費曼一聽到狄拉克有參加

馬上跑到他的面前想要和他心目中的英雄好好聊聊天，就在費曼機哩瓜拉講了一堆之後

狄拉克只是對著他冷冷的說：廁所在哪裡？問完就走了，留下費曼一人淒涼的身影...

在狄拉克的晚年和台灣有一點小小的淵源，就是那時他最有話聊的人是吳大猷

他兩人常常會去後山上健行(狄拉克是真的很喜歡走路)，狄拉克還會和吳大猷分享內心話

算是一件很神奇的事情。

狄拉克一生不抽菸，不喝酒，甚至不喝飲料只喝開水，喜歡健行

似乎他的人生早已經和物理完全的連結，而且其他的事物再也不能進到他心裡

波爾曾說過：狄拉克擁有物理學家之中最純淨的靈魂(真是會說話 XD)

以現在的眼光來看，他絕對是個天才，但也是個怪咖，而且是超級無敵霹靂大怪咖







但是老實說這怪咖我還挺愛的 XD

全文完