Paul_Dirac,_1933

開啟量子電動力學的人

開啟量子電動力學的人

開啟量子電動力學的人

我在前一篇〈測量地球質量的人〉中,介紹了和《非常律師禹英禑》的女主角一樣是自閉症患者的卡文迪許。除了他之外,英國物理學家狄拉克 (Paul Dirac) 雖然沒那麼嚴重,卻也非常怪異,和禹英禑一樣,完全無法理解弦外之音,只能以邏輯來解讀字面上的意義。禹英禑在最後一集中說自己像是混入了白鯨群裡的一角鯨,奇特又古怪;這個比喻也相當適合這位波耳口中「擁有最純淨的靈魂的物理學家」。

出生於 1902 年的狄拉克不像其他幾位著名的科學家那麼家喻戶曉,卻也是天才型的學者,為量子力學奠定重要的理論基礎。有一張最有名的物理學家大合照,被譽為史上含金量最高或智商總和最高,那是攝於 1927 年的索爾維會議 (Solvay Conference),參加的都是當時最重要的物理學家,包括愛因斯坦、薛丁格、波耳、……等人,可類比於金庸武俠小說中華山論劍。其中最年輕的,正是前一年才剛取得物理博士、尚未滿 25 歲的狄拉克。

1927 年的索爾維會議,第二排左邊第五位即是狄拉克。

1928年,狄拉克進一步將薛丁格方程式結合狹義相對論,提出狄拉克方程式,一舉解決原本量子力學無法解釋高速電子的問題,開創了量子電動力學。而且他的方程式還預言了反物質的存在,這在當時是匪夷所思的,沒想到美國物理學家安德森 (Carl Anderson) 果然於1932年發現電子的反物質──正子。第二年,狄拉克便與薛丁格共同獲頒諾貝爾物理獎。

當然,歷史上不乏英雄出少年的例子,但狄拉克這個人卻是個異數。其實他私底下就像一般的科宅,熱愛間諜小說和推理小說,喜歡看米老鼠卡通,還是女歌星雪兒 (Cher) 的粉絲。但當與人相處時就顯得格格不入,例如:

  • 有一次狄拉克演講完後讓聽眾提問,一人舉手說:「我不懂黑板右上方那條方程式。」狄拉克卻一語不發的看著他,時間一秒一秒過去,現場陷入沉默的尷尬中。過了一分鐘,主持人終於忍不住提示狄拉克是否回答一下那人的問題。卻見狄拉克搖搖頭說:「那並不是個問題,那只是評語。」
  • 1929 年,狄拉克和海森堡一起搭輪船到日本訪問。海森堡在船上不斷邀女孩跳舞,坐在一旁的狄拉克等他回到座位後,問他為什麼要跳舞,海森堡說:「跟好女孩跳舞是件快樂的事啊。」狄拉克想了一會兒,說:「可是海森堡,你事先怎麼知道她們是好女孩?」
  • 船到橫濱後,有一位記者登船想訪問他們。記者認出海森堡,問他說:「我找遍整條船都找不到狄拉克。」此時狄拉克就站在旁邊卻默不作聲。
  • 狄拉克得知自己獲得諾貝爾獎後,原本打算拒領,以免成為鎂光燈焦點。直到拉塞福勸誡他如果真的這麼做反而會更出名,他才打消原意。
  • 1934 年,狄拉克受邀到普林斯頓高等研究院當訪問學者。有一次記者來採訪他,等記者回去後,他擔心報社沒讓他校稿就逕行刊出訪談內容,於是到隔壁研究室問兩位同事該怎麼辦。其中一位建議他先發函給報社要求「不得以任何形式發表」,狄拉克聽了什麼也沒說,就一直站在那兒。經過一段時間頗長的大眼瞪小眼後,那兩位同事決定不管他,重拾原先被他打斷的話題。大約過了十五分鐘,狄拉克終於說話了:「你們不覺得『以任何形式』這幾個字是多餘的嗎?」
  • 狄拉克真的是最徹底的省話一哥。根據普林斯頓的同事,他每次講電話時,嘴巴幾乎只會吐出”Yes”、”No”、”I don’t know”這幾個字。他在劍橋大學的同事還開玩笑地將「一個小時說一個字」定義為一個「狄拉克」單位。
  • 有一次,也在普林斯頓高等研究院的匈牙利裔物理學家維格納 (Eugene Wigner) 將杜思妥也夫斯基的《罪與罰》借給狄拉克看,等他還書時問他看法。狄拉克答說這本書挺好的,除了有個錯誤:有個章節在同一天內有兩次日出。

狄拉克後來成為維格納的妹夫。維格納的妹妹瑪爾吉特 (Margit Wigner) 剛離婚沒多久, 1934 年從匈牙利來普林斯頓找哥哥,因而認識狄拉克。其實瑪爾吉特和狄拉克是截然不同的人,狄拉克冷淡內向、沉默寡言,她卻是活潑外向、熱情健談,對科學也一無所知。不過瑪爾吉特就是喜歡上狄拉克,她回歐洲後每隔幾天就寫封長長的信給他,但狄拉克卻每隔幾週才回一封寥寥數語的信。有一次她抱怨他都沒有回答她信中的諸多提問,狄拉克的回應是畫張表格列出所有問題,然後像考試般一一作答,例如她問:「你對我到底有沒有感覺?」他只寫下:「有,一些。」

儘管狄拉克在信中向瑪爾吉特坦承自己向來沒什麼情緒感受,更沒有愛的感覺,生活重心只在追求客觀真理,但隨著書信往返,狄拉克冰冷的心似乎開始融化。有一次狄拉克去布達佩斯找瑪爾吉特,回來後寫信給她說:「離開你時我很難過,我到現在都還非常想念你。我不明白為什麼會這樣,通常我離開別人時都不會想他們的。」

於是當下次瑪爾吉特來美國時,狄拉克便向她求婚,兩人於 1937 年結婚。瑪爾吉特與狄拉克相異之處反而像塊拼圖補足他的不齊,若按狄拉克同事的說法:讓他更像一個人。他們白頭偕老,直到狄拉克於 1984 年以 82 歲高齡過世,瑪爾吉特則活到 2002 年,死後與狄拉克葬在一起。

狄拉克與太太瑪爾吉特攝於 1963 年。

參考資料:

  1. “The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom”by Graham Farmelo, 2011
  2. Paul Dirac – Biography, Facts and Pictures (famousscientists.org)
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