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演講人：保羅A.M.狄拉克 于邁阿密大學理論研究中心 前言
已故的羅伯特•奧本海默教授曾是研究中心科學委員會的會員。在委員會工作期間，奧本海默對研究中心的組建起了重要的作用，他使得我們可以很容易地跟其他杰出的科學家一起成為委員會的一員。基于這個原因以及他在科學發(fā)展上的重要貢獻，我們于1968年設立了一年一度的J.羅伯特•奧本海默紀念獎，并以此來嘉獎在數(shù)學、物理、化學、生物以及科學史與科學哲學中任一領域內做出過杰出成就的科學家。 當然，僅僅在校園內建立一份科學獎是不夠的。下一步，也是很重要的一步，是讓這份紀念獎獲得值得尊敬的地位。這一點可以通過將其授予在某一領域中做出重要貢獻的人。最好是，將它授予一名在一個專門的科學領域內還在世的最偉大的人，因此來轉變這份紀念獎的預期效果，也即，讓它不是以獲獎者為榮，而是使獲獎者以獲得它為榮耀。正是出于這個目的，理論研究中心科學委員會推舉P.A.M.狄拉克教授為J.羅伯特•奧本海默紀念獎的首位獲獎者。 狄拉克教授簡介 我很榮幸能向大家簡要地介紹一下狄拉克教授。（我之所以要這樣做是因為在座的各位并不都是物理學家。）我將要帶給大家的是科學界對于狄拉克教授的一種代表性見解。 狄拉克教授于1902年出生于英格蘭的布里斯托。他畢業(yè)于布里斯托大學，并在劍橋獲得哲學博士學位，此后決定在劍橋大學研究理論物理并對當時還在發(fā)展中的量子理論做出了巨大貢獻。如果沒有狄拉克的符號表示，海森堡的矩陣力學將很難被視為大自然的法則。我們現(xiàn)在知道并應用的量子力學是用狄拉克符號表示的。 二十世紀二十年代是物理界充滿刺激的時代。重大發(fā)現(xiàn)似乎出現(xiàn)在一夜之間。隨著量子理論的出現(xiàn)，一條豐富而有意義的道路敞開了。那個時候引導物理學家的麥加圣地之一，是哥廷根。年輕的狄拉克是這個隊伍中的一員——而且是最有才的一位。23歲時他就已經(jīng)寫出他那將量子理論概念建立在牢固數(shù)學基礎上的經(jīng)典論文。他將相對論的思想與量子理論的思想相調和，構建出著名的相對論性波動方程，預言了電子磁矩的存在并引出一個新現(xiàn)象，即自旋。他進一步預言每一種自旋為的基本粒子都有質量相同但電荷相異的對應粒子，或者說，就是每個這樣的粒子都有一個反粒子。這是一個先知性的預言。對電子來說，與其相對應的是正電子，后者被安德森于1932年在宇宙射線實驗中發(fā)現(xiàn)。之后，電子與正電子對也最終在實驗室中被制造出來。同樣地，質子和中子也應該有對應的反粒子?？紤]到它們的質量幾乎是電子的2000倍，實驗觀測必須等到有大型粒子加速器建造起來，這樣才能靠它讓質子束撞擊原子核來制造質子和中子的反粒子。這項工作完成于1955年。狄拉克關于場與粒子的統(tǒng)計公式，他在引力波研究領域的工作還有他對磁單極子的預言都是他對自然現(xiàn)象的原創(chuàng)性及深刻的理解的象征。 狄拉克諸多發(fā)現(xiàn)在基礎理論已經(jīng)具有深遠影響，即便是現(xiàn)在，我們在理論物理方面的研究都是由狄拉克的思想和他的表示法引導的。當一個人有了什么新想法，習慣性的做法是，向別人問一下狄拉克在這個領域是否做過什么工作。結果是，大部分情況下，這個課題已經(jīng)被狄拉克做過深刻而又優(yōu)美且具有原創(chuàng)性的工作了。 狄拉克的工作除了給他自己帶來了諾貝爾獎和其它無數(shù)榮譽和獎勵外，也對其他一些諾貝爾獎獲得者的工作提供了幫助，后者的工作是在狄拉克的思想和開創(chuàng)的道路上完成的。這里僅僅列舉其中的幾位：威利斯•蘭姆、朱利安•施溫格、尤因•魏格納、理查德•費曼、朝永振一郎、C.D.安德森、E.塞雷格、O.張伯倫以及其他一些人。（這其中的一些人作為嘉賓出席了會場。）狄拉克在他人生最初的二十多年里取得的成就成為了諾貝爾基金會在1933年他31歲時授予他諾貝爾獎的依據(jù)。 狄拉克教授作為一個精煉的人而著稱，不僅僅在物理上，在日常的交談中也是，他從來不說廢話。他所說的每一句話都具有確定的深度和明確的含義，即便那句話并不常見。他天生被賦予一個偉人的全部優(yōu)點：沒有憎惡，而被任何人所喜歡。
狄拉克教授是真正意義上的自由人。這使得他也非常勇敢。我們非常榮幸地能夠參加今天晚上這個授予狄拉克教授J.羅伯特•奧本海默紀念獎的莊重典禮。 狄拉克教授獲得J.羅伯特•奧本海默紀念獎的獲獎演說 我很感謝委員會評選我為奧本海默獎的第一位獲獎者。我很感謝邁阿密大學給予我的這份殊榮。我很感謝Kursunoglu博士剛剛所做的關于我的美好言論。在某種程度上我也許得解釋一下潛藏在他美言之下的一些事情。 我特別高興地能夠獲得奧本海默獎，因為我是奧本海默的好友和欽慕者。我認識他已經(jīng)超過四十年了。在學生時代，我們還曾經(jīng)一起在哥廷根待過一段時間。我們住在同一所寄宿學校，去聽同樣的課程并且發(fā)現(xiàn)我們對于課堂外的事物同樣抱有興趣。我們都喜歡漫步，偶爾還一起花上一整天走過整個鄉(xiāng)間。這段時間之后，我遇見過他許多次，因而得以發(fā)現(xiàn)他所擁有的令人嘆服的特質，特別是他作為研討會或座談會主席的才能。他思維迅敏，可以使他捕捉到討論的要點；如果報告上有什么地方?jīng)]有解釋清楚，或是對某些聽眾提出的問題，報告人不能明確地表達出來的話，為使每個人都能獲知明確的觀點及讓討論會條理清晰地進行下去，奧本海默通常都會出面，以一種正如所需的簡潔方式解釋一遍。他的英年早逝，是科學界，也是對我們的一大損失。因為我與他深厚的個人情誼，我尤其能感覺到這種損失之巨。 我想在這里大體陳述下我的科學工作，而且我想在這種場合下我所說的應該完全非技術化。所以我將通過幾條線索來敘述，并嘗試著讓你了解到一個研究工作者在對理論線索的狂熱追蹤并希望得到一些對物理學發(fā)展有重大影響的重要結論時的感受。你也許會覺得一個優(yōu)秀的研究工作者在這種情況下會以一個完全邏輯的思維對形勢進行非常淡定、冷靜的審視，并以一種絕對理性的方式繼續(xù)發(fā)展自己的想法。其實事實遠非如此。研究工作者只是普通人，而且，如果他抱有極大的希望，那他也會感到極大的恐懼。（我難以想象某個人能一直懷抱極大的希望而不在其中連帶著極大的恐懼。）結果是，他的行動備受影響，他不能將注意力牢牢地集中在正確的發(fā)展邏輯上。 在這一點上我將主要談談我自己的經(jīng)驗，但從我與其他物理學家，其中不乏杰出者，交談的經(jīng)歷中，我感覺我將說的還是比較普遍的，你可以將它視為所有涉及基礎物理理論研究的工作者的普遍情況。恐懼對他們的影響已達到能支配其左右之程度。 我認為類似的恐懼也出現(xiàn)在其它情況，在這些情況中，我們沒有關于事件的任何直接線索。在這一點上我想特別舉出洛倫茲的例子。你們中學過相對論的一定會驚訝為什么洛倫茲都成功且正確地得到了構建相對論時空的基本方程，卻沒有邁出建立相對論的最后一步。他做了所有的艱苦工作——需要的所有數(shù)學——但他沒能超過這一界限，你也許會問自己“為什么呢？”吧。 我認為他一定是在恐懼和壓抑前退縮了。他真的很害怕在全新的領域冒進，去質疑長期以來一直被接受的理念。他更喜歡待在他堅實的數(shù)學基石上。只要他在那他的立場就無懈可擊。如果他走得更遠，他將不知道自己將卷入怎樣的批判中。我相信支配他的正是這種希望絕對安定的想法。 愛因斯坦邁出這必要的一步，宣稱時間和空間是相聯(lián)系的還需要數(shù)年的時間和勇氣。邁出我們現(xiàn)在認為的一小步對于那時候的人們來說是非常困難的。 我所說的當然也只是猜測，但我感覺它也與事實保持相當?shù)囊恢?。我還沒有見過任何其它解釋來說明一個人如何會離一個重大發(fā)現(xiàn)如此之近而最終與之失之交臂，即便僅僅差一小步。 讓我們再轉來看看量子力學的發(fā)展。它發(fā)端于海森堡的一個絕妙想法。他的想法是一個人應該依靠實驗觀測提供的量來建立（原子）理論，而不是像人們之前做的那樣，先建立一個包含許多不能被觀測的量的原子模型。隨著這個理念，海森堡也開創(chuàng)了一代新哲學，它認為物理——物理理論——應該與實驗數(shù)據(jù)緊密相連而不應該始于與可觀測量相距甚遠的物理量。 這是海森堡的一個絕佳理念，通過整合與原子光譜有關的各方面的實驗數(shù)據(jù)，他引入了矩陣，并隨后認為可以用矩陣表示原子中出現(xiàn)的物理變量，諸如電子的位置和速度等。在意識到矩陣表示將導致物理量不滿足乘法交換律之前，海森堡并沒有前進太遠。兩個物理量A和B的關系通常是：A乘B不同于B乘A。 當他發(fā)現(xiàn)這一點是，他真的十分慌亂。這是多么詭異的想法啊。早先的物理學家們都總是認為他們作為物理量使用的變量符合一般的代數(shù)定律。（在他們看來）兩個物理對象以某種順序相乘所得的結果與以另一種順序相乘得到的結果不同是不可思議的。因此這是最令海森堡煩擾的地方。他擔心這是他理論的根本缺陷并可能導致這整個優(yōu)美的理念最終被毀棄。 在這個階段，你們可以看到，我勝過了海森堡，因為我沒有他那種恐懼的心理。我并不畏懼海森堡的理論會崩潰。它并沒有像影響海森堡那樣影響到我。這并不意味著我必須從頭開始。 我認為有個普遍的規(guī)則是：一個新思想的首創(chuàng)者并不是去發(fā)展它的最佳人選，因為他對其中某些地方可能出錯的擔憂太過強烈，阻止了他以一種超然的眼光來看待他的方法，而他本應該這樣做的。 在此我比海森堡更有優(yōu)勢。我還有著另一個巨大的優(yōu)勢。我當時是一個研究生，除了做研究沒有其它的義務。我可以在靈感初現(xiàn)之時就去思考它。而如果我年長或年輕幾歲，我都將錯過這種機會。但似乎每件事都對我有利。 另外，對于修正普通力學量以適應非對易關系的引入這個問題，我已經(jīng)習慣于玻爾和索末菲的理論——原子軌道理論——并且這個理論與發(fā)端于哈密頓的一種力學形式有緊密的聯(lián)系，這種形式是哈密頓在將近一百年前發(fā)現(xiàn)的。我們發(fā)現(xiàn)，哈密頓的力學量形式正是最適合引入非對易關系的形式，而且解決如何將二者合二為一這個問題也不是一件困難的事。 在得到他的最初思想后，我獨立于海森堡研究著這個課題。海森堡也在繼續(xù)這個工作。他與哥廷根的其他人合作進行著研究，尤其是他的教授玻姆，以及另一個年輕的研究生約旦。我認為他們?yōu)樗朔謶痔峁┝藰O大的幫助。結果是，哥廷根學派也促成了量子力學基本思想的快速發(fā)展。我們幾乎同時獨立發(fā)表了自己的工作成果。如果你查閱這些早期的文獻你將看到我們的風格大不相同，因為在我的工作里非對易關系是主導思想。而哥廷根學派，主導思想是與實驗結果密切相關的物理量的使用，而非對易關系成為次要的，導出的性質。但是，即便我們帶著不同的觀點，我們并沒有真正的矛盾之處而且也得到了相同的本質上的結論。
量子力學還有另一種形式，這種形式完全由薛定諤獨立發(fā)現(xiàn)。他依據(jù)的是一些（跟我和海森堡）不一樣的想法并有著自己的困難。他的想法是基于波和粒子之間的非凡關系，這個關系是在比當時稍早一點的時候由德布羅意發(fā)現(xiàn)的。德布羅意發(fā)現(xiàn)的這個關系在數(shù)學形式上非常美觀，而且和相對論也保持一致。它非常難以理解，但因為它數(shù)學上的美觀，人們認為這個數(shù)學形式顯示了波和粒子之間一定有一個深層次的關系。 德布羅意的想法僅適用于自由電子，而薛定諤則面臨著這樣一個問題：修正德布羅意方程使之能應用于在場中運動的電子，尤其是，讓它能夠用于描述原子中的電子。在這個課題上工作了一段時間后，薛定諤得到了一個方程，一個簡潔而美觀的方程，而且從一個一般的視角看它似乎是正確的。 當然，接下來就需要應用它了，看看它是否符合現(xiàn)實。薛定諤將他的方程應用到氫原子的電子上并算出了氫原子的光譜。但他得到的結果與實驗不符。這令薛定諤非常失望。這是一個狂熱地追尋理論蹤跡的研究工作者最終發(fā)現(xiàn)他所有最擔憂的事情都成為現(xiàn)實的例子。一個理論是如此美觀，如此令人期待，卻偏偏與現(xiàn)實不符。 之后薛定諤是怎么做的呢？他極其不開心。他對我說，他放棄了幾個月來的所有工作。然而稍后，當他多少從沮喪中恢復一些時，他回到了之前的工作并注意到，如果他不要求他的想法有太高精確性，不考慮電子的相對性運動產(chǎn)生的效應的話，這樣一個不那么精確的理論結果就與實驗觀測相符了。他隨即發(fā)表了這份稍欠精密的工作成果并得以建立他的符合觀測的理論。 他就是以這樣一種方式建立了量子力學的另一種形式。在這個領域進行研究的人很快發(fā)現(xiàn)，這種形式與海森堡發(fā)現(xiàn)的形式基本等價。它們只是同一個理論，也即現(xiàn)在的量子力學的兩種形態(tài)。 薛定諤還是太膽小地放棄了他一開始得到的那個不符合氫原子光譜的相對論性方程。這個方程在稍后被克萊因和戈登重新發(fā)現(xiàn)，即便不符合觀測，他們還是把它發(fā)表了。薛定諤的原始方程之所以不符合觀測是因為沒有考慮電子的自旋。電子自旋的概念在當時還沒有建立起來。實驗提供了很多自旋的線索，但這些線索非常模糊。也許薛定諤不知道這些。 克萊因和戈登發(fā)表的相對論性方程與薛定諤之前得到的方程實際上是一樣的?？巳R因和戈登在這一方面的貢獻就在于他們有足夠的勇氣不被方程與觀測缺乏一致這一點干擾。結果是，雖然它在那時的一或兩年前就被薛定諤發(fā)現(xiàn)了，但是這個方程現(xiàn)在被稱為克萊因-戈登方程。這個方程在描述沒有自旋的粒子——比如某些介子——具有一定價值，但它對電子完全不適用。 以上便是量子力學的發(fā)端。我們在一開始就有了一個很明確的數(shù)學理論，然而在找到方程的合適解釋上進展緩慢。它必然是一個統(tǒng)計解釋。很多人在研究這個問題。當起點已經(jīng)堅實地建立起來之后，這個問題實際上已經(jīng)不那么困難了。 克萊因-戈登方程需要許多修正。我為此困惑過一段時間，最終我得以想到另一個方程，這個方程可以克服負概率的邏輯困難。我馬上發(fā)現(xiàn)這個新方程正確地給出了電子的自旋和磁矩。這一切都符合要求。 于是問題升級了：它是否能夠令人滿意地解釋氫原子光譜？我將它解了出來，只考慮了相對論性修正一階近似，在這個程度上得到了符合實驗的結果。接下來檢驗更高階近似的解來看看它們是否也與實驗相符是很自然的事情。但是我沒有做這件事，僅僅是因為我害怕了。我擔心它們不是正確的。如果高階近似解不符合實驗結果，也許這整個思想的基礎都將被拋棄，而我只是無法面對這個結果。所以我匆忙地寫了篇論文，給出一階近似解并指出至少在這個精確度下，理論和實驗結構都相符合。這樣我就獲得了有限的成功，這將成為他人可以依據(jù)的基礎而與將來是否有效無關。在像那樣的情形下，懷著一份對一些堅實的成功的需要的恐慌，我在任何可能令整個理論遭受滅頂之災的事情發(fā)生之前非常匆忙地將這個一階近似的結果發(fā)表了。 我留下的這個空白由達爾文進行了填補。你看，達爾文就可以不帶有一絲我這樣的恐懼來面對這個課題。他對每一階都進行了必要的精確計算并發(fā)現(xiàn)它們都是符合實驗結果的，而我聽到這后也是舒了一口氣。 此時相對論的基本思想是空間和時間的對稱。但是這個對稱并不是一個十分完美的對稱。為使之完美，我們不得不改變其中一些方程里的符號。我們可以通過在某些物理量中引入-1的平方根（√-1）以帶來必要的符號改變。（在某些坐標軸下只要有四維矢量我們就必須引入-1的平方根。）在將這些物理量經(jīng)過這種修改后，我們就得到了空間和時間的完全對稱。早期的相對論工作者對空間和時間的這種對稱性的印象頗為深刻，并試圖堅定地堅持這一點——不惜一切代價地去捍衛(wèi)它。所以他們頻繁地使用這種包含-1的平方根的標記方法，僅僅是為了引入完全的對稱。這樣做的結果就是像上面那個式子那樣的表達式。這種標記法十分普遍。我在看我早期筆記的時候發(fā)現(xiàn)我一直都在用。它普遍到人們都不用費心再去提它；每當他們在論文中用到它時它都為人所理解。一個人可以從表達式中的符號看出是否需要在基本變量中插入-1的平方根，而且還不需要花費時間去解釋它。所以，當人們不再覺得有必要堅持空間和時間對稱時，現(xiàn)在看起來像是印刷錯誤的地方并不是一個錯誤，而是一個相對論發(fā)展之路上遺留的一個歷史結果。 這個階段之后，量子理論將會如何發(fā)展下去呢？我們已經(jīng)有一個可用的相對性方程。它對氫原子這樣的簡單情況給出與實驗結果高度接近的理論結果。隨即一個新問題就被發(fā)現(xiàn)了，那就是，在解這個方程的時候，我們會發(fā)現(xiàn)電子有負能量的能級。一個粒子處在一個具有負能量的狀態(tài)下，當然，是完全不可能的。從實驗的角度來看，這種情況肯定不會被觀測到。所以這件事說明，一個人在解決一個困難之后僅僅只是陷入了另一個困難之中?？茖W發(fā)展中頻頻出現(xiàn)的一種現(xiàn)象是，當一個人克服了一個困難之后，他馬上又會面對一個新的問題，而且初看之下你會認為事情并沒有什么實際進展。但實際上事情是有進展的，因為新的問題比舊的走出更遠。如果你從更近距離地看待這件事，你通常會發(fā)現(xiàn)新問題其實一直就在那。先前它只是隱匿起來了，被更加粗糙的困難所淹沒，并且在這些粗糙的問題被解決之后，人們才將他們的目光聚焦在這個新問題上。 當負能量狀態(tài)這個新問題出現(xiàn)之時，它便是一個新出現(xiàn)的問題其實并不是新問題的例子；它其實一直就擺在那。在任何相對性理論中（負能態(tài)）這個困難都存在著，它甚至早在洛倫茲的舊經(jīng)典理論中就已經(jīng)存在。但它在那些情況下并不成為問題，因為一個電子永遠不可能躍遷到任何一個負能態(tài)之中。連續(xù)性禁止了這種躍遷。然而，在新量子理論中，這樣的躍遷可以發(fā)生，因而這個困難不能以先前的方式被人忽略。 我發(fā)現(xiàn)跳出這個困難發(fā)現(xiàn)一條解決途徑也并不是非常困難。這個想法是由化學中的化學鍵理論想到的。在這個理論里，人們通常認為原子中形成滿殼層的電子對化學鍵完全沒有貢獻?；瘜W鍵的形成來源于一個滿殼層之外的電子，也有可能是形成于一個不完全的殼層或滿殼層上的一個電子空穴。 我們可以將同樣的思想應用到負能量狀態(tài)上，并假設通常所有的負能量狀態(tài)都被填滿了電子，這與化學理論中滿殼層被填滿如出一轍。在這種情況下，通常正能量的電子不能躍遷到負能態(tài)上。然而，我們可以想象在某些特定的條件下在負能態(tài)上可能會出現(xiàn)空穴，而我們必須對此作出解釋。 可能有些人會發(fā)現(xiàn)這種空洞的行為與粒子很相像。它將是一個帶著正電荷和正質量的粒子。從我發(fā)現(xiàn)這個想法的一開始，我就覺得這意味著空穴和電子之間具有對稱性，因此這個空穴具有與電子相同的質量。那么我們如何來理解這個空穴呢？它們也許是帶有正電荷的粒子。當時唯一知道的帶有正電荷的粒子是質子。幾十年以來，物理學家已經(jīng)以電子和質子為基礎建立起他們的物質理論。他們對僅有兩種基本粒子這一點非常滿意。電子攜帶負電荷，而質子攜帶正電荷，這就是所有需要的東西。盧瑟福提出一些試探性的想法認為也許會有第三種粒子——中子。這僅僅是被人們偶然提及的假設罷了，沒有人真的嚴肅對待這個問題。 在這個基礎上，自然界中僅有的粒子是電子和質子，這告訴我這種空穴只能是質子。而這是一個很大的困擾，因為質子的質量與電子相距甚遠。它們要比電子重很多。那么要如何解釋質量上的這個差異呢？ 我對此研究了一段時間以期找到解釋它的原因。我期冀著也許電子間的庫侖力也許會引發(fā)出負能態(tài)上所有電子間的某種聯(lián)系，而這種聯(lián)系導致了質量上的差異，雖然我并不能看出為什么會發(fā)生這個。但我還是認為在這個基本思想中還有些什么。因此我將它作為一個電子和質子的理論發(fā)表了，而對質子如何會具有與電子如此不同的質量這個問題沒做什么解釋。 這個想法被赫爾曼-外爾發(fā)展了。他大膽地認為空穴的質量就是和電子的質量相同。由于外爾是一個數(shù)學家，他完全不是一個物理學家。他僅關心一個想法的數(shù)學結果，從各種對稱的角度考慮看看能得出什么結果。而這種數(shù)學方法直接導出空穴質量必須與電子相同的結論。外爾只是發(fā)表了一篇粗糙的陳述，聲明空穴必須具有與電子相同的質量，而沒有對這份斷言作出任何具有物理含義的評論。也許他并不真的關心其中的物理含義。他只關心得到一致的數(shù)學結果。 在理論發(fā)展的這一階段，奧本海默作出了一份貢獻。他接受了外爾關于空穴質量與電子相同的結論并面對著這個空穴并沒有在現(xiàn)實中觀測到這個物理現(xiàn)實。奧本海默只是說，這其中存在某些我們還不知道為什么空穴從未被觀測到的原因。他同意空穴與質子沒有任何關系的觀點，所以在它們?yōu)楹螞]有出現(xiàn)在自然界這一點的背后必然隱藏著某些神秘的原因。 其實，奧本海默在他的假設下已經(jīng)很接近事情的真相?？昭]有被觀測到的原因僅僅只是因為實驗工作者沒有找對地方，或者即便他們觀測到了，他們也不知道看到的是什么。 我還能記得在這些早期歲月里，甚至比這個電子和質子的理論還要早點，當我與那些在卡文迪許實驗室觀察粒子在磁場中軌跡的人交談時，他們會提到有時會觀察到電子射入粒子發(fā)射源。他們認為這只是巧合。沒有人想到這個問題值得進一步研究。這個有一種新粒子從粒子源發(fā)射出來，而不是一個普通的電子進入發(fā)射源的想法，相對那個時候的思維模式來說是完全陌生的。我不認為會有誰會對此提出什么懷疑。那些帶有正電荷且質量與電子相等的粒子存在的證據(jù)就在他們眼前，但他們卻沒能對他們所見到的東西有所鑒別。 確立存在正電子這個事實還需要幾年的實驗發(fā)展。布萊克特幾乎是第一個發(fā)現(xiàn)正電子存在的有力證據(jù)的人，但他卻沒敢發(fā)表這個結果。他還需要確認，他真的十分謹慎。而第一個發(fā)表正電子存在的證據(jù)并被冠以正電子發(fā)現(xiàn)人這一稱號的的人則變成了安德森。 每當回顧起那些日子，我們都會發(fā)現(xiàn)人們真的有多么多么地不愿意去接受一種新粒子。這一點對理論工作者和實驗工作者都是如此。他們似乎更愿意尋找任何可能的解釋也不愿去假定存在這種新粒子。我們要將最明顯而又無懈可擊的證據(jù)擺在他們眼前，否則他們也只是勉強被迫地接受這種新粒子。自那些年來風氣已經(jīng)全然改變。現(xiàn)在新粒子正在一個很大的數(shù)量下被不停地假設和提出。今天通常使用的粒子已經(jīng)有一百或更多種。人們已經(jīng)非常急切地去發(fā)表新粒子的證據(jù)，不管這些證據(jù)是來自于實驗還是一些根基不牢的理論思想。 接受正電子是艱難的第一步。緊隨其后的就是中子的發(fā)現(xiàn)，證實了盧瑟福幾年前的假設，而之后則是中微子和各種介子被發(fā)現(xiàn)。 以上就是量子力學基礎建立起來的早期歲月。這些積淀等待著這樣一個理論，只要你不去研究尺度極小或者能量太高的情況，它就能夠很好地解釋所有發(fā)生在原子層面的事件。（然而）當一個人沿著這些蹤跡行至更遠并踏入一個新困難時，他會感覺跳出這個困難的必要的基礎思想還尚未獲得。 自那些基本思想建立起來之后所做的工作都是很重要的，但它們還不是（和基本思想）一樣的基本標準。人們已經(jīng)得到了那些早期思想所得能到的結論，并且正在檢查在問題變得困難起來之前他們還能走多遠。這些困難來源于這樣一個事實：基本粒子和場之間的相互作用對于要建立一個符合要求的理論來說顯得過于強烈了。一個人得用盡各種花招才能讓理論更進一步。他不得不只能建立一個沒有什么基礎依據(jù)，或多或少都有些拼湊的理論。 我們現(xiàn)在的情況是：這些基本困難依舊存在。我們需要一位新時代的海森堡來找到擺脫它們的方法。而實驗工作者們則完全不受理論困難的阻撓穩(wěn)步前行。他們不斷積累著實驗結果并挑戰(zhàn)理論物理學家們找到符合這些結果的理論。實驗的問題在于它非常燒錢，但即便這樣，實驗工作還是在國際競爭的刺激下在各實驗中心持續(xù)進行著。 我本人自早期以來的工作一直是次要的，我想除了某一點我不需要提到過多的細節(jié)。這一點就是在正電子存在這一觀點建立之后，我由此而思考著一種新粒子的存在，那就是磁單極子。在磁單極子存在的前提下我們可以得到很優(yōu)美的數(shù)學形式，如果我們發(fā)現(xiàn)自然界真的存在磁單極子，那么人們一定會歡呼雀躍，因為這樣一來這種優(yōu)美的數(shù)學形式就有用武之地了。然而，倘若真的沒有發(fā)現(xiàn)磁單極子，我對這個理論也沒有任何擔心了。如果這個數(shù)學形式并不符合自然也無所謂了，因為這個理論比較獨立，一個人在不影響量子理論主要思想的前提下完全可以放棄它。 正是一個人在挑戰(zhàn)（一個理論的）中心思想時他才會同時感受到極大的興奮和對可能出錯的極度的恐慌。而自從那段早期時期以來這種興奮就不復出現(xiàn)。我們可以把從1925年開始的幾年稱為物理學的黃金時代，在這幾年間基本思想的發(fā)展非常迅速，而且每個人都有很多工作可以做。而黃金時代建立的那些思想的局限性現(xiàn)在已經(jīng)顯現(xiàn)出來，我們都希望能有一些新奇的思想激起一個新的黃金時代的到來，從而再次引導出一個伴隨著極大的希望和恐慌的快速發(fā)展的時期。 （全文完。） |
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