諾獎得主保羅·狄拉克,圖片來自thoughtco.com
導讀
諾貝爾物理學獎得主保羅·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac,1902—1984)是 20 世紀最具影響的物理學家之一,他開創了反粒子和反物質的理論和實驗研究,為(wei) 量子場論尤其是量子電動力學作出了奠基性的工作。
本文由楊振寧教授文件 (現藏於(yu) 香港中文大學) 中狄拉克夫人悼念狄拉克的演講稿說起,引出了狄拉克內(nei) 心世界——他是一個(ge) 既靦腆、孤獨、不善言辭和交際,又渴望人際溫暖的天才科學家。
作者陳方正先生對狄拉克性格的形成原因進行了介紹,也對這一性格帶來的影響做出了解讀。30歲業(ye) 已成名的狄拉克本有可能為(wei) 英國引入新量子力學,為(wei) 英國擔起大旗,領導英國量子力學走向世界前沿,卻受性格原因掣肘無法擔負起這樣一個(ge) 先驅的角色,反而被英國學界同行孤立起來。讀畢此文,譯者既為(wei) 狄拉克本人略感遺憾,也對傑出科學家個(ge) 人性格因素有可能產(chan) 生的重大影響有了更深入的認識。
本文英文稿“The Inner Life of a Shy, Awkward Genius——On the eulogy of Dirac by Margit”刊登於(yu) Modern Physics Letters A,2020-6-2。郭曉雯譯。
撰文 | 陳方正(香港中文大學物理係名譽教授)
在楊振寧教授的文件中,有一篇瑪吉特·狄拉克(Margit Dirac)夫人的悼念演講,演講是1989年12月4日,在位於(yu) 塔拉哈西的佛羅裏達州立大學狄拉克科學圖書(shu) 館的落成典禮上進行的,文件現藏於(yu) 香港中文大學。
狄拉克和他的夫人瑪吉特·狄拉克
演講的內(nei) 容並非那種常見的偉(wei) 大科學家悼詞,而是深刻揭示了一個(ge) 羞澀木訥而又渴求人性溫暖的天才溫柔的內(nei) 心生活。以下是演講全文:
我很高興(xing) 能有機會(hui) 在這個(ge) 場合講幾句話。約翰教授(John Albright)向來熱心助人,答應代我朗讀講稿。我並非像我大哥那樣是位學者,倘若得蒙讚賞,也隻是得益於(yu) 朗誦詩歌,但那已經是很久以前的事了。現在我年老氣衰,已經不適合再在這種場合發言。
此時此景卻讓我很想作詩,以表達思想、表達情感,表達對這所大學的感激。保羅在這裏度過了他生命中最後14年,這段時光自始至終都是美好的,也是他應得的。
人們(men) 習(xi) 慣於(yu) 頌揚那些已經離開我們(men) 的人,但往往隻是溢美之詞,在此則不然,無論怎樣的稱讚都算不上誇大其詞。
保羅在這裏的物理係度過了愉快的晚年。天生的靦腆在褪去,與(yu) 日俱增的是平易近人,他樂(le) 於(yu) 融入這個(ge) 親(qin) 切和樂(le) 的圈子。我們(men) 在劍橋多年,他卻幾乎沒提過他的同事。如果提及,那也是在說早年在劍橋認識的盧瑟福勳爵(Lord Rutherford)、約翰·科克羅夫特先生(John Cockroft)、他的第一個(ge) 伯樂(le) 拉爾夫·福勒(Ralph Fowle),以及他一生的摯友卡皮查(Peter Kapiza)。他們(men) 不僅(jin) 是科學巨匠,同時也是忠悃誠摯的仁者。這些人使得劍橋成為(wei) 物理學和科學的理想國度。但在這裏,在佛羅裏達州立大學,保羅卻經常津津有味地談起他的同事。
他的劍橋時光是在家裏消磨的。每年三個(ge) 學期中有兩(liang) 個(ge) 學期、每周有三天,他需要講課,隻有這時他才會(hui) 離家到學校去,而且總是在午飯時間就回來了。但是在塔拉哈西,每周五天,他都會(hui) 在早餐後就帶著午餐出門,下午很晚才回家。所以我在此要深深感謝他在物理係的每一位同事,是你們(men) 點亮了他生命中的最後十四年。上帝保佑你們(men) !
人類發現了許多奇妙而又神秘的事物,但沒有人知道我們(men) 從(cong) 此處出發會(hui) 通往何處。倘若保羅在天有靈,我希望並祈禱,我把他漫長辛勞一生的手稿捐給這所大學會(hui) 合乎他的心意。這幢如此美觀的建築,是為(wei) 那些在其中工作的人精心設計的,手稿就將由這裏保管珍藏。
我還要感謝我們(men) 富有魅力與(yu) 親(qin) 和力、備受愛戴的校長,是他讓這一美夢成真。親(qin) 愛的伯尼(Bernie)和格麗(li) 塔(Greta),我衷心地感謝你們(men) 。
在深入探討之前,需要先做幾點解釋。演講一開始提到的狄拉克夫人的哥哥尤金·維格納(Eugene Wigner),是第一個(ge) 將瑪吉特介紹給狄拉克的人。代表她宣讀演講稿的約翰·奧爾布賴特教授,是當時佛羅裏達州立大學物理係的主任。演講結束時提到的伯尼指的是學校校長伯納德·斯萊格(Bernard F. Sliger)。他的任期(1976—1991)與(yu) 狄拉克在那裏的最後幾年(1971—1984)重合度很高,所以他很可能是以狄拉克命名這座圖書(shu) 館的背後推動者。格麗(li) 塔是他的妻子。
狄拉克極度害羞和不願與(yu) 人交流的性格廣為(wei) 人知,即使是和其他物理學家在一起時,他最喜歡的消遣仍是長時間、獨自一人散步和爬山。造成這一性格的原因是什麽(me) 呢?答案無疑是複雜的,但或許可以歸結為(wei) 以下三個(ge) 因素:天性使然、家庭環境和先驅者的悲劇。不過每個(ge) 因素也會(hui) 有其反作用,這就是為(wei) 什麽(me) 他的性格如此複雜難懂,甚至可以說是自相矛盾。
首先,他厭惡臨(lin) 時、非正式的人際交往,在一定程度上需要遵照約定進行安排,這可能是他的天性,也是一種典型的天才特質。雪上加霜的是,他的父親(qin) 專(zhuan) 橫跋扈、說一不二,禁止在家裏舉(ju) 行社交活動,並堅持要求小狄拉克在吃飯時隻能說法語。這一家庭環境帶給他的是不幸的童年,也導致了他的“情感殘疾”。
費利克斯·狄拉克10歲時的照片
此後他的哥哥費利克斯(Felix)不幸自殺更是對他造成打擊。最後要說的是,他可能還是自閉症患者。所有這些都是他強烈渴望人際紐帶和人際溫暖的關(guan) 鍵因素,也是他一生與(yu) 母親(qin) 弗洛倫(lun) 斯(Florence)情感關(guan) 係緊密的原因,不過他從(cong) 不允許這些情感訴求幹擾他行動上的自由。
他最初的劍橋時光是在繁忙的卡文迪什實驗室度過的,這裏不僅(jin) 有嚴(yan) 格而親(qin) 和的領導者歐內(nei) 斯特· 盧瑟福(Ernest Rutherford),還有彼得· 卡皮查(Peter Kapiza)、帕特裏克·布萊克特(Patrick Blackett)和約翰·科克羅夫特等一眾(zhong) 實驗家陪伴著他,狄拉克的人生蒸蒸日上,這些人也都成為(wei) 他終生的朋友。這裏唯一的理論家、他的論文指導教師拉爾夫·福勒,最先發現了他的非凡天賦,並把海森堡寫(xie) 於(yu) 1925年的那篇開創性論文校稿寄給狄拉克以供他消化,由此引導他進入量子世界。
隨後對哥本哈根和哥廷根的訪問使他躋身於(yu) 海森堡(Heisenberg)、泡利(Pauli)、薛定諤(Schrodinger)、約當(Jordan)、玻恩(Born)和奧本海默(Oppenheimer)的行列。得益於(yu) 他在量子場、相對論電子理論(這使得反粒子成為(wei) 必然,安德森後來證實了這一點)和費米-狄拉克統計法等方麵的重要論文,他在1930年當選皇家學會(hui) 會(hui) 員,1932年獲得盧卡斯數學教授席位,1933 年榮獲諾貝爾獎。
索爾維會(hui) 議上的狄拉克,站在愛因斯坦後麵
至此,尚未30歲的他業(ye) 已成名,迎接他的是廣闊天地。他對美國和蘇聯進行了廣泛且頻繁的走訪,並一度周遊世界,結交了像範·弗萊克(Van Vleck)、塔姆(Tamm)和伽莫夫(Gamow)這樣的新朋友。有一段時間,他曾為(wei) 伽莫夫的妻子羅(Rho)所傾(qing) 倒,與(yu) 她多次互通信件,並為(wei) 其學習(xi) 俄語,但最終還是被尤金·維格納那活潑任性的妹妹瑪吉特(Margit)的魅力所俘獲。
1934 年 9 月,他在普林斯頓的一家餐館遇見了她,兩(liang) 年多後他們(men) 喜成連理。盡管也會(hui) 發生家庭矛盾,但二人的結合確實稱得上幸福又長久。
然而,並非事事稱心:問題主要發生在他的大本營、英國物理學中心——劍橋,在世紀之交時這裏由兩(liang) 位科學巨人領導。約瑟夫·湯姆孫(J. J. Thomson),在卡文迪什實驗室發現了電子,培養(yang) 出的學生中至少有6人成為(wei) 諾貝爾獎得主。擁有盧卡斯教授席位的約瑟夫·拉莫爾(Joseph Larmor)和洛倫(lun) 茲(zi) 都發現了洛倫(lun) 茲(zi) 變換,但拉莫爾堅持以太的概念,且拒絕接受狹義(yi) 相對論。換句話說,他是個(ge) 實驗上的強者、理論上的弱者,沒能跟上時代。
到了20世紀20年代這種情況仍在持續。湯姆孫之後,盧瑟福也發現了原子核,約翰·科克羅夫特、查爾斯·威爾遜(Charles Wilson)和詹姆斯·查德威克(James Chadwick)也緊隨其後,都取得了決(jue) 定性進展。在天文學方麵,阿瑟·愛丁頓(Arthur Eddington)率領著名的西非海岸探險隊求證廣義(yi) 相對論,發現了質量光度關(guan) 係,甚至利用E=mc2 公式推斷了恒星內(nei) 能的來源,但對20世紀20年代中期出現的新量子力學卻幾乎一無所知。
換句話說,20世紀20年代中期的量子革命幾乎完全是發生在歐陸的現象,狄拉克是惟一的例外,因此他不得不獨自麵對英國的現行標準。在榮獲盧卡斯教授席位和諾貝爾獎之後,他可以說是身負和牛頓一樣的職責,本可以通過領導這場變革而躋身強勢地位。
喬(qiao) 治·巴切勒
然而,作為(wei) 一個(ge) 天生寡言少語的孤獨者,這個(ge) 角色完全不適合他。更糟糕的是,像愛因斯坦一樣,這位做出了根本性發現的超級天才可能會(hui) 對次要問題失去興(xing) 趣,而次要問題仍然是科學進步的主要內(nei) 容,這使得他和年輕一代關(guan) 係疏遠,完全孤立了起來。
因此,在很長一段時間裏,他與(yu) 應用數學和理論物理係的關(guan) 係都是尷尬而冷淡的,1959年喬(qiao) 治·巴切勒(George Batchelor)接任係主任之後,關(guan) 係更是惡化為(wei) 敵對狀態。這正是悲劇所在,也是瑪吉特對他評論的關(guan) 鍵。
他並不是唯一遭受如此諷刺命運的人。牛頓和劍橋也老死不相往來:在那裏度過了35年後,牛頓決(jue) 絕地去往倫(lun) 敦。狄拉克對劍橋確實有些依依不舍,但他和院係的關(guan) 係太過疏遠,以至於(yu) 20世紀60年代他幾乎沒在那裏待過。他在盧卡斯教席位置上工作了37年後搬到了佛羅裏達,這令他大大鬆了一口氣。他同意繼續保留在聖約翰學院(St. John's College)的研究員職位,但拒絕與(yu) 該係有任何進一步的聯係。
因此,“先知在家鄉(xiang) 不受歡迎”這句話同樣適用於(yu) 他們(men) 二人。然而,曆史的公正並沒有缺席:他們(men) 和麥克斯韋、達爾文、盧瑟福等人一樣,都在威斯敏斯特找到了屬於(yu) 自己的位置。
注:本文來自《科學文化評論》雜誌,原文標題為(wei) “靦腆少言天才的內(nei) 心生活論瑪吉特《狄拉克的悼詞》”,略有改動,圖片為(wei) 編者所加。
作者簡介
陳方正,1939 年生,重慶人,香港中文大學物理係名譽教授,香港中文大學中國文化研究所前所長,研究方向為(wei) 科學發展比較史等。
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