|
20世纪20年代中期，原子的奥秘以惊人的速度被揭露出来，引起了科学上一次又一次的革命。1897年，玛丽-居里研究从某些稀有金属里倾泻出来的奇怪射线，她称之为放射性。然后在1905年，爱因斯坦通过观察花粉在水中的运动证明了原子存在，并计算出原子的大小。 几年后，新西兰人欧内斯特-卢瑟福在曼切斯特做了一个揭示原子内部结构的实验。科学家们吃惊的发现，原子内部几乎是空的，一个问题随之而来：中空原子怎么能构造出我们周围的坚固世界呢？ 丹麦的一群具有革命精神的物理学家解答了这个问题。他们解释说，世界上所有原子运动所依据的原理和人类曾经见过的都迥然不同，这意味着原子，宇宙中组成物质的基本单元，是特立独行的，甚至超出了人类的理解范围。 之后有位科学家探索原子的心脏，原子核，他发现它迸发出强大的能量，这一发现让人类有能力毁灭整个地球。但是峰回路转，这项发现同样也导致人们认识到宇宙是如何被创造的。 尽管如此，探索变化多端的原子的旅程也才刚刚开始！ 1927年，一名在剑桥大学数学系就读的年轻男子，他害羞笨拙但才华出众，他的名字叫保罗-阿德里-莫里斯-狄拉克。公平地说，狄拉克并不是一个家喻户晓的名字，但是他应该是，他有这个资本。他曾经被其他物理学家评为英国史上第二伟大的物理学家，仅次于牛顿！ 他值得这样的嘉奖，他的工作想法大胆，思路开阔，他的头脑甚至超过原子物理中的所有先驱，让他们目瞪口呆。当爱因斯坦看到当时24岁的狄拉克写的论文时，他说：我跟不上狄拉克，这个天才和疯狂之间令人晕眩的道路上保持的平衡真是太可怕。 1927年，出于无人了解的原因，狄拉克给自己一项极其巨大的任务，统一一门学科，把零散的部件统合成漂亮的一体，把史上两个最艰难最反直观的思想统合起来。 首先，量子力学，就是那些描述了原子以及原子的组成部分的数学方程式，然后是爱因斯坦的狭义相对论，咋一看似乎风马牛不相及，因为它考虑更宏观的事物，例如时间与空间的本质，其中一个推论是，以光速运动时物体表现得相当不同。 你可能会问为什么要让这两种差异如此之大的理论调和。到了1920年代末期，量子力学方程式在对原子中的电子进行描述时，总是得到错误的答案，这是因为电子的运动速度非常快，但狄拉克的动机有美学的原因，他曾说过：物理学理论必须有数学之美，所以对他来说，量子力学和相对论不能调和不仅仅是用起来不方便，实际上就是丑陋不堪。 于是在1925年，狄拉克在剑桥大学开用运用他的头脑，一个甚至连爱因斯坦都难以跟上的头脑，他试图被物理学中两种新的思想联系在一起，去理解和统一那两种不同的理论成一副图景，一个单一的方程。 他孤军奋战研究这个问题，度过了三年困难重重的时光。然后，1928年初的一个傍晚，他获得了一个神奇的启示，量子力学和狭义相对论的方程在狄拉克的脑海里融合在一起，爱因斯坦的时空描述扭曲了原子的方程形式，它被扭曲成奇怪而奇妙的形状。然后，在他不可动摇的“自然法则必定优美”的信仰的指引下，狄拉克得出一个方程式，一个阐述原子内部原理的全新方程式。 别试图去理解这个方程，看着它并惊叹就够了。作为人类的成就，它可与贝多芬的第五交响曲或者物种起源相媲美，因为那些符号完美地解释了现实如何在一个基础水平上运作，这是大自然神秘法典的关键。用完美优雅的数学，狄拉克方程式描述了在任意速度下运动的原子，范围一直到光速。 那就是狄拉克原本的目的。但是当他更仔细地审视自己的方程时，他注意到它的某种惊人的革命性，他的方程式超出了他自己的意料。 本质上，狄拉克的方程式告诉他还有另一个我们未曾注意到的世界的存在，因为那个方程的答案并非只有一个，而是两个。第一个答案给出了我们所知的宇宙，由我们已熟知的原子构成的，第二个答案则给出了我们现在宇宙的一个镜像，由某些属性和我们的宇宙恰恰相反的原子构成，反物质！狄拉克方程预言了反物质的存在！ 狄拉克的理论似乎在说，对于我们所知世界的一切，每个原子，每个粒子，都存在一个对应的粒子，它们的质量相同，但属性却是相反的，正如镜子中的世界，由反物质构成的宇宙中看起来跟我们的世界别无二致！ |
|
|
