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应用数学家和物理学家 保罗.狄拉克
──诺贝尔物理英奖获得者

── 李学数 ──
一个物理定律必须具有数学美。
──狄拉克

科学所关注的只是可观察的事物。
──狄拉克

教训一、物理必须是优美的,如果方程式是复杂而不优美,很可能是不正确的。
教训二、不要说甚么东西是对的,除非你肯定那是对的。
教训三、在这世界上有许多好讲话的人,他们有时违背了教训二而忘记了教训一。
──狄拉克

上帝使用美丽的数学创造了世界。
──狄拉克

  有一次我到美国佛罗里州的 Boca Raton 开会,遇见了在那里大学执教的好朋友姚如雄(Paul Yiu) 教授,我们有许多相似的爱好:喜欢数论,代数,中国数学史,藏数学书,谈论数学和数学家的工作。

  有一次他开车和我去餐馆吃饭的途中,突然问我:“你最喜欢的数学家是那一些?”我回答:“当然第一个是欧拉(L. Euler),他是数学大师,我在成长过程中,曾从他的书中汲取许多宝贵的知识。”

  结果我发现他在读欧拉的拉丁文写的原始著作,而且那一年的夏天他还准备为中学数学教师开的暑期课以欧拉的一些工作为教材教他们学习欧拉。

  可是我没有告诉他还有两个人也是我最喜欢的数学家:一个曾是法国布巴基学派的领袖之一的哥罗廷格(Alexander Grothendieck) 教授(他是菲尔兹奖获得者),另一位是保罗.狄拉克(他是1933年贝尔物理奖的获得者)。

  事实上我少年时很喜欢物理,有两个人给予我很大的帮助:一个是我中学时的物里老师陈煜乐先生,另外一位是我的大学时的物理助教郭本源先生。陈煜乐先生希望我能走进物理的领域,给予我一些像哈地的原版数学书,很可惜我由于手脚笨拙不喜欢做物理实验,结果不去搞物理反而往数学去发展。

  通过陈煜乐先生的协助,我和郭本源助教生活在一起,他像兄长照顾我的生活和学习。郭本源在许多地方和保罗.狄拉克相似对真理的执着追求,对物质生活的低态处理,沉默寡言,可是在讲到爱因斯坦相对论和狄拉克的磁单极的工作时,能激发我的兴趣,把我引进了神奇的物理世界。

  今天我谈谈我所崇拜的物理学家和应用数学家狄拉克(1902-1984)。

狄拉克的童年少年

  狄拉克全名是保罗.阿典.莫理斯.狄拉克(PauI Adrien Mourlce Dirac),他发表论文时简写成 P.A.M. Dirac,有很长时间人们不知道P.A.M. 是甚么意思,人们给予各种不同的猜测。

  他的祖先是法国人,住在狄拉克村,在拿破仑战争时逃避战祸,移民到到瑞士的日内瓦。狄拉克的父亲查理斯(Charles Adrien Ladislas Dirac) 生于瑞士的法语区,二十岁时反抗家庭,离家到日内瓦大学读书,1890年来英国靠教法文为生,以后到毕斯多(Bristol) 技术学院当教师,1899年与一个船长的女儿结婚,生下二男一女。保罗.狄拉克排行第二,底下有一个小他四岁的妹妹,上面有一个大他两岁的哥哥。狄拉克是生于1902年8月8日。

  作为一个外国人,他的父亲没有融入英国人圈子,他住在英国二十九年之后才归化成英国人,而他的孩子生后都注册为瑞士人,保罗.狄拉克一直到十七岁时才正式归化成为英国人。

  他的父亲年青时因为反对家庭压迫,离家出走,而成为父亲之后却相当专制,对太太和孩子管得很严,他要求在餐桌上只能讲法文,而太太不会说法文,于是不能上桌,而孩子只能用法文交谈。

  这造成了小狄拉克不要开口讲话,免得“言多必失”被父亲责骂。这样的习惯养成,以后他可以不开口讲话他就不讲,给人孤僻的感觉。

  他少时已阅读许多书籍,是个心智早熟的孩子,可是并没有显示甚么天才神童的特征。

  高中毕业之后,他去毕斯多大学(University of Bristol) 念电机系,在19岁时获得电机的学士学位。然后他又在毕斯多大学念了两年数学。

  以后他进入剑桥大学的圣约翰学院(St. John's College) 作为数学研究生。在1926年二十四岁时获得博士学位。第二年成为圣约翰学院的院士(Fellow),六年后变成鼎鼎有名的“卢卡斯数学教授”。

量子电动力学的创始人之一

  在1925-1928年间,一批欧洲年青的物理学家建立了量子力学,狄拉克是其中之一的创立者。

  1925-26年海森堡(Werner Karl Heisenberg, 1901.12.5-1976.2.1) 发起试图解开原子结构秘密,必须只考虑可观察的数量,经波恩和约旦的协助,想法推出量子力学的数学结构。量子力学把古典物理的基础动摇,它是建立原子和粒子,场及作用,化学和分子生物学的现代理论。

  海森堡在1924年出版的《物理学及其他》写道:“相信应该不考虑原子里有电子轨道的问题,而应该只用和谱线强度相联系的频率和引振幅来处理,作为轨道的十全十美的代替。这两种量人们能直接观测,正合乎拉博特说:‘试图解开原子迷,物理学家必须只考虑可观测的数量。’”

  “……波尔的教导,这一过程(指从一状态跳跃到另一状态的过程) 不能用传统的概念来描写,也是说不能作为时间和空间上的过程描写。”

  “……可以肯定的是,我们必须离开在时间和空间上的客观过程这慨念。”

  二十三岁的狄拉克是这场近代物理革命的领导者。在他二十五岁时发现狄拉克方程,非常精确地描述电子的行为,这工作导致1993年诺贝尔物理奖颁给他。波恩在1956年写的《我这一代的物理学》里说:“我们必须坚持认为矩阵理论,狄拉克的非可换代数,薛定谔偏微方程,这些不同的表达是在数学上彼此等效的,合在一起形成一个单一的理论。”

  他三十岁被任命为剑桥大学的“卢卡斯教授”这是应用数学教授,在两百年前大物理学家及数学家牛顿(Sir Isaac Newton 1643-1727) 也是具有“卢卡斯教授”衔头。

  他留在剑桥一直到六十七岁退休为止。然后迁居到美国。后来为了要居住靠近女儿的家,他变成佛罗里达州立大学(在 Tellahassee) 的物理教授,一九八四年十月二十日以八十四的高龄去世。

  1945-52年他在剑桥大学开“量子力学”的课。他那时的声望如日中天,不止一些政府职员、战后退伍兵士、海外回国的学生,数学、物理、生物、化学系的学生,甚至哲学系的学生都跑来上课。

  狄拉克进入课室,看到挤满学生有些惊讶,就说:“这是谈量子力学的课。”他以为大部分的学生进错课室,听到他这么说就会离开。

  可是没有一个学生走出课室,于是他再大声地说一遍:“这是量子力学的课。”

  没有人走开,于是他就上课。

  有人问一个上课的学生:“你明白狄拉克教授写在黑板上的东西吗?”

  这学生回答:“不!”

  “那么你为甚么从不间断地上他的课?”

  “我只知道一部分,大多数的数学语言我是不明白。然而,我想我有一天可以对人说我是上狄拉克的量子力学的学生之一。”

  杨振宁在1991年发表《对称的物理学》一文,提到他对狄拉克的看法:“在量子物理学中,对称概念的存在,我曾把狄拉克这一大胆的、独创性的预言比之为负数的首次引入,负数的引入扩大并改善了我们对于整数的理解,它为整个数学奠定了基础,狄拉克的预言扩大了我们对于场论的理解,奠定了量子电动场论的基础。”

  这是非常形像地描绘狄拉克的成就。

  在他去世十周年,国际物理学家举行了一场纪念他的会议。现任剑桥大学卢卡斯教授的史蒂芬.霍金(Stephen Hawking ──研究宇宙创造和黑洞的权威) 说:“如果狄拉克把他的方程式专刊,他将会是世界上最富有的人之一。每一架电视和电脑要付给他版税,积少成多富可敌国。”他的发现在医药上像质子扫描器,科幻小说《宇天旅行》(Star Trek) 都有影响。

沉默寡言的科学家

  狄拉克是以他的沉默寡言而出名,他的太太的弟弟尤金.维格纳(Eugene Wigner 1902-1995) 是一个物理学家,也获得诺贝尔奖。有一次和他及另外一个物理学家共进早餐,维格纳和狄拉克的朋友为一个物理问题争论得很热烈,狄拉克从头到尾不置一词,没有表示任何意见。

  早餐完后,维格纳性急地问:“保罗,我们想听你的看法,为甚么你不说话?”

  狄拉克冷冷地说:“往往想讲话的人比想听的人还多。”他讲完仍保持沉默。

  有一位和狄拉克在剑桥大学同事多年的物理学家说如果要和狄拉克讨论问题,最好是把问题直接了当地提出,不要有枝枝节节的废话,而狄拉克通常是会 看天花板五分钟,然后转看窗口五分钟,回答是:“是”或“不是”,非常简捷。

  曾当爱因斯坦的助手的波兰物理学家英费尔德(Leopold Infeld, 1898.8.20-1968.1.15),1933年来剑桥大学作研究,狄拉克的导师建议英费尔德去和狄拉克作“正电子”的研究。于是英费尔德去敲在约翰学院狄拉克的办公室。

  狄拉克微笑地开门,请他坐下,一语不言地看他。英费尔德用结结巴巴的英文表示自己的英文不是太流利,他想这样狄拉克会开始讲话了。

  可是狄拉克仍微笑不语地看着他,令英费尔德很尴尬,于是就直接地说:“我想作正电子的研究,你不会反对和我合作罢?”狄拉克回答:“不!”就没有再讲话。

  英费尔德提出一个问题,拿起笔要写一个公式。狄拉克就拿一张纸给他,可是英费尔德的墨水笔却没有墨水了,狄拉克沉默地把自己的笔传给他。

  英费尔德写了公式,问狄拉克的意见。狄拉克只讲一个只有五个字的英文句子。英费尔德后来花了两天时间思考才明白这句子的意义。

  最后英费尔德想要告辞,就问:“如果我研究有困难,你不介意我再麻烦你罢!”

  狄拉克说:“不!”

  英费尔德心里十分的惊奇和消沉,怎么这个人那么的难以沟通。狄拉克的导师安慰英费尔德说狄拉克是这个样子,对人还是很真诚的,不要被表面的冷漠吓坏了。

  在1950年,狄拉克的一个研究生迪尼斯.谢亚马(Dennis Sciama) 兴冲冲地敲狄拉克的办公室门。

  一见到开门的指导教授,谢亚马就说:“狄拉克教授,我想到一个把星球的形成和宇宙问题联系方法,我能告诉你我的想法吗?”

  狄拉克当时要考虑一些问题,于是就对他说:“不!”,整个谈话就结束了。

  海森堡(W.K. Heisenberg) 有一次和狄拉克同乘一只轮船由美国到日本去,海森堡喜欢社交生活,每晚都会和不同的异性跳舞。狄拉克却只是孤单坐在那里看人跳舞。

  有一次海森堡跳完舞就跑来坐在狄拉克的身旁。狄拉克就问:“海森堡,为甚么你跳舞?”

  海森堡说:“噢!当这里有许多好姑娘,跳舞令人愉快的!”

  狄拉克思索了差不多五分钟后,就问:“海森堡,你怎能预先知道这些姑娘是好的呢?”

  有一次一位法国物理学家到狄拉克家里讨论物理问题,他的英文讲得不好,用一半法文,一半烂英文,费尽九牛二虎之力想要表达自己,狄拉克静静地听却没有甚么表示。

  过了一段时间,狄拉克的妹妹进入房间,用法文和哥哥交谈。这访客发现狄拉克用很流利及正确的法文与妹妹交谈,大吃一惊,原来从小到大,狄拉克的父亲要他们在家里讲法文,长大之后,兄妹的交谈都是用法文。

  这访客很生气地说:“为甚么你不告诉我你会讲法文?你害我花了许多力气用英文和你交谈。”

  狄拉克简短地说:“你从来没有问我。”

  1930年泡利(W. Pauli, 1900.4.25-1958.12.15) 提出存在中微子的基本粒子假说:“原子核除了质子和电子外,还存在一种自旋为1/2的电中性粒子。”他与哥伦比亚大学的拉比(I.I. Rabi) 交谈,还认为:“我认为我比狄拉克聪明,我不认为我将发表它。”1940年中国科学家王淦昌提出检验存在的方法,一直到1952年实验才证实中微子的存在。

  泡利有一次和狄拉克乘火车,火车在原野奔驰了一个小时,狄拉克完全没有开口,泡利为了打破沉默于是指着窗外出现的一群羊。

  “看来,这群羊刚被剪下毛。”

  狄拉克注视窗外,然后迟缓地回答:“……最少从我们这一边看是这样子的。”

  有一次一个外国的访问学者拜访狄托克之后和他一起在学院共进晚餐。

  访客为了打破沉默,就对身旁的狄拉克说:“今天外面风很大。”

  狄拉克听他这么说之后,就站起来走开。

  访客想:“糟了,我这样谈天气的话,一定令他觉得无聊,他跑走了。”

  只见狄拉克打开门,把头伸出去,过一回转身回来,坐回他的椅子,说:“是的!”原来他为了验证这话是否正确,在观察之后才说出自己的看法。

  他就是那种“没有调查就没有发言权”的信服者。

生活非常朴实就像苦行僧

  狄拉克一生把物质享受放在一边,而注重学术的追求,他不喝酒,不抽烟。他只喝水,而且数量很多,他并不考虑舒适的生活物质享受。

  有一个学生在1931年写信给父母说:“狄拉克像是喜欢甘地的思想。他对寒冷、不舒适、食物都不在意。我们从伦敦的皇家学会回来,我请他吃晚餐。这是一餐蛮好的晚餐,可是我想如果我只给他一碗汤,他也不会介意。他去哥本哈根是走北海的路途,他说他想要治自己的晕船毛病。他不会假装思考他没有真正考虑的问题。在伽利略的那个年代他会是一个心满意足的殉难者。

  他几次到苏联,那里的生活并不舒服,物质也缺乏,可是他却能容忍这些不方便,目的是去探望他的好朋友。甚至在离开前把他的皮大衣留下来给他的朋友,使朋有对他无私的爱护非常感动。

  波尔(Niels Henrik David Bohr, 1885.10.7-1962.11.18) 丹麦物理学家。他通过引入量子化条件,提出了波尔模型来解释氢原子光谱。他提出互补原理和哥本哈根诠释来解释量子力学,对二十世纪物理学的发展有深远的影响。

  波尔说:“在所有的物理学家中,狄拉克是有最纯洁的灵魂。”

  第一个回教徒获得诺贝尔奖的是阿都.萨拉姆(Abdul Salam, 1926-1996)。萨拉姆是巴基斯坦著名的理论物理学家,1979年获诺贝尔物理学奖金。萨拉姆是狄拉克在剑桥大学教过的学生,他后来成为意大利 Trieste 的理论物理国际中心(International Centre for Theoretical Physics) 的主任。他把他在1979年得的诺贝尔奖金全部捐给该中心。

  在狄拉克去世之后,萨拉姆谈他和狄拉克的一次交谈。他问狄拉克甚么东西他认为是他在物理上最大的贡献?

  他说:“是布松括号(Poisson bracket)。”

  布松(Simeon Denis Poisson 1781-1840) 是法国数学家,他利用数学工具在力学上有很大的贡献,现在以他的名字命名的有布松积分,布松方程式,布松常数等等。

  萨拉姆很惊奇狄拉克这么说,请他详细解释,因为他以为他会讲那是他的电子方程。

  狄拉克说他很长时间寻找量子力学上类似布松括号的东西。有一个星期日他发现如果两个非可换的运算子A和B,取它们的乘积AB,BA的差,即AB - BA 这个新的运算子具有古典的布松刮号的许多性质。

  可是他手头没有任何力学的书籍可以参考,他只好耐心地等到星期一大学图书馆开门,他去查书是否他的表达式满足所有的量子布松括号所具有条件。

  有长时间狄拉克为他自己的发现欣喜若狂。可是后来他发现哈密顿已在上个世纪发表的一篇论文的附注里提过了同样的发现。

  有一次萨拉姆在狄拉克面前批评爱丁顿(Eddington) 写的《基本理论》(Fundamental Theory) 一书。萨拉姆说他相信如果爱丁顿不是剑桥大学的教授,没有人会出版该书。

  狄拉克沉默不语,过了一段时间他说一句简短的话:“不应该对一个人最差的工作来评价他,而是以他最好的工作来论断。”

  萨拉姆说这是对他最好的教育。

  狄拉克不像一般人喜欢说人家的短道自己的长。

  当瑞典皇家科学院宣布狄拉克与薛定谔是一九三三年诺贝尔奖的共同获得者。他却对卢瑟福教授(也是诺贝尔物理奖获得者,他的学生和助手共有八人获得诺贝尔物理奖) 说:他不想出名,他想拒绝这个荣誉,那时他才三十一岁。

  可是卢瑟福教授对他说:“不可以这样做,如果你做这蠢事,你会更出名,人家更要来麻烦你。”

  以后他被推选为皇家学会会员消息公布当天,他躲进动物园,不让记者来采访他。

  有一次狄拉克和他的一个研究生霍姆(H.R. Hulme) 乘火车从剑桥到伦敦参加一个会议,在回来途中狄拉克发现有东西在霍姆的衣袋作响。

  霍姆解释他要吃一些药剂,从剑桥出发他带了满满一瓶,所以药瓶没有声音,等到伦敦后,他吃掉一些,因此现在在火车行驶时,药剂和药瓶碰撞就会发出声音。

  狄拉克沉默的思考一会,然后就说:“我想这药瓶发出的声音最大的时候是整个容量是一半。”

  有一天他的学生去办公室找他,惊奇地发现他桌子上有一块马蹄铁。他的学生就好奇地问:“狄拉克博士,你真的相信马蹄铁会给你带来好运?”

  狄拉克简短地回答:“我明白这块东西会给你带好运,不管你相信或者不相信。”

在美国定居

  从1968-1972年他作为理论研究中心(Center for Theorectical Studies) 的研究员定居在美国的佛罗里达州。

  这个时期是美国学生运动风起云涌,黑人民权运动蓬勃发展的时期。他所在的迈阿密大学,时常有学生抗议及示威的活动,狄拉克有几次站在学生的集会听学生演讲。

  1970年5月发生了俄亥俄州的肯德州立大学的学生被美国国家卫警(National Guards) 枪杀的事件。两天之后在迈阿密大学有七千五百名学生集会抗 议这悲惨事件的发生。

  当时校方代表亨利.金.史坦福教授准备和学生对话,他见到狄拉克从集会群众中走出来,问他:“你怕不怕?”

  史坦福教授说:“不怕。”

  狄拉克说:“告诉他们你的想法,并听他们所说的话。”

  狄拉克是同情这些悲愤的学生,希望当局能和学生沟通,要史坦福教授听年青人的话,这使史坦福教授留下深刻的印象。

  狄拉克在美国年纪已大,可是仍像年青人一样工作,他爱走路,时常从住的地方走5哩的路到工作的办公室,而且佛罗里达的气候温暖舒适,他常常在室外游泳。

  他偶而也会和朋友去电影院看电影,有一次他和一位同事去电影院看《瑞士罗宾逊家庭》一部讲一个瑞士家庭旅行发生意外流落荒岛自立更生的故事,出乎意料地整个戏院只有他们两个成人其余都是小孩子儿童在观看。

  狄拉克年轻时发现的波方程式,把特殊相对论引进薛丁谔方程。如果以数学观点来看,相对论和量子力学不但不同而且是互相排斥的。可是狄拉克却天才地“矛盾统一”把它们有机地结合在一起。

  他是科学史上的巨人和爱因斯坦同样受人敬重,可是他却终生虚怀若谷,对年青的科学家是相当的提拔和照顾。

  他的公式就像爱因斯坦的 E=mc2 那样,改变了二十世纪及以后人们的生活。

  他一生是害羞不要出名。在他1984午10月20日因长期老病去世之后,他所在的大学把图书馆命名为“狄拉克图书馆”来纪念他。

  英国威士敏斯德寺立了一个刻有他的狄拉克公式的碑来纪念他。

  他曾被选为罗马天主教廷的教皇科学院的成员,他说他同意教皇约翰保罗二世的看法:宗教和科学并不矛盾。他在去世前一年在一次记者访谈他说:“宗教和科学是真理之后的探索者。”

  他在美国时提出了黑洞会随时间的消逝而逐渐减弱的理论。有人问他为甚么会这样,他问答:“为甚么?因为上帝就是这样做的。”

  他死时仍然是英国公民。

狄拉克的劝告

  狄拉克有时的讲话是相当富有幽默性,我这里举一个例子:

  “教训一、物理必须是优美的,如果方程式是复杂而不优美,很可能是不正确的。

  教训二、不要说甚么东西是对的,除非你肯定那是对的。

  教训三、在这世界上有许多好讲话的人,他们有时违背了教训二而忘记了教训一。”

  在莫斯科大学物理系有一个传统,凡是访问该系的著名物理学家被邀请在一个黑板上写他认为重要的格言和话,这字迹将保留不擦掉。

  1956年狄拉克去那里访问,就在黑板上写了:“一个物理定律必须具有数学美。”

  费曼.戴森(Freeman Dyson, 1923-) 出生于英国,是优秀的理论物理学者,1947年至美国康乃尔大学研究,1951年正式定居美国,1953年成为普林斯顿高等研究物理学教授至今。他说:“狄拉克是勇敢的。他对数学美的直接引导他成功地得到三个基本发现;第一个是一般抽象表达量子力学;第二个是正确的以量子描述电子──磁辐射遇程;第三个是电子的狄拉克方程。

  在每个发现他不单得到新的物理定律,而且是新的对自然的数学描述。而每次实验都证明他是正确的。”

  狄拉克70岁时在美国迈阿密大学以“基本信仰和基础研究”的题目演讲。

  他说:“有一种很明显的方法得到新理论,接近实验结果,关注所有实验者的最新消息,然后建立理论来描述。这是一个相当直接的方法,有许多物理学家沿着这个道路,像老鼠赛跑,互相竞争。当然这需要相当聪明的老鼠来参与。我不想谈这种方法。

  另外一种方法是理论物理学家可能工作的,虽然是较慢,可是更稳重及得到更深入的结果。

  它并不依靠实验工作,它是包含一些基本信仰及尝试将它编到一个理论。

  为甚么我们要有基本信仰呢?我想没法子解释。我是觉得自然是构成一种方式而使到我们有一种想法就像宗教的信仰。人们感到事物必需这样发生而发明数学理论来结合基本信仰。”

  狄拉克指许多伟大理论物理学家,特别是牛顿及爱因斯坦,他们是从“上到下”(top-down) 的方式工作,由基本信仰推导出一些大自然的定律,而不是由实验的结果引导出定律。狄拉克他本身也是这个例子。

  他自己曾经这样自述:“我早期的工作是受波尔轨道的影响,我的基本信念是按波尔轨道可以提供了解原子事件的线索。可是这是一个错误的想法……我发观我的基本想法不对,我必需另外有新的想法。

  我必需有新的更一般的工作基础,而我能想出的更可靠的基础,只有足够的一般性而使我不再走到错误,尝试建立一个有数学美的原理:我们可能不知道这方程的物理,可是具有极大的数学美。

  我们必须强调这种数学美,这是方程式所唯一有的特色,而我们有信心及强调这种美。

  人们怎么将基本的检定的美来替代物理理论的正确性?明显地美是依据人们的文化及教养像一些绘画、文学、诗歌等等。可是数学的美却是另外一种情况。我要说的是一个完全不会超越那些个人的因素,它是在全世界以及任何时期都是一样,这就是我想告诉你们的。

  事实上,我们可以对这种情况强烈地感到当实验的结果和人们的想法不一致,人们可以预测这实验的结果是错误的,以后的实验可以改正,当然人们不该对这种情形固执,可是有时我们还需要勇敢。”

  他在1980年写的《为甚么我们相信爱因斯坦的理论》,狄拉克表示相信广义相对论,并不是因为明显的实验证明,而是“由于整个的理论非常的漂亮,这是我感到真正相信它的理由。”

  狄拉克不单对微观世界的粒子感兴趣,他对宇宙的起源也有兴趣。

  他提出的反物质的存在,已由许多物理学家发现及丁肇中等人在实验室找到。他另外一个预测“磁单极”(Magnetic monopoles) 的存在,是一个数学上神奇的预测,人们花很长的时间寻索宇宙深处,就会发现他所预言的东西。

最后的一点看法

  我想我谈狄拉克的事迹和故事可以告一个段落。他用数学工具探索物质世界的神奇,向世人揭示了宏观世界及微观世界的奥妙,他被英国广播公司列为近世的十大数学家。

  狄拉克是理论物理学家,许多人会觉得奇怪单单靠演算纸上谈兵就能得到不得了的成果。在1986年中杨振宁在北京中国科技大学演讲指出:“很多学生在学习中形成一种印象,以为物理学就是一些演算,演算是物理学的一部分,但不是最重要的一部分,物理学最重要的部分是与现象有关的,绝大部分物理学是从现象中出来的。

  现象是物理学的根源。一个人不与现象接触不一定不能做重要的工作,但是他容易误入形式主义的歧途:他对物理学的了解不会切中要害的。我所认识的重要的物理学家都很重视实际的物理现象。

  ……基本理论物理是建立在粒子物理上的。粒子物理实验所需经费越来越大,今后三十年它不可避免地要走下坡路。在实验愈来愈少的情况下,做理论的人很多,其中有很多聪明人,这样,愈来愈数学化的倾向是不可避免的,现在基本理论物理非常数学化。”

  现代物理理论有所谓“超弦理论”用量子几何中的“弦”的概念来代替点状子的概念,许多年青人往这方向去钻研,认为可以创造一片新天地。杨振宁曾劝中国的年青人不要跟潮流去钻研这个看来美丽的理论,而没有实验为基础的东西。

  我想引狄拉克在他1947年写的《量子力学原理》的几句话作为结束:

  “……科学所关注的只是可观察的事物。

  ……只是关于实验结果的问题才有真实意义,理论物理学必须考虑的只是这种问题。

  ……物理科学的主要目的不在于提供图景,而在于作出支配着各个现象的定律的表述以及应用这些定律去发现新的现象。”

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2008年5月8日首版 Created on May 8, 2008
2008年5月8日改版 Last updated on May 8, 2008