量子大師狄拉克的創世觀

 

量子大師狄拉克的創世觀

02-27-2024

 

1927年10月的某一天, 比利時的首都布魯賽爾天氣晴朗, 一群物理屆高手被激請來參加第五屆索爾維會議 (Solvay Conference), 它是物理學史上水平最高的論談。會前合照的相片之中, 前後就有17位諾貝爾獎得主。

 

照片的正中央, 一位年輕人恭敬地站在愛因斯坦的身後, 他是狄拉克, 剛拿到劍橋大學理論物理博士。因在量子物理學领域裡有出色的研究成果, 这回也被邀請。

 

會議中, 最精彩的一幕是以愛因斯坦和波爾為首的兩大門派, 在量子物理理論的觀點上發生了十分激烈的爭論。

 

愛派大聲的喊說上帝是不擲骰的, 意思是你們主張量子世界的不確定性是一個笑話。但是波派也大聲的反駁說, 你們不能指導上帝該怎麼做啊! 意思是量子世界中存在我們人類根本無法探知的未知數。雙方爭得面紅耳赤不分勝負。我個人比較支持波派。

 

會後, 一群年輕人, 聚在附近咖啡廳裡继續聊着會議上精彩的話題。沒料到個性靦腆的狄拉克这時也開口說, 我覺得他們都不必提上帝, 因為很可能上帝根本不存在。

 

這時, 大家突然安靜下來, 都像怪物般瞪着他看。他继续說, 聖經在創世紀裡面寫, 光是從空虛混沌當中產生出來的。光怎麼能夠從空無一物的虚空當中產生出來呢? 實在很不合乎科學, 因此上帝可能不存在的。所有在場的人, 包括海森堡和泡利, 聽了後都哈哈大笑, 狄拉克滿臉羞紅了, 趕緊離去。

 

那時代大多數的科學家中, 許多都相信上帝的存在, 只是不信任當時的宗教。

 

狄拉克回家後一心想要用公式來證明上帝不存在。他回想聖經創世紀的第一句話是這樣寫的:「 起初神創造天地, 地是空虛混沌, 淵面黑暗, 神的靈運行在水面上, 神說要有光, 就有了光。」

 

他開始琢磨, 光的產生是需要能量的。虛空中沒有能量, 所以證明光不可能從虛空產生, 這樣就能間接地證明上帝不存在了。

 

於是他從自己最熟悉的微觀量子入手, 在辦公桌前不眠不休, 埋首鑽研。一年之後他居然推導出了解釋微觀量子的原子構造方程式。他很開心, 他終於找到了光的正確源頭。

 

於是在另一次會議上他得意洋洋地給所有的學者解釋自己的發現。他解釋原子的中心, 是原子核帶正電, 周圍負電荷的電子。他一面講一面突然覺得他的方程式有些奇怪, 其中竟然出現了帶負能量的(正)電子。按照自己以前的想法能量都應該是正的, 察覺不对後, 又回家想了很久。

 

他领悟到, 原來常說的真空並不是什麼都沒有, 而是像一個深不見底的大海。位於海平面的電子能量為零, 低於海平面的電子都帶有级别不同的負能量。整個海洋非常平靜沒有波瀾, 這就是真空。

 

這真空的海洋, 難道不正如聖經創世紀當中所講產生光線的虛空嗎? 他自己也十分震驚, 他要証明虛空當中沒有能量,但現在卻證實了虛空當中会有能量, 而且還是負能量。許多天後他證實了自己的公式沒有錯, 量子世界的確存在負能量的混沌虛空之中。

 

於是他重新構想光是怎麼來的。在虛空之中, 突然一股不知名的能量打擊在海洋上, 正好激發出一個普通(負)電子, 電子吸收能量之後, 立刻躍出海平面, 變成擁有正能量的(負)電子, 而在海洋原來的位置上, 就剩下另一半(正)電子, 不過這個電子和躍出海面跑掉的那個電子载然相反, 是帶着負能量的(正)電子。

 

正電子再次和普通負電子在海平面上相合, 就釋放出一道閃光, 這就是今天人們熟悉的伽馬射線 Gamma Ray.

 

因此, 這不知名的能量就是來自於上帝, 伽馬射線就是從虛空中誕生的第一道光。這能量源頭还是來自神, 若沒神, 就没能量, 也不會有光, 不会有宇宙。

 

許多年後, 才有人正式觀測到了正电子。於是物理学界揭开了反物質世界神秘面紗。直到1995年, 瑞士歐洲核子研究中心CERN物理學家們在高速粒子对撞機裡撞了第一個反物質的氫原子!

 

大家终於明白, 先前狄老大所說的反物質世界是真實存在的。因為反物質無法在我們這個世界裡「穩定的」存在, 一個反物質釋放的能量就相當於兩顆小男孩原子彈, 大約三萬多噸TNT的爆炸當量。為了保護現有宇宙, 神絕不会讓反物質到處亂竄, 否則这世界隨时都会崩潰毁滅。

 

最後本人認為狄老的思考方式也真是與衆不同, 神說有光就有了光, 但他老兄却非要想神施了能量在真空中, 從那如何產生出光。我想这就是科学大師求知的精神。