在科學史上,很少有一個方程能預測這麽多新奇的東西。“科學有一種迷人的魅力,”馬克·吐溫說,“根據零星的事實,增添一點猜想,竟能贏得那麽多收獲!”科學上沒有任何類似的東西能比狄拉克方程更正確了。
我認為,反物質的發現可能是本世紀物理學所有重大成果中最大的飛躍。
——沃納·海森堡(Werner Heisenberg)[25]
“你是怎麽找到狄拉克方程的,狄拉克教授?”
“我覺得它很美。”
——保羅·狄拉克(Paul Dirac)[26]
1932年8月2日,加利福尼亞州帕薩迪納
正電子(positron)的發現是一扇眺望新世界、新宇宙的窗戶。如果在英國的那個古怪家夥看到那張照片,應該立刻能意識到它的意義,但是遠在6000英裏(約9700千米)外的美國人看著照片隻覺得它非同尋常。這位年輕的美國人就是物理學家卡爾·安德森(Carl Anderson)。此刻,安德森正坐在加州理工學院古根海姆航空實驗室(Guggenheim Aeronautics Laboratory)三樓的辦公桌前,在看他經過堅持不懈、努力工作才得到的一張照片。安德森放下照片,開始寫論文。這篇論文不僅在未來讓他揚名立萬,還讓他成為有史以來最年輕的諾貝爾物理學獎得主之一。
這一切都要從羅伯特·密立根(Robert Millikan)開始講起。密立根是一位魅力非凡的物理學家。正是他的不懈努力,使帕薩迪納市的施羅普學院變成了後來世界聞名的加州理工學院,簡稱加州理工(Caltech)。讓密立根十分感興趣的是奧地利物理學家維克托·赫斯(Victor Hess)在熱氣球上做實驗時發現的神秘的輻射,這種輻射隨著海拔的升高而變得越來越強,這表明這些輻射並非來源於地麵,而是來源於太空。
1912年,赫斯發現這種輻射的時候,人們對輻射的認識都來自不穩定的元素或稱為放射性元素,如鈾、釷和鐳。這些元素的核心或原子核以阿爾法粒子(α粒子或氦核)、貝塔粒子(β粒子或電子)和伽馬射線(γ射線或高能光子)的形式發射出亞原子子彈。這三種類型的輻射在穿過空氣時,都會使原子電離並濺射出電子。這些電子可以用驗電器(electroscope)探測到,或使蓋革計數器發出哢哢聲。赫斯發現的宇宙射線(cosmic rays)——密立根在1925年發明的一個朗朗上口的名字——可產生酷似放射元素輻射時發生的電離現象。