他是20世纪最具天才且最有影响的物理学家之一，他对量子理论的贡献掀起了物理学革命。23岁即跻身于量子力学创始人行列，30岁成为继牛顿以来剑桥大学最年轻的卢卡斯数学教授，31岁因在量子理论方面的成就获得诺贝尔物理学奖。

《量子怪杰(保罗·狄拉克传)》作者格雷姆·法米罗不仅记录了狄拉克的求学与科研经历，也追述了他与众多世界顶级学者的往来，堪称一部20世纪量子科学发展简史，也贯穿着不同历史事件与科学研究的相互作用以及科学家们的旷世情怀。

格雷姆·法米罗编著的《量子怪杰(保罗·狄拉克传)》是与牛顿、爱因斯坦比肩的诺贝尔物理学奖得主、量子物理创始人之一保罗·狄拉克的权威传记。

保罗·狄拉克是20世纪物理学界最具天赋且最有影响力的理论物理学家之一，他对人类的贡献堪比牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦。本书不仅记录了狄拉克的求学与科研经历，也追述了他与众多世界顶级学者的往来，堪称一部20世纪量子科学发展简史，也贯穿着不同历史事件与科学研究的相互作用以及科学家们的旷世情怀。同时，本书也着重展现了狄拉克鲜为人知的心路细节：他具有严重的自闭型人格特征，哥哥自杀、父亲古怪、母亲纠结；他似一个降落凡间的外星人，在物理学和数学的世界里踽踽独行。狄拉克的生平纵穿两次世界大战、横跨欧美两大科技文明的土地，而最终通过对他大脑的仔细品读，读者可以窥探最子世界特别是弦论的堂奥并可能打通整个最子理论的来龙去脉。

第一章 至1914年8月

第二章 1914年8月至1918年11月

第三章 1918年11月至1921年夏

第四章 1921年9月至1923年9月

第五章 1923年10月至1924年11月

第六章 1924年12月至1925年11月

第七章 1925年12月至1926年9月

第八章 1926年9月至1927年1月

第九章 1927年1月至1927年春

第十章 1927年春至1927年10月

第十一章 1927年11月至1928年春

第十二章 1928年4月至1929年3月

第十三章 1929年4月至1929年12月

第十四章 1930年1月至1930年12月

第十五章 1931年春至1932年3月

第十六章 1932年4月至1932年12月

第十七章 1933年1月至1933年11月

第十八章 1933年12月

第十九章 1934年1月至：1935年春

第二十章 1935年春至1936年12月

第二十一章 1936年1月至1939年夏

第二十二章 1939年秋至1941年12月

第二十三章 1942年1月1946年8月

第二十四章 1946年9月至1950年

第二十五章 1950年至1957年

第二十六章 1958年至1962年

第二十七章 1963年至1971年1月

第二十八章 1971年2月至1982年9月

第二十九章 1982年秋至2002年7月

第三十章 狄拉克的大脑和性格

第三十一章 留给人类的宝贵财富

注释

译者后记

如果在狄拉克众多的工作申请中，有一个雇主肯为他提供一个职位，比如是在迅速发展的航空业领域，那将会如何？航空界得到这样一位人才就能抵消物理界的损失吗？由于数学家罗纳德·哈塞巧妙地引导狄拉克将事业从工程转向科学才引发了这些虚拟的历史问题。事物很容易朝着不同的方向发展。1921年9月，当狄拉克无所事事地在寻找工作的时候，大卫·罗伯森向他建议，与其无所事事，不如来做一个电气工程的实验项目。狄拉克尝试着做了一些实验，但是几个星期后，哈塞就把他劝说回到了数学系的课堂，哈塞还安排他免费学习以获取数学学位并免去了他第一学年的学分，这样他可以在两年内完成学业以获取数学学位。

狄拉克数学系的同学都为他的准时所震惊。每天的第一节课在9点开始，他总是第一个到教室，静静地在第一排找个位子坐下，旁若无人。他只有在别人主动同他说话的时候才开口，而且说话时口齿清晰，实事求是，不掺杂一丝情感。据有个同学回忆，班上没有人知道这个新来的“高个子、面色苍白的年轻人”是谁，或者也没人太关注他，直到圣诞节考试的成绩出来后，那个名叫“P.A.M.狄拉克”的新生成绩名列全班第一。

一些学生决定去调查一下他们这位神秘的同学。结果他们吃惊地发现，他虽然比班上所有同学的年龄都小一岁半，但他已经获得了一个工程学学位了。他的一个特点是，尽管他异乎寻常地沉默，但当他发现一个严肃的科学错误时，也会变得激动起来。曾经发生过这样一件事，有次老师在两块半的黑板上写满了符号，几乎所有的学生都在狂抄笔记试图跟上老师的节奏，这时老师发现自己写下的公式里有个错误，他离开黑板转向狄拉克说：“我这里犯了个错误，你能把它找出来吗？”狄拉克找出了错误并且对如何纠正错误作出了说明，之后老师向他致谢并继续讲课。

在狄拉克转入数学系的第一学年里，他学习的是纯数学——那是数学体系的一个分支，所研究的与应用无关——应用数学是用来解决实际问题的。他的一位老师叫彼得·弗雷泽(Peter Fraser)，是一位来自苏格兰高地的农夫的儿子，一个除了思考数学的更高真理的同时还会把大部分时间都用于幻想和浪迹乡间的单身汉。他不做原创性研究，也从不写研究论文，但他将他全部的智力能量都投入他的教学当中。狄拉克认为费雷泽是他所遇见的最好的老师。

每周一、三、五的早上快到9点的时候，狄拉克已经坐在他的座位上等待费雷泽来上课。费雷泽教授的是特殊类型的数学，被称为投影几何。这门功课在很大程度上是法国人的发明，源于透视、阴影和机械制图。这门学科的创建者是加斯帕德·蒙日(Gaspard Monge)，作为一位制图员和数学家，蒙日喜欢用几何思维而不是复杂的代数解决数学问题。1795年，蒙日创立了画法几何，狄拉克在主教路学校的机械制图课上就是首先运用画法几何从3个正交点上表现物体的。后来，让一维克多·彭色列(Jean-Victor Poncelet)，这个拿破仑军队里的一位工程师，于1812年在俄国当战俘被囚禁期间，在蒙日理念的基础上制订了投影几何的规则。他的理念及其意义成为了狄拉克对数学的毕生挚爱。

对于大多数学生来说，当他们接触投影几何时，会发现投影几何是数学体系当中一个不同寻常的分支，因为它很考验学生的视觉能力，而与复杂的数学公式无关。在投影几何中重要的不是“两点间距”这样熟悉的概念，而是在不同平面上的不同线上的各个点之间的关系。投影几何技术解决问题的速度远远超过代数的方法，狄拉克对此非常感兴趣。例如，这些技术能使几何学家从关于点的定理中推导出关于线的定理，反过来也是一样——狄拉克40年后强调说：“我对此真的很着迷”。对于他这样一位很容易受影响的青年数学家来说，这是用推理来探究空间的有力实证。P43-45

父母的冷酷和自私一般不会对他们自身造成不艮后果，但可能会便孩子的生活在很多年里都被阴霾笼罩。

——塞缪尔·巴特勒，《众生之道》，1903年

几个月来，他每隔几个星期就要被送到医院接受维生素静脉注射，但是医生们仍然搞不清楚他的消化功能为什么这么弱。一杯掺有盐酸的橙汁竟然解答了这个问题：几分钟后他们发现他的消化问题是由一种慢性胃酸缺乏症造成的。橙汁试验后，医生又对他胃里的化学成分进行了化验，化验结果证实了对他胃里分泌的胃酸太少的推断。每餐饭后一片药这样简单的处方解决了困扰他将近80年的消化问题。他的朋友科特·侯弗(Kurt Hofer)建议做这个化验并作出了正确的诊断，由此他勉强地成为了科学史上最受人尊敬也是最神奇的人物之一——保罗·狄拉克的健康顾问。

侯弗和狄拉克如果不是同为佛罗里达州立大学的同事，他们应该没有什么交集。侯弗，40出头的年纪，是一位重要的细胞生物学家，活泼且健谈，逢人便讲他早年间家住在奥地利山里的农村生活以及他做过《音乐之声》剧组高薪聘请的临时演员的辉煌电影经历。当他讲这些经历时，两眼放光，他那口音厚重的声音抑扬顿挫以强调不同的语气，他的双手会在空中不停地上下挥舞或是紧握，好像在揉一个面团。

即便在这么个活宝面前，狄拉克的反应也是沉默。他只有在被一直追问时才开口说话，或是发表议论，当然这种情形更加少见。他喜欢说的一句话是：“喜欢说的人总比喜欢听的人多。”

狄拉克是量子力学卓越的先驱者之一。量子力学是关于原子、分子以及它们的组成要素的现代理论。

量子力学推翻了几个世纪以来人们对宇宙的认识以及对现实的本质所持的固有概念，可以说是20世纪最具革命性的科学突破。

该理论也被证实具有广泛的应用价值：它支撑着整个现代微电子学说。许多基本的问题，诸如，为什么电线容易传导电流，而木头则不行？长久以来，此类问题的答案都是草率而又直接的，而量子理论对此类问题给出了正确的答案。然而，当谈论起量子力学在实践领域和哲学领域的重要性时，狄拉克会变得目光呆滞，因为他只关心寻求一种基本的法则以描述编织宇宙最基本的纹路。他坚信这些法则都可被书写成为优美的数学方程，他曾经一反常规，在没有经过论证的情况下冒险提出“上帝是一个相当高明的数学家”。

科特·侯弗的志向远不如狄拉克远大。侯弗的声誉来自于他对癌症和放射的研究。他认真仔细地进行实验，然后试图找出一些理论来解释实验得出的结果。这是一种传统的，源自英国自然学家查尔斯·达尔文的自下而上的研究方法。达尔文认为他自己的头脑“就是一部碾碎机，剖析世间万物以找出普适的法则”。狄拉克则正相反，他的思维方式是典型的自上而下型，他将他的头脑视作为解释实验过程中所观察到的现象提供理论依据的工具。狄拉克最伟大的成就之一就是运用这种方法将两个看似毫无关联的理论：量子力学和爱因斯坦的相对论相结合，用精美的数学方程来描述电子。此后不久，在没有任何实验线索的提示下，他运用他的数学方程预测了反物质的存在。反物质在过去不为人知，反粒子和与它相对应的粒子有相同的质量，相反的电荷。这一预测的成功被一致认为是理论物理最杰出的成就。今天，根据宇宙学家关于早期宇宙的标准理论——在宇宙大爆炸开始时产生的物质一半是由反物质构成。而这一理论是经过丰富的观察证据所论证的。从这个角度看，狄拉克是窥探早期宇宙的第一人，而他有如此成就完全是通过理性的力量。

侯弗喜欢将狄拉克与达尔文作比较：他们同是英国人，同是公众眼中的怪人，也同是改变科学家思考宇宙方式的人。10年前，侯弗听到一个令他吃惊的消息：狄拉克准备离开剑桥大学物理系这个世界领先的研究机构，而接受了佛罗里达州立大学提供的职位，该校的物理系在全美仅排名第83位。当任命他的可能性被首次讨论时，教授当中就有人抱怨说：为一个老人提供一个职位不是明智之举。反对之声止于员工大会上系主任的发言，他说：“物理系拥有狄拉克就如同英国文学系聘请了莎士比亚。”。

大约从1978年开始，侯弗和他的妻子差不多每个周五的下午都去拜访狄拉克夫妇并与他们待上几个小时，作为一周工作后的消遣。侯弗会在4点半从位于校园附近的塔拉哈西的家出发，步行两分钟去教堂路223号，狄拉克夫妇住在一所朴素的平房里，离安静的社区街道只有几步之遥。狄拉克夫妇的房前有一块平坦的英式草坪，草坪上长着几棵灌木和一棵棕榈。狄拉克的夫人曼琪总是很热情地欢迎他们。曼琪衣着讲究，她会一边给客人摆放新鲜水果和干果小吃，一边聊着同事的八卦，笑着开玩笑。狄拉克则缩在一旁，插不上话，样子很尴尬。他穿着随便，常常穿一件开领衬衣和一条旧裤子。他更情愿坐在一旁听周围的人聊天，偶尔抿一口杯子里的水或姜汁汽水。他们聊天的话题很广，从家务事扯到地方政府对大学的政策；从撒切尔夫人在唐宁街的台阶上语气真诚的讲话再扯到吉米·卡特最近在白宫花园里的布道。尽管在谈话过程中狄拉克表现得温良且随和，但他总是很沉默，以至于侯弗不得不努力套出他的回应——点一下头、摇摇手、说几个字……总之，想尽办法使谈话不至于出现一边倒的倾向。只是偶尔，狄拉克才会挤出几个字，说说他个人的爱好——肖邦的华尔兹舞曲、米老鼠、那个叫雪儿(Cher)的有着古铜肤色的女歌手电视采访节目。

差不多在头两年的拜访中，狄拉克没有表现出任何想要谈他自己或是他内心深处的感受的迹象，以至于1980年春天的某个星期五晚上，当狄拉克突然向他打开了封存情感的魔瓶时，侯弗简直措手不及。侯弗说：“我仍然记忆深刻，那天的造访和平时没有什么不同，只是我夫人没在场。因为我夫人当时怀着我们的第一个孩子，已近临产，她觉得有点累，所以那天决定不和我一同去了。”刚开始时狄拉克的表现和平常没有什么不同，他看上去很清醒，准备投入谈话中去的样子。在惯常的客套话后，他们夫妇把他从正式会客的前厅带入到比较私密的后屋起居室。这使侯弗感到很吃惊，他们通常每个星期五都是在前厅交谈，起居室连着厨房可以看到花园。这个房间的装饰风格是狄拉克所喜欢的战前风格：实木地板、四壁镶板、一个巨大的19世纪20年代的餐具柜上摆满了镶着镜框的狄拉克年轻时的照片。天花板上吊下一支仿巴洛克风格的吊灯，四壁都挂着丝毫没有现代感的绘画。

和往常一样，曼琪和侯弗愉快地交谈着，虚弱的狄拉克坐在他喜欢的一把旧椅子上一动不动，偶尔抬眼透过通往花园的推拉门的玻璃远望。谈话的头半个小时他和往常一样很沉默，但当曼琪谈到他在法国的远祖时，他好像充满了活力，开始活跃了起来。狄拉克纠正了曼琪所说的一些历史事实，然后开始用一种流利、平静且清晰的声调讲述他的家庭出身以及他在布里斯托尔的童年。他语气自信，用词精准’，好像是经过很好排练的演员，没有停顿和纠错。“出于某种原因，我被吓了一大跳！他决定把我带入他的私密世界。”侯弗说，“在私下里，我从没见过他这么有口才。”

狄拉克讲述了他家起源于法国西部的波尔多乡村，以及他的家庭如何在18世纪末移居到瑞士的瓦莱州。他父亲出生在一个叫蒙泰的小镇，是当时瓦莱州的工业区之一。一旦狄拉克开始谈论他的父亲，他就会变得焦躁不安，他将视线移开，不去看妻子和侯弗，调整自己的坐姿以便可以盯着壁炉。侯弗现在可以直接看到他半个身子的侧影：他弓起的后背、高高的额头、挺直的鼻子和斑白的胡须。由于空调和电视都没开，因此房间里一片寂静，除了偶尔能听到汽车驶过的声音，或是邻居家的狗叫以及厨房灶上炖锅的锅盖被蒸汽顶起发出的啪啪声。当他像个系谱专家一样准确地对他的祖先详细说明后，狄拉克又讲述了他父亲如何去布里斯托尔并娶了他的母亲，并开始在那里安家。

他的用词始终简单直白，但当他说到童年时，他的声音开始哽咽。这时在侯弗眼里，在渐渐褪去的暮光中狄拉克的身影变得愈发清晰，他被这一幕惊呆了。

“当我是个孩子的时候，我从不知道什么是爱或情感。”狄拉克恢复了惯常的语调，但言辞间明显带有伤感。“我们家从没有人造访。”他最遗憾的事之一，就是他和哥哥以及妹妹整日被关在家里，没有任何的社会交际。据他回忆，在他家里，父亲主导一切，他像一个暴君，日复一日地折磨他的妻子，坚持他的三个孩子必须用他的母语法语而不是英语和他讲话。吃饭的时候，一家人要分成两桌坐：母亲和兄妹在厨房吃，他们用英语交谈；狄拉克要陪父亲坐在餐厅，只被允许讲法语。他的语言天赋并不高，而他父亲又不是一位宽容的老师。因此，吃饭对于狄拉克而言就变成了一种痛苦的折磨。他父亲立下规矩：每当狄拉克出现漏洞时：一个音发错了、名词的词性搞错了或是一个虚拟态搞混了，他就拒绝狄拉克的下一个请求。这给小狄拉克造成了可怕的痛苦。甚至从那时起，他的消化就出现了问题，他吃饭时常常感觉不舒服，但如果他犯了语法错误，他父亲仍然会拒绝允许他离开餐桌。这时的狄拉克只能坐在桌边一动不动地呕吐而别无他选。这样的事绝不是偶然发生，而是多年来一次又一次不断地重复。

侯弗惊呆了，他简直不能相信自己的耳朵。“我感到非常尴尬，感觉就像见证了一个朋友在向他的心理医生倾诉自己的秘密。”他后来回忆道，“他就在你面前，一贯地平静且几乎病态地沉默，现在敞开心扉和你谈论困扰他将近七十年的阴影，并且他表现得那么愤怒，好像这些可怕的事就发生在昨天。”

除了拿些零食和酒给他们以及放慢准备晚餐的速度，曼琪很少过来打搅。她知道她丈夫选择说出自己的故事是多么罕见，这时候她最好不要老在他眼前晃，好让他一吐为快。夜晚的凉意逐渐来袭，她给他拿了条毯子裹住他的腿部，盖住他的大腿到脚踝。

狄拉克恢复了常态，侯弗也振作起精神，狄拉克又向侯弗解释他为什么这么安静；为什么会对与入正常交谈感到如此的不自在：“自从我发现自己不能用法语自如地表达自己，那我觉得还是保持沉默为好。”

狄拉克继而谈到他家庭的其他成员：“我不是唯一受苦的人。”他说话时仍然焦躁不安。他母亲被锁在一个不幸的婚姻里长达37年，任由他父亲糟践。对于父亲的麻木不仁，他哥哥应该是最大的受害者：“这简直就是场悲剧。我父亲会在哥哥人生每一个转折时刻粗暴地对待他并且挫败他的理想。”狄拉克也提到他父亲总是认为良好的教育很重要，并且由于他认真努力地工作而备受同事的尊重。这听着好像话锋已转，但这只是一个短暂的间歇。过了一会儿，狄拉克努力克制着自己的愤怒，最后总结了父亲对于他的恩情：“我不欠他什么！”他最后说这话时提高了嗓门，让侯弗吓了一跳，惊异的表情掩盖不住地都表露在他脸上，狄拉克从没有说过别人的不是，但是现在却在用人们多用于诅咒残暴的虐待者的措辞谴责他自己的父亲。

夜幕降临，狄拉克突然停止了谈话。他的独白已经持续了两个多小时，侯弗知道任何话语在此时都是不合时宜的，因此他道了别并走出房子，感到麻木而又疲惫。即将做父亲的他回想起自己作为亲密友爱的家庭一员所度过的青少年时光：“我只是无法想象任何人能有像狄拉克一样可怕的童年。”’时间往往点缀、扭曲甚至臆造童年的记忆：狄拉克的头脑平时像计算机一样平实，难道他会夸大一些事实吗？侯弗禁不住一次又一次地反复质问自己：“为什么保罗如此过激？如此受他父亲的困扰？”

那天晚上过后，侯弗同他妻子丽迪说了关于狄拉克小时候的故事，他决心要更深入地挖掘这背后的究竟。“我想他也许会在我们以后的聚会中再次敞开心扉。”但是，狄拉克却再也没有提过这个话题。

2013年5月，我因公出差到山城重庆，经艺术家倪军先生的引荐结识了重庆大学出版社的领导陈晓阳女士和国际版权合作部门的负责人王斌先生。王先生十分富于洞见且做事十分果断干练，对传播严肃学术出版物有着火热的激情。当他向我介绍著名的物理学家狄拉克其人其事时，我十分感兴趣并有幸承接了法米罗先生所著这部狄拉克传记的翻译工作。翻译的过程历时一年，个中艰辛自不待说，在已尽全力之余唯恐文字不达原作之意。所幸在我策划的一次艺术展览会上结识了北京科技大学执教量子物理的季燕江先生，我向他表达了请他校正译文中的科学术语这个意思之后，季老师欣然接受了我的诚请。他不仅纠正了译稿中的外行话，还一一指出了文中的笔误、错字以及文法上的疑点，使我在感动及感激之余，心中还多了一份对科学工作者的认真严谨所产生的敬意。

我所从事的工作是艺术推广，在我的认识里，艺术品存在的意义就在于它们能够激发观者的想象，使人们进入深刻的思考。当我完成此书的翻译工作时，保罗·狄拉克这个人物形象在我的心中已然变成了一幅水墨画——虽然色彩简单，但生动鲜活。更为重要的是，这幅人生画卷抽象而深刻。狄拉克的深刻在于他将思想这一行为推向到了一种极致，这一点很像艺术。狄拉克运用纯数学的逻辑推理得出了许多关于宇宙的理论，虽然在当时有限的实验条件下得不到验证，但他仍然坚持自己的理念，敢于做孤独的失败者；而他的理论在他身后几十年的今天还在不断地被验证和扩展，并应用于我们时代最前沿的科技。

狄拉克这样一位人物的出现和存在与他所处的宽容的社会环境密不可分。西方社会自伽利略时代以后就不断在反思政治、宗教以及道德对于科学思想发展的禁锢，这也是20世纪西方科学飞速发展的重要因素之一。于是我产生了一个奢想，希望这本书能够成为一粒种子，在一些读者的心中萌芽，在当今风行的实用主义的荒漠中耕耘出一片土壤，让我们的社会文明高度得到一些提升，使宽容和理解成为人们普遍的共识。因为只有在这样的土壤中才能孕育出伟大的思想者。希望读者在阅读过程中能够得到文字以外的感悟与体验。

疏忽错漏，必所难免。因此我在译文中多处附引了原文以供读者察毫指瑕，便于四方匡正。除上述提及的四位老师外，我还在该书的翻译和出版过程中得到了本书责任编辑胡小京女士的大力支持和协助，在此向他们表示衷心的感谢。此外，还有多位亲友为此书的翻译给予了善意的理解和帮助，在此姑且略诸，一并致谢。

兰梅

2014年5月23日于北京关系社

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一个大学的物理系拥有狄拉克就如同英国文学系聘请了莎士比亚。

——佛罗里达州立大学物理系系主任乔·兰努蒂

保罗·狄拉克无疑是20世纪或任何一个世纪最伟大的物理学家之一。1925年、1926年以及1927年他三项关键性的工作奠定了其一量子物理、其二量子场论以及其三基本粒子理论的基础……没有人，即便是爱因斯坦，有办法在这么短的期间内对20世纪物理的发展作出如此决定性的贡献。

——诺贝尔物理学奖获得者阿卜杜勒·萨拉姆事实上，狄拉克电子方程必须和麦克斯韦方程以及爱因斯坦方程同列为物理学的伟大的场方程之一。……狄拉克方程和麦克斯韦方程一道组成了最成功的量子场论——量子电动力学的基础。

——罗杰·彭罗斯，《皇帝新脑》

(许明贤、吴忠超译／湖南科学技术出版社，1995)最后发表讲话的是史蒂芬·霍金，他用声音合成器通过教堂古老的公共广播系统讲话：我们国家……才认识到他(狄拉克)可能是自牛顿以来英国最伟大的理论物理学家……

—一本书第二十九章