1975年9月,狄拉克夫妇造访了位于毛伊岛夏威夷火山顶上的激光测月天文台,近40年之后,当时在该天文台负责接待狄拉克的助理研究员威廉·卡特(William E·Carter)撰文回忆了这段往事。

 

接到狄拉克即将来访的电话

  1975年,我还是个夏威夷大学天文学研究所初出茅庐的助理研究员。八月的某个早晨,我正在研究所位于怀厄科阿的办公室里埋头工作。研究所坐落在毛伊岛夏威夷火山北坡上的库拉地区,海拔2500英尺。电话突然响了。来电者告诉我她是代表塔拉哈西佛罗里达州立大学的物理学教授狄拉克(P.A.M.Daric)先生打来的。狄拉克教授和他的夫人玛吉特(Margit),正要路过夏威夷去澳大利亚。然而因为狄拉克之前读到了当时的一篇有关我们激光测月天文台(NASA测月实验的组成部分)的文章,所以他想顺路来拜访我们。我做梦也不会想到会是他,那个在原子结构理论上的发现使他和薛定谔共享了1933年的诺贝尔物理学奖的英国著名物理学家狄拉克。而1933年,是我出生的前一年。
 
  紧接着,我便向毛伊团队中资深的太阳物理学者唐·兰德曼(Don Landman)提到了这个电话,他对即将就要见到狄拉克激动不已,我也兴奋地立刻抓起电话,把这个消息告诉了我们的头儿约翰·杰弗瑞(John Jefferies)。约翰的开心溢于言表,吩咐我要全力以赴把狄拉克教授的毛伊岛之行安排妥当。
 

这是一张没有标注日期的照片,保罗·狄拉克和她的夫人玛吉特依偎着坐在沙发上

 

  狄拉克夫妇如期而至,那天我太太玛里琳(MaYilyn)随我一起去机场接他们。尽管之前从未见过他们的照片,我们仍然不费劲儿地把他们从一群加拿大和美国游客中认出来。狄拉克穿一件羊毛花呢的夹克衫,羊毛背心,长袖正装衬衣,系着领带,拿着一只用旧了的公文包,肩膀上还搭着一件很旧的雨衣。玛吉特·狄拉克的装束也大大区别于这些来天堂度假的游客,她罩在雨衣里沉默地走在前面,腰上紧紧地束着腰带。玛里琳和我做了自我介绍,在出口处帮他们拎行李,装进大众旅行车里后我们一行人便驱车径直赶往库拉。我们安排狄拉克夫妇住在上库拉路的银剑旅馆,离我们半英里远,在他们办了入住手续之后,我们就驶去了天文台。
 
  往夏威夷火山的上坡路先是蜿蜒穿过丛林,后是经过一片草场,之后路边的植物只有仙人掌了,再往上开便就只是光秃秃的火山岩。当我们攀过草场到达公园服务总部时狄拉克问我:“你们的激光测月天文台运作使用了有多久?”
 
  “天文台还没彻底竣工,”我回答说,“接收望远镜没有到位,它还在科罗拉多大学里造着。这台望远镜采用的是复眼式设计,它由一些708英寸口径的折射望远镜组成,每个折射望远镜将日光汇聚到光电倍增管。”
 
  “那么,你们怎样进行测月?”他问。
 
  “我们用一个临时的接收系统,动用了附近美国国防部高研究计划局(DARPA)天文台的一台望远镜。”毛伊岛的科研组织很小,我们在艾维科·埃弗雷特实验室的同行用观测台为美国军方的国防高级研究计划局来做卫星造影和研究。当他们得知我们的接收望远镜还没到时,他们允许我们使用他们的望远镜。
 
  “那么激光每发射一发,你们能接收到多少返回来的量子?”
 
  “很难讲,大气条件不同差别就很大,从暂时接收到的反射回来的量子来看,很可能反射装置有问题,但是基本上每次发出射线,收到的反射回来的光量子基本在二十分之一到十分之一之间。”
 
  沉默了几秒钟,狄拉克说:“也许我没有问清楚。接收到的返回的光量子不可能是小数,因为光量子是光的最小单位。”
 
  毫无疑问狄拉克是对的,只不过我是用了工作组内部常用的省略语在回答他的提问。我立刻澄清道:“对不起先生,事实上我们记录在案的接收到的每个单位确实都是光量子,我们每发射十发到二十发,便会接收到大约一个返回的光量子。”
 
  又停顿了一会,他问:“那你们能从月球的背景亮光里探测这样微弱的信号?”
 
  “是这样。我们知道探测返回信号的范围在几米之内,所以使用了一个大约十纳秒或更短的距门。结合一个大约五弧秒的场阑,以及两埃的光谱滤波器,我们就可以去除掉绝大部分的背景亮光。同时我们也通过冷却光电倍增管来降低暗噪音。”
 
  又停顿了好一会,他说:“非常好!”
 
  我们快接近夏威夷火山的顶部时,狄拉克问火山口在哪,我们能不能去看看它。不一会我们就到了一处路口,能概览火山口。我们走出汽车,天气很冷,强风一阵阵地吹,狄拉克夫人坚持让狄拉克穿上雨衣。当我们俯瞰着火山口的时候,狄拉克侧身到扶杆外去看下面的火山岩壁。狄拉克太太请我抓住狄拉克,怕他掉下去。那会儿,玛吉特·狄拉克和玛里琳背对着观景台站着,而我抓着狄拉克脖子后的衣领(其实是他雨衣的领子),免得这位诺奖得主掉进夏威夷火山口。
 

这是一张威廉.卡特在1975年拍摄的照片,照片中可以清晰地看到从坐落于毛伊岛哈莱亚卡拉山的测月天文台发射的激光束划破夜空。狄拉克认为激光测月提供了一种探测牛顿万有引力常数G随时间变化的方法。他是对的,这个值取决于观测的时间跨度(迄今四十多年了)和地月距离的精度。位于新墨西哥州南部的阿帕奇波因特激光测月天文台作为第三代测月天文台,最近已经开始有了最新的观测结果,这将有望对G随时间的变化提高一个数量级

 

与小女儿一起读书

  测月天文台之行很顺利,看来狄拉克夫妇专注而愉快。后来我们返回银剑旅店,安排他们在晚饭前休息了一个小时,之后便去我家共进晚餐。当我将狄拉克夫妇接回家时,我的三个女儿刚好放学回到家在帮着玛里琳准备晚饭。狄拉克夫妇和我随处走走去看看花田,夏威夷坡道上的花田里多种康乃馨,当地的温度和降雨量都是典型的高地气候。晚饭时,狄拉克挨个儿问了孩子们的功课,在毛伊岛上的生活和她们喜欢的娱乐活动。晚饭比平时吃得久了很多,孩子们帮着收拾了碗筷后就回房去睡了。狄拉克和我坐在厚厚软垫的旋转椅上,那是平时我跟玛里琳常坐的地方,太太们则在沙发上坐下,四个人喝着冰红茶聊着毛伊岛上的生活。
 
  没多久,小女儿帕姆(Pam)穿着她的睡衣带着一身的肥皂香回来了,手里还抱着一本书。那会儿她九岁,但看上去总给人是六七岁大的错觉。她直直地向狄拉克跑去,把书在他膝上展开,开始读书上的那些图片。大概过了一分钟,狄拉克问她愿不愿意坐到他身边一起读书。她蜷进了狄拉克边上的椅子里,他们两个看着图片读啊读啊,读了二十来分钟,把书从头到底读了一遍。玛里琳说,很晚了,帕姆,不如早点去睡觉吧,狄拉克教授走了一天也很累了。但是狄拉克说没事,要是时间允许可以再读一本。他看起来是真的高兴,于是玛里琳和帕姆又拿来一本书。一大一小两个人又一起读了半个来钟头。
 

“你怎么看大数假设”

  第二天我们在库拉旅馆设午宴招待狄拉克夫妇和所有在怀厄科阿的工作人员,离旅馆走大约几百码就到了。狄拉克坐在长桌的一头,兰德曼坐在他左下手,我坐右下手。狄拉克太太坐在长桌的另一头,玛里琳和秘书,以及好几位太太(那时在毛伊岛上的科学家和技术员团队都是男性成员)坐在一起。兰德曼和另外一位太阳天文学家唐·米奇(Don Mickey)都带了狄拉克的书请他题签,他笑着一一应允。
 
  酒足饭饱后,兰德曼把话题转到了物理学上。他和狄拉克便聊了起来,从太阳物理学,到时下关于夏威夷大学米斯太阳天文台的热点研究。这些话题已经超出了我的知识范围,我只是听着,努力抓住要旨,却很难插上话。再后来,兰德曼把谈话内容转移到了狄拉克的宇宙学。
 

保罗·狄拉克(19021984)和玛吉特·狄拉克(19042002)在1937年一月结婚。这张20世纪40年代后期的照片里,狄拉克夫妇和他们四个子女坐在一起。最小的孩子弗罗伦斯·莫妮卡坐在父母中间,抱着一只小狗。玛吉特右边的是玛丽·伊丽莎白(19402007)。再右边是伽柏(19251984)。最边上是朱迪思(19271968),她是玛吉特和她的前夫的孩子,保罗和玛吉特结婚时她10岁到12岁的样子

 

  就我所读过的虽不多的相关文献中,我记得狄拉克对基本常数的研究,比如牛顿的引力常数、普朗克常数、光速,以及电子和质子的载荷、质量,这些使他将宇宙学的重要性指向一系列大的无量纲数组成的常数对的比率上。数年后,我碰巧读到1993年《科学美国人》上一篇关于狄拉克的文章,作者是R·科比·霍文斯(R. Coby. Hovis)和赫奇·克拉格(Hedge Kragh),对这些概念进行了详细地阐述。
 
  作者写道:质子和电子之间的吸引力相比于与电子质子相当的两个粒子之间的万有引力,的比值是非常大的,大约是1039。狄拉克好奇地说道,这个数值近似宇宙的年龄(当时的估计),如果这个年龄是用这种近似的时间单位来描述的话,比如光穿过常规电子的直径所需要的时间。
 
  加上其他统计数据,狄拉克假设在两大纯数之间有一则新的宇宙学原理――大数假设。虽然现在的一些研究并不支持这项假设,但毕竟是狄拉克最早研究的。
 
  同兰德曼讨论了几分钟后,狄拉克转过来问我:“你一直很安静,比尔。你怎么看大数假设?”
 
  “对不起,我试着跟上你们的讨论,但我实在不懂宇宙学,提供不了有用的信息。”
 
  “但是这个假设的魅力一部分便是它本身的简洁。你肯定有些想法的,如果能和我们分享那该是一件多么令我高兴的事情呀!”
 
  想了想我该如何坦诚地表达我的想法,我脱口而出“说真的,对我来说,这个更像是占星术而不是宇宙学。”
 
  兰德曼瑟缩道:“比尔,你太没礼貌了。我觉得你该向狄拉克教授道歉。”
 
  “哦,对不起先生,我不想失礼的,但是狄拉克教授问我第一反应,事实上那就是我的第一反应。”
 
  “对的,”狄拉克说,“我的确问的是他的第一感觉,事实上,我完全理解你的想法。我承认我时不时也有和这很像的想法。但是你不同意自然界中存在这些很大的无量纲数吗?它们的量级几乎相当,难道仅仅只是一种巧合?”
 
  “对不起,但我是测量技师,我有把握随时可以接收往回地月之间的足够的光子去测量地月距离。而我必须承认,我甚至不能完全理解爱因斯坦和罗伯特· 迪克(Bob Dicke)对物理学的理解之间的区别,而这正是我那些激光测月团队的同事们希望通过实测月球的衰退率(the rate of lunar recession)来建立的。”
 
  “嗯,那也正是我在这次的拜访中想和你们讨论的……”
 
  那个午后,玛里琳和我送狄拉克去机场搭乘飞回檀香山的飞机。当狄拉克检索行李拿着登机牌的时候,玛吉特和蔼优雅地感谢了我和玛里琳的招待,特别是和我们全家共度的那晚。她说看到狄拉克同孩子们专注地读书是这样简单而美好,她唯愿在记忆中留下那美好的场景。
 

我们全家都没有觉得他怪异

  1976年我们回到大陆,20年后当我读到《科学美国人》上登载的狄拉克的文章时,我想起了那次他在毛伊岛的造访之旅。我很惊讶,从文章里面我读到狄拉克的不幸童年,他的父亲脾气很暴躁。父亲的去世并没有让他很悲伤,反而他很快就写下了这样的话:“我觉得现在自由多了。”这篇文章里还登了玛吉特·狄拉克的引述:
 
  有讽刺意味的是,狄拉克的父亲和家里人关系很僵,狄拉克深受其害,但他身上却留下了他父亲的影子。狄拉克虽然不是个凶暴的父亲,但却也是远离孩子们。“生活是重复它本身。”这句话在狄拉克家族里得到了很好的印证。
 
  一两年后,我听说格雷厄姆·法海洛(Graham Farmelo)写了传记《怪人:保罗·狄拉克隐秘的生活》,立刻买了一本。这本书展示了作为普通人和学者两方面的狄拉克的人生,它既迷人又悲伤。它让我很难把曾短暂接触过并立刻喜欢上的狄拉克和诸如“笨拙”、“极闷”(来自物理学家埃尔泽塞尔的评价)等一些词联系起来,这些描述来自和他相识很久并且很熟络的人。我们全家人都没有觉得他怪异,只觉得他是那样智慧过人、温暖、慈祥,我们都很怀念在毛伊岛上同他相处的日子。
 
 

资料来源 American Scientist

责任编辑 粒 灰