」靈魂「是遊離在負能量的電子大海中的顆粒嗎？ [一點資訊]

08-02

宇宙是如此地空空蕩蕩，

那麼，我們能在一個星球上過著如此的生活，可說是奇蹟了。事實上，宇宙百分之九十九以上都是空無一物的！再說，宇宙仍然在以驚人的速度膨脹著，那麼，它也就會變得越來越空曠了！我們一想到這一點便會驚嘆不已，可是，假如再看看亞原子物質的微觀世界時，

那我們的驚嘆還不知會多多少倍呢！因為那裡更是極度的虛無。或然雲團管理著飄忽存在著的一切，就連原子本身精致的結構，也大部分由真空組成。

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據我們所知，量子物理學控制著真空原子結構的一切運作，即，核子顆粒緊密地聚在一起，而亞原子電子則圍繞著核子在廣闊的空間中穿行著，或者靜止不動(這要取決於你如何看待它們的動與不動）。當我們研究這些電子時，會發現它們要是動的話，那麼一定是在飛快地運動，快到連愛因斯坦的相對論都像是在漫步而已。

假如人能驗證此事，那麼一切都是美好的，但是，要想成功是非常困難的，至今也只有一個成功的例子。那就是狄拉克（Paul A. M. Dirac)

提出的理論,他是首位結合相對論和量子物理學來研究這些飛速運行的電子的人。正如理查德·費曼（Richard Feynman)所指出的：

狄拉克提出的電子相對論等式是首次把量子力學和相對論聯繫

起來的人，用他的話說，是把這二者結合了。其中最關鍵的思想就是反物質微粒的存在。

狄拉克於1928年開始研究電子，那個時候人們知道的粒子並不多，只有電子、陽電子和光子，現在則有多達400多種的各式奇異的物質形式在核子空間旋轉。狄拉克要建立一種使電子以接近光的速度運動的數學結構，因為當電子接近有很大原子數目的核子時，便不得不以接近光的速度運行。狄拉克所關心的是利用相對論和量子力學，找出描繪單個電子的、具有數學對稱性的方程式——他稱之為方程式的美。

令人驚奇的是，這個被稱為狄拉克方程式的等式表明，

所有的電子都是沿著空間中曲折的路徑，以光速運行的。這種「吉特巴舞式"（JiUer- buggitigdSAO—1949年間流行的一種活潑的伴隨搖擺音樂的舞蹈）的急速轉動或彎曲的運行，讓人以為電子的速度比光慢，因為它並不是以直線運行的，而是必須振動，所以也就偏離了最短的路徑。這使得它們的飛行時間增長，減慢了表面速度。

事實上，電子很有可能以光速運動，但卻仍在原地不動。假設你在一條擁擠的大街上奔跑著，

想趕上一輛就快開走的公共汽車。如果路上沒有障礙物，你能輕易地到達目的地。再假設你能跑直線，那麼你的速度也能輕易使你趕上汽車。但是，由於路上障礙很多，你必須多次變換方向，甚至還需往回跑，這樣，你不但沒趕上汽車，而且發現自己仍站在出發點，寸步未移。

為什麼電子的行為如此奇怪？回答是，原來電子是在不停地和真空中其他「潛在」電子相互作用，彷彿真空是一面反光鏡，裡面有無數個影像把電子撞來撞去。狄拉克證明真空含有無數多個帶負能量的電子——無法用任何方法測量——而且這些負能量的電子必須存在，才能保證宇宙中出現一個帶正能量的電子。換言之，這些電子是作為潛在的、而不是確定的物質存在於空間的真空之中的。只有當某種能量外加在空間中時，這些未確定的電子中的一個才會現出真實面貌，並在虛無中留下一塊空洞！在量子物理學亂七八糟的世界中，虛無中的空洞反而是某種東西，這個空洞也有物理屬性，且表現為真實的陽電子——由反物質組成的電。我們可以把真空想像成一個滿是潛在的、具有負能量物質的海洋，而真實的電子則是這個大海中一滴具有正能量的、蒸發了的海水。每個擁有正能量的電子都能落回到負能量的大海之中。假如存在一個更低的能量狀態，那麼電子就發出光，以失去能量。所有原子的電子在處於受激發、或高能量狀態時，都會表現出這種形式。當一個原子的電子從受激發的狀態降落至一個低層能量狀態時，一般都會產生出光，正如我們在霓虹燈和激光上看到的那樣。

假如真空中有負能量狀態，那麼，為什麼並非每個明確的、帶有正能量的電子都落回到那個虛無之海中，把能量轉化為光呢？而且，假如狄拉克的方程式可以應用於其他粒子，那麼宇宙中為什麼還會有任何粒子呢? 難道它們不是也該早被吸收進大海中、釋放能量了嗎？假如真是這樣，那么宇宙根本不會包含任何物質，而只有射線而已。

狄拉克在這裡顯得有些迷惑不解，直到他遇見物理學家泡利（Wolf-gang Pauli)後才恍然大悟。

泡利建立了一個新的物理學原理，稱為泡利不相容原理（Pauli Ex-clusion Principle)，解開了電子的一個特徵：假如一個低能量狀態中已有另一個電子B，那麼，電子A便不能落入這一狀態中，除非電子B的旋轉方向與電子A相反。所有電子都以這種方式相互排斥，沒有哪兩個電子能同時進入相同的能量狀態而又保持同方向的旋轉。同樣，排斥性也會佔據空間，而空間的真空這片大海充滿了向相反方向旋轉的潛在的、或虛擬的電子——滿得讓真空再也裝不下任何東西了。偶爾，會有一個電子跳脫出來，在獲得足夠能量的情況下，由一個虛擬電子變成一個真實的電子，而在身後留下一個空洞。這個空洞像個鬼魂一樣地、以相反的特性運動。換句話說，狄拉克海中的空洞能像一個真實物質粒子一樣地運作，帶著與電子相反的電量，在空間的真空中穿行。

這個粒子——即狄拉克海中的空洞——被稱作正電子。假如一個電子以順時針方向環繞磁場運動，那麼正電子則以逆時針方向運動。假如

電子與正電子相互作用，那麼電子就像是和它在鏡子中的影像相互作用一樣，有著正的質量和正的電荷，且與電子的負電荷相反。假如電子恰好

落入海中，填入一處空洞之中，則該電子和該氣泡均立刻消失，並釋放出相當於電子質量一能量兩倍的能量。這叫作電子一正電子雙湮滅現象 (electron-positron pairannihilation)。於是，反物質的概念即能使物質湮滅的物質——便產生了。

即使真空真的是空無一物，它也仍對包容於內的所有事物產生效用。猛看上去，真空只是一個空間，但是當你縮小尺標研究的話，那麼，這個真空里到處都是同時出現的電子和空洞，它們會一出現便消失，重又回到起始的地方。這種恆定的滲透是發生在空間的真空深層之內的、電子及其反物質反映之間的虛擬作用，也形成了你在收音機里所聽到的靜電干擾，更是萬事萬物的終極本源。