狄拉克方程多出的答案

两套成功理论彼此不合

薛定谔方程适合低速粒子，却没有满足狭义相对论。狄拉克希望电子的量子方程既尊重光速限制，又保持时间和空间处理的一致性。

1928 年，他得到一条线性的相对论量子方程。它自然描述电子自旋，还给出电子磁性质的正确结果。但方程同时拥有负能量解，像是多出一组没人订购的答案。

狄拉克先尝试把空缺解释为质子，后来意识到方程要求一种与电子质量相同、电荷相反的粒子。1932 年，安德森在宇宙线云室照片中看到一条像电子却向相反方向弯曲的轨迹，正电子被确认。

反物质不是科幻中的任意镜像。粒子与反粒子质量相同，若带电则电荷相反；相遇可以湮灭为辐射，高能辐射也能产生粒子-反粒子对。

图示说明

静态物理图：dirac_antiparticle_pair。

狄拉克以沉默和表达精确闻名。他相信物理定律应有数学美感。这个故事并不证明漂亮方程必然正确，却说明理论中的“不受欢迎答案”有时不是错误，而是自然尚未被实验看见的一部分。