案例二:狄拉克提出反粒子假设,是两种包含不同科学事实的科 学理论要素相互作用从而产生新原理和新事实的典型案例。是典型 的科学理论之间相互作用自组织演化的案例。

1928 年,狄拉克根据量子力学和狭义相对论建立了电子波动方程, 其解有四个,其中两个“正能态解”描述了已观察到的正能态电子(即普通电子)的两个自旋态;但还有两个“负能态解”无从解释。按照相对论,可能存在正负两种能量值;而按照量子力学,则会发生正能量电

子不断落入负能态而根本不能稳定存在的灾难。为了给负能态解以物理解释,狄拉克于 1929 年 12 月提出了一个“空穴”原理。他认为,真空并非真的一无所有,而是一个充满负能量的电子海洋。这就是说,所有负能态都被具有负能量的电子填满了,于是按照泡利不相容原理,正能态的电子不能再跃迁到负能态上。

从这个案例上看,它是一个由已知的两种各自包含了部分科学事实的科学理论(量子力学和狭义相对论原理)的相互作用(即 MR2·MR2)所构成。其结果不仅使相对论原理与量子力学结合在一起,产生了更抽象更深刻的科学理论,而且还指导了“正电子”的发现,尽管最早的发现者本人(美国物理学家安德逊,1932 年)在不知道狄拉克原理的情况下发现了正电子,但正电子的意义却受到了原理的指导;特别的,1933 年法国物理学家季保德(J.Thibaud)和约里奥-居里夫妇更是在该原理的指导下,观察到了正负电子相遇共同湮灭产生光子的现象。