等等！看過＜新世紀福音戰士＞動畫的人，或許在心裡都曾有過這樣的疑惑：「狄拉克海？那是什麼？可以吃嗎？」然而，要解答這個問題，我們得回溯到上個世紀……
二十世紀初，物理學有了莫大的進展。愛因斯坦（Albert Einstein）先後提出了狹義與廣義相對論，革命性地改變了我們對於時間、空間和重力的認知。請各位回想在國、高中學習物理的經驗，你可能見過如下問題：
政客坐在以時速二十公里面對你駛來的車裡，你為了阻擋車子前進而以時速五公里正面飛撲到引擎蓋上（以上劇情純屬虛構，如有雷同實為巧合），那麼政客會覺得你用多少的時速撲上來？
三立本土劇＜世間情＞裡的撲車範例
先不論上述物理（或是情節）帶給你的痛苦回憶，愛因斯坦眉頭一皺，發覺這個問題並不單純：當車子與你均以接近光速移動時，答案就不是那麼顯而易見了----因為除了閃電俠外，任何有質量物體的移動速率都不能等於或快過光速，政客也不該測到你以超光速飛撲而來。簡單來說，狹義相對論就是在處理此類議題----當物體運動極快、接近光速時的物理。
另一方面，從光電效應、氫原子結構等一連串的物理研究埋下根基，到薛丁格（Erwin Schrödinger）發表了著名的波動方程式，量子力學漸趨成熟。在那之前，只要討論到物體的運動（例如中學課本裡那些移動的火車），牛頓的運動定律必定會反覆出現。然而，那些我們習以為常、但是背得要死的運動公式，在原子的世界裡並不適用。像那麼小的物體，我們必須用另一套方法，也就是薛丁格方程式來描述其行為。在量子力學的世界裡，所有物體（粒子）的能量都有同樣的最小單位量。以日常生活熟悉的卡路里為例，如果我們能夠量測出一卡路里的食物，我們就也可以找出兩卡路里的食物有多少；那麼，要量出1.5卡路里應該也不會是問題。甚至，只要儀器夠靈敏，我們應能測出1.44158卡和1.44159卡中間的1.441585卡。但是，量子力學跳出來說No！我們不能無限地分下去；小到一個地步就不能再分了----能量有不可分割的最小單位。一言以蔽之，量子力學講的是極微小物體的物理。
相對論與量子力學，被稱為近代物理學的兩大支柱，大大拓展了物理的疆界，讓我們從處理日常生活範疇的古典物理，更進一步開始有能力研究移動極快的、或者質量極小的物體。以簡單的示意圖表示，大致如下：
你可能會忍不住狐疑、總覺得圖裡右上方有些缺憾。恭喜你！這也是接下來的物理學家嘗試解決的問題----將相對論與量子力學結合。1928年，物理學家狄拉克（Paul Dirac）為了修改薛丁格方程式，使其符合狹義相對論，而導出知名的狄拉克方程式。然而，此方程式仍存在著問題。當我們試著解開方程式時，無可避免會得到以下結論：
\[E^2-m^2 c^4=p^2 c^2\]
其中 $E$ 代表物體（質量極小的粒子）的能量、$m$ 為質量、$c$ 是光速，$p$ 則稱為動量，我們將其定義為 $p=\frac{mv}{\sqrt{1-v^2/c^2}}$，[2]裡面的 $v$ 表示物體的速度。你可以發現，當 $v$ 是零、物體靜止時，我們會得到耳孰能詳的相對論公式 $E=mc^2$。但問題在，如上式子一定會有一組解為 $E=-\sqrt{m^2c^4+p^2c^2}$，能量是負的！
負能量代表什麼意思呢？我們並不太清楚。就像腹部的肥肉只有增加的份，永遠不可能沒有、甚至比沒有還少一樣！於是，為了解決負肥肉負能量的問題，「狄拉克海」的概念被提出了。狄拉克假設，能量有正有負，就像地表有山有谷一樣，但是所有負能量的狀態都被粒子填滿了；亦即，我們其實生活在一個所有低於海平面的峽谷都被海水填滿的世界，只看得到海平面以上（也就是能量為正）的粒子。但是，狄拉克海裡偶爾可能會出現泡泡，就像你在游泳時偷放屁那樣，又因為海平面是不變的，一旦少了負能量粒子去填補這個空洞，我們看上去就會以為是多了個正能量粒子（減掉-1會等於加上+1）----為了方便，我們把這個少了負能量粒子的空洞稱為「反粒子（antiparticle）」。1932年，安德森（Carl Anderson）從宇宙射線的觀測中發現了「反電子（後來被稱為正子 positron）」的存在，狄拉克方程式的可靠性獲得證實。他們也因此分別得到1933與1936年的諾貝爾獎。然而，因為一些細節上的問題，狄拉克海的詮釋後來漸不再被使用，但反粒子、以及反物質（antimatter，由反粒子組成的物質）的存在卻是毋庸置疑了。
＜新世紀福音戰士＞裡的狄拉克海
話說從頭，那麼在＜新世紀福音戰士＞裡，為什麼四號機在啟動 $S^2$ 機關發生意外後，展開的狄拉克海會讓整個「聯合國直屬特務機關NERV第二支部」及23778平方公里的內華達州消失不見呢？欲知詳情，待下回分解。
註釋：
[1]動畫＜新世紀福音戰士（Neon Genesis Evangelion）＞的劇情。
[1]動畫＜新世紀福音戰士（Neon Genesis Evangelion）＞的劇情。
[2]你可能發現，這跟國中時所學的動量定義 $p=mv$ 不同。實際上，那只是物體速度 $v$ 極小於光速 $c$ 時的近似。當 $v^2/c^2≈0$，我們這邊的定義就回歸到習慣的 $p=mv$。
參考資料：
David Griffiths (1987) Introduction to Elementary Particles
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