保羅·迪拉克

保羅·迪拉克是 1902年8月8日出生於英格蘭布里斯托 的物理學家。

基本介紹

• 中文名：保羅·迪拉克
• 外文名：Paul Adrie Maurice DIRAC
• 國籍：英格蘭
• 出生地：英格蘭布里斯托
• 出生日期：1902年8月8日
• 逝世日期：1984年10月24日
• 職業：物理學家

簡歷

震動的微粒子的解說者——量子論

（也譯作“迪拉克”，Paul Adrie Maurice DIRAC，1902-1984）是英國物理學家。1902年8月8日誕生在英格蘭布里斯托。量子力學的創始人之一。

1902年8月8日生於英國布里斯托城。他跳級讀完中學，在中學自學了相當高深的數學。1918年畢業後考入布里斯托大學電機系。1921年大學畢業，獲電氣工程學士學位。1923年考入劍橋大學聖約翰學院當數學研究生。1923年成為劍橋大學聖約翰學院數學系的研究生。1925年開始研究由海森伯等人創立的量子力學，1926年發表題為《量子力學》的論文，獲劍橋大學物理學博士學位，應邀任聖約翰學院研究員。1929年週遊各國，作學術訪問，先在美國逗留了五個月，後來和海森伯一起訪問日本，再橫貫西伯利亞，回到英格蘭。1930年選為英國倫敦皇家學會會員。1932到1969年，狄拉克任劍橋大學盧卡斯數學教授（牛頓曾任此職務，現任為霍金)，1969年退休。他還擔任過美國威斯康星大學、密執安大學、普林斯頓大學、邁阿密大學等有名學府的訪問教授。1933年狄拉克和薛丁格、海森伯一起分享當年度諾貝爾物理學獎金。1971年起任劍橋大學榮譽教授，兼任美國佛羅里達州立大學物理學教授。

1984年10月24日逝世。終年82歲。

科學成就

狄拉克對物理學的主要貢獻是發展了量子力學，提出了著名的狄拉克方程，並且從理論上預言了正電子的存在。狄拉克青年時代正好是原子物理學實驗積累了大量材料、量子理論處於急劇變革的時代。由於深受以愛因斯坦為代表的20世紀物理學中理性論思潮的影響，加之個人的勤奮和思想方法的正確，狄拉克在量子力學的理論基礎特別是普遍變換理論的建立方面，在相對論性電子理論的創立方面，以及在量子電動力學和量子場論的建立方面，都作出了重大的貢獻。1926～1927年，研究出量子力學的數學工具變換理論與費來名自獨立地提出具有半整數自旅粒子偽統計（費米一狄拉克統計法）。1927年提出二次量子化方法。把量子論套用於電磁場，並得完第一個量子化場的模型，奠定了量子電動力學的基礎。1928年與海森伯合作，發現交換相互作用，引入交換力。同年，建立了相對論性電子理論，提出描寫電子運動並且滿足相對論不變性的波動方程（相對論量子力學）。在這個理論中，把相對論、量子和自旋這些在此以前看來似乎無關的概念和諧地結合起來，並得出一個重要結論：電子可以有負能值。由此出發，於1930年提出“空穴”理論，預言了帶正電的電子（即正電子）的存在。1931年預言了反粒子的存在，電子一正電子對的產生和湮沒。1932年，安德森在宇宙射線中果然發現了正電子。不久，布萊克特在用雲室觀察宇宙線時又發現了電子一正電子對成對產生和湮沒的現象。1931年提出關於“磁單極”存在的假設。論證了以磁單極為基礎的對稱量子電動力學存在的可能性。1932年與福克和波多利斯基共同提出多時理論。1933年提出反物質存在的假設。假定了真空極化效應的存在。1936年建立了主要是關於自由粒子的經典場的普遍理論。1937年提出了引力隨時間變化的假設。1942年為消除電子固有能量的無限大值而引人不定度規的概念。1962年提出u子的理論，在這個理論中u子被描寫為電子的振動狀態。此後，主要研究引力理論的哈密頓表述形式問題，以進一步把引力場量子化。

狄拉克原來從事相對論動力學的研究，自從1925年海森伯訪問劍橋大學以後，狄拉克深受影響，把精力轉向量子力學的研究。1928年他把相對論引進了量子力學，建立了相對論形式的薛丁格方程，也就是著名的狄拉克方程。這一方程具有兩個特點：一是滿足相對論的所有要求，適用於運動速度無論多快電子；二是它能自動地導出電子有自旋的結論。這一方程的解很特別，既包括正能態，也包括負能態。狄拉克由此做出了存在正電子的預言，認為正電子是電子的一個鏡像，它們具有嚴格相同的質量，但是電荷符號相反。狄拉克根據這個圖象，還預料存在著一個電子和一個正電子互相湮滅放出光子的過程；相反，這個過程的逆過程，就是一個光子湮滅產生出一個電子和一個正電子的過程也是可能存在的。1932年，美國物理學家安德森（1923-）在研究宇宙射線簇射中高能電子徑跡的時候，奇怪地發現強磁場中有一半電子向一個方向偏轉，另一半向相反方向偏轉，經過仔細辨認，這就是狄拉克預言的正電子。後來很快又發現了γ射線產生電子對，正、負電子碰撞“湮滅”成光子等現象，全面印證了狄拉克預言的正確性。狄拉克的工作，開創了反粒子和反物質的理論和實驗研究。

狄拉克是量子輻射理論的創始人，曾經和費米各自獨立發現了費米-狄拉克統計法。狄拉克還在美國佛羅里達州立大學發表過大量有關宇宙學方面的論文，推動宇宙學研究的發展。特別值得一提的是，狄拉克早在本世紀三十年代，就從理論上提出可能存在磁單極的預言。近年來有關磁單極的理論研究和實驗探測取得了迅速發展。1982年國外已有報導，宣稱有人發現了磁單極存在的證據。當然，假如真能從實驗上證實磁單極存在，一定會引起物理理論的深刻變化。

狄拉克對物理學的發展充滿信心，把自己畢生的精力、興趣、熱情全部投入追求科學真理的事業。他為當代物理學提供了豐富的物理思想，如正則量子化、變換理論、合時微擾、二次量子化、粒子沙表象、空穴理論和反粒子概念、電有共把對稱性。路徑積分、多時理論、重正化方法、用單極、弦模型、不定度規、引力場量子化等等。這些創造性的新思想為當代物理理論的發展開拓出新路。一大批獲得諾貝爾獎金的傑出物理學家都是在狄拉克思想的引導下，或在狄拉克開闢的道路繼續前進而取得豐碩成果的。他對物理學的傑出的貢獻也為他帶來了崇高的聲譽，他因建立了量子力學而和薛定愕共獲1933年度諾貝爾物理學獎，1939年獲英國皇家獎章，1952年獲英國皇家學會科普利獎章，1968年獲奧海默獎章。他除了是英國皇家學會的成員以外，還是前蘇聯科學院通訊院士和美國普林斯頓高級研究院、羅馬教皇科學院的成員。狄拉克曾應邀到德國、美國、日本等許多國家作訪問講學。1935年7月應我國清華大學的邀請，在清華大學作了關於正電子的演講，並會見了我國的物理學界人士。1984年10月20日，狄拉克在美國佛羅里達逝世，為悼念這位偉大的理論物理學家，英國劍橋大學聖約翰學院舉行了隆重的紀念報告會。

作品集

狄拉克一生著作甚豐。他的名著、《量子力學原理》（1930）以深刻而簡潔的方式表述了量子力學，半個多世紀以來一直是這個領域的一本基本教科書。還著有《量子力學講義》（1964）、《量子場論講義》（1966）、《量子論的發展》（1971）、《希耳伯特空間中的旋量。（1974）、《廣義相對論》（1975）、《物理學的方向》（1978）等。