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保羅·狄拉克
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保羅·狄拉克(PaulAdrienMauriceDirac,1902年8月8日—1984年10月20日),全名保羅·阿德里安·莫里斯·狄拉克,英國(guó)物理學(xué)家,量子力學(xué)和量子電動(dòng)力學(xué)的奠基者之一。

1902年8月8日,狄拉克出生英國(guó)布里斯托爾市,1921年-1923年,他先后獲工程學(xué)、數(shù)學(xué)學(xué)士、物理學(xué)博士學(xué)位。在此期間,他持續(xù)量子力學(xué)研究,發(fā)展出涵蓋波動(dòng)力學(xué)與矩陣力學(xué)的廣義理論。1927年,保羅·狄拉克來(lái)到哥廷根大學(xué);同年,他參加了第五屆索爾維會(huì)議。1928年,他引入交換力概念,提出空穴理論,預(yù)言正電子的存在。1930年,他出版《量子力學(xué)原理》一書(shū),將矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)的著作整合為單一的數(shù)學(xué)形式主義。1932年,狄拉克擔(dān)任劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授。1961年,狄拉克當(dāng)選為宗座科學(xué)院院士。1969年,在從劍橋大學(xué)盧卡斯教授的職位上退休兩年后,他加入了位于塔拉哈西佛羅里達(dá)州立大學(xué)物理系。1984年,狄拉克逝世,享年82歲。

狄拉克在物理學(xué)上有許多貢獻(xiàn),包括統(tǒng)一海森伯格的矩陣力學(xué)與埃爾溫·薛定諤的波動(dòng)學(xué),發(fā)展出量子力學(xué)的基本數(shù)學(xué)架構(gòu)。狄拉克在路徑積分和二次量子化領(lǐng)域扮演先驅(qū)者,為量子電動(dòng)力學(xué)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。1930年,保羅·狄拉克當(dāng)選為倫敦皇家自然知識(shí)促進(jìn)學(xué)會(huì)會(huì)員。1933年,狄拉克與薛定諤共獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。美國(guó)國(guó)家磁實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)狄拉克對(duì)量子力學(xué)和量子電動(dòng)力學(xué)的發(fā)展至關(guān)重要。

人物生平

早年經(jīng)歷

1902年8月8日,保羅·狄拉克出生于英國(guó)布里斯托爾市,他的父親查爾斯·阿德里安·拉迪斯拉斯·狄拉克(CharlesAdrienLadislasDirac)是來(lái)自瑞士法國(guó)裔移民,是法語(yǔ)老師,對(duì)其家教很嚴(yán),母親弗洛倫斯·霍爾滕(FlorenceHolten)是英國(guó)人,是一名布里斯托爾的圖書(shū)管理員。

求學(xué)生涯

保羅·狄拉克從小喜愛(ài)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)。1918年,他跳級(jí)讀完中學(xué)后,免學(xué)費(fèi)進(jìn)入英國(guó)布里斯托大學(xué)電機(jī)系學(xué)習(xí)工科。1921年,保羅·狄拉克以第一級(jí)榮譽(yù)工程學(xué)士的成績(jī)從布里斯托大學(xué)畢業(yè)。之后免學(xué)費(fèi)攻讀布里斯托大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位,由于已完成的工程學(xué)位,他被允許抵免第一年的課程。在數(shù)學(xué)老師彼得·弗雷澤(PeterFraser)的影響下,他對(duì)射影幾何產(chǎn)生了濃厚的興趣,并開(kāi)始將其應(yīng)用于赫爾曼·閔可夫斯基相對(duì)論的幾何版本中。

深造研究

1923年保羅·狄拉克再度以一級(jí)榮譽(yù)的成績(jī)從布里斯托大學(xué)畢業(yè),獲得140英鎊的獎(jiǎng)學(xué)金,并進(jìn)入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)物理。在那里,他在拉爾夫·福勒的指導(dǎo)下深入研究他對(duì)廣義相對(duì)論,并開(kāi)始涉足新興的量子物理學(xué)領(lǐng)域。保羅·狄拉克的工作主要涉及量子力學(xué)的數(shù)學(xué)和理論方面。1925年海森伯格提出新量子力學(xué)之后,他就立即開(kāi)始了研究工作——獨(dú)立地提出了一個(gè)數(shù)學(xué)等價(jià)物,主要包括一個(gè)用于計(jì)算原子特性的非交換代數(shù)并撰寫(xiě)了一系列有關(guān)論文,發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊》上。1926年,保羅·狄拉克發(fā)表題為《量子力學(xué)》的論文,并獲劍橋大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位,還應(yīng)邀任圣約翰學(xué)院研究員。

當(dāng)選院士

1926年9月,他前往位于哥本哈根的尼爾斯·玻爾研究所致力量子力學(xué)研究,發(fā)展出涵蓋波動(dòng)力學(xué)與矩陣力學(xué)的廣義理論。這個(gè)方法與經(jīng)典哈密頓力學(xué)定理正則變換相類似,允許使用不同組的變量基底。1927年2月保羅·狄拉克前往德國(guó)哥廷根市,在此待了幾個(gè)月,同年受邀參加第五屆索爾維會(huì)議,在此期間,他結(jié)識(shí)了赫爾曼·外爾馬克斯·玻恩羅伯特·奧本海默等人,并當(dāng)選為圣約翰學(xué)院院士。

學(xué)術(shù)突破

1928年保羅·狄拉克提出了狄拉克方程,該方程描述了費(fèi)米子的行為并預(yù)測(cè)了反物質(zhì)的存在,被認(rèn)為是物理學(xué)中最重要的方程之一。同年,保羅·狄拉克與海森伯格合作,發(fā)現(xiàn)交換相互作用,引入交換力的重要概念;同一年,他建立相對(duì)論性的電子理論,提出相對(duì)論協(xié)變性的波動(dòng)方法,提出空穴理論,預(yù)言正電子的存在。1930年,他出版的《量子力學(xué)原理》一書(shū)將矩陣力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)的著作整合為單一的數(shù)學(xué)形式主義。同年,當(dāng)選為倫敦皇家自然知識(shí)促進(jìn)學(xué)會(huì)院士。

獲諾貝爾獎(jiǎng)

1931年,保羅·狄拉克寫(xiě)了《電磁場(chǎng)中的量子化奇點(diǎn)》的論文,提出磁單極子,預(yù)言了反物質(zhì)的存在,并提出宇宙中單個(gè)磁單極子的存在足以解釋電荷的量子化。1932年,狄拉克接替約瑟夫·拉莫爾擔(dān)任劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授。第二年,保羅·狄拉克與埃爾溫·薛定諤共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1937年秋天,保羅·狄拉克和曼西·巴拉茲結(jié)婚。20世紀(jì)50年代末,他應(yīng)用自己開(kāi)發(fā)的哈密頓方法將阿爾伯特·愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論轉(zhuǎn)化為哈密頓形式,并在技術(shù)上完成了引力的量子化問(wèn)題。

出版著作

1969年,為了與他的女兒瑪麗住得近一點(diǎn),保羅·狄拉克辭去劍橋大學(xué)的職務(wù)并接受佛羅里達(dá)州立大學(xué)提供的教職。1975年,保羅·狄拉克在新南威爾士大學(xué)進(jìn)行了一系列五個(gè)演講。這系列演講后來(lái)集結(jié)出版成了《物理學(xué)的方向》(1978年)一書(shū)。他將這本書(shū)的版稅捐給新南威爾士大學(xué)設(shè)立了狄拉克系列講座。狄拉克銀質(zhì)獎(jiǎng)?wù)卤闶窃谶@個(gè)場(chǎng)合下由校方所頒發(fā)的獎(jiǎng)項(xiàng)。

晚年生活

1983年,保羅·狄拉克被診斷出右側(cè)腎臟感染了肺結(jié)核。1984年10月20日,保羅·狄拉克在佛羅里達(dá)州塔拉哈西逝世,享年82歲,死后埋葬于當(dāng)?shù)氐牧_斯蘭公墓。他的妻子于2002年去世后與他合葬。

主要成果

狄拉克在物理方面研究成果很多,在量子力學(xué)方面,他把相對(duì)論引進(jìn)了量子力學(xué),建立了相對(duì)論形式的薛定諤方程,又叫狄拉克方程;并在1931年證明了單一磁單極的存在就足以解釋電荷的量子化;1937年他參考了愛(ài)德華·米爾恩的理論,允許引力常數(shù)隨時(shí)間改變。基于這些假設(shè),他設(shè)計(jì)了一個(gè)自己的宇宙學(xué)的模型等。在量子輻射理論方面,他和恩利克·費(fèi)米各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)(Fermi–Diracstatistics)。在宇宙學(xué)方面,狄拉克提出了一種與阿爾伯特·愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論不同的宇宙大爆炸模型;

量子力學(xué)理論

保羅·狄拉克原來(lái)從事相對(duì)論動(dòng)力學(xué)的研究,自從1925年沃納·海森伯格訪問(wèn)劍橋大學(xué)以后,受其影響,轉(zhuǎn)向量子力學(xué)的研究。

1928年,他把相對(duì)論引進(jìn)了量子力學(xué),建立了相對(duì)論形式的薛定諤方程,又叫狄拉克方程。這一方程具有兩個(gè)特點(diǎn):一是滿足相對(duì)論的所有要求,適用于運(yùn)動(dòng)速度無(wú)論多快的電子;二是它能自動(dòng)地導(dǎo)出電子有自旋的結(jié)論。這一方程的解很特別,既包括正能態(tài),也包括負(fù)能態(tài)。保羅·狄拉克由此做出了存在正電子的預(yù)言,認(rèn)為正電子是電子的一個(gè)鏡像,它們具有嚴(yán)格相同的質(zhì)量,但是電荷符號(hào)相反。他根據(jù)這個(gè)圖象,還預(yù)言存在一個(gè)電子和一個(gè)正電子互相湮滅放出光子的過(guò)程;相反,這個(gè)過(guò)程的逆過(guò)程,就是一個(gè)光子湮滅產(chǎn)生出一個(gè)電子和一個(gè)正電子的過(guò)程也是可能存在的。

1930年,保羅·狄拉克出版了量子力學(xué)著作《量子力學(xué)原理》,在這本書(shū)中他將海森堡在矩陣力學(xué)以及薛定諤在波動(dòng)力學(xué)的工作整合成一個(gè)數(shù)學(xué)體系,當(dāng)中連結(jié)了可觀測(cè)量與希爾伯特空間中作用子的關(guān)系。書(shū)中也介紹了量子力學(xué)中廣泛應(yīng)用的狄拉克δ函數(shù)

1932年,美國(guó)物理學(xué)家卡爾·大衛(wèi)·安德森在研究宇宙射線簇射中高能電子徑跡的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁場(chǎng)中有一半電子向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn),另一半向相反方向偏轉(zhuǎn),經(jīng)過(guò)仔細(xì)辨認(rèn),這就是保羅·狄拉克預(yù)言的正電子。后來(lái)很快又發(fā)現(xiàn)了γ射線產(chǎn)生電子對(duì),正、負(fù)電子碰撞“湮滅”成光子等現(xiàn)象,全面印證了保羅·狄拉克預(yù)言的正確性。保羅·狄拉克的工作,開(kāi)創(chuàng)了反粒子和反物質(zhì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。

1937年提出了引力隨時(shí)間變化的假設(shè)。1939年他在《量子力學(xué)原理》第三版中加入了他的數(shù)學(xué)符號(hào)系統(tǒng)——狄拉克符號(hào)。1942年為消除電子固有能量的無(wú)限大值而引人不定度規(guī)的概念。1962年提出u子的理論,在這個(gè)理論中u子被描寫(xiě)為電子的振動(dòng)狀態(tài)。此后,主要研究引力理論的哈密頓表述形式問(wèn)題,以進(jìn)一步把引力場(chǎng)量子化。

狄拉克方程與量子電動(dòng)力學(xué)

1928年,保羅·狄拉克提出了相對(duì)論波動(dòng)方程,人們稱之為狄拉克方程,并獨(dú)立于沃爾夫?qū)づ堇?/a>的工作發(fā)現(xiàn)了描述自旋的2x2矩陣。公式為,其中是波函數(shù),是約化普朗克常數(shù),是拉普拉斯算子,即相對(duì)論形式的薛定諤方程。利用這個(gè)方程研究氫原子能級(jí)分布時(shí),考慮有自旋角動(dòng)量的電子作高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的相對(duì)論性效應(yīng),給出了氫原子能級(jí)的精細(xì)結(jié)構(gòu),與實(shí)驗(yàn)符合得很好。

這一方程具有兩個(gè)特點(diǎn):一是滿足相對(duì)論的所有要求,適用于運(yùn)動(dòng)速度無(wú)論多快的電子;二是它能自動(dòng)地導(dǎo)出電子有自旋的結(jié)論。這一方程的解很特別,既包括正能態(tài),也包括負(fù)能態(tài)。保羅·狄拉克由此做出了存在正電子的預(yù)言,認(rèn)為正電子是電子的一個(gè)鏡像,它們具有嚴(yán)格相同的質(zhì)量,但是電荷符號(hào)相反。他根據(jù)這個(gè)圖象,還預(yù)言存在一個(gè)電子和一個(gè)正電子互相湮滅放出光子的過(guò)程;相反,這個(gè)過(guò)程的逆過(guò)程,就是一個(gè)光子湮滅產(chǎn)生出一個(gè)電子和一個(gè)正電子的過(guò)程也是可能存在的。1932年,美國(guó)物理學(xué)家卡爾·大衛(wèi)·安德森在研究宇宙射線簇射中高能電子徑跡的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁場(chǎng)中有一半電子向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn),另一半向相反方向偏轉(zhuǎn),經(jīng)過(guò)仔細(xì)辨認(rèn),這就是保羅·狄拉克預(yù)言的正電子。后來(lái)很快又發(fā)現(xiàn)了γ射線產(chǎn)生電子對(duì),正、負(fù)電子碰撞“湮滅”成光子等現(xiàn)象,全面印證了保羅·狄拉克預(yù)言的正確性。保羅·狄拉克的工作,開(kāi)創(chuàng)了反粒子和反物質(zhì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。然而,狄拉克方程和克萊因-戈登方程都存在一個(gè)問(wèn)題,即存在無(wú)法解釋的負(fù)能量解。這一問(wèn)題引發(fā)了狄拉克對(duì)電子反粒子——正電子存在的預(yù)測(cè)。

費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)

保羅·狄拉克是量子輻射理論的創(chuàng)始人,他和恩利克·費(fèi)米各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)(Fermi–Diracstatistics)。

在費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)說(shuō)明一書(shū)中,假設(shè)了在能級(jí)均勻分布的條件下,可以得到電子在小型一維系統(tǒng)中的分布情況。該方法包括考慮孤立的系統(tǒng),并將電子從其零溫位置移開(kāi)。然后用整數(shù)分區(qū)數(shù)來(lái)表示分布。當(dāng)系統(tǒng)與絕緣體發(fā)生熱接觸時(shí),電子分布是通過(guò)將前一結(jié)果與路德維希·玻爾茲曼因子作為權(quán)重求平均而得到的。最后,當(dāng)系統(tǒng)與大型介質(zhì)發(fā)生熱接觸和電接觸時(shí),通過(guò)對(duì)電子數(shù)N求平均,就會(huì)得出費(fèi)米-狄拉克分布。電子氣體發(fā)射或吸收光的統(tǒng)計(jì)量無(wú)需對(duì)光場(chǎng)進(jìn)行量化即可獲得。嚴(yán)謹(jǐn)而基本的處理方法有助于澄清統(tǒng)計(jì)力學(xué)中使用的概念。截至2023年,費(fèi)米–狄拉克統(tǒng)計(jì)已經(jīng)是物理學(xué)的一個(gè)重要部分了。

宇宙學(xué)方面

1937年2月,保羅·狄拉克剛度完新婚蜜月不久,就在《自然》雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于宇宙學(xué)的論文。10個(gè)月后,他將自己的思想擴(kuò)展成一篇更長(zhǎng)的文章,為宇宙學(xué)提供了新的理論基礎(chǔ)。保羅·狄拉克提出了一種與阿爾伯特·愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論不同的宇宙大爆炸模型,這個(gè)模型受到愛(ài)德華·米爾恩亞瑟·埃丁頓理論的啟發(fā)。他還基于數(shù)靈學(xué)提出了“大數(shù)理論”,認(rèn)為自然界中任何兩個(gè)無(wú)因次甚大數(shù)之間都存在一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)關(guān)系。并由此推出引力常數(shù)逐漸減小以及自由空間中質(zhì)子和中子數(shù)量會(huì)自發(fā)增加的觀點(diǎn)。

然而,狄拉克的這些理論在當(dāng)時(shí)并未得到廣泛認(rèn)可,因?yàn)樗鼈冞`背了愛(ài)因斯坦的引力理論和能量守恒定律。雖然狄拉克在1970年后嘗試通過(guò)其他角度解釋這些理論,并寫(xiě)了大量文章試圖與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果相吻合,但沒(méi)有證據(jù)能夠證實(shí)他的理論的正確性。

磁單極子

1931年在一篇《量子化電磁場(chǎng)中的奇點(diǎn)》的文章中,狄拉克探討了磁單極這個(gè)想法1933年,延續(xù)了其1931年的論文,狄拉克證明了單一磁單極的存在就足以解釋電荷的量子化。

他1928年發(fā)表的關(guān)于電子的方程,使量子力學(xué)和狹義相對(duì)論相容,能同時(shí)解釋粒子的自旋和磁矩。3年后,在他那篇關(guān)于磁單極子的開(kāi)創(chuàng)性論文中,他順帶用這個(gè)方程預(yù)示了反電子(antielectron)的存在。1931年秋天,在普林斯頓大學(xué)的一系列講座結(jié)束時(shí),狄拉克幾乎直接預(yù)言了存在反電子,不過(guò)沒(méi)有證據(jù)表明他鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)家去尋找這種新粒子。1932年8月,加州理工學(xué)院的卡爾·安德森(CarlAnderson)首次發(fā)表了與電子質(zhì)量相同但電荷相反的粒子存在的證據(jù),但他沒(méi)有提到狄拉克的工作。直到幾個(gè)月后,學(xué)界才意識(shí)到安德森發(fā)現(xiàn)了狄拉克預(yù)言的反電子。30年后,狄拉克帶著一種奧運(yùn)會(huì)式的超然態(tài)度(這已成為他的標(biāo)志)說(shuō),他最大的滿足感不是來(lái)自反電子的發(fā)現(xiàn),而是來(lái)自方程的正確性。

大數(shù)假說(shuō)

在1937年,狄拉克提出了大數(shù)假說(shuō)。他比較了兩個(gè)不帶量綱的量值:基本作用力(在此為引力與電磁力)的比值與宇宙年齡的尺度,發(fā)現(xiàn)兩者皆落在約39個(gè)數(shù)量級(jí)。狄拉克猜測(cè)這可能并非巧合,兩者或許存在某種關(guān)聯(lián)性。參考了愛(ài)德華·亞瑟·米爾恩的理論,允許引力常數(shù)隨時(shí)間改變。基于這些假設(shè),他設(shè)計(jì)了一個(gè)自己的宇宙學(xué)的模型。

量子化引力場(chǎng)

狄拉克將實(shí)物粒子與量子化場(chǎng)聯(lián)系起來(lái),他于1927年提出電磁場(chǎng)量子化的方案:將電磁場(chǎng)當(dāng)作包含無(wú)限多個(gè)不同頻率的諧振子的體系,每個(gè)諧振子的能量取值都是分立的。由量子力學(xué)得知,其能量為,其中,為諧振子振動(dòng)的角頻率,=0,1,2,…代表該諧振子不同能級(jí)對(duì)應(yīng)之能量量子數(shù)。那么,電磁場(chǎng)的總能量為,這實(shí)際上就表示電磁場(chǎng)體系由個(gè)頻率為 的光子、個(gè)頻率為的光子......個(gè)頻率為的光子.....所組成。電磁場(chǎng)的能

量改變,便有一定數(shù)量的不同頻率的光子產(chǎn)生或湮沒(méi);能量改變交自然是不連續(xù)的。這相當(dāng)于諧振子體系在不同能級(jí)之間發(fā)生量子躍遷。在電磁場(chǎng)量子化的過(guò)程中,如電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電磁老勢(shì)等場(chǎng)量轉(zhuǎn)化成算符,就與量子力學(xué)中各力學(xué)量以算符面目出現(xiàn)相仿佛。電磁場(chǎng)算符表征的是場(chǎng)量子-光子的產(chǎn)生和湮沒(méi)。

弦理論

狄拉克被認(rèn)為是弦理論的先行者,他還發(fā)展了具有動(dòng)力學(xué)約束的量子場(chǎng)的一般理論,構(gòu)成了當(dāng)今規(guī)范理論和超弦理論的基礎(chǔ)。

人才培養(yǎng)

根據(jù)2023年9月數(shù)學(xué)譜系項(xiàng)目網(wǎng)站數(shù)據(jù),保羅·狄拉克在劍橋大學(xué)先后指導(dǎo)8名學(xué)生。通過(guò)數(shù)學(xué)譜系項(xiàng)目網(wǎng)站數(shù)據(jù),保羅·狄拉克還有1567名“徒子徒孫”。

主要論著

狄拉克一生致力于理論物理的基本問(wèn)題,他的學(xué)術(shù)著作獨(dú)具創(chuàng)新,在學(xué)術(shù)界獨(dú)樹(shù)一幟。1930年發(fā)表的《量子力學(xué)原理》已重版四次,并且已譯成各種文字。書(shū)中他對(duì)量子力學(xué)的理論基礎(chǔ)作了系統(tǒng)的總結(jié),并提出了完整的一套數(shù)學(xué)表示方法。他所利用的右矢與左矢概念,簡(jiǎn)潔而深刻地反映出量子力學(xué)中各量之間的內(nèi)在關(guān)系,闡述了量子力學(xué)的理論結(jié)構(gòu)。他所引進(jìn)的狄拉克符號(hào),現(xiàn)在已為科學(xué)界所普遍采用。

主要論文

主要著作

人物評(píng)價(jià)

《參考消息》提到英國(guó)理論物理學(xué)家保羅·狄拉克是量子物理學(xué)早期最重要的人物之一,他與埃爾溫·薛定諤共同獲得了1933年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但早在1927年,他那冷靜而聰明的頭腦便開(kāi)始尋找“優(yōu)美的數(shù)學(xué)計(jì)算”,并在此過(guò)程中形成了他最偉大的成就之一——狄拉克方程式。

《物理世界》網(wǎng)站中提到保羅·狄拉克是世界上最忠于物理的靈魂。

美國(guó)國(guó)家磁實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)保羅·狄拉克是二十世紀(jì)杰出的理論物理學(xué)家,他的工作對(duì)量子力學(xué)和量子電動(dòng)力學(xué)的發(fā)展至關(guān)重要。

劍橋圣約翰學(xué)院評(píng)價(jià)保羅·狄拉克在其整個(gè)職業(yè)生涯中,在量子力學(xué)和量子電動(dòng)學(xué)領(lǐng)域做出了許多貢獻(xiàn)。

美國(guó)物理學(xué)家阿爾伯特·愛(ài)因斯坦(AlbertEinstein)在1926年寫(xiě)給保羅·埃倫菲斯特(PaulEhrenfest)的信中這樣評(píng)價(jià)狄拉克:“在天才與瘋狂之間走鋼絲,實(shí)在是太可怕了。”

德國(guó)物理學(xué)家尼爾斯·玻爾評(píng)價(jià)保羅·狄拉克:“在所有的物理學(xué)家中,狄拉克擁有最純潔的靈魂。”

中國(guó)物理學(xué)家楊振寧對(duì)狄拉克評(píng)價(jià)說(shuō):“在量子物理學(xué)中,對(duì)稱概念的存在,我曾把狄拉克這一大膽的獨(dú)創(chuàng)性的預(yù)言比之為復(fù)數(shù)的首次引入,復(fù)數(shù)的引入擴(kuò)大改善了我們對(duì)于整數(shù)的理解,它為整個(gè)數(shù)學(xué)奠定了基礎(chǔ),狄拉克的預(yù)言擴(kuò)大了我們對(duì)于場(chǎng)論的理解,奠定了量子電動(dòng)場(chǎng)論的基礎(chǔ)。”

巴基斯坦理論物理學(xué)家穆罕默德·阿卜杜勒·薩拉姆提到保羅·狄拉克曾這樣說(shuō):“保羅·埃卓恩·莫里斯·狄拉克——毫無(wú)疑問(wèn)是這個(gè)世紀(jì)或任一個(gè)世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家之一。1925年、1926年以及1927年他三個(gè)關(guān)鍵的工作,奠定了其一量子物理、其二量子場(chǎng)論以及其三基本粒子理論的基礎(chǔ)...沒(méi)有人即便是愛(ài)因斯坦,有辦法在這么短的期間內(nèi)對(duì)本世紀(jì)物理的發(fā)展作出如此決定性的影響。”

個(gè)人生活

家庭

保羅·狄拉克的父親查爾斯·狄拉克于1866年出生在瑞士瓦萊州(一個(gè)講法語(yǔ)的州)的蒙泰,直到1919年才成為英國(guó)公民。1899年,保羅·狄拉克結(jié)婚,結(jié)婚一年后,他們的第一個(gè)孩子雷金納德·狄拉克出生。1902年8月8日,保羅·狄拉克降生,他們家那時(shí)住在蒙克大街。又過(guò)了四年,第三個(gè)孩子比阿特麗斯·瑪格麗特·狄拉克出生。和哥哥、妹妹一樣,保羅·狄拉克一出生就加入了瑞士國(guó)籍,直到1919年17歲時(shí)才取得英國(guó)國(guó)籍。

保羅·狄拉克的哥哥是自殺身亡的,他把哥哥的死歸結(jié)為父親的錯(cuò)。在保羅·狄拉克獲得劍橋大學(xué)的兩項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金時(shí),他只需要5英鎊就可以離開(kāi)這個(gè)地方了。他的父親給了兒子這筆錢(qián),讓他認(rèn)為是父親讓他開(kāi)始自己的事業(yè)。

婚姻

1934年秋天,保羅·狄拉克開(kāi)始了他在研究所的第一個(gè)為期一年的休假,匈牙利理論家尤金·維格納將妹妹曼西·巴拉茲介紹給他,后來(lái)兩人結(jié)婚。保羅·狄拉克許多方面都是對(duì)立的,他害羞、謙虛、沉默寡言,而且經(jīng)常顯得冷漠和疏遠(yuǎn),他妻子性格外向,自信,健談,是一個(gè)熱情體貼的朋友。

拒絕冊(cè)封

保羅·狄拉克曾拒絕被冊(cè)封為克利夫蘭騎士隊(duì),因?yàn)樗幌氡蝗酥焙羝涿?/p>

獲獎(jiǎng)榮譽(yù)

后世紀(jì)念

保羅·狄拉克故居

狄拉克在布里斯托爾的童年故居有一塊藍(lán)色牌匾來(lái)紀(jì)念,附近的狄拉克路也以他與這座城市的聯(lián)系而命名。

保羅·狄拉克科學(xué)圖書(shū)館、狄拉克廣場(chǎng)

1989年12月,曼琪在佛羅里達(dá)州立大學(xué)成立保羅·狄拉克科學(xué)圖書(shū)館,狄拉克生前的論文也存放在那里。外面是加布里埃拉·博洛巴斯(GabriellaBollobás)創(chuàng)作的一尊他的雕像。佛羅里達(dá)州塔拉哈西創(chuàng)新園國(guó)家強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室所在的街道名為保羅·狄拉克大道。除了他的家鄉(xiāng)布里斯托爾之外,在迪德科特牛津郡也有一條以他的名字命名的道路——狄拉克廣場(chǎng)。

紀(jì)念石

1991年8月1日,在保羅·狄拉克父親家鄉(xiāng)的瑞士圣莫里斯花園里豎立了一塊紀(jì)念石。1995年11月13日,一塊以伯靈頓綠色板巖作為原料并刻上了狄拉克方程的紀(jì)念石板在威斯敏斯特教堂首次亮相。威斯敏斯特院長(zhǎng)愛(ài)德華·卡彭特最初拒絕批準(zhǔn)修建紀(jì)念碑,認(rèn)為狄拉克反基督教,但最終(在五年的時(shí)間里)被說(shuō)服讓步。英國(guó)廣播公司為了紀(jì)念狄拉克,將開(kāi)發(fā)的一種影像壓縮格式以狄拉克命名。

羅斯勞恩公墓

保羅·狄拉克于1984年10月20日在佛羅里達(dá)州塔拉哈西去世,享年82歲。他被埋葬在塔拉哈西的羅斯勞恩公墓。他的妻子瑪吉特于2002年去世后與他合葬。

狄拉克獎(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)金

1987年,英國(guó)物理學(xué)會(huì)頒發(fā)狄拉克獎(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)金以表彰他“在理論(包含數(shù)學(xué)和計(jì)算方法)物理上的杰出貢獻(xiàn)”。最初的三個(gè)獲獎(jiǎng)人分別為斯蒂芬·霍金(1987年)、約翰·斯圖爾特·貝爾(1988年)和羅杰·彭洛斯(1989年)。后來(lái),國(guó)際理論物理中心(InternationalCentreforTheoreticalPhysics,簡(jiǎn)稱:ICTP)在每年8月8日(狄拉克的生日)頒發(fā)ICTP狄拉克獎(jiǎng)?wù)?/a>。

保羅·狄拉克半身像

丹麥雕塑家哈羅德·伊森斯坦為狄拉克塑造了兩個(gè)半身像,第一尊雕像于1939年完成,狄拉克將其展示在自己的家中。而第二尊雕像贈(zèng)送給了圣約翰學(xué)院,并將其陳列在學(xué)院的圖書(shū)館內(nèi)。

狄拉克-赫爾曼獎(jiǎng)

1997年,保羅·狄拉克最后一個(gè)博士學(xué)生布魯斯·赫爾曼在佛羅里達(dá)州立大學(xué)設(shè)立了狄拉克-赫爾曼獎(jiǎng),用于獎(jiǎng)勵(lì)該校理論物理研究人員的杰出表現(xiàn)。

其他紀(jì)念

為了紀(jì)念他,英國(guó)廣播公司將視頻編解碼器命名為“狄拉克”。1983年發(fā)現(xiàn)的一顆小行星以狄拉克的名字命名。利用高級(jí)計(jì)算(DiRAC)和Dirac軟件的分布式研究以他的名字命名。

家庭關(guān)系

人物軼事

拒絕榮譽(yù)

保羅·狄拉克曾拒絕被授予爵位,因?yàn)樗幌胱约旱拿直惶峒啊?933年,諾貝爾委員會(huì)宣布他為諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)之一,但他拒絕領(lǐng)獎(jiǎng),因?yàn)樗J(rèn)為這會(huì)給他帶來(lái)知名度。當(dāng)歐內(nèi)斯特·盧瑟福告訴他,“拒絕會(huì)給你帶來(lái)更多的知名度”時(shí),他不情愿地接受了。他一生拒絕了大部分榮譽(yù),包括1953年授予他的猶他爵士隊(duì)頭銜。

愛(ài)好廣泛

保羅·狄拉克喜歡散步、攀爬和閱讀,尤其是阿加莎·克里斯蒂的謀殺懸疑小說(shuō)。除此之外,狄拉克是一位出色的國(guó)際象棋棋手,可以同時(shí)與其他幾個(gè)棋手下棋。

不善交際

保羅·狄拉克曾與玻爾合作,也是海森伯格的好友。據(jù)海森堡講述,有一次他和狄拉克一起坐郵輪旅行,海森堡經(jīng)常參加船上的舞會(huì),而狄拉克卻一直靜靜地看著,沒(méi)有跳舞。后來(lái),狄拉克問(wèn)海森堡為什么喜歡跳舞,海森堡回答:“和優(yōu)秀的女孩跳舞不是一件快樂(lè)的事情嗎?”然而,狄拉克卻問(wèn)道:“但是你如何在事先就能知道她是一個(gè)優(yōu)秀的女孩呢?”

研究風(fēng)格

物理學(xué)家保羅·狄拉克的研究風(fēng)格是一種令人難以理解的方式將直覺(jué)、想象力和簡(jiǎn)介的邏輯以及強(qiáng)大的數(shù)學(xué)融合在一起。狄拉克早期關(guān)于量子力學(xué)的文章以其洞察力之深刻和論證之優(yōu)美而著稱。

宗教觀點(diǎn)

1968年,狄拉克是羅馬教皇科學(xué)院的成員,但是他并不信奉天主教,而且對(duì)其也沒(méi)有特別興趣。到了晚年,他對(duì)宗教產(chǎn)生興趣,并會(huì)以理性或稚氣的角度考慮宗教的問(wèn)題。1971年,狄拉克從科學(xué)態(tài)度的角度在演說(shuō)中提到雅威存在的這個(gè)問(wèn)題,他摒棄了基于信仰或哲學(xué)原則的宗教觀點(diǎn),從科學(xué)上論證上帝的存在。

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