Physics 版 (精华区)

发信人: PeterWang (PW), 信区: Physics
标  题: 狄拉克
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年12月30日10:55:29 星期天), 站内信件



    狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)曾任英国牛津大学数学教授
，是相对论量子力学的创立者，1902年8月8日出生于英国布里斯托尔。
他曾经进商业学校读书，以后在布里斯托尔大学改读电气工程，1921
年在该校毕业时，获得电气工程理学士学位。由于没有找到电气工程
方面的职业，他只好在布里斯托尔研究数学，两年后他又考进了剑桥
大学圣约翰学院研究生院攻读数学。
    1925年海森堡矩阵力学理论提出之后不久，狄拉克立刻就开始研
究这个课题。他采用更一般的非互换量的演算，完全独立地得出与海
森堡同样的理论，并连续发表了许多论述这一理论的多种应用以及有
关这一理论的基础和范围的文章。1926年薛定谔关于波动力学的论文
发表后，狄拉克把非相对论的薛定谬方程推广到相对论的情况作了进
一步研究。他利用时空对称的四维空间，与1928年建立了电子理论上
著名的狄拉克方程。这使得相对论的“自旋”理论成为可能，并且揭
示了相对论思想和自旋观念之间的一种微妙的、相当隐蔽的关系。由
狄拉克方程可以自动得出电子具有的总能量既可以具有正值也可以具
有负值等极其重要的结论。但是对于能量为负值的状态，已有的理论
无法解释，同时也使人们难以想象和理解。为了解决狄拉克方程中的
负能态的困难问题，狄拉克根据泡利不想容原理于1930年又提出了有
名的空穴理论。他认为所谓真空状态并非真的空无一物，而是所有电
子负能态都有粒子占有，形成了负能态的电子海，同时所有正能态却
是都没有粒子占有的状态。所谓空穴，也就是我们现在所知道的正电
子。1932年，美国物理学家安德逊(Carl D·Anderson)从宇宙射线实
验中居然发现了正电子的存在。这样，正电子理论的预言终于得到实
验的证实。
    狄拉克于1926年获得剑桥大学哲学博士学位。一年以后，他成为
圣约翰学院的研究员，又在1930年成为皇家学会研究员。1932年他被
委任为剑桥大学鲁卡辛(Lucasian)讲座的数学教授，一直任职到1969
年成为荣誉退体教授；1971年以后他就任美国佛罗里达州立大学物理
学教授，至今仍健在。
    1926年以来；他进行了广泛的旅行并在许多外国大学，包括哥本
哈根、哥廷根、莱顿、密执安、普林斯顿、威斯康星和迈阿密等大学
作短期逗留。1929年他做了一次环球旅行，在美国逗留了五个月。当
他访问日本并横贯西伯利亚时由海森堡陪同回国。1934一1935年间，
他是普林斯顿高等研究所的研究人员。后来还多次到这个研究所从事
研究工作。
    狄拉克是世界著名的数学物理学家，他对量子力学和量子电动力
学的贡献很大。狄拉克最引人人胜的成就,是他在纯数学物理的基础上
建立起来的、以他的名字命名的狄拉克方程，并预言了一个新的基本
粒子——正电子的存在。几年后这个正电子终于在实验上被发现。正
电子的发现从原则上启发人们去寻找其他基本粒子的反粒子问题。例
如，如果我们把狄拉克方程应用于已有的质子，那么这个理论也应当
可以预言有反质子的存在。尽管寻找反质子的工作花了将近四分之一
世纪的时间，但是人们终究于1954年的夏天第一次观测到反质子。此
外，狭拉克还与费米分别独立地提出自旋为半整数的粒子所服从的统
计分布规律，即费米—狄拉克统计。这一研究成果已成为研究基本粒
子的基础。
     狄拉克的科学论著很多， 1930年发表的《量子力学原理》是一
部经典名著，该书已重版四次，1958年出的第四版本与初版相比只修
改最后一章，并且已译成各种文字。书中他对量子力学的理论基础作
了系统的总结，并提出了完整的一套数学表示方法。他所利用的右矢
与左矢概念，简洁而深刻地反映出量子力学中各量之间的内在关系，
阐述了量子力学的理论结构。他所引进的狄拉克符号，现在巳为科学
界所普遍采用。1969年，他在美国迈阿密大学的学术演讲稿《希尔伯
特空间中的旋量》于1974年出版。在佛罗里达州立大学任教期间，狄
拉克提出了他的宇宙学的大数假设。
     狄拉克和奥地利物理学家薛定谔教授共同获得1933年度诺贝尔物
理学奖金，因为他们建立了新型原子理论。此外，由于发展新的量子
力学，1939年英国皇家学会授予皇家奖章，并且还授予科普利奖章。
苏联莫斯科大学曾授予他荣誉科学博士学位。
　

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