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狄拉克
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{{Infobox person
| 姓名 =保罗·狄拉克
| 知名作品 = 《量子力学原理》
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保罗有一个妹妹,叫阿特丽斯·伊莎贝尔·玛格丽特,大家称她为贝蒂,还有一个哥哥,雷金纳德·查尔斯·费利克斯,大家叫他费利克斯。费利克斯在1925年3月自杀。狄拉克后来回忆说:“我的父母非常痛心。我不知道他们这么在乎...我从来不知道父母应该照顾自己的孩子,但自从这件事后,我了解这件事。”
狄拉克第一次受教育是在主教路小学,然后在男子商人合营技术学院(后来的考瑟姆学校)就读。他的父亲在那里是一位法语老师。这所学校是布里斯托大学内的附属机构,他们共享场地和人员。这所大学强调技术课程,如瓦工、制鞋、金属工作和现代语言。在当时仍然主要致力于经典文学的英国中等教育里,这是一个不寻常的安排。后来狄拉克曾对这些安排表示感激。
之后狄拉克在 [[ 布里斯托大学 ]] 工程学院学习电机工程。尽管最喜欢的科目是数学,狄拉克后来声称工程教育对他影响深远:
“原先,我只对完全正确的方程感兴趣。然而我所接受的工程训练教导我要容许近似,有时候我能够从这些理论中发现惊人的美,即使它是以近似为基础...如果没有这些来自工程学的训练,我或许无法在后来的研究作出任何成果...我持续在之后的工作运用这些不完全严谨的工程数学,我相信你们可以从我后来的文章中看出来...那些要求所有计算推导上完全精确的数学家很难在物理上走得很远。”
就在1921年获得学位的前不久,他参加了 [[ 剑桥大学 ]] 圣约翰学院的入学测验。他通过入学考试并获得一笔70英镑的奖学金,然而这不足以支付在剑桥就读及生活所需的庞大金额。尽管以第一级荣誉工程学士的成绩毕业,在当时英国战后经济衰退的环境下仍无法找到工程师的工作。因此,他选择接受免学费攻读布里斯托大学数学学士学位的机会。由于已完成的工程学位,他被允许抵免第一年的课程。
1923年狄拉克再度以第一级荣誉的成绩毕业并获得140英镑的奖学金。加上来自约翰学院的70英镑,这笔钱足够他在剑桥居住与求学。
战争期间,狄拉克投入研发同位素分离法以取得铀235。这在原子能的应用上是极关键的技术。他与彼得·卡皮查尝试开发用离心机将气体混合物分离的方法,但其实验后来因卡皮查受困俄国而停摆。
1941年,狄拉克与 [[ 牛津大学 ]][[ 法兰西斯·西蒙 ]] 的团队展开合作,提供了许多对于统计方法的实用意见。这些方法在今日人们依然在使用。
此外,他还是伯明翰团队在计算临界质量上的非正式顾问。
===家庭简况===
保罗·狄拉克(P.A.M.Dirac)的父亲查尔斯·狄拉克于1866年出生在瑞士瓦莱州(一个讲法语的州)的蒙泰,直到1919年才成为英国公民。20岁时,查尔斯背叛家庭,远走他乡至[[日内瓦大学]]学习。之后,大约
狄拉克因创立有效的、新型式的原子理论而获得1933年的 [[ 诺贝尔 ]] 物理学奖。
狄拉克发展了量子力学,提出了著名的狄拉克方程,并且从理论上预言了正电子的存在。
狄拉克原来从事相对论动力学的研究,自从1925年海森伯访问剑桥大学以后,狄拉克深受影响,把精力转向量子力学的研究。
1928年他把相对论引进了量子力学,建立了相对论形式的薛定谔方程,也就是著名的狄拉克方程。这一方程具有两个特点:一是满足相对论的所有要求,适用于运动速度无论多快电子;二是它能自动地导出电子有自旋的结论。这一方程的解很特别,既包括正能态,也包括负能态。狄拉克由此做出了存在正电子的预言,认为正电子是电子的一个镜像,它们具有严格相同的质量,但是电荷符号相反。狄拉克根据这个图象,还预料存在着一个电子和一个正电子互相湮灭放出光子的过程;相反,这个过程的逆过程,就是一个光子湮灭产生出一个电子和一个正电子的过程也是可能存在的。1932年,美国物理学家 [[ 安德森 ]] (1923-)在研究宇宙射线簇射中高能电子径迹的时候,奇怪地发现强磁场中有一半电子向一个方向偏转,另一半向相反方向偏转,经过仔细辨认,这就是狄拉克预言的正电子。后来很快又发现了γ射线产生电子对,正、负电子碰撞“湮灭”成光子等现象,全面印证了狄拉克预言的正确性。狄拉克的工作,开创了反粒子和反物质的理论和实验研究。
狄拉克是量子辐射理论的创始人,曾经和费米各自独立发现了费米-狄拉克统计法。狄拉克还在美国佛罗里达州立大学发表过大量有关宇宙学方面的论文,推动宇宙学研究的发展。特别值得一提的是,狄拉克早在本世纪三十年代,就从理论上提出可能存在磁单极的预言。近代物理学来有关磁单极的理论研究和实验探测取得了迅速发展。1982年国外已有报道,宣称有人发现了磁单极存在的证据。当然,假如真能从实验上证实磁单极存在,一定会引起物理理论的深刻变化。
总结起来,狄拉克对物理学的主要贡献是:给出描述相对论性费米粒子的量子力学方程(狄拉克方程),给出反粒子解;预言磁单极;费米—狄拉克统计。另外在量子场论尤其是量子电动力学方面也作出了奠基性的工作。在引力论和引力量子化方面也有杰出的工作。
*1930年 [[《量子力学原理》]]:这本书用现代记号(大部分由狄拉克本人发展出来)总结了量子力学的概念,在书的结尾部分也探讨了他首先开创的电子的相对论性理论。(即狄拉克方程)此书的写作未参照任何量子力学相关著述。
*1966年 [[《量子力学讲义》:]]书中探讨了许多在弯曲时空下的量子力学。
*1966年 [[《量子场论讲义》]]:这本书以哈密顿力学方式奠定了量子场论的基础。
*1974年 [[《希尔伯特空间中的旋量》]]:这本书以1969年在 [[ 迈阿密大学 ]] 的授课讲义为基础,从一个真实的希尔伯特空间出发,处理了旋量的基础层面。狄拉克以预言的方式说到:“从一个只有费米子变量的理论出发,可以自然得到玻色子的变量,这使得有无限多的费米子变量。必然存在有玻色子变量与电子相关连...”1975年 [[《广义相对论》]]:以68页的篇幅总结了爱因斯坦的广义相对论。
[[Category:物理學家]]