2011年6月3日 星期五

狄拉克 Paul Adrien Maurice Dirac(P.A.M.)

【生卒】:1902~1984

英國理論物理學家。1902年8月8日生于布里斯托爾,1918年入布里斯托爾大學學電機工程,畢業后入劍橋大學圣約翰學院改學物理,1926年得劍橋大學哲學博士學位。1930年他被選為英國皇家學會會員,1932年起任劍橋大學盧卡斯講座數學教授,1969年退職,1971年起任美國佛羅里達大學教授。1984年10月20日逝世。由于對量子力學所作的貢獻,他于1933年獲諾貝爾物理學獎。

在1925年,狄喇克還是研究生時,就提出了量子力學的一種數學形式q數(非對易代數)理論,成為量子力學的創立者之一。1926年,他發現了用反對稱波函數表示全同粒子系統的量子統計法則(后被稱為費密-狄喇克統計,見量子統計法)。1927年,在討論輻射的量子理論時,通過把電磁場量子化,首先提出了二次量子化理論;為建立量子場論找到了一個出發點。1928年狄喇克提出了電子的相對論性運動方程(狄喇克方程),奠定了相對論性量子力學的基礎。量子論與相對論的這一結合,很自然地解釋了電子的自旋為/2,論證了電子磁矩的存在。而狄喇克這一理論最偉大的意義和深遠的影響,則是賦予真空以新的物理意義并預示了正電子的存在。狄喇克方程除正能解外還有負能解,負能解使正能電子向負能態躍遷是不合理的。為了克服這一困難,狄喇克提出了“空穴假說”。他認為真空實際上是所有負能態都被填滿的最低能態,如果有一個負能態沒有被填滿,就是出現了一個“空穴”(缺少一個負能電子),它相當于一個正能粒子。這一理論正確地預言了正負電子對的湮沒和產生。1932年,C.D.安德森在用云室觀測宇宙線時發現了狄喇克預言的正電子(見反粒子)。9個月后,P.M.S.布萊克特等在用云室觀測宇宙線時證實了電子對的產生和湮沒。這樣,狄喇克的這一理論不僅導致承認反物質的存在,而且對于物理真空也有了新的概念,對物質世界的認識更加深入了。此后,物理真空性質的研究已成為量子場論的重要課題之一。

狄喇克對量子力學的理論基礎作了系統的總結,提出了整套的數學表示方法,利用左矢、右矢、矩陣以及δ函數等簡潔地表述了量子力學中諸量之間的關系,提出了量子力學的變換理論(見表象理論)。

1933年,狄喇克根據電子的電荷量子化,提出“可能存在磁單極”的假說,但至今未在實驗上得到最后證實,仍是當代物理學中引人關注的基本理論問題之一。1937年狄喇克提出“大數假說”。由于實驗精度的限制,目前還不能作出判斷,但近年來它也引起了人們的很大興趣。

狄喇克在理論物理中還有許多創見,如對重正化和路線積分概念的提出等的貢獻。

狄喇克在許多國家的大學中作過研究工作,其中包括哥本哈根、格丁根、萊頓和普林斯頓等大學。1935年他曾來中國,在清華大學講學,并曾被選為中國物理學會名譽會員。

他的主要著作有《量子力學原理》于1930年出版。

《中國大百科全書 物理學Ⅰ》 第195頁 作者 :曹南燕
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