狄拉克量子力学原理 量子力学原理—保罗·狄拉克
保罗·狄拉克,OM,FRS(Paul Adrien Maurice Dirac,1902年8月8日-1984年10月20日),英国理论物理学家,量子力学的奠基者之一,并对量子电动力学早期的发展作出重要贡献。曾经主持剑桥大学的卢卡斯数学教授席位,并在佛罗里达州立大学度过他人生的最后十四个年头。
他给出的狄拉克方程可以描述费米子的物理行为,并且预测了反物质的存在。
1933年,因为"发现了在原子理论里很有用的新形式"(即量子力学的基本方程——薛定谔方程和狄拉克方程),狄拉克和埃尔温·薛定谔共同获得了诺贝尔物理学奖。
创立量子力学
1925年开始研究由海森伯等人创立的量子力学,1926年发表题为《量子力学》的论文,获剑桥大学物理学博士学位,应邀任圣约翰学院研究员。 天才有两种。一种是普通的天才,他们的成就其他人也可以做到,只要他足够的努力并且有一点好运。
另一种是超常的天才(数学家Mark Kac称他们为"魔术师")。他们有着惊人的、不遵常理的洞察力,很难有其他人能达到那一种智慧。爱因斯坦就是这样一类天才。1984年辞世的保罗·狄拉克也是一位超常的天才,他的方程预示了反物质的存在,他可以说是继牛顿之后英国最伟大的理论物理学家。
狄拉克在23岁时成为量子力学的创始人之一。该理论是在二十世纪二三十年代发展起来的,提出了很多看起来很古怪的论断,其中包括世界是不可能被完全了解的基本事实。
但是当他的同事还在被方程的哲学含义而困扰时,狄拉克认为语言是危险的,而只注重数学上的价值。对他而言,方程是美丽的。随着年龄的增长,他愈发确认美是通往真理的向导。他认为基础物理是可以从优雅的数学中拾取的,这一观点现已渗入到整个探索自然的领域。
物理之美的追寻量子电动力学在作高阶微扰计算上,得到了某些无穷大的结果。这在物理系统中是不合理的。因此一种叫作重整化的计算技巧被发展出来作为权宜之计,然而对此狄拉克无法接受这种作法。1975年的一场演讲中,他发表了这样的看法:"我必须说我对于这样情况相当不满意。因为这样一个‘好的理论’以一种随意的方法忽视了来自于方程的无穷发散。这不是明智的数学。明智的数学可以忽略一个极小的值,但不能因一个值为无穷大而舍弃它。"
拒绝接受重整化使他在研究上渐渐远离了主流。
他从他写下的哈密顿形式出发,试图让量子电动力学建立在"合逻辑的基础"上。他找到一种更新的方法来计算异常磁偶矩,并且以海森堡绘景重新推导了兰姆位移。但尽管付出巨大的努力,狄拉克终其一生仍未能发展出满意的理论。
1950年代晚期,狄拉克将它发展出来的哈密顿方法应用到爱因斯坦的广义相对论。这当中牵涉到引力场量子化的问题。
为了与他的女儿玛丽住得近一点,狄拉克在1969年辞去剑桥大学的职务并接受佛罗里达州立大学提供的教职。在最后的十四年里,狄拉克大部分的时间都在迈阿密大学与佛罗里达州立大学里度过。
1982年,狄拉克的健康开始恶化。在1984年10月20日,狄拉克于塔拉哈西因病去世,并依照其家人的意愿将遗体埋在当地墓园。
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。
1978年 《物理学的方向》:由狄拉克在新南威尔士大学一系列演讲集结而成。
狄拉克与埃尔温·薛定谔由于"发现了原子理论的新形式"共同获得1933年的诺贝尔物理奖。此外,狄拉克在1939年获颁皇家奖章,1952年获颁科普利奖章以及马克斯·普朗克奖章。
他在1930年被选作皇家学会院士,1948年和1971年分别被选作美国物理学会及英国物理学会荣誉会士。1973年狄拉克获颁功绩勋章,在英国这是极高的荣誉。他曾拒绝被册封为骑士,因为他不想对他的名字作出更动。
