狄拉克 Paul Dirac

Posted on 2011/08/28 in 物理, 物理學發展史, 物理學發展史 with 沒有迴響 4,731 views

狄拉克 Paul Dirac
國立彰化師範大學物理學系研究所許嘉榕研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

狄拉克為量子力學的奠基者之一，並對量子電動力學早期的發展作出重要貢獻。他寫下了描述費米子的狄拉克方程式，並且預測了反物質的存在。因為「發現了原子理論的新形式」（即狄拉克方程式），與埃爾溫‧薛丁格共同獲得 1933 年諾貝爾物理獎。

1902 年 8 月 8 日出生在英格蘭西南部的布里斯托，成長在畢曉普斯頓區的城市。狄拉克在布里斯託大學工程學院學習電機工程。

儘管最喜歡的科目是數學，狄拉克後來聲稱工程教育對他影響深遠：

「原先，我只對完全正確的方程式感興趣。然而我所接受的工程訓練教導我要容許近似，有時候我能夠從這些理論中發現驚人的美，即使它是以近似為基礎…如果沒有這些來自工程學的訓練，我或許無法在後來的研究作出任何成果…我持續在之後的工作運用這些不完全嚴謹的工程數學，我相信你們可以從我後來的文章中看出來…那些要求所有計算推導上完全精確的數學家很難在物理上走得很遠。」

原先狄拉克希望研究一直以來感興趣的相對論，然而在拉爾夫‧福勒的指導下，狄拉克開始接觸原子理論。之後狄拉克也嘗試著將波耳的理論作延伸。

1925 年維爾納‧海森堡提出了著眼於可觀察的物理量的理論，當中牽涉到矩陣相乘的不可交換性。狄拉克起初對此並不特別欣賞，然而約莫兩個星期之後，他意識到當中的不可交換性帶有重要的意義，並且發現了古典力學中帕松括號與海森堡提出的矩陣力學規則的相似之處。

基於這項發現，他得出更明確的量子化規則（即正則量子化）。這份名為《量子力學》的論文發表於 1926 年，狄拉克也這項工作獲得博士學位。1930 年選為英國倫敦皇家學會院士。1932 年任劍橋大學數學教授。

他的《量子力學原理》，一直是該領域的權威性古典名著，甚至有人稱之為「量子力學的聖經」。

在理論物理中，相對於薛丁格方程式之於非相對論量子力學，狄拉克方程式是相對論量子力學的一項描述自旋 $$-\frac{1}{2}$$ 粒子的波函數方程式，由英國物理學家保羅‧狄拉克於 1928 年建立，不帶矛盾地同時遵守了狹義相對論與量子力學兩者的原理，實則為薛丁格方程式的勞侖茲協變式。這條方程式預言了反粒子的存在，隨後 1932 年由卡爾‧安德森發現了正子(positron)而證實。