狄拉克对物理学的主要贡献
狄拉克 量子力学原理
狄拉克量子力学原理狄拉克（Dirac）提出的量子力学原理，是现代物理学中的重要基石之一。
这一理论被广泛应用于描述微观世界的行为，如原子、分子以及基本粒子的性质和相互作用。
量子力学原理主要包括以下几个基本概念和原则。
首先是波粒二象性，即微观粒子既可以表现为粒子性质，如质量和位置，又可以表现为波动性质，如波长和频率。
这一概念由狄拉克在1920年代初通过其著名的量子力学方程——狄拉克方程首次提出。
其次是量子力学的不确定性原理，由狄拉克的老师海森堡所提出。
该原理指出了测量一个粒子的某个物理量时，不可同时确定其动量和位置的精确值。
这是由于对位置的精确测量会扰动粒子的动量，反之亦然。
不确定性原理揭示了微观世界的固有不确定性，限制了我们对微观世界的认识和测量。
此外，狄拉克方程还描述了粒子之间的相互作用以及它们的物质波函数的演化规律。
这一演化规律由薛定谔方程和狄拉克方程共同确定，其中狄拉克方程适用于描述费米子（如电子和质子）的行为，而薛定谔方程适用于描述玻色子（如光子）的行为。
此外，在狄拉克的量子力学原理中还包括了许多其他重要概念，如波函数的统计解释、叠加原理、量子纠缠等。
这些概念和原理为量子力学的完整描述提供了重要基础。
狄拉克的量子力学原理在物理学的发展中起到了重要的作用，并且为理解和解释微观世界的行为提供了强大的工具。
它不仅在基础研究中得到应用，也在技术和应用领域产生了巨大影响，如量子计算、量子通信和量子材料等。
总之，狄拉克的量子力学原理是现代物理学的基石之一。
它通过描述粒子的波粒二象性、不确定性原理和演化规律等重要概念，为我们理解和解释微观世界的行为提供了框架。
同时，它也促进了量子技术的发展和应用，为人类社会带来了巨大的科学和技术进步。
历史上最伟大的物理学家排名
历史上最伟大的物理学家排名最伟大的物理学家 Top10PhysicsWeb曾经搞过历史上最伟大的物理学家的投票，结果如下表：1：牛顿(经典力学、光学)牛顿（Sir Isaac NewtonFRS, 1643年1月4日--1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会员，是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。
他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。
这些描述奠定了此后三个世纪里牛顿像(21张)物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。
他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了科学革命。
在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒之原理。
在光学上，他发明了反射式望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。
他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。
在数学上，牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。
他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究作出了贡献。
在2005年，英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查，牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。
2：爱因斯坦(相对论、量子力学奠基人)爱因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日-1955年4月18日），举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。
爱因斯坦1900年毕业于苏黎世工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。
后因二战爆发移居美国，1940年入美国国籍。
十九世纪末期是物理学的变革时期，爱因斯坦从实验事实出发，从新考查了物理学的基本概念，在理论上作出了根本性的突破。
他的一些成就大大推动了天文学的发展。
他的量子理论对天体物理学、特别是理论天体物理学都有很大的影响。
物理学史：物理学家的贡献与发现
不动的推动者：亚里士 多德认为，宇宙中存在 一个不动的推动者，使
得天体保持运动
• 这一观点在牛顿的万有引力理论 中得到进一步发展，奠定了现代天 体物理学的基础
古希腊时期的物理实验与观察
阿基米德的浮力原理：阿基米德通过实验发现了浮 力原理，即物体在水中受到的浮力与物体排开的水
的重量相等
• 这一原理在船舶、潜水器等领域得到 了广泛应用 • 阿基米德的浮力原理为流体力学的研 究奠定了基础
• 这为后来的原子物理学奠定了基 础 • 原子论也为化学反应、物质的性 质等研究提供了思路
亚里士多德：总结了前 人的经验，建立了古典
力学体系
• 提出了力的概念，描述了物体运 动的原因 • 分析了速度、加速度等物理量的 变化规律
亚里士多德的物理学观点
大地是球形的：亚里士多德通过观察 月食现象，推断出大地是球形的
其他文艺复兴时期的物理学家与贡献
开普勒的行星运动定律：开普勒通过观察天文现象， 提出了行星运动的三大定律
• 开普勒的行星运动定律在后来的天文 学研究中得到了广泛应用 • 开普勒的行星运动定律为牛顿的万有 引力理论提供了重要依据
伦布朗吉的静电实验：伦布朗吉通过实 验发现了静电现象，为电学的发展奠定
了基础
光学的早期发展与几何光学
透镜的发明与应用：透镜的发明为光学领域的发展提供了重要工具
• 透镜在光学仪器中的应用，如眼镜、显微镜、望远镜等，极大地拓展了人类的视野
光的直线传播：古希腊时期，学者们就发现了光的直线传播现象
• 这一发现为几何光学的研究奠定了基础 • 光的直线传播原理在光学仪器的设计中得到了广泛应用
物理学史：物理学家的贡献与发现
01
古希腊时期的物理学发展
物理史上的科学家及贡献
牛顿发现了万有引力，并总结得出了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了引力常数（对）
牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度，而不仅仅是使之运动（对）
牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础（对）
4.★卡文迪许 贡献：测量了万有引力常量
典型题目
牛顿第一次通过实验测出了万有引力常量（错）
卡文迪许巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里测出了万有引力常量的数值（对）
5.★开普勒（德国天文学家） 对物理学的贡献 开普勒三定律
经典题目
开普勒发现了万有引力定律和行星运动规律（错）
6.★托勒密（古希腊科学家） 观点：发展和完善了地心说
7.★哥白尼（波兰天文学家） 观点：日心说
14.★安培（法国物理学家）贡献：①磁场对电流产生作用力（安培力），并总结出这一力学规律
②安培分子电流假说
经典题目
安培最早发现了磁场能对电流产生作用（对）
安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式（错）
15.★狄拉克（英国物理学家） 贡献：预言磁单极必定存在（至今都没有发现）
16.★洛伦兹（荷兰物理学家） 贡献：1895年发表了磁场对运动电荷的作用力公式（洛伦兹力）
8. ★布鲁诺（文艺复兴）因宣讲教会反对的日心说被处以火刑，被活活烧死在意大利的百花广场上
9.★第谷（丹麦天文学家） 贡献：测量天体的运动
10.★库仑（法国物理学家） 贡献：发现了库仑定律——标志着电学的研究从定性走向定量
典型题目
库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用（对）
贡献： ①提出光子说概念②用光子说成功解释光电效应并获得诺贝尔物理奖③提出质能方程④提出光具有波粒二象性
狄拉克
词条人物> 自然科学人物 >正文狄拉克开放分类：物理学史物理学家理论物理量子力学编辑词条分享狄拉克狄拉克（1902—1984）是英国物理学家。
1902年8月8日诞生在英格兰布里斯托尔。
狄拉克在职业学校上中学，1918年毕业后考入布里斯托尔大学电机系。
1921年大学毕业，获电气工程学士学位。
1923年考入剑桥大学圣约翰学院当数学研究生。
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。
1929年周游各国，作学术访问，先在美国逗留了五个月，后来和海森伯一起访问日本，再横贯西伯利亚，回到英格兰。
1930年选为英国伦敦皇家学会会员。
1932到1969年，狄拉克任剑桥大学数学教授。
他还担任过美国威斯康星大学、密执安大学、普林斯顿大学、迈阿密大学等有名学府的访问教授。
1933年狄拉克和薛定谔一起分享当年度诺贝尔物理学奖金。
1971年起任剑桥大学荣誉教授，兼任美国佛罗里达州立大学物理学教授。
1984年10月24日逝世。
终年82岁。
二、科学成就狄拉克对物理学的主要贡献是发展了量子力学，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。
大物理学家―狄拉克
物理学界对狄拉克极高的评价
对于狄拉克，玻尔曾说：“在所有的物理学家中，狄拉克拥有最纯洁的灵魂。” 马克斯·玻恩曾回忆到他第一次看狄拉克的文章： “我记得非常清楚，这是我一生的研究经历中最大的惊奇之一。我完全不知道狄 拉克是谁，可以推测大概是个年轻人，然而其文章每个部分都相当完美且可敬。” 杨振宁曾提到狄拉克的文章给人“秋水文章不染尘”的感受，没有任何渣滓，直 达深处，直达宇宙的奥秘。 总结狄拉克的一生，阿卜杜勒·萨拉姆如是说：“保罗·埃卓恩·莫里斯·狄拉克—— 毫无疑问是这个世纪或任一个世纪最伟大的物理学家之一。1925年、1926年以及 1927年他三个关键的工作，奠定了其一量子物理、其二量子场论以及其三基本粒 子理论的基础...没有人即便是爱因斯坦，有办法在这么短的期间内对本世纪物理 的发展作出如此决定性的影响。
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 。
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。
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。
人物生平
1902年8月8日出生在英格兰西 南部的布里斯托 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 1926年，狄拉克凭借论文《量 子力学》获得博士学位。 1926年9月，在福勒的建议之下， 狄拉克前往位于哥本哈根的尼 尔斯·玻尔研究所作了一段时间 的研究 1927年2月狄拉克来到哥廷根， 在此他待了几个月并结识了赫 尔曼·外尔、马克斯·玻恩、罗伯 特·奥本海默等人
量子怪杰
――保罗·狄拉克
狄拉克的生平
狄拉克的生平英国著名的理论物理学家狄拉克年仅28岁时，就独立地创立了相对论量子力学，并预言了反粒子的存在．30岁时就成为剑桥大学卢卡斯数学教授．这是牛顿曾经担任过的职务．狄拉克性格内向，思想深邃，有忘我的献身精神和刻意追求的严谨学风．在物理学家中，他以沉默寡言有思想一密而著称．有人曾开玩笑说：“他大概每隔四年才能讲出一句完整的话．”的确如此，狄拉克对发展量子电动力学、宇宙学等众多学科都作出了重大贡献．他所提出的关于磁单极子和所谓大数假说等学说，至今仍是物理学探讨的重要课题．（曹南燕著：狄拉克）本世纪二十年代，相对论和量子力学相继建立，人们立即想到把量子力学和相对论统一起来．1928年，保罗．狄拉克（P．Driac l 902－1984）首先提出相对论波动方程，这个方程以其简明深刻的物理内涵打开了通向形式复杂、内容丰富的相对论量子力学知识宝库的大门，狄拉克在尝试二十世纪的两个最重要的原理结合起来的实践中，凭借自己非凡的想象力，大胆地预言了存在一片尚未开发的神奇的“新大陆”——反物质．生平狄拉克（P．Dirac）1902年8月8日生于英国布里斯托尔城；1984年10月20日卒于美国佛罗里达州的塔拉哈西．狄拉克的父亲是瑞士人，母亲是英国人．狄拉克的父亲年轻时移居英国，在布贝斯托尔贸易商业高级职业学校教法语．这所学校非常重视现代科学，尤其是数学、物理学和化学，狄拉克就在那里接受早期教育．他跳级读完中学，并在中学时期自学了大量相当高深的数学，例如非欧几何的现代方法；但他对这种抽象数学并不很感兴趣，他感兴趣的是现实的物理世界而不是单纯的逻辑问题．父亲家教很严，他鼓励儿子发展数学才能，并希望他能精通法语，甚至规定在家里只能用法语说话．这使得狄拉克从小就养成极少讲话而讲起来就极其讲究修辞的习惯．1918年，狄拉克中学毕业后象他哥哥一样进入布杜斯托尔大学．工科教育促使狄拉克更加重视物理学的结论而不盲目相信数学，因而改变了他对物理学方程的精确性的看法．以前他认为任何一种近似都实在无法容忍，人们在任何时候都应当致力于精确的方程．受了工科教育以后，他看到在现实世界中方程都仅仅是近似的．不过必须使它们越来越精确．近似的方程也可以是很美的．狄拉克自己认为，“如果我没有受过这种工科教育，在我后来从事的那种工作中就必定不会取得任何成果．”（参见研究文献〔1〕，P．19．）狄拉克上大学的第二年，A．S．爱丁顿（Eddngton）率领的远征观察队在日全食时证实了爱因斯坦（Einstein）根据广义相对论作了光在引力场中将会发生偏折的预言．这使得相对论在英国得到广泛传播，狄拉克也立即卷人相对论热之中．他听有关学术报告、与同学们热烈讨论有关相对论的各种问题，还读了爱丁顿的《空间、时间与引力》等著作．相对论的影响使狄拉克把关于方程的看法推广到自然规律本身．他过去“相信存在着一些精确的自然规律，我们应该做的一切既来找出从这些精确规律中可以获得的必然结果．典型的精确的规律就是牛顿运动定律．现在我们知道，牛顿定律并不精确，只是一些近似而已．我由此作出这样的推论：也许所有的自然规律都只是近似的．那时我的确准备把所有的方程都只看作是表现我们现有知识状态的近似，并准备把力图改进它们作为一项任务，”他认为，”相对论所产生的影响，不论过去或未来，任何一种扣人心弦的科学思想都是无法与之匹比的．”（参见原始文献［19］，Pll3，P110．）1921年狄拉克大学毕业，得到电工学士学位后，通过考试获得剑桥大学圣约翰学院的“1851年奖学金”．但这每年70镑的奖学金不足以维持他在剑桥的学习生活，于是他仍留在布里斯托尔．当时英国正值经济萧条，狄拉克没有找到工作．母校的老师非常重视狄拉克的数学才能，希望他在数学方面有所深造，为他提供免费学习的机会．他两年学完了数学系三年的课程，并获得应用数学方面的学士学位．这两年的学习中，投影几何对他以后的工作产生了最深远的影响，这主要是一一对应的方法；他觉得，这种方法的优点是便于处理具有特定变换性质的量（如矢量和张量）的洛伦兹变换．在这种变换和对应中，他感到有一种数学美．1923年，狄拉克得到剑桥大学科学和工业研究部门高级数学方面的资助金以及两年前获得的“1851年奖学金”，成为剑桥大学圣约翰学院数学系的研究生．在剑桥，狄拉克继续学习探索并思考了相对论，还曾直接请教在剑桥任教的爱丁顿，在其指导下写了有关质点相对论运动速度的论文．逻辑严密、数学优美的相对论对狄拉克整个科学思想发生了深刻的影响，成为他从事科学活动的主要灵感源泉．狄拉克到剑桥后一心想研究相对论，可是却被分配给R．H．福勒（Fowler）当研究生．不久他就发现原先感到的失望是完全没有必要的．福勒对原子物理学和统计力学很感兴趣．他与卡文迪什实验室的E．卢瑟福（Rutherford）及哥本哈根的N．玻尔（Bohr）关系十分密切，经常组织实验物理学和理论物理学的学术交流活动．福勒把狄拉克带进了一个全新的领域，从此狄拉克开始了理论物理学的研究．他孜孜不倦地学习玻尔—索末菲的原子结构理论、哈密顿动力学、E．T．惠特克（Wllittaker）的《分析动力学》（AnalyHcal dynamics）、爱丁顿的《相对论数学原理》（Thmathematical theory of relativity）等等．特别是惠特克的《分析动力学》给他留下了深刻的印象．书中详细讨论了哈密顿方法和变换理论．这些美的、普通性的理论使他感到满足，他坚定地相信哈密顿方法在解决所有动力学问题方面都是有效的．狄拉克还热心参加剑桥校园内各种学术社交活动，例如N．F．贝克（Baker）教授的茶话会、卡皮察俱乐部和△2V俱乐部等等．这些活动激起了他对数学美的热情．他在这里结识了卢瑟福、玻尔、П．Л．卡应察等人，并了解到理论物理学和实验物理学的最新进展和存在的问题．1925年9月初，福勒把W．b．海森伯（Heisenberg）关于量子力学的第一篇论文的校样寄给正在度假的狄拉克．狄拉克很快就意识到它是通盘解决原子物理学中各种困难问题的钥匙，并效力于把海森伯的矩阵力学纳人哈密顿理论的公式体系．他很快写成了他的成名著作《最子力学的基本方程》．此后的几十年，狄拉克在量子力学的基本理论，相对论性电子理论、量子电动力学和量子场论、广义相对论和宇宙学方面从事研究教学工作．1926年5月，狄拉克完成了他的博士论文“量子力学”获得博士学位，9月研究生毕业，然后到哥本哈根和格丁根访问研究．一年以后他回到剑桥工作．1927年11月当选为剑桥大学圣约翰学院学术委员会委员，1930年当选为英国皇家学会会员．1932年当选为剑桥大学卢卡斯讲座教学教授，直到1969年按英国惯例从剑桥大学退休、任荣誉退休教授．以后他又在美国纽约州立大学石溪分校和迈阿密大学的理论研究中心工作．1971年在美国的佛罗里达州州立大学任物理学教授，继续进行科学研究，热心参加国际学术活动，并为量子物理学史的研究提供了大量第一手材料．狄拉克青年时代正好是原子物理学实验积累了大量材料，量子理论处于急剧变革的时代，由于深受以爱因斯坦为代表的二十世纪物理学中理性论思潮的影响，由于个人的勤奋和思想方法的正确，狄拉克在量子力学的理论基础特别是普遍变换理论的建立方面，在相对论性电子理论的创立方面以及在量子电动力学和量子场论的建立方面，都作出了重大的贡献．这些贡献给他带来了崇高的声誉．他同创立原子理论的新形式而和薛定谔共获1933年度诺贝尔物理学奖，1929年获英国皇家奖章，1952年获英国皇家学会科普利奖章，1968年获奥本海默奖章．他除了是英国皇家学会的成员以外，还是苏联科学院通讯院士和美国普林斯顿高级研究院、罗马教皇科学院的成员．狄拉克曾应邀到德国、美国、日本、苏联、新西兰、澳大利亚、荷兰等许多国家作访问讲学．1935年7月8日，他应我国清华大学物理系的邀请，从日本经塘沽到北平，在清华大学住了两三天，作了关于正电子演讲，并会见了北平的物理学界人士；嗣后，在周培源、任之恭、王竹溪等人陪同下游览了长城．这些访问讲学有力地促进了各国量子物理学的传播与发展．1972年在意大利的里雅斯特国际理论物理学中心召开的“物理学家的自然观”讨论会上，各国物理学家欢聚一堂为祝贺狄拉克七十岁生日举行了庆祝活动和学术交流活动．1981年5月各国科学家在美国新奥尔良的洛约拉大学举行为期三天的科学讨论会庆祝狄拉克的80寿辰．那次会提前开的原因是为了使奉献给他的纪念文集能在1982年8月送到他手里．1982年10月中国科学技术史学会组织的物理学史讨论会为庆祝狄拉克80寿辰举行纪念活动并给狄拉克发了贺电．1984年10月20日，狄如克在美国佛罗里达逝世．为悼念这位伟大的理论物理学家，英国剑桥大学圣约翰学院于19 85年4月20日举行了院重的纪念报告会．（曹南燕著：狄拉克）生平狄拉克1902年生于英国布列斯托尔市的一个教师家庭．他的父亲原籍瑞士，后移居英国，在布列斯托尔的一所商贸学校教法语．狄拉克从小喜爱数学，中学时常在课外自修较高深的数学，如非欧几何学．但他对理论与实在的关系的认识始终坚持一种朴素实在论的观点，认为现实世界是科学研究对象．中学毕业后，考入布列斯托尔大学学习工程．在工程数学中，他掌握了另一类与纯理论的精密数学不同的方法——近似方法；同时对理论物理学产生了浓厚的兴趣，特别是对爱因斯坦的相对论，怀有极大的热情和敬意．他在大学读书时，英国科学家爱丁顿曾带领科学考察队赴世界各地选择观测日全食的最佳地点，以证实广义相对论关于光线在强引力场中发生弯曲的预言．爱丁顿的观测结果倾向于认为，爱因斯坦的预言被证明了．广义相对论所描绘的那简洁而和谐的宇宙图景使人产生了深深的美感．他后来曾多次表示特别欣赏数学美，并说：“这是我们的一种信条，相信描述自然界的基本规律的方程都必定有显著的数学美，这对我们像是一种宗教．奉行这种宗教是很有益的，可以把它看成是我们许多成功的基础．”1921年，狄拉克大学毕业后本想到剑桥深造，但无法筹到足够的经费，转而在布里斯托尔大学数学系读研究生，这为他日后的理论物理研究打好坚实的数学基础，而且学会用最简洁的数学语言概括深刻而复杂的物理学问题．2年后，他终于获得机会到剑桥大学攻读理论物理博士学位．他本想追随爱丁顿或坎宁安研究相对论，并准备对相对论的理论发展作出贡献，但校方把他分配到量子论方面和专家福勒教授名下．他开始有点失望，但后来的事实证明，正是这个偶然的原因促成了他生平的又一次转折，为他的科学创造提供了千载难逢的机遇．因为在当时，相对论的基础工作已告基本完成，而量子论仍处于初创之中．福勒是卢瑟福的女婿，也是剑桥大学当时理论物理方面的重要人物．他同玻尔为首的哥本哈根学派联系密切，经常到欧洲大陆的理论物理中心访问，带来最新的学术研究消息．这时，狄拉克才开始了解到玻尔和索末菲的原子论等问题．他确信，由于物质世界的统一性，经典力学和量子力学之间应该有统一的基础．1924年，法国物理学家德布罗意提出一个把粒和波联系起来的假设，狄拉克被这设想的美妙所吸引，但又没有立即接受它，认为这纯属虚构．他仍然深深地沉浸在玻尔的理论中，他认为电子是在绕原子核的轨道上旋转的粒子．直到薛定谔运用这个假设作为桥梁，建立了美妙、和谐的、真正量子力学的波动方程，狄拉克才发现自己过去的认识错了．1925年前后，剑桥大学的俄籍物理学家卡皮察组织了定期科学讨论会叫“卡皮察俱乐部”．每周二晚饭后聚会一次，首先有人自愿宣读自己新近完成的科学论文，然后大家进行讨论和争论．这年夏天，海森堡应邀到这个俱乐部作了一次关于反常塞曼效应的报告．临到结束时，他又介绍了自己关于建立量子论的一些新的想法．不久，海森堡回到德国以后又把自己关于矩阵力学的论文寄一份给狄拉克．狄拉克仍然很难接受某些新观念，总觉得建立这些理论所使用的推导及附加条件太牵强附会．但过了10天之后，他又反复地阅读了海森堡的论文，终于从中受到很大的启发，认为它为新力学的发展提供了一条切实可行的途径．但是，海森堡的理论是没有考虑到相对论效应的．狄拉克对量子论的第一个工作是试图在考虑到相对论效应时如何改进海森堡的表述，以便把相对论和量子论这两大革命成果结合在一起．（科学方法卷）我升入布利斯托尔大学的工程学院．工程课程对我有强烈影响．以前，我只对严密的数学关系感兴趣．我讨厌任阿近似计算，总想避开它们；但作为一个工程师，我必须学会容忍它们．工程师是和现实世界打交道的，并且要作有关的教学计算，一他必须经常使用近似法．一个好的工程师应能判断怎样的近似是好的，怎样的近似将导致困难．我认识到在描述自然界时，人们必须容忍近似计算；甚至觉得近似计算工作是有趣的，有时也是美丽的．（狄拉克自传体文章：科学史译丛）学习工程期间，使我满足于用近似计算来研究自然．也许我们的所有自然规律都只是近似的，我们关于自然界的知识都不是最后的定论．任何理论都可能随着我们日后对自然界认识的加深而需要修正．我觉得我们应该永远记住这一点．在科学上我们所掌握的都不是最后的真理，而是随着认识扩大需要改变的东西．（狄拉克自传体文章：科学史译丛）。
狄拉克方程的物理意义
狄拉克方程的物理意义摘要：1.狄拉克方程的简介2.狄拉克方程的物理意义3.狄拉克方程在量子力学中的应用4.狄拉克方程的拓展与优化正文：狄拉克方程是量子力学中描述电子波动方程的重要公式，由英国物理学家保罗·狄拉克于1928年提出。
其数学表达式包含了电子的波函数及其关于时间的导数，同时还考虑了电子在电磁场中的相互作用。
狄拉克方程的物理意义在于，它准确地预测了电子的能级、自旋、相对论性效应以及电磁相互作用。
首先，狄拉克方程的提出解决了量子力学与相对论之间的矛盾。
在量子力学中，电子的能量是离散的，而根据相对论，电子的能量应该是连续的。
狄拉克方程将这两个理论有机地结合在一起，使得电子的能量表现出了连续性与离散性的统一。
同时，狄拉克方程还预测了电子的自旋，这是一个非常重要的发现。
自旋是电子内禀性质的表现，它使电子成为了一个微型磁铁。
其次，狄拉克方程在量子力学中的应用非常广泛。
通过求解狄拉克方程，可以准确地计算出电子在不同能级之间的跃迁概率，从而为原子物理、分子物理、凝聚态物理等领域的研究提供了理论基础。
此外，狄拉克方程还为粒子物理学提供了重要的理论框架。
例如，通过狄拉克方程的拓展，物理学家们发现了电子的磁偶极矩、电荷矩等性质。
然而，狄拉克方程在描述电子时还存在一定的局限性。
例如，它无法解释电子的波粒二象性，也不能很好地描述强关联体系。
为了克服这些局限性，物理学家们对狄拉克方程进行了不断的拓展与优化。
例如，霍尔斯道夫方程、薛定谔-狄拉克方程等都是在狄拉克方程基础上发展起来的。
这些方程为描述复杂物理体系提供了更为强大的工具。
总之，狄拉克方程在物理学的发展中具有重要地位。
它不仅解决了量子力学与相对论之间的矛盾，还为各个领域的物理研究提供了理论基础。
然而，随着科学研究的不断深入，狄拉克方程的局限性也逐渐显现出来。
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狄拉克对物理学的主要贡献周云波(宝鸡文理学院物理系陕西宝鸡 721007)摘要:论述了狄拉克在量子力学、量子电动力学、相对论性电子理论和反物质理论等四方面作出的贡献,以缅怀他光荣伟大的一生以及为科学而献身奋斗的高尚品德关键词:量子力学 ;哈密顿体系 ;玻色子 ; 费米子; 反物质理论Dirac’s chief contribution in physicsZhou Y un-bo(Dept.Phys.,Baoji Coll. Arts & Sci.,Baoji 721007 Shaanxi China) Abstract:The contyibutions in the aspects of quantum mechantics 、quantum eletrodyramics、the electronic theory of the relativistic and antimatter theory are discussed,in orde to cherish the memory of his whole life with great honor and the noble morality of struggling for science heart and soul.Key words:quantum mechanics; system once of Hamilton ; boson ; fermion ; antimatter theory﹠保罗·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)现代著名的理论物理学家,1933年诺贝尔物理学奖获得者.1902年8月8日生于英国布列斯托尔城,1984年10月20日在美国佛罗里达州的达拉哈斯逝世[1]。
狄拉克成名较早,青年时代即在物理学界崭露头角,早在他获得博士学位前后，即1926年，短短两三年，就对物理学作出了四大贡献。
他从22岁发表第一篇论文到逝世整整60年,始终居于物理学发展的前列,他的成就几乎影响着现代物理学的所有领域,推动着物理学的不断迅速前进。
狄拉克离开我们已经29个年头了,我们也跨入了21世纪.今天,我们重新论述他的主要贡献,以缅怀他光荣而伟大的一生,继承他为科学的发展而献身奋斗的高尚品德,纪念他为人类科学事业的发展所做出的辉煌成就。
1.量子力学的数学和理论的完美表述[2-4]怀疑与求实是科学精神的精髓之所在，对陈旧过时的观念不可遏止的挑战冲动，是有创见科学家的必备气质，而狄拉克正具有这样的天赋气质。
1925年7月28日,在剑桥卡皮察俱乐部第94次会议上,海森伯介绍了他的新力学.起初,狄拉克对此并没有留下深刻印象,但他后来阅读关于这一问题的论文时,他突然意识到,这一力学问题包含着打开原子世界秘密的钥匙,并随即把注意力集中到新力学理论中最关键的一点,即量子力学乘法的不可对易性上.他思考着,要把海伯森的力学纳入哈密顿体系,经过苦苦思索,他以惊人的数学简单地给出了量子泊松符号。
把对易子与泊松括号连接起来的想法是狄拉克在量子力学工作上的出发点..他克服了横在玻恩、海森伯和约尔丹三人面前的巨大困难,一举完成了构造量子力学的数学形式体系的工作。
海森伯把力学变量与矩阵相对应得出：对于两个变量p和q,顺序相乘得pq，与反序相乘得qp,且pq与qp不一样,即pq－qp≠0,这是很难使人理解的。
因为按照牛顿定律来理解,力学变量的乘积是可以对易的.海森伯说他十分担心这个“不可对易性”问题可能成为他的矩阵量子力学的致命弱点。
一个在当时已经相当有名气的科学家,提出了当时影响量子力学成败的关键问题,并且承认自己无法解决.狄拉克却以非凡的胆识,他用批判的眼光审视了海森伯的“不可对易”问题，他不受经典力学理论的束缚,抓住科学发现的机遇,寻根问底。
10月的一个星期天,狄拉克独自到乡下散步,脑子一直在思考那个表示不可对易性的不等于零的对易子,他想到了泊松括号,它与对易子十分相似,只要在经典泊松括号前加上一个系数ih/2π,对易子就成了它的量子力学类比物。
加于矩阵乘法的那些附加条件,可以写成pq－qp=(h/2π)﹒i这一精致的形式。
这样以来便能为量子力学建立起一个简单的数学方程。
它提供了一种处理量子力学量偏微分的方法.对狄拉克这一崭露头角的成就,海森伯给予了高度评价。
他认为狄拉克关于“量子微分的一般定义和量子条件与泊松括号间的联系”这一研究成果使量子力学大大前进了一步。
2.物质辐射的相互作用理论[5-6]狄拉克在1927年的两篇论文中,从光的波粒二象性完全协调的观点出发,把电磁场波函数看作q 数,然后再纳入正则量子化方案，这样就把电磁场波函数也量子化了,通过这样的二次量子化,狄拉克建立了一种完备的辐射理论。
从量子论出发,把整个爱因斯坦辐射理论推导了出来。
并在完全不依赖于经典类比的情况下,利用二级含时微扰计算,推导出了克莱默－海森伯色散公式。
由于二次量子化方法使得光的波粒二象性问题在正确的基础上得到了圆满解决,这两篇论文被称为量子电动力学的基础和量子场论的萌芽。
狄拉克不仅从思想上为量子场论打下了坚实的基础,而且在实际上完成了电磁场的量子化。
在量子力学的基本结构中涉及一些动力学变量,它们是非对易量,这些量与哈密顿量合起来就可以建立海森伯的运动方程。
对任意一个动力学变量u 有： idtdu =μH －Hu （1）（1） 即为海森伯表象运动方程。
.如果在薛定谔表象中波函数用ψ表示,它满足的运动方程是：idtd ψ=H ψ （2）（2） （2）中H 是哈密顿量。
把这个方程应用于包之间含许多全同粒子的动力学体系,由于粒子不可分辨,而体系的哈密顿量表示这些粒子的总能量,所以体系的哈密顿量H 在粒子之间必须是对称的。
所以从（2）式中知ψ是对称的,则dψ/dt 也一定是对称的。
这就要求如果ψ开始是对称的，则它始终保持对称,这种粒子叫玻色子,玻色子服从的统计规律与经典统计不同,满足玻色－爱因斯坦统计。
狄拉克从上面得到启发,如果对一种全同粒子的集合,这种粒子集合的总波函数在粒子之间是反对称的,这时（2）式中的波函数ψ就取这种反对称波函数，并且，如果ψ开始是反对称的,则它始终保持为反对称,这样就得到描述这种可能性的粒子，这种粒子叫费米子,费米子满足费米－狄拉克统计。
以上理论为量子电动力学的建立奠定了基础。
3.相对论性电子理论的创立[7]1927年10月,狄拉克参加了布鲁塞尔的索尔维会议,并作了发言，这次会议的重要议题是量子力学的物理诠释。
狄拉克在会上就物理过程的经典描述和量子描述间的差别作了详细评论，他认为量子描述中的测不准关系与非决定论是自然界中存在的客观过程的一种主观描述。
.狄拉克不满意克莱因给出的关于相对论性电子理论,因为它会导致负几率,不合乎他对量子力学的普遍物理诠释.。
为了得到合乎逻辑的完善理论,狄拉克设法建立一种对时间和空间坐标来说都是线性的微分方程，这在数学上相当于求得一种线性形式的四项平方和的方根。
在解决这个难题时,狄拉克从泡利的二行二列δ矩阵那里得到莫大启示，1928年1月,狄拉克用四行四列矩阵即β矩阵代替了δ矩阵,成功地建立了划时代的相对性电子理论。
狄拉克的这一理论为20年代量子物理中的主要经验事实：康普顿散射、塞曼效应、电子自旋、磁矩和索非末精细结构公式等提供了具有相对论不变性的理论框架。
伴随着这一巨大理论的成功,却出现了棘手的负能困难,而负能问题的顺利解决却预言了正电子的存在和创立了反物质理论,这一伟大贡献和相对论性电子理论虽有联系,但又成为独立的一个理论体系。
狄拉克的这两个理论,改变了人们对物质和真空的认识,使20世纪的自然观发生了深刻的变化。
4正电子的发现和反物质理论的创立[8-10]从真理的相对性来看，一个有意义的提问，一个有启迪价值的观察角度的开拓，一种新方法的创造和应用的尝试，对于人类智慧永恒的积累的贡献，其价值并不低于一次成功的理论说明。
狄拉克对正电子的预言和反物质理论正是以新的观念从新的观察角度，应用新的科学方法创立的。
对于相对论性电子理论中出现的负能困难,狄拉克最初以为真空并非一无所有,它是所有负能态都已填满而正能全部未被占据的最低能态,它作为背景没有可观察效应。
泡利不相容原理限制了正能态电子向负能态的跃迁，负能态中的空穴被认为是带正电荷的正能粒子,即质子。
1931年5月,狄拉克改正了负能态中空穴是质子的看法,他说：“这些空穴都是粒子,它们和电子有相同的质量”，提出是一种“实验物理还不知道的新粒子，它们是与电子的质量相同、电荷相反的反粒子”即正电子,预言了正电子的存在。
.并预言正反粒子成对产生与成对湮灭,为物质存在的实物形式与辐射形式的相互转换提供了一种具体的机制。
.1932年,美国加利福尼亚理工学院的安德逊(C·D Anderson )利用云室拍摄的照片,证实了在宇宙射线中存在正电子。
1933年,英国的布莱凯特和意大利的澳基亚利尼(G·P·S occhialini)又在宇宙射线中发现了正、负电子对的产生。
.这几位科学家的工作,为狄拉克的发现奠定了实验基础,使得狄拉克的反物质理论实现了图象、概念、物理解释与实验的完美有效统一,成为20世纪最杰出的物理学理论之一。
狄拉克的这一理论革新了人类的自然图象,深刻的改变了人类的自然观[10]。
古希腊的原子论的代表人物德莫克利特认为宇宙是由不可分割的粒子(即原子)组成,原子是永恒的，所以整个世界也是永恒的，原子本身不变化,但能运动。
在他看来,虚空是形成万物的始因,原子在数量上是无限的，原子间仅有大小、形状、次序、位置上的不同,从而构成世界的千差万别。
由伽利略和牛顿开创的近代科学所提供的自然图象与此没有实质上的不同,他们研究的是宏观、低速的物质在空间运动.虽然光的波动说的复兴曾使以太观念得到过一定的传播,但是爱因斯坦的狭义相对论否定了洛伦兹以太,从而恢复了真空是虚空的图象。
诚然，在20年代,爱因斯坦指出：“依据广义相对论,一个没有以太的空间是不可思议的.”[7]但这仅仅是一般的议论,而无具体的物理内容。
可是伟大的狄拉克却以一种具体的物理图象,而非空洞的哲学臆想向人们宣告,根本不存在虚空,所谓真空实际上是一种充满物质实体的存在形式。
同时,他大胆预言的正反粒子成对产生和成对湮灭,已使基本粒子失去了不朽性和基本性,从而使”原子”概念也土崩瓦解，这样,他彻底改观了原子论的自然图象,为一种新的以太图象开辟了道路。
尤其值得强调的是,狄拉克的新自然图象已成为量子场论和高能物理的图象基础，没有这种基础,我们当代的科学探索就无法对深邃奥妙的微观世界进行更深入、更高层次的研究。
以上这四项伟大的贡献,成了20世纪20年代以后原子物理学和粒子物理学的发展基础。