保罗·狄拉克

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保羅·狄拉克(約1930年)

保羅·埃德里安·莫里斯·狄拉克,(英语Paul Adrien Maurice Dirac,1902年8月8日-1984年10月20日),英国理論物理學家量子力學的奠基者之一。

狄拉克的研究風格[编辑]

  • 他的學生約翰·波羅金侯恩曾回憶道:「有次他被問到對於物理的核心信念,他走向黑板並寫下『自然的法則應該用優美的方程式去描述』」[1]
  • 1955年狄拉克在莫斯科大學物理系演講時被問及他個人的物理哲學,他這麼回答:「一個物理定律必須具有數學美。」[2],狄拉克寫上這句話的黑板至今仍被保存著。
  • 狄拉克在1931年曾說當時最有威力的進路就是用純數學去改善、推廣理論物理的數學架構,成功之後,再設法以具體的現象(東西)去詮釋其中的數學特徵。[4]
  • 楊振寧曾提到狄拉克的文章給人「秋水文章不染塵」的感受,没有任何渣滓,直達深處,直達宇宙的奧秘。[5]
  • 他評論羅伯特·奧本海默對於詩的興趣這麼說到:「科學的目標是以較簡單明瞭的方式去理解困難的事物,詩則是將單純的事物以無法理解的方式作表達。這兩者是不能相容的。」[6]

沉默寡言[编辑]

  • 他在劍橋大學的同事曾經開玩笑地定義了「一個小時說一個字」為一個「狄拉克」單位。[7]
  • 海森堡與狄拉克一同坐船前往一個1929年8月舉行於日本的學術會議。兩人都是二十幾歲、未婚的年輕人,形成了一個奇妙的組合。在一個晚會上,海森堡喜歡參與社交活動並與人跳舞,狄拉克並不喜愛這類的活動卻也在一旁的坐著看。海森堡一段舞結束後回到狄拉克旁的椅子坐下。此時狄拉克問道:「海森堡,為何你喜歡跳舞?」海森堡回答:「當有許多好女孩時,跳舞是一件樂意的事。」狄拉克陷入沉思,約莫五分鐘後說到:「海森堡,為何你有辦法在一開始就知道她們是好女孩呢?」[8]
  • 费曼很欣赏[9]量子电动力学的先驱狄拉克,费曼有一部分工作也是建立在狄拉克早年成果之上的。[10]费曼一直很想找狄拉克专门讨教问题,但是狄拉克是一个沉默寡言出了名的人,很难打开话匣子。为此,费曼不止一次找话题和狄拉克套近乎,但多数情况都吃了闭门羹。[10]平时口若悬河的费曼对惜字如金的狄拉克几乎无计可施。[10]据说狄拉克有一次见到费曼时,直接用了一句“我有一个方程(指狄拉克方程),你有吗?”打发了他。[11]

相對論[编辑]

  • 差不多是廣義相對論發現後半個世紀的 1958 年,向來以話語鮮少而著稱的量子力學奠基者之一的狄拉克(Dirac),在他那篇向英國皇家學會提出的論文中,曾於檢驗了廣義相對論的正則哈密頓量(Hamiltonian)後,一而再地(一次在摘要、四次在結論)強調:「四維時空對稱」不是物理世界的基本對稱。簡單來說就是時間在物理上不可能等同空間,所以世界並不擁有如廣義相對論所宣稱的絕對四維協變對稱。[12]

量子力學[编辑]

  • 拉爾夫·福勒的指導下,狄拉克開始接觸原子理論。[13]福勒將原子理論中最新的概念如尼爾斯·波耳等人的理論介紹給了狄拉克,對此狄拉克曾回憶到:
  • 尼爾斯·波耳寫作論文的方式是自己口述,請別人紀錄下來。有一回波爾不斷地說了又改,抱怨說不知該如何完成一篇文章的某個句子,當時正好在場的狄拉克如此說到:「我以前在學校時被這麼教導,在還不知道如何結束一個句子前,不要動筆。」

[15]

  • 對於狄拉克,波耳曾說:「在所有的物理學家中,狄拉克擁有最純潔的靈魂。」[16]
  • 亞伯拉罕·派斯曾引述狄拉克如此說道:「我相信我獨立得到了它(自旋矩陣),包立也許也是獨立於我得到這個結果。」[17]
  • 美籍華裔物理學家楊振寧在1991年發表《對稱的物理學》一文,提到他對狄拉克的看法:
  • 基於對數學美的要求,狄拉克不能接受使用重整化的方式去解決量子場論的無窮發散。一場演講中,他說到:
  • 量子電動力學在作高階微擾計算上,得到了某些無窮大的結果。這在物理系統中是不合理的。因此一種叫作重整化的計算技巧被發展出來作為權宜之計,然而對此狄拉克無法接受這種作法。1975年的一場演講中,他發表了這樣的看法:

拒絕接受重整化使他在研究上漸漸遠離了主流。

他從他寫下的哈密頓形式出發,試圖讓量子電動力學建立在「合邏輯的基礎」上。他找到一種更新的方法來計算異常磁偶矩,並且以海森堡繪景重新推導了蘭姆位移。但儘管付出巨大的努力,狄拉克終其一生仍未能發展出滿意的理論。

1950年代晚期,狄拉克將它發展出來的哈密頓方法應用到愛因斯坦廣義相對論。這當中牽涉到重力場量子化的問題。

家庭[编辑]

  • 關於哥哥,雷金納德·查爾斯·費利克斯1925年3月的自殺

狄拉克後來回憶說:「我的父母非常痛心。我不知道他們這麼在乎...我從來不知道父母應該照顧自己的孩子,但自從這件事後,我了解這件事。」[21]

  • 在他父親死後,他寫道:「我覺得我更自由了,我要做我自己。」查爾斯為了使他的孩子學習法語,強迫他們只能說法語。但狄拉克發現,他無法用法語表達他想說的話,所以他選擇保持沉默。[22][23]
  • 狄拉克在1937年1月2日娶了物理學家尤金·維格納的妹妹馬爾吉特(Margit),馬爾吉特時常被叫作曼琪(Manci),在1934年她從家鄉匈牙利前往普林斯頓拜訪兄長。在一家餐館用餐時遇見了「隔壁桌一臉寂寞的男子」。這則故事來自一位深受狄拉克影響的南韓物理學家。他還寫到:「很幸運能有曼琪女士照顧我們這位可敬的保羅·狄拉克。1934年到1946年這段期間,狄拉克發表了十一篇論文...狄拉克能夠一直維持研究產量都是因為曼琪為他操煩任何大小事。」[24]
  • 這是一個有許多種版本的故事。一個尚不知狄拉克已婚的朋友前來拜訪狄拉克。這位朋友對於屋內有一名吸引人的女性感到相當驚訝,狄拉克發覺這點而說到:「這位...這位是維格納的妹妹。」在1960年代,馬爾吉特曾對喬治·伽莫夫與安東·卡普里都提到過他丈夫確實曾這麼說到:「請允許我介紹維格納的妹妹,現在是我的妻子。」[25][26]

工程教育的看法[编辑]

之後狄拉克在布里斯托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:

宗教觀點[编辑]

海森堡蒐集了的1927年索爾維會議中一群年輕學者的對話,內容是討論愛因斯坦普朗克對宗教的觀點。包立、海森堡與狄拉克皆參與其中。狄拉克批評了宗教上的政治意圖,而波耳則讚許了其光明面。對於其他的部分,狄拉克有這樣的意見:

海森堡對此接受各種意見。包立當時尚為一名天主教徒,從話題一開始便一直保持沉默,然而在被問及意見時他說到:「看來我們的好友狄拉克抱持一種信仰,而其指導原則是『上帝不存在,而狄拉克是祂的先知』」所有人包括狄拉克都大笑了起來。[29]

參考資料[编辑]

  1. John Polkinghorne. 'Belief in God in an Age of Science' p2
  2. R.H. Dalitz, "Paul Adrien Maurice Dirac:8 August 1902-20 October 1984," Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 32 (1986): P139-185
  3. Farmelo 2009,第428页
  4. 科學人雜誌>名家專欄>2018>形上集>現象學家
  5. 田发伟,《美与物理学——杨振宁在清华园发表演说》
  6. Kragh 1990,第258页 citing Mehra 1972,第17–59页
  7. Farmelo 2009,第89页
  8. Pais等 1998,第14页
  9. Feynman&Weinberg 1987,第1页 (位于第1章第1页)。摘录相关文字如下:“到这里来我感到非常荣幸。我应该接受这个邀请,毕竟他始终都是我心目中的英雄,而且我自己能来这儿作纪念他的报告是一件再好不过的事。”
  10. 10.0 10.1 10.2 引用错误:无效<ref>标签;未给name属性为Feynman_Dirac1的引用提供文字
  11. 引用错误:无效<ref>标签;未给name属性为Feynman_Dirac2的引用提供文字
  12. 2015/10/15時間存在與否?—《相對論百年故事》
  13. Farmelo 2009,第52–53页
  14. 14.0 14.1 P. A. M. Dirac. Directions in Physics. John Wiley & Sons Inc. 1978:  4. 
  15. Paul Adrien Maurice Dirac. University of St. Andrews. [24 November 2007]. 
  16. Pais等 1998,第1页
  17. Reminiscences about a great physicist, 1990 ed. Kursunoglu & Wigner, CUP,p.98
  18. Kragh 1990,第22页
  19. V.I. Sanyuk, A.D. Sukhanov.Dirac in physics of the twentieth century. P.965
  20. Kragh 1990,第184页
  21. Farmelo 2009,第79页
  22. Mehra 1972,第17页
  23. Kragh 1990,第2页
  24. "Wigner's Sisters" by Y. S. Kim, Department of Physics, University of Maryland, College Park, Maryland 20742, U.S.A.; written in 1995, article in Web site dedicated to Paul A. M. Dirac. Retrieved 2009-05-08.
  25. Gamow 1955,第121页
  26. Capri 2007,第148页
  27. Pais等 1998,第3页
  28. Heisenberg 1971,第85–86页
  29. Heisenberg 1971,第87页
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引用与参考资料[编辑]

參考書目[编辑]