保罗·狄拉克

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保罗·狄拉克(约1930年)

保罗·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),英国理论物理学家量子力学的奠基者之一。

狄拉克的研究风格[编辑]

  • 他的学生约翰·波罗金侯恩曾回忆道:“有次他被问到对于物理的核心信念,他走向黑板并写下‘自然的法则应该用优美的方程式去描述’”[1]
  • 1955年狄拉克在莫斯科大学物理系演讲时被问及他个人的物理哲学,他这么回答:“一个物理定律必须具有数学美。”[2],狄拉克写上这句话的黑板至今仍被保存着。
  • 狄拉克在1931年曾说当时最有威力的进路就是用纯数学去改善、推广理论物理的数学架构,成功之后,再设法以具体的现象(东西)去诠释其中的数学特征。[4]
  • 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。[5]
  • 他评论罗伯特·奥本海默对于的兴趣这么说到:“科学的目标是以较简单明了的方式去理解困难的事物,诗则是将单纯的事物以无法理解的方式作表达。这两者是不能相容的。”[6]

沉默寡言[编辑]

  • 他在剑桥大学的同事曾经开玩笑地定义了“一个小时说一个字”为一个“狄拉克”单位。[7]
  • 海森堡与狄拉克一同坐船前往一个1929年8月举行于日本的学术会议。两人都是二十几岁、未婚的年轻人,形成了一个奇妙的组合。在一个晚会上,海森堡喜欢参与社交活动并与人跳舞,狄拉克并不喜爱这类的活动却也在一旁的坐着看。海森堡一段舞结束后回到狄拉克旁的椅子坐下。此时狄拉克问道:“海森堡,为何你喜欢跳舞?”海森堡回答:“当有许多好女孩时,跳舞是一件乐意的事。”狄拉克陷入沉思,约莫五分钟后说到:“海森堡,为何你有办法在一开始就知道她们是好女孩呢?”[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]

相对论[编辑]

  • 差不多是广义相对论发现后半个世纪的 1958 年,向来以话语鲜少而著称的量子力学奠基者之一的狄拉克(Dirac),在他那篇向英国皇家学会提出的论文中,曾于检验了广义相对论的正则哈密顿量(Hamiltonian)后,一而再地(一次在摘要、四次在结论)强调:“四维时空对称”不是物理世界的基本对称。简单来说就是时间在物理上不可能等同空间,所以世界并不拥有如广义相对论所宣称的绝对四维协变对称。[12]

量子力学[编辑]

  • 拉尔夫·福勒的指导下,狄拉克开始接触原子理论。[13]福勒将原子理论中最新的概念如尼尔斯·波耳等人的理论介绍给了狄拉克,对此狄拉克曾回忆到:
  • 尼尔斯·波耳写作论文的方式是自己口述,请别人纪录下来。有一回波尔不断地说了又改,抱怨说不知该如何完成一篇文章的某个句子,当时正好在场的狄拉克如此说到:“我以前在学校时被这么教导,在还不知道如何结束一个句子前,不要动笔。”

[15]

  • 对于狄拉克,波耳曾说:“在所有的物理学家中,狄拉克拥有最纯洁的灵魂。”[16]
  • 亚伯拉罕·派斯曾引述狄拉克如此说道:“我相信我独立得到了它(自旋矩阵),包立也许也是独立于我得到这个结果。”[17]
  • 美籍华裔物理学家杨振宁在1991年发表《对称的物理学》一文,提到他对狄拉克的看法:
  • 基于对数学美的要求,狄拉克不能接受使用重整化的方式去解决量子场论的无穷发散。一场演讲中,他说到:
  • 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:

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广义相对论。这当中牵涉到重力场量子化的问题。

家庭[编辑]

  • 关于哥哥,雷金纳德·查尔斯·费利克斯1925年3月的自杀

狄拉克后来回忆说:“我的父母非常痛心。我不知道他们这么在乎...我从来不知道父母应该照顾自己的孩子,但自从这件事后,我了解这件事。”[21]

  • 在他父亲死后,他写道:“我觉得我更自由了,我要做我自己。”查尔斯为了使他的孩子学习法语,强迫他们只能说法语。但狄拉克发现,他无法用法语表达他想说的话,所以他选择保持沉默。[22][23]
  • 狄拉克在1937年1月2日娶了物理学家尤金·维格纳的妹妹马尔吉特(Margit),马尔吉特时常被叫作曼琪(Manci),在1934年她从家乡匈牙利前往普林斯顿拜访兄长。在一家餐馆用餐时遇见了“隔壁桌一脸寂寞的男子”。这则故事来自一位深受狄拉克影响的韩国物理学家。他还写到:“很幸运能有曼琪女士照顾我们这位可敬的保罗·狄拉克。1934年到1946年这段期间,狄拉克发表了十一篇论文...狄拉克能够一直维持研究产量都是因为曼琪为他操烦任何大小事。”[24]
  • 这是一个有许多种版本的故事。一个尚不知狄拉克已婚的朋友前来拜访狄拉克。这位朋友对于屋内有一名吸引人的女性感到相当惊讶,狄拉克发觉这点而说到:“这位...这位是维格纳的妹妹。”在1960年代,马尔吉特曾对乔治·伽莫夫与安东·卡普里都提到过他丈夫确实曾这么说到:“请允许我介绍维格纳的妹妹,现在是我的妻子。”[25][26]

工程教育的看法[编辑]

之后狄拉克在布里斯托大学工程学院学习电机工程。尽管最喜欢的科目是数学,狄拉克后来声称工程教育对他影响深远:

宗教观点[编辑]

海森堡搜集了的1927年索尔维会议中一群年轻学者的对话,内容是讨论爱因斯坦普朗克对宗教的观点。包立、海森堡与狄拉克皆参与其中。狄拉克批评了宗教上的政治意图,而波耳则赞许了其光明面。对于其他的部分,狄拉克有这样的意见:

海森堡对此接受各种意见。包立当时尚为一名天主教徒,从话题一开始便一直保持沉默,然而在被问及意见时他说到:“看来我们的好友狄拉克抱持一种信仰,而其指导原则是‘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来。[29]

参考文献[编辑]

引用[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. 科学人杂志>名家专栏>2018>形上集>现象学家
  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 Physicist Paul Dirac Is 'The Strangest Man'. The Rakyat Post. 2009-10-04 [2016-10-02] (英语). Dr. FARMELO: 'I mean, as I said, people like, you know, Richard Feynman and - these have gone on the records saying he was their hero. He was the person they looked up to.'","Dr. FARMELO: 'Yeah. Well, I think the picture you're talking about is - was taken in Poland. And that was one of the times where Feynman tried to pin Dirac down, something he often wanted to do, because as I said earlier, Dirac was a hero to Feynman. Feynman was working on a theory in photons, electrons, building on Dirac's great work in the mid-1920s. But he found as he - Feynman often said to friends - extremely difficult to get anything out of Dirac. He was a person of such - he was so inward, so to speak...' FLATOW: 'Yeah.' Dr. FARMELO: '...so unwilling to open up that Feynman found it virtually hopeless.' 
  11. Koh Aik Khoon. Dirac vs Feynman: Two different physicists. 2014年11月11日 [2016-10-01] (英语). Dirac asked Feynman point blank: “I have an equation, do you have one, too?” 
  12. 2015/10/15时间存在与否?—《相对论百年故事》
  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

来源[编辑]