保罗·狄拉克

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），英国理论物理学家，量子力學的奠基者之一。

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保罗·狄拉克

保羅·狄拉克（約1930年）

评论

狄拉克的研究風格

• 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』」。

• 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。」，狄拉克寫上這句話的黑板至今仍被保存著。

• 狄拉克經常談到應該優先尋找美麗的方程式，而不要煩惱其物理意義。史蒂文·溫伯格對此曾有評論：

“ 狄拉克告訴學物理的學生不要煩惱方程式的物理意義，而要關注方程式的美。這個建議只對那些於數學純粹之美非常敏銳的物理學家才有用，他們可以仰賴它尋找前進的方向。這種物理學家並不多——或許只有狄拉克本人。 ”

• 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。

• 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。

• 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。」

沉默寡言

• 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。

• 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？」

• 费曼很欣赏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。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。平时口若悬河的费曼对惜字如金的狄拉克几乎无计可施。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。

相對論

• 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。

量子力學

• 在拉爾夫·福勒的指導下，狄拉克開始接觸原子理論。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：

“ 還記得我頭一回看到波耳的理論，我相當驚訝...讓人驚奇的是在特定的條件下，我們居然能將牛頓定律用在原子裡的電子。第一個條件是忽略電子輻射，第二則是放入量子條件。我仍記得很清楚，波耳的理論當時給了我多大的震撼。我相信在發展量子力學上，波耳引入的這個概念是最大的突破。 ”

• 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。」

• 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。」

• 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。」

• 馬克斯·玻恩曾回憶到他第一次看狄拉克的文章：

“ 我記得非常清楚，這是我一生的研究經歷中最大的驚奇之一。我完全不知道狄拉克是誰，可以推測大概是個年輕人，然而其文章每個部分都相當完美且可敬。 ”

• 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：

“ 在量子物理学中，對稱概念的存在，我曾把狄拉克這一大膽的、獨創性的預言比之為複數的首次引入，複數的引入擴大改善了我們對於整數的理解，它為整個數學奠定了基礎，狄拉克的預言擴大了我們對於場論的理解，奠定了量子電動場論的基礎。 ”

• 總結狄拉克的一生，阿卜杜勒·薩拉姆如是說：

“ 保羅·埃卓恩·莫里斯·狄拉克——毫無疑問是這個世紀或任一個世紀最偉大的物理學家之一。1925年、1926年以及1927年他三個關鍵的工作，奠定了其一量子物理、其二量子場論以及其三基本粒子理論的基礎...沒有人即便是愛因斯坦，有辦法在這麼短的期間內對本世紀物理的發展作出如此決定性的影響。 ”

• 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：

“ ...如果你對積分範圍作了截斷，你便引入了一個非相對論的情況，並且破壞了相對論不變性。如果代價只是破壞了相對論不變性，量子電動力學仍可以在一個合理的數學架構。然而比起背離基本的數學原則忽視發散，相對論不變性的破壞問題還要小的多。 ”

• 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：

“ 我必須說我對於這樣情況相當不滿意。因為這樣一個『好的理論』以一種隨意的方法忽視了來自於方程式的無窮發散。這不是明智的數學。明智的數學可以忽略一個極小的值，但不能因一個值為無窮大而捨棄它。 ”

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的廣義相對論。這當中牽涉到重力場量子化的問題。

家庭

• 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。」

• 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。
• 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。」
• 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。」

對工程教育的看法

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：

“ 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。 ”

宗教觀點

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和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：

“ 我不能理解我們為何閒著沒事要討論宗教。如果我們抱持科學家該有的誠實態度，那必須承認宗教混雜著虛假的斷言，沒有真實的基礎。上帝的概念不過是人類幻想的產物。對於那些暴露在自然力量下的原始人類，不難理解他們會將這些恐懼與害怕擬人化。然而如今我們已經瞭解了這麼多自然現象，我們不再需要如此看待自然萬物。我一直都不明白，假設一個全知全能的上帝對我們到底有什麼好處。這個假設導致了無數的問題，例如為何上帝容許苦難和不公正、富人對窮人的剝削利用以及各種他該為我們消弭的恐怖。如果宗教仍持續被教導，那絕不是因為這些思想說服了我們，而是因為有部分人士希望底下的人們保持沉默。比起吵鬧與不滿的群眾，那些沉默的大眾更容易統治，同時也更容易剝削。宗教正是一種鴉片，使民族麻痺而沉浸於一廂情願的夢想，忘卻了不公不義。也因此國家與教會一直是密切的聯盟。雙方都需要這種錯覺，一位好心的神將會（如果不在人世就會在天堂）獎勵那些不對抗不公義、毫無怨言默默完成工作的人們。這也是為何，把神視作一種幻想的這種想法總是被當作人類最大的罪過。 ”

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。

参考文献