保罗·狄拉克

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。

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保罗·狄拉克

保罗·狄拉克（约1930年）

评论

狄拉克的研究风格

• 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’”。

• 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。”，狄拉克写上这句话的黑板至今仍被保存著。

• 狄拉克经常谈到应该优先寻找美丽的方程式，而不要烦恼其物理意义。史蒂文·温伯格对此曾有评论：

“ 狄拉克告诉学物理的学生不要烦恼方程式的物理意义，而要关注方程式的美。这个建议只对那些于数学纯粹之美非常敏锐的物理学家才有用，他们可以仰赖它寻找前进的方向。这种物理学家并不多——或许只有狄拉克本人。 ”

• 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。

• 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。

• 他评论罗伯特·奥本海默对于诗的兴趣这么说到：“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。”

沉默寡言

• 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。

• 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著看。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？”

• 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。

相对论

• 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。

量子力学

• 在拉尔夫·福勒的指导下，狄拉克开始接触原子理论。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：

“ 还记得我头一回看到波耳的理论，我相当惊讶...让人惊奇的是在特定的条件下，我们居然能将牛顿定律用在原子里的电子。第一个条件是忽略电子辐射，第二则是放入量子条件。我仍记得很清楚，波耳的理论当时给了我多大的震撼。我相信在发展量子力学上，波耳引入的这个概念是最大的突破。 ”

• 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。”

• 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。”

• 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。”

• 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。 ”

• 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：

“ 在量子物理学中，对称概念的存在，我曾把狄拉克这一大胆的、独创性的预言比之为复数的首次引入，复数的引入扩大改善了我们对于整数的理解，它为整个数学奠定了基础，狄拉克的预言扩大了我们对于场论的理解，奠定了量子电动场论的基础。 ”

• 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。 ”

• 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：

“ ...如果你对积分范围作了截断，你便引入了一个非相对论的情况，并且破坏了相对论不变性。如果代价只是破坏了相对论不变性，量子电动力学仍可以在一个合理的数学架构。然而比起背离基本的数学原则忽视发散，相对论不变性的破坏问题还要小的多。 ”

• 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：

“ 我必须说我对于这样情况相当不满意。因为这样一个‘好的理论’以一种随意的方法忽视了来自于方程式的无穷发散。这不是明智的数学。明智的数学可以忽略一个极小的值，但不能因一个值为无穷大而舍弃它。 ”

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的广义相对论。这当中牵涉到重力场量子化的问题。

家庭

• 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。”

• 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。
• 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南韩物理学家。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。”
• 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。”

对工程教育的看法

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：

“ 原先，我只对完全正确的方程式感兴趣。然而我所接受的工程训练教导我要容许近似，有时候我能够从这些理论中发现惊人的美，即使它是以近似为基础...如果没有这些来自工程学的训练，我或许无法在后来的研究作出任何成果...我持续在之后的工作运用这些不完全严谨的工程数学，我相信你们可以从我后来的文章中看出来...那些要求所有计算推导上完全精确的数学家很难在物理上走得很远。 ”

宗教观点

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和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：

“ 我不能理解我们为何闲著没事要讨论宗教。如果我们抱持科学家该有的诚实态度，那必须承认宗教混杂著虚假的断言，没有真实的基础。上帝的概念不过是人类幻想的产物。对于那些暴露在自然力量下的原始人类，不难理解他们会将这些恐惧与害怕拟人化。然而如今我们已经了解了这么多自然现象，我们不再需要如此看待自然万物。我一直都不明白，假设一个全知全能的上帝对我们到底有什么好处。这个假设导致了无数的问题，例如为何上帝容许苦难和不公正、富人对穷人的剥削利用以及各种他该为我们消弭的恐怖。如果宗教仍持续被教导，那绝不是因为这些思想说服了我们，而是因为有部分人士希望底下的人们保持沉默。比起吵闹与不满的群众，那些沉默的大众更容易统治，同时也更容易剥削。宗教正是一种鸦片，使民族麻痹而沉浸于一厢情愿的梦想，忘却了不公不义。也因此国家与教会一直是密切的联盟。双方都需要这种错觉，一位好心的神将会（如果不在人世就会在天堂）奖励那些不对抗不公义、毫无怨言默默完成工作的人们。这也是为何，把神视作一种幻想的这种想法总是被当作人类最大的罪过。 ”

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。

参考文献