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1、題目：狄拉克的貢獻(xiàn)學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：院系：專業(yè)：3狄拉克在物理學(xué)上的主要貢獻(xiàn)保羅·狄拉克，現(xiàn)代著名的理論物理學(xué)家,1933年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者.1902年8月8日生于英國(guó)布列斯托爾城,1984年10月20日在美國(guó)佛羅里達(dá)州的達(dá)拉哈斯逝世。狄拉克成名較早,青年時(shí)代即在物理學(xué)界嶄露頭角,早在他獲得博士學(xué)位前后，即1926年，短短兩三年，就對(duì)物理學(xué)作出了四大貢獻(xiàn)。他從22歲發(fā)表第一篇論文到逝世整整60年,始終居于物理學(xué)發(fā)展的前列,他的成就幾乎影響著現(xiàn)代物理學(xué)的所有領(lǐng)域,推動(dòng)著物理學(xué)的不斷迅速前進(jìn)。1.量子力學(xué)的數(shù)學(xué)和理論的完美表述懷疑與求實(shí)是科學(xué)精神的精髓之所在，對(duì)陳舊過(guò)時(shí)的觀念不可遏止的挑戰(zhàn)沖
2、動(dòng)，是有創(chuàng)見科學(xué)家的必備氣質(zhì)，而狄拉克正具有這樣的天賦氣質(zhì)。1925年7月28日,在劍橋卡皮察俱樂(lè)部第94次會(huì)議上,海森伯介紹了他的新力學(xué).起初,狄拉克對(duì)此并沒(méi)有留下深刻印象,但他后來(lái)閱讀關(guān)于這一問(wèn)題的論文時(shí),他突然意識(shí)到,這一力學(xué)問(wèn)題包含著打開原子世界秘密的鑰匙,并隨即把注意力集中到新力學(xué)理論中最關(guān)鍵的一點(diǎn),即量子力學(xué)乘法的不可對(duì)易性上.他思考著,要把海伯森的力學(xué)納入哈密頓體系,經(jīng)過(guò)苦苦思索,他以驚人的數(shù)學(xué)簡(jiǎn)單地給出了量子泊松符號(hào)。把對(duì)易子與泊松括號(hào)連接起來(lái)的想法是狄拉克在量子力學(xué)工作上的出發(fā)點(diǎn)..他克服了橫在玻恩、海森伯和約爾丹三人面前的巨大困難,一舉完成了構(gòu)造量子力學(xué)的數(shù)學(xué)形式體系的工作
3、。海森伯把力學(xué)變量與矩陣相對(duì)應(yīng)得出：對(duì)于兩個(gè)變量p和q,順序相乘得pq，與反序相乘得qp,且pq與qp不一樣,即pq－qp≠0,這是很難使人理解的。因?yàn)榘凑张ｎD定律來(lái)理解,力學(xué)變量的乘積是可以對(duì)易的.海森伯說(shuō)他十分擔(dān)心這個(gè)“不可對(duì)易性”問(wèn)題可能成為他的矩陣量子力學(xué)的致命弱點(diǎn)。一個(gè)在當(dāng)時(shí)已經(jīng)相當(dāng)有名氣的科學(xué)家,提出了當(dāng)時(shí)影響量子力學(xué)成敗的關(guān)鍵問(wèn)題,并且承認(rèn)自己無(wú)法解決.狄拉克卻以非凡的膽識(shí),他用批判的眼光審視了海森伯的“不可對(duì)易”問(wèn)題，他不受經(jīng)典力學(xué)理論的束縛,抓住科學(xué)發(fā)現(xiàn)的機(jī)遇,尋根問(wèn)底。10月的一個(gè)星期天,狄拉克獨(dú)自到鄉(xiāng)下散步,腦子一直在思考那個(gè)表示不可對(duì)易性的不等于零的對(duì)易子,他想到了泊松
4、括號(hào),它與對(duì)易子十分相似,只要在經(jīng)典泊松括號(hào)前加上一個(gè)系數(shù)ih/2π,對(duì)易子就成了它的量子力學(xué)類比物。加于矩陣乘法的那些附加條件,可以寫成pq－qp=(h/2π)﹒i這一精致的形式。這樣以來(lái)便能為量子力學(xué)建立起一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方程。它提供了一種處理量子力學(xué)量偏微分的方法.對(duì)狄拉克這一嶄露頭角的成就,海森伯給予了高度評(píng)價(jià)。他認(rèn)為狄拉克關(guān)于“量子微分的一般定義和量子條件與泊松括號(hào)間的聯(lián)系”這一研究成果使量子力學(xué)大大前進(jìn)了一步。2.物質(zhì)輻射的相互作用理論狄拉克在1927年的兩篇論文中,從光的波粒二象性完全協(xié)調(diào)的觀點(diǎn)出發(fā),把電磁場(chǎng)波函數(shù)看作q數(shù),然后再納入正則量子化方案，這樣就把電磁場(chǎng)波函數(shù)也量子化了,
5、通過(guò)這樣的二次量子化,狄拉克建立了一種完備的輻射理論。從量子論出發(fā),把整個(gè)愛(ài)因斯坦輻射理論推導(dǎo)了出來(lái)。并在完全不依賴于經(jīng)典類比的情況下,利用二級(jí)含時(shí)微擾計(jì)算,推導(dǎo)出了克萊默－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問(wèn)題在正確的基礎(chǔ)上得到了圓滿解決,這兩篇論文被稱為量子電動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)和量子場(chǎng)論的萌芽。狄拉克不僅從思想上為量子場(chǎng)論打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),而且在實(shí)際上完成了電磁場(chǎng)的量子化。3.相對(duì)論性電子理論的創(chuàng)立1927年10月,狄拉克參加了布魯塞爾的索爾維會(huì)議,3并作了發(fā)言，這次會(huì)議的重要議題是量子力學(xué)的物理詮釋。狄拉克在會(huì)上就物理過(guò)程的經(jīng)典描述和量子描述間的差別作了詳細(xì)評(píng)論，他認(rèn)為量子描
6、述中的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系與非決定論是自然界中存在的客觀過(guò)程的一種主觀描述。.狄拉克不滿意克萊因給出的關(guān)于相對(duì)論性電子理論,因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致負(fù)幾率,不合乎他對(duì)量子力學(xué)的普遍物理詮釋.。為了得到合乎邏輯的完善理論,狄拉克設(shè)法建立一種對(duì)時(shí)間和空間坐標(biāo)來(lái)說(shuō)都是線性的微分方程，這在數(shù)學(xué)上相當(dāng)于求得一種線性形式的四項(xiàng)平方和的方根。在解決這個(gè)難題時(shí),狄拉克從泡利的二行二列δ矩陣那里得到莫大啟示，1928年1月,狄拉克用四行四列矩陣即β矩陣代替了δ矩陣,成功地建立了劃時(shí)代的相對(duì)性電子理論。狄拉克的這一理論為20年代量子物理中的主要經(jīng)驗(yàn)事實(shí)：康普頓散射、塞曼效應(yīng)、電子自旋、磁矩和索非末精細(xì)結(jié)構(gòu)公式等提供了具有相對(duì)論不變性的
7、理論框架。伴隨著這一巨大理論的成功,卻出現(xiàn)了棘手的負(fù)能困難,而負(fù)能問(wèn)題的順利解決卻預(yù)言了正電子的存在和創(chuàng)立了反物質(zhì)理論,這一偉大貢獻(xiàn)和相對(duì)論性電子理論雖有聯(lián)系,但又成為獨(dú)立的一個(gè)理論體系。狄拉克的這兩個(gè)理論,改變了人們對(duì)物質(zhì)和真空的認(rèn)識(shí),使20世紀(jì)的自然觀發(fā)生了深刻的變化。4正電子的發(fā)現(xiàn)和反物質(zhì)理論的創(chuàng)立從真理的相對(duì)性來(lái)看，一個(gè)有意義的提問(wèn)，一個(gè)有啟迪價(jià)值的觀察角度的開拓，一種新方法的創(chuàng)造和應(yīng)用的
