保罗狄拉克科学贡献

保罗·狄拉克科学贡献狄拉克因创立有效的、新型式的原子理论而获得1933年的诺贝尔物理学奖

 狄拉克发展了量子力学,提出了著名的狄拉克方程,并且从理论上预言了正电子的存在

狄拉克原来从事相对论动力学的研究,自从1925年海森伯访问剑桥大学以后,狄拉克深受影响,把精力转向量子力学的研究

1928年他把相对论引进了量子力学,建立了相对论形式的薛定谔方程,也就是著名的狄拉克方程

这一方程具有两个特点:一是满足相对论的所有要求,适用于运动速度无论多快的电子;二是它能自动地导出电子有自旋的结论

这一方程的解很特别,既包括正能态,也包括负能态

狄拉克由此做出了存在正电子的预言,认为正电子是电子的一个镜像,它们具有严格相同的质量,但是电荷符号相反

狄拉克根据这个图象,还预言存在一个电子和一个正电子互相湮灭放出光子的过程;相反,这个过程的逆过程,就是一个光子湮灭产生出一个电子和一个正电子的过程也是可能存在的

1932年,美国物理学家安德森(1923年-)在研究宇宙射线簇射中高能电子径迹的时候,奇怪地发现强磁场中有一半电子向一个方向偏转,另一半向相反方向偏转,经过仔细辨认,这就是狄拉克预言的正电子

后来很快又发现了γ射线产生电子对,正、负电子碰撞“湮灭”成光子等现象,全面印证了狄拉克预言的正确性

狄拉克的工作,开创了反粒子和反物质的理论和实验研究

狄拉克是量子辐射理论的创始人,曾经和费米各自独立发现了费米-狄拉克统计法

狄拉克还在美国佛罗里达州立大学发表过大量有关宇宙学方面的论文,推动宇宙学研究的发展

特别值得一提的是,狄拉克早在20世纪30年代,就从理论上提出可能存在磁单极的预言

近代物理学有关磁单极的理论研究和实验探测取得了迅速发展

1982年国外已有报道,宣称有人发现了磁单极存在的证据

当然,假如真能从实验上证实磁单极存在,一定会引起物理理论的深刻变化

总结起来,狄拉克对物理学的主要贡献是:给出描述相对论性费米粒子的量子力学方程(狄拉克方程),给出反粒子解;预言磁单极;费米-狄拉克统计

另外在量子场论尤其是量子电动力学方面也作出了奠基性的工作

在引力论和引力量子化方面也有杰出的工作

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