1902年8月8日，保羅·狄拉克出生于英格蘭西南部的布里斯托，成長在畢曉普斯頓區(qū)的城市。

1921年，以第一級榮譽工程學士的成績從布里斯托大學畢業(yè)，之后免學費攻讀布里斯托大學數(shù)學學士學位，由于已完成的工程學位，他被允許抵免第一年的課程。

1923年，再度以第一級榮譽的成績從布里斯托大學畢業(yè)，并獲得140英鎊的獎學金。加上來自約翰學院的70英鎊，這筆錢足夠他在劍橋大學居住與求學。進入劍橋大學之后在拉爾夫·福勒的指導下開始接觸原子理論。

1926年，發(fā)表題為《量子力學》的論文，獲得劍橋大學物理學博士學位；同年，應邀任圣約翰學院研究員；9月，在福勒的建議之下前往位于哥本哈根的尼爾斯·玻爾研究所作了一段時間的研究。

1927年2月，前往德國哥廷根，在此待了幾個月，并結識了赫爾曼·外爾、馬克斯·玻恩、羅伯特·奧本海默等人。

1927年，受到邀請參加了第五屆索爾維會議（電子與光子） [5] [19]；同年，當選為圣約翰學院院士。

1929年，被任命為數(shù)學物理的高級講師。

1930年，當選為英國皇家學會院士。

1931年，被當時擔任普林斯頓大學教授的凡勃倫邀請到普林斯頓大學 [2] [17]。

1932年，接替約瑟夫·拉莫爾擔任劍橋大學盧卡斯數(shù)學教授。

1933年，與埃爾溫·薛定諤共同獲得諾貝爾物理獎 [1]；12月12日，在斯德哥爾摩發(fā)表了諾貝爾獎得獎演說，題目為“電子與正電子的理論”。

1961年，當選為宗座科學院院士。

1969年，為了與他的女兒瑪麗住得近一點，辭去劍橋大學的職務并接受佛羅里達州立大學提供的教職 [7]。

1982年，健康開始惡化。

1984年10月20日，在佛羅里達州塔拉哈西逝世，享年82歲 [12]。死后埋葬于當?shù)氐牧_斯蘭公墓 [30]。

科研成就

狄拉克方程

保羅·狄拉克原來從事相對論動力學的研究，自從1925年沃納·海森堡訪問劍橋大學以后，受其影響，轉向量子力學的研究。1928年，他把相對論引進了量子力學，建立了相對論形式的薛定諤方程，也就是狄拉克方程。這一方程具有兩個特點：一是滿足相對論的所有要求，適用于運動速度無論多快的電子；二是它能自動地導出電子有自旋的結論。這一方程的解很特別，既包括正能態(tài)，也包括負能態(tài)。保羅·狄拉克由此做出了存在正電子的預言，認為正電子是電子的一個鏡像，它們具有嚴格相同的質量，但是電荷符號相反。他根據這個圖象，還預言存在一個電子和一個正電子互相湮滅放出光子的過程；相反，這個過程的逆過程，就是一個光子湮滅產生出一個電子和一個正電子的過程也是可能存在的。1932年，美國物理學家卡爾·大衛(wèi)·安德森在研究宇宙射線簇射中高能電子徑跡的時候，發(fā)現(xiàn)強磁場中有一半電子向一個方向偏轉，另一半向相反方向偏轉，經過仔細辨認，這就是保羅·狄拉克預言的正電子。后來很快又發(fā)現(xiàn)了γ射線產生電子對，正、負電子碰撞“湮滅”成光子等現(xiàn)象，全面印證了保羅·狄拉克預言的正確性。保羅·狄拉克的工作，開創(chuàng)了反粒子和反物質的理論和實驗研究 [1]。

費米-狄拉克統(tǒng)計

保羅·狄拉克是量子輻射理論的創(chuàng)始人，他和恩利克·費米各自獨立發(fā)現(xiàn)了費米-狄拉克統(tǒng)計（Fermi–Dirac statistics） [13]。

宇宙學方面

保羅·狄拉克在美國佛羅里達州立大學發(fā)表過有關宇宙學方面的論文，推動宇宙學研究的發(fā)展 [14]。

磁單極

1931年，保羅·狄拉克在一篇“量子化電磁場中的奇點”的文章中，探討了磁單極這個想法。1933年，延續(xù)了其1931年的論文證明了單一磁單極的存在就足以解釋電荷的量子化。在1975年、1982年以及2009年都有研究結果指出磁單極可能存在，他的磁單極是第一次將拓撲學的概念用于處理物理問題 [15]。

電動力學

保羅·狄拉克在量子場論尤其是量子電動力學方面也作出了奠基性的工作 [18]。

大數(shù)假說

1937年，保羅·狄拉克提出了大數(shù)假說。他比較了兩個不帶量綱的量值：基本作用力（在此為引力與電磁力）的比值與宇宙年齡的尺度，發(fā)現(xiàn)兩者皆落在約39個數(shù)量級。他猜測這可能并非巧合，兩者或許存在某種關聯(lián)性。參考了愛德華·亞瑟·米爾恩的理論，允許引力常數(shù)隨時間改變?；谶@些假設，他設計了一個自己的宇宙學的模型 [1]。

學術論著

1930年，保羅·狄拉克出版了量子力學著作《量子力學原理》，在這本書中他將海森堡在矩陣力學以及薛定諤在波動力學的工作整合成一個數(shù)學體系，當中連結了可觀測量與希爾伯特空間中作用子的關系。書中也介紹了量子力學中廣泛應用的狄拉克δ函數(shù)。延續(xù)狄拉克在1939年的文章，1939年他在此書第三版中加入了他的數(shù)學符號系統(tǒng)——狄拉克符號 [1]。

1966年，《量子力學講義》以哈密頓力學方式奠定了量子場論的基礎，書中探討了許多在彎曲時空下的量子力學。

1974年，《希爾伯特空間中的旋量》這本書以1969年在邁阿密大學的授課講義為基礎，從一個真實的希爾伯特空間出發(fā)，處理了旋量的基礎層面。

1975年，《廣義相對論》以68頁的篇幅總結了愛因斯坦的廣義相對論。

1978年，《物理學的方向》由狄拉克在新南威爾士大學一系列演講集結而成 [21]。

學術交流

1955年，保羅·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，他這么回答：“一個物理定律必須具有數(shù)學美”，寫上這句話的黑板仍被保存著 [16]。

1975年，保羅·狄拉克在新南威爾士大學給了一系列五個演講。這系列演講后來集結出版成了《物理學的方向》（1978年）一書。他將這本書的版稅捐給新南威爾士大學設立了狄拉克系列講座 [1]。

人才培養(yǎng)

指導學生

根據2023年9月數(shù)學譜系項目網站數(shù)據，保羅·狄拉克在劍橋大學先后指導8名學生，具體信息如下 [8]：

時間

姓名

學校

1935年

巴巴·霍米（Bhabha, Homi）

劍橋大學（University of Cambridge）

1937年

李斯（Lees, A）

劍橋大學

1945年

埃利澤·克里斯蒂（Eliezer, Christie）

劍橋大學

1947年

哈里什-錢德拉（Harish-Chandra）

劍橋大學

1951年

伊甸園·理查德（Eden, Richard）

劍橋大學

1953年

夏馬·丹尼斯（Sciama, Dennis）

劍橋大學

1955年

波爾金霍恩·約翰（Polkinghorne, John）

劍橋大學

霍伊爾·弗雷德（Hoyle, Fred）

劍橋大學

榮譽表彰

時間

榮譽表彰

授予單位

1930年

英國皇家學會院士 [6]

英國皇家學會（Royal Society）

1933年

諾貝爾物理獎（Nobel prize in Physics） [1]

瑞典皇家科學院

1939年

皇家獎章

1948年

美國物理學會榮譽會士 [9]

美國物理學會（American Physical Society）

1952年

科普利獎章（Copley Medal）

英國皇家學會

1952年

馬克斯·普朗克獎章

1961年

宗座科學院院士 [29]

宗座科學院（Pontifical Academy of Sciences）

1971年

英國物理學會榮譽會士

英國物理學會

1973年

英國功績勛章（Order of Merit） [20]

家世背景

1907年狄拉克（右二）的全家福

保羅·狄拉克的父親查爾斯·狄拉克于1866年出生在瑞士瓦萊州（一個講法語的州）的蒙泰，直到1919年才成為英國公民。20歲時，查爾斯·狄拉克背叛家庭，遠走他鄉(xiāng)至日內瓦大學學習。1890年來到英格蘭，定居在布里斯托爾，以教法語為生。1896年，他在布里斯托爾商業(yè)職業(yè)技術學校謀得一席教職，并在布里斯托爾邂逅了弗洛倫斯·霍爾滕（她是個船長的女兒，比查爾斯小12歲），1899年和她結婚。結婚一年后，他們的第一個孩子雷金納德·狄拉克出生。1902年8月8日，他們的第二個孩子保羅·狄拉克降生，他們家那時住在蒙克（Monk）大街。又過了四年，第三個孩子比阿特麗斯·瑪格麗特·狄拉克出生。和哥哥、妹妹一樣，保羅·狄拉克一出生就加入了瑞士國籍，直到1919年17歲時才取得英國國籍 [1]。

1963年狄拉克與妻子

保羅·狄拉克的哥哥是自殺身亡的，他把哥哥的死歸結為父親的錯。在保羅·狄拉克獲得劍橋大學的兩項獎學金時，他只需要5英鎊就可以離開這個地方了。他的父親給了兒子這筆錢，讓他認為是父親讓他開始自己的事業(yè)。后來狄拉克才了解到事實。在他父親于1936年逝世后，他才發(fā)現(xiàn)那重要的5英鎊并不是父親給的，而是當?shù)氐囊粋€教育機構，但是他父親積攢了7500英鎊，相當于他年薪的15倍 [1]。

婚姻家庭

1934年秋天，保羅·狄拉克開始了他在研究所的第一個為期一年的休假，匈牙利理論家尤金·維格納（Eugene Wigner）將妹妹曼西·巴拉茲（Manci Balazs）介紹給他，后來兩人結婚 [2]。

拒絕被冊封

保羅·狄拉克曾拒絕被冊封為騎士，因為他不想對他的名字作出更動 [10]。

性格特點

保羅·狄拉克是出了名的沉默，他很少講話，他不愿與人爭執(zhí)。他情感上孤僻，他對數(shù)學之外的事物毫無興趣 [11]。

保羅·狄拉克是二十世紀杰出的理論物理學家，他的工作對量子力學和量子電動力學的發(fā)展至關重要（Paul Adrien Maurice Dirac was an outstanding twentieth century theoretical physicist whose work was fundamental to the development of quantum mechanics and quantum electrodynamics） [3]。（美國國家磁實驗室評）

在他（保羅·狄拉克）的整個職業(yè)生涯中，他在量子力學和量子電動力學領域做出了許多貢獻（Throughout his career he made numerous contributions to the fields of quantum mechanics and quantum electrodynamics） [7]。（劍橋圣約翰學院評）

保羅·狄拉克故里

保羅·狄拉克童年在布里斯托所居住的房子掛上了藍色牌匾，房子所在的道路也被命名為狄拉克路（Dirac Way），以彰顯他與這個地區(qū)的聯(lián)結。當?shù)刂鹘搪沸W的墻上掛上了一塊牌子，展示了狄拉克方程 [25]。

保羅·狄拉克紀念石

1991年8月1日，保羅·狄拉克父親家鄉(xiāng)的圣莫里斯花園立起了紀念石。

1995年11月13日，一塊以伯靈頓綠色板巖作為原料并刻上了狄拉克方程的紀念石板在西敏寺首次亮相 [22]。

狄拉克獎章和獎金

狄拉克夫妻之墓

1987年，英國物理學會頒發(fā)狄拉克獎章和獎金以表彰他“在理論（包含數(shù)學和計算方法）物理上的杰出貢獻”。最初的三個獲獎人分別為史蒂芬·霍金（1987年）、約翰·斯圖爾特·貝爾（1988年）和羅杰·彭羅斯（1989年） [23]。

ICTP狄拉克獎章

國際理論物理中心（International Centre for Theoretical Physics，簡稱：ICTP）在每年8月8日（狄拉克的生日）頒發(fā)ICTP狄拉克獎章 [24]。

狄拉克樓

英國物理學會在布里斯托的出版總部取名作狄拉克樓 [29]。

狄拉克-赫爾曼獎

1997年，保羅·狄拉克最后一個博士學生布魯斯·赫爾曼在佛羅里達州立大學設立了狄拉克-赫爾曼獎，用于獎勵該校理論物理研究人員的杰出表現(xiàn) [29]。

保羅·狄拉克科學圖書館

1989年，曼琪成立保羅·狄拉克科學圖書館，位于佛羅里達州立大學，狄拉克生前的論文都收藏于此，館外則設有其銅像 [26]。

保羅·狄拉克路

佛羅里達州塔拉哈西國家強磁實驗室所在的那條路被命名為“Paul Dirac Drive” [27]。

影像壓縮格式

英國廣播公司將其開發(fā)的一種影像壓縮格式以狄拉克命名 [28]。

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網址: 保羅·狄拉克 http://m.u1s5d6.cn/newsview247676.html