狄拉克与相对论量子力学

以20世纪20年代物理学发展所遇到的困难为科学背景,从3个方面阐述了狄拉克相对论量子力学形成的过程及其深刻的物理内涵;作为完全相对论量子理论中的一种单粒子理论,狄拉克方程的建立又进一步推动了量子电动力学和量子场论等新理论的建立与发展.     

外尔费米子的奇特热电性质

<正>世界由各种微观粒子组成。这些粒子可以分为两大类,玻色子和费米子。费米子组成了物质,而玻色子传递物质之间的相互作用。1928年,为了精确计算原子的能谱,狄拉克基于量子力学的原理,同时考虑电子的相对论性运动,提出一个波函数方程来描述电子的行为。这个方程后来被称为狄拉克方程。该方程的意义远远超出了狄拉克的初衷。它不但给出了自旋的理论解     

正电子的预言与发现

介绍了物理学家狄拉克的科学贡献以及他的科学思想和科学方法，着重介绍了他所创立的相对论性的电子运动方程即狄拉克方程，阐明了正电子的预言过程和安德森发现正电子的过程及深远意义。     

卓越心智和强烈信念的独特结合——纪念狄拉克诞辰100周年

着重介绍了狄拉克在量子力学，相对论波动力学，量子场论、宇宙学等方面所作的重大贡献，以此纪念这位20世纪杰出的理论物理学家，回顾狄拉克的科学研究历程，他对美与真统一的不懈追求，他的科学审美的价值取向，他那睿智超群的见解，别具一格的个性，将给年青一代留下深刻的印象。     

狄拉克当研究生时的活动

１９８７年１０月２０日是英国著名物理学家Ｐ·Ａ·Ｍ·狄拉克逝世三周年纪念日．由于他发现了原子理论的新的有效形式，与薛定谔分享了１９３３年的诺贝尔物理学奖．他的其它主要贡献有：１９３０年他在理论的基础上予言了正电子的存在，这个予言两年后得到实验证实；有名的费密－狄拉克统计法是费密和他各自独立地得出的；他的量子理论还予言了电子自旋的存在……．这篇文章记叙了他１９２３年起在剑桥大学当研究生时的学习生活，他对数学、实验和科学活动的重视，帮助了他科学思想的发展．     

狄拉克（Dirac，Paul Adrien Maurice，1902-1984）英国物理学家（Physicist，England）

狄拉克于1926年在剑桥大学获得数学博士学位。1932年为剑桥大学数学教授。狄拉克像薛定谔一样，从事发展由德布罗意创始的粒子均具有波动特性的有关数学研究工作。狄拉克方程表明，应存在正电子：它带有与质子相同的正电荷，却具有与电子相同的质量。自然，狄拉克方程也适用于质子。这些带相反电荷的粒子被称为反粒子。     

新的粒子——反中子

去年年底有过一篇关于反中子发现的报导。这个发现是早就在意料中的。1930年代初期,在理论上即已预示并由实验发现了可以称为反电子的阳电子,当时在这方面已迈出了第一步。到1928年,相对论的量子理论大体上已经建立起来,而且在广泛的实验范围内获得辉煌的证实。这时开始提出综合量子力学与相对论观念的问题。在这方面的主要成果应归功于狄拉克。在1928年,他写出了电子运动的量子的     

经典粒子和量子微观粒子的运动轨道

用量子力学传播子讨论了经典粒子和量子微观粒子沿着不同轨道对传播子的贡献．通过这样的计算可以清楚地看到为什么经典粒子只是沿着满足最小作用原理的轨道，即经典轨道运动，而对于量子微观粒子沿着许多条路径都有可能．这篇短文将一些教科书中的讨论用具体的数学表达出来，使得读者更容易理解．计算表明，对于质量较大的经典粒子，沿着非经典轨道对传播子的贡献和它周围的临近轨道有强烈的抵消．只有在经典轨道附近对传播子的贡献才不为零．对于量子微观粒子没有这种差别，它可以沿着多种可能的轨道运动．     

反粒子·反物质·反物质武器

 反粒子的发现是现代物理学的一项重大成就。在微观物理研究领域,每个粒子都存在着它的反粒子。据此,人们推测在宏观或宇观世界,应存在着由反质子、反中子和正电子构成的反物质。下面简要介绍反粒子、反物质与反物质武器的有关问题。一、反粒子1928年,英国理论物理学家狄拉克（PaulAdri-enMauriceDirac,1902～1984）提出了一个关于电子运动的相对论性量子力学理论,建立了著名的狄拉克方程。     

质点的相对论式的汉密尔敦运动式与相对论式的哈生堡方程式

在本文中,作者推得一组相对论式的汉密尔敦运动式;并根据此运动式,详细地讨论了一质点之运动;由此还可以很自然地看出,在量子力学中,狄拉克电子方程式似乎是一个必然的波动方程式。在狄拉克理论中的取平方根步骤在这里找到它在古典物理学中的对照。同时根据了上面的理论,作者还推得到一个相对论式的哈生堡方程式,最后则讨论了此方程式在狄拉克电子理论中的一些应用;同时并指出,在相对论的观点上,此方程式可以引导出一些比较对称的及有比较普遍形式的物理的量。     

量子理论的发展过程与浅评

量子理论,亦称量子物理学,是20世纪与相对论并肩崛起的又一场物理科学的重大变革,是探索微观粒子运动规律的物理学新理论。到目前为止,它的发展过程历经了旧量子论,量子力学,量子电动力学,量子味动力学和量子色动力学五个阶段。这里作简要介绍如下。     

狄拉克方程的单旋量解法以及由此引起的认识上的差异

把狄拉克方程分解成了两个单旋量的联立方程组．指出现行的自旋理论仅考虑了其中的一个方程，是以一个单旋量代替双旋量来描述状态而建立起来的．笔者在认同现行自旋理论可以作为狄拉克方程的一种求解方法，因而同意其中的某些提法外，对于其主要的物理观念：微观粒子存在着独立于现实的位形空间之外的一个自旋空间，在这个自旋空间内禀着角动量S和磁矩μ；这个自旋理论是相对论性量子力学导出的必然结论等等看法予以否定．笔者认为，只有同时考虑两个单旋量的方程，同时计及两个单旋量，才能准确地描述状态，从而正确地描述客观规律．     

爱因斯坦与物理规律的协变性

爱因斯坦是２０世纪最伟大的物理学家,他毕生从事理论物理学的研究工作,在物理学的六个领域──狭义相对论、广义相对论、分子运动论、量子论、科学宇宙学和统一场论中都作出了巨大贡献．爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家,也是一位富有哲学探索精神的杰出的思想家,从协变性思想出发,建立相对论的过程正是爱因斯坦科学思想的一个体现．本文试图阐明爱因斯坦在建立狭义相对论和广义相对论的过程中,协变性思想起的重要作用,介绍近几十年来,协变性思想对理论物理学发展的推动作用． 一、狭义相对论与洛仑兹协变性 顾名思义,“协变”一词…     

狄拉克获诺贝尔奖的经过

 20世纪物理学的第一位巨人当然是爱因斯坦。但谁是第二位,谁又是第三位呢?这个问题的答案就因人而异。扬振宁先生在一次演讲中曾经说过,他最佩服的3位当代物理学家,是爱因斯坦,费米和狄拉克。杨先生说,狄拉克解决问题的方法像是神来之笔,读狄拉克的论述有秋水文章不染尘的感觉。我们想在这里来说说狄拉克获诺贝尔物理奖的事.20世纪20年代中期参与量子力学建立的,主要是格丁根学派的玻恩、海森伯和约尔丹,剑桥的狄拉克,法国的德布罗意和奥地利的薛定谔。1924年玻恩意识到需要有一种新的数学规则来从经典力学过渡到量子力学。     

费米子家族新成员——突破传统分类的三重简并费米子的实验发现

<正>1928年,著名理论物理学家狄拉克(Dirac)提出描述带有相对论效应电子态的狄拉克方程。第二年,外尔(Weyl)指出狄拉克方程无质量的解描述的是一对具有相反手性的新粒子,这就是外尔费米子。1937年,马约拉纳(Majorana)预言,当狄拉克方程加上反粒子是自身的限制条件后,则描述的是另一种类型的费米子,即马约拉纳费米子。根据目前的理论,在宇宙空间中,由于受到洛伦兹不变性的限制,仅存在以上三种类型的费     

狄拉克谈理论物理研究方法

 编者按:P．A．M．狄拉克(1902.8.8-1984.10.20),英国物理学家,量子力学的创始人之一,因对量子力学所做的贡献而与薛定谔合得1933年诺贝尔物理奖。“理论物理研究方法”节译自世界科学出版社1989年出版的《From a Life ofPhysics》。为不失原文风格,下文仍采用狄拉克的第一人称表述。     

突破原子基石论 人类认识深入到微观世界（下）——一科学发展的人文历程漫话之十二

论述了突破原子基石论、建立经典量子理论之后,人类认识深入到微观世界的曲折过程及思想观念的艰难转变,包括微观粒子二象性的发现、微观粒子运动规律的发现、有关量子力学问题的世纪争论、量子关联性的发现．     

反粒子·反物质·反物质武器

反粒子的发现是现代物理学的一项重大成就。在微观物理研究领域,每个粒子都存在着它的反粒子。据此,人们推测在宏观或宇观世界,应存在着由反质子、反中子和正电子构成的反物质。下面简要介绍反粒子、反物质与反物质武器的有关问题。一、反粒子1928年,英国理论物理学家狄拉克(Paul Adri-en Maurice Dirac,1902~1984)提出了一个关于电子运动的相对论性量子力学理论,建立了著名的狄拉克方程。该方程给出了氢原子能级的精细结构,还可以很好地说明高速运动电子的许多重要性质,如电子的自旋量子数为1/2、电子自旋磁矩与自旋角动量和轨道角动量的…     

用光晶格模拟狄拉克、外尔和麦克斯韦方程

相对论性量子力学波动方程,如狄拉克、外尔和麦克斯韦方程,是描述微观粒子运动的基石.最近的实验和理论研究表明,冷原子系统中几乎所有参数都可精确调控,因此冷原子系统被认为是实现量子模拟的理想平台,可以用来研究高能和凝聚态物理中的一些基本问题.本文介绍了设计原子光晶格哈密顿量的思路和方法,主要涉及激光辅助跳跃的理论.基于这些方法,物理学界提出了利用光晶格体系模拟相对论性量子力学波动方程,包括狄拉克、外尔和麦克斯韦方程等,并且预言了一些在基本粒子物理中很难观察到,但在冷原子体系可能观察到的物理现象.本文综述了国际上此领域的研究进展.     

量子理论的巨匠——狄拉克

 保罗·狄拉克是20世纪一位伟大的数学物理学家,他的一生主要致力于量子理论的数学及理论两个方面的研究,取得了斐然的成绩,为量子理论的深入发展做出了巨大的贡献。本文试图沿狄拉克科学思想的轨迹一睹他对量子理论发展的功绩。