量子力学的诞生与发展｜第 6 讲 天才的狄拉克统一了量子力学

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量子力学的诞生与发展｜第 6 讲 天才的狄拉克统一了量子力学

原创  闲云野鹤爱智慧  爱智慧随笔  2025 年 09 月 11 日 19:22  江苏

1925 年，一个建立在与以往完全不同的原理上的新物理学诞生了，这就是“量子力学”。借此百年之际，让我们重温那段时代，去认识一群智慧非凡的科学家。他们故事里有天才的奇思妙想，激烈的学术争论，更有无畏的探索精神。

狄拉克（1902~1984）是英国物理学家，量子力学的主要奠基人之一。凭借其卓越的数学才能，调和了矩阵力学和波动力学，并统一了狭义相对论和量子力学。



杨振宁曾说：“狄拉克的工作让后面的物理学家无事可做”（这话似乎一下捧了两个人，暗示自己生不逢时）。

前面两讲我们谈到了海森堡创建了矩阵力学，薛定谔创建了波动力学，两种力学虽然形式不同，但都能准确求出氢原子的状态等。这两种理论有何异同？天才的狄拉克给出了答案。



1925 年夏天，狄拉克当时在英国剑桥大学学习物理，他的导师交给他一篇论文的校样。这正是海森堡即将发表的矩阵力学论文，在征求狄拉克导师的意见，但是导师太忙便拿给得意门生狄拉克代为阅读。

狄拉克起初对这个奇妙的理论感到困惑，但深入研究了之后，意识到了这个新的物理学的重要性。仅仅几个月后，他就完成了狄拉克版的量子力学。

狄拉克将自己改造后的量子力学的论文寄给了海森堡征求意见。海森堡和当时的合作伙伴，德国物理学家波恩（1882~1970）在读了狄拉克的论文后，均被其精彩的内容所打动。

于是，狄拉克将有关量子力学的研究成果写成了博士论文，并于 1926 年获得了博士学位。狄拉克成为首位获得量子力学博士学位的物理学家。

后来，狄拉克受波尔邀请到哥本哈根做研究。1926 年 10 月，狄拉克发表了“变换理论”的论文，这是一篇更通用的量子力学理论，包含了海森堡的矩阵力学，也包含了薛定谔的波动力学。

1927 年底，狄拉克又进一步将量子力学与狭义相对论统一起来，通过时间和空间坐标进行一阶微分的巧妙处理，得到了著名的狄拉克方程。



海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动力学在数学上是等价的，又各有各自的优缺点。

狄拉克方程则是革命性的飞跃。它不是一个简单的相对论版的薛定谔方程，而是一个全新的、更深刻的框架。它将量子力学和狭义相对论成功融合，并最终引领物理学家走向了更高级的量子场论，成为了现代粒子物理学的基石。

此外，狄拉克还预言了正电子的存在，这一预言成了反物质研究的起点，促使物理学家们进一步思考宇宙的基本规律。

生活中的狄拉克，受童年不幸家庭影响，是一个极度内向沉默寡言的人。据说平均每小时输出一个单词，这都变成了说话频率度量单位（1 狄拉克=1 word per hour）。狄拉克终生未娶，晚年回忆人生时说：我这辈子是失败的。

我们永远无法感同身受另一个生命的喜怒哀乐和价值评价，但至少：

狄拉克方程已永载史册，万世景仰！

参考文献：

1、《Newton 科学世界》2025.9 期 量子力学 100 年。

2、相关物理讲义及传记等文献资料。

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