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(zhǎng)在畢曉普斯頓區(qū)的城市。

1921年，以第一級(jí)榮譽(yù)工程學(xué)士的成績(jī)從布里斯托大學(xué)畢業(yè)，之后免學(xué)費(fèi)攻讀布里斯托大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位，由于已完成的工程學(xué)位，他被允許抵免第一年的課程。

1923年，再度以第一級(jí)榮譽(yù)的成績(jī)從布里斯托大學(xué)畢業(yè)，并獲得140英鎊的獎(jiǎng)學(xué)金。加上來自約翰學(xué)院的70英鎊，這筆錢足夠他在劍橋大學(xué)居住與求學(xué)。進(jìn)入劍橋大學(xué)之后在拉爾夫·福勒的指導(dǎo)下開始接觸原子理論。

1926年，發(fā)表題為《量子力學(xué)》的論文，獲得劍橋大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位；同年，應(yīng)邀任圣約翰學(xué)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(shí)間的研究。

1927年2月，前往德國(guó)哥廷根，在此待了幾個(gè)月，并結(jié)識(shí)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(qǐng)參加了第五屆索爾維會(huì)議（電子與光子） [5] [19]；同年，當(dāng)選為圣約翰學(xué)院院士。

1929年，被任命為數(shù)學(xué)物理的高級(jí)講師。

1930年，當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)院士。

1931年，被當(dāng)時(shí)擔(dān)任普林斯頓大學(xué)教授的凡勃倫邀請(qǐng)到普林斯頓大學(xué) [2] [17]。

1932年，接替約瑟夫·拉莫爾擔(dān)任劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授。

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

1961年，當(dāng)選為宗座科學(xué)院院士。

1969年，為了與他的女兒瑪麗住得近一點(diǎn)，辭去劍橋大學(xué)的職務(wù)并接受佛羅里達(dá)州立大學(xué)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(dá)州塔拉哈西逝世，享年82歲 [12]。死后埋葬于當(dāng)?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(duì)論動(dòng)力學(xué)的研究，自從1925年沃納·海森堡訪問劍橋大學(xué)以后，受其影響，轉(zhuǎn)向量子力學(xué)的研究。1928年，他把相對(duì)論引進(jìn)了量子力學(xué)，建立了相對(duì)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(gè)特點(diǎn)：一是滿足相對(duì)論的所有要求，適用于運(yùn)動(dòng)速度無論多快的電子；二是它能自動(dòng)地導(dǎo)出電子有自旋的結(jié)論。這一方程的解很特別，既包括正能態(tài)，也包括負(fù)能態(tài)。保羅·狄拉克由此做出了存在正電子的預(yù)言，認(rèn)為正電子是電子的一個(gè)鏡像，它們具有嚴(yán)格相同的質(zhì)量，但是電荷符號(hào)相反。他根據(jù)這個(gè)圖象，還預(yù)言存在一個(gè)電子和一個(gè)正電子互相湮滅放出光子的過程；相反，這個(gè)過程的逆過程，就是一個(gè)光子湮滅產(chǎn)生出一個(gè)電子和一個(gè)正電子的過程也是可能存在的。1932年，美國(guó)物理學(xué)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(shí)候，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁場(chǎng)中有一半電子向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，另一半向相反方向偏轉(zhuǎn)，經(jīng)過仔細(xì)辨認(rèn)，這就是保羅·狄拉克預(yù)言的正電子。后來很快又發(fā)現(xiàn)了γ射線產(chǎn)生電子對(duì)，正、負(fù)電子碰撞“湮滅”成光子等現(xiàn)象，全面印證了保羅·狄拉克預(yù)言的正確性。保羅·狄拉克的工作，開創(chuàng)了反粒子和反物質(zhì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究 [1]。

費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)

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

宇宙學(xué)方面

保羅·狄拉克在美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)發(fā)表過有關(guān)宇宙學(xué)方面的論文，推動(dòng)宇宙學(xué)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(chǎng)中的奇點(diǎn)”的文章中，探討了磁單極這個(gè)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(jié)果指出磁單極可能存在，他的磁單極是第一次將拓?fù)鋵W(xué)的概念用于處理物理問題 [15]。

電動(dòng)力學(xué)

保羅·狄拉克在量子場(chǎng)論尤其是量子電動(dòng)力學(xué)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(gè)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(gè)數(shù)量級(jí)。他猜測(cè)這可能并非巧合，兩者或許存在某種關(guān)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(shí)間改變?；谶@些假設(shè)，他設(shè)計(jì)了一個(gè)自己的宇宙學(xué)的模型 [1]。

學(xué)術(shù)論著

1930年，保羅·狄拉克出版了量子力學(xué)著作《量子力學(xué)原理》，在這本書中他將海森堡在矩陣力學(xué)以及薛定諤在波動(dòng)力學(xué)的工作整合成一個(gè)數(shù)學(xué)體系，當(dāng)中連結(jié)了可觀測(cè)量與希爾伯特空間中作用子的關(guān)系。書中也介紹了量子力學(xué)中廣泛應(yīng)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(xué)符號(hào)系統(tǒng)——狄拉克符號(hào) [1]。

1966年，《量子力學(xué)講義》以哈密頓力學(xué)方式奠定了量子場(chǎng)論的基礎(chǔ)，書中探討了許多在彎曲時(shí)空下的量子力學(xué)。

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

1975年，《廣義相對(duì)論》以68頁的篇幅總結(jié)了愛因斯坦的廣義相對(duì)論。

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

學(xué)術(shù)交流

1955年，保羅·狄拉克在莫斯科大學(xué)物理系演講時(shí)被問及他個(gè)人的物理哲學(xué)，他這么回答：“一個(gè)物理定律必須具有數(shù)學(xué)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(xué)給了一系列五個(gè)演講。這系列演講后來集結(jié)出版成了《物理學(xué)的方向》（1978年）一書。他將這本書的版稅捐給新南威爾士大學(xué)設(shè)立了狄拉克系列講座 [1]。

人才培養(yǎng)

指導(dǎo)學(xué)生

根據(jù)2023年9月數(shù)學(xué)譜系項(xiàng)目網(wǎng)站數(shù)據(jù)，保羅·狄拉克在劍橋大學(xué)先后指導(dǎo)8名學(xué)生，具體信息如下 [8]：

時(shí)間

姓名

學(xué)校

1935年

巴巴·霍米（Bhabha, Homi）

劍橋大學(xué)（University of Cambridge）

1937年

李斯（Lees, A）

劍橋大學(xué)

1945年

埃利澤·克里斯蒂（Eliezer, Christie）

劍橋大學(xué)

1947年

哈里什-錢德拉（Harish-Chandra）

劍橋大學(xué)

1951年

伊甸園·理查德（Eden, Richard）

劍橋大學(xué)

1953年

夏馬·丹尼斯（Sciama, Dennis）

劍橋大學(xué)

1955年

波爾金霍恩·約翰（Polkinghorne, John）

劍橋大學(xué)

霍伊爾·弗雷德（Hoyle, Fred）

劍橋大學(xué)

榮譽(yù)表彰

時(shí)間

榮譽(yù)表彰

授予單位

1930年

英國(guó)皇家學(xué)會(huì)院士 [6]

英國(guó)皇家學(xué)會(huì)（Royal Society）

1933年

諾貝爾物理獎(jiǎng)（Nobel prize in Physics） [1]

瑞典皇家科學(xué)院

1939年

皇家獎(jiǎng)?wù)?/p>

1948年

美國(guó)物理學(xué)會(huì)榮譽(yù)會(huì)士 [9]

美國(guó)物理學(xué)會(huì)（American Physical Society）

1952年

科普利獎(jiǎng)?wù)拢–opley Medal）

英國(guó)皇家學(xué)會(huì)

1952年

馬克斯·普朗克獎(jiǎng)?wù)?/p>

1961年

宗座科學(xué)院院士 [29]

宗座科學(xué)院（Pontifical Academy of Sciences）

1971年

英國(guó)物理學(xué)會(huì)榮譽(yù)會(huì)士

英國(guó)物理學(xué)會(huì)

1973年

英國(guó)功績(jī)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(gè)講法語的州）的蒙泰，直到1919年才成為英國(guó)公民。20歲時(shí)，查爾斯·狄拉克背叛家庭，遠(yuǎn)走他鄉(xiāng)至日內(nèi)瓦大學(xué)學(xué)習(xí)。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(shù)學(xué)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(gè)船長(zhǎng)的女兒，比查爾斯小12歲），1899年和她結(jié)婚。結(jié)婚一年后，他們的第一個(gè)孩子雷金納德·狄拉克出生。1902年8月8日，他們的第二個(gè)孩子保羅·狄拉克降生，他們家那時(shí)住在蒙克（Monk）大街。又過了四年，第三個(gè)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(guó)籍，直到1919年17歲時(shí)才取得英國(guó)國(guó)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(jié)為父親的錯(cuò)。在保羅·狄拉克獲得劍橋大學(xué)的兩項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金時(shí)，他只需要5英鎊就可以離開這個(gè)地方了。他的父親給了兒子這筆錢，讓他認(rèn)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(shí)。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(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)教育機(jī)構(gòu)，但是他父親積攢了7500英鎊，相當(dāng)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(gè)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(jié)婚 [2]。

拒絕被冊(cè)封

保羅·狄拉克曾拒絕被冊(cè)封為騎士，因?yàn)樗幌雽?duì)他的名字作出更動(dòng) [10]。

性格特點(diǎn)

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

保羅·狄拉克是二十世紀(jì)杰出的理論物理學(xué)家，他的工作對(duì)量子力學(xué)和量子電動(dòng)力學(xué)的發(fā)展至關(guān)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(guó)國(guó)家磁實(shí)驗(yàn)室評(píng)）

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

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(lán)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(gè)地區(qū)的聯(lián)結(jié)。當(dāng)?shù)刂鹘搪沸W(xué)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(jì)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(jì)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(jì)念石板在西敏寺首次亮相 [22]。

狄拉克獎(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)金

狄拉克夫妻之墓

1987年，英國(guó)物理學(xué)會(huì)頒發(fā)狄拉克獎(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)金以表彰他“在理論（包含數(shù)學(xué)和計(jì)算方法）物理上的杰出貢獻(xiàn)”。最初的三個(gè)獲獎(jiǎng)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(jiǎng)?wù)?/p>

國(guó)際理論物理中心（International Centre for Theoretical Physics，簡(jiǎn)稱：ICTP）在每年8月8日（狄拉克的生日）頒發(fā)ICTP狄拉克獎(jiǎng)?wù)?[24]。

狄拉克樓

英國(guó)物理學(xué)會(huì)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(jiǎng)

1997年，保羅·狄拉克最后一個(gè)博士學(xué)生布魯斯·赫爾曼在佛羅里達(dá)州立大學(xué)設(shè)立了狄拉克-赫爾曼獎(jiǎng)，用于獎(jiǎng)勵(lì)該校理論物理研究人員的杰出表現(xiàn) [29]。

保羅·狄拉克科學(xué)圖書館

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

保羅·狄拉克路

佛羅里達(dá)州塔拉哈西國(guó)家強(qiáng)磁實(shí)驗(yàn)室所在的那條路被命名為“Paul Dirac Drive” [27]。

影像壓縮格式

英國(guó)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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