ポール・ディラック
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ポール・エイドリアン・モーリス・ディラック（Paul Adrien Maurice Dirac, 1902年8月8日・ブリストル - 1984年10月20日）はイギリスの理論物理学者。量子力学及び量子電磁気学の基礎づけについて多くの貢献をした。1933年にシュレーディンガーと共にノーベル物理学賞を受賞している。
彼はケンブリッジ大学のルーカス教授職を務め、最後の14年間をフロリダ州立大学の教授として過ごした。
目次 |
[編集] 生涯
[編集] 生い立ち
ディラックは1902年に, イギリスのブリストルで, スイスからの移民の父チャールズとイギリス人の母のもとに生まれた。 妹と、後に自殺した兄がいた。
[編集] 教育
ブリストル大学で電気工学と数学を、ケンブリッジ大学で物理学を学んだ。
[編集] 個人的生活
家庭生活では、ディラックは1937年に、ユージン・ウィグナーの妹、 Margitと結婚した。 結婚当時、Margitには2人の連れ子がおり、またディラック自身は彼女との間に2人の娘をもうけた。
物理学以外の事柄には余り関心を持たなかったと言われ、友人であったオッペンハイマーが詩を愛好するのを批判して、「誰も知らないことを誰でもわかる言葉で語るのが物理学だ。誰もが知ることを誰にもわからない言葉で語るのが詩だ。」と言ったことがある。
また、有名になることを極度に嫌っていたと言われ、ノーベル賞が決まった際には、有名になることを恐れて受賞を辞退しようとした。その際、師であるラザフォードが「もしノーベル賞を断ったら、君はノーベル賞をもらった場合より、もっと有名になる。」と言って説得した結果、渋々賞を受けたと伝えられる。
[編集] 業績
ハイゼンベルクによる量子力学の定式化(行列力学)を受け、1925年に量子力学での力学変数の間の交換子と古典力学でのポアッソン括弧の関係を見出した。1926年にシュレーディンガーによって提案されていた波動力学と行列力学との間の等価性を、シュレーディンガーと独立に証明した。また、パウリの排他律を満す粒子の統計力学（フェルミ・ディラック統計）をフェルミと独立に考察した。ここでディラックはある粒子系の波動関数が粒子の入れ換えについて対称（反対称）である事が、その粒子がボース・アインシュタイン統計（フェルミ・ディラック統計）を満すことと対応する事を見出している。
1928年に電子の相対論的な量子力学を記述する方程式としてディラック方程式を考案した。この方程式から導かれる電子の負エネルギー状態についていわゆるディラックの海と呼ばれる解釈を提案した。この解釈では電子の電荷と符号が逆で大きさは同じ電荷を持ち、電子と同じ質量を持つ粒子(反粒子)の存在が予言される。ディラックは当初この予言された新粒子を陽子ではないかと考えたが、後に電子の反粒子である陽電子がアンダーソンにより1932年に実験的に発見された。
彼は数学の分野にも大きな影響を与えた。「ディラックのデルタ関数」と呼ばれるδ関数は、数学における超関数理論へと発展し、ディラック方程式においてはスピノールなど新しい数学的概念を生み出した。また波動関数の位相に関する考察から量子力学の枠内で磁荷を持つ粒子、磁気単極子、の記述を考案し、更に磁気単極子の存在が電荷の量子化を説明する事を見出した。ここでの彼の考察は数学者によって独立に考えられたファイバー束の数学と本質的に同一であった。磁気単極子を扱った論文で、彼は物理学における数学的な美の重要性を強調している。
量子力学に関する洞察をそのまま記号形式に置き換えたようなブラベクトル、ケットベクトルを駆使して記述した著書『量子力学』(Principles of Quantum Mechanics)は、名著と言われている。ファインマンはこの著書からヒントを得て経路積分を考案した。
一方、ディラックは基礎的な物理定数から求められる無次元数に10の40乗という値が現れることに気づき、これを元に大数仮説を発表するものの、これは広く受け入れられることはなかった。
また、彼を記念して、ディラック賞が1985年に設立された。
[編集] 著作
- 『一般相対性理論』 江沢洋訳、東京図書、1977年1月。
- 『一般相対性理論』 江沢洋訳、東京図書、1985年12月。ISBN 4-489-00154-1。
- 『一般相対性理論』 江沢洋訳、筑摩書房〈ちくま学芸文庫〉、2005年12月。ISBN 4-480-08950-0。
- 『現代物理学講義』 有馬朗人・松瀬丈浩共訳、培風館、1985年9月。ISBN 4-563-02167-9。
- 『ディラック現代物理学講義』 岡村浩訳、筑摩書房〈ちくま学芸文庫〉、2008年2月。ISBN 978-4-480-09132-1。
- 『ヒルベルト空間のスピノル』 喜多秀次訳、吉岡書店〈物理学叢書52〉、1986年10月。ISBN 4-8427-0182-X。ISBN 4-8427-0000-9 (set)。
- 『量子力学』 仁科芳雄等訳、岩波書店、1936年。
- 『量子力学』 朝永振一郎など共訳、岩波書店、1954年。
- 『量子力学』 朝永振一郎など共訳、岩波書店、1968年、第4版。ISBN 4-00-006123-2。
[編集] 関連項目
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