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剑桥大学的研究生

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:1923年,狄拉克离开了父母来到剑桥,剑桥大学是狄拉克生命历程中最重要的地方。在剑桥大学,狄拉克很快发现自己在布里斯托尔大学获得的知识有很大的缺陷,他立即奋起直追,开始阅读和研究当时刊登量子理论最多和最重要文章的德国《物理学杂志》,以及德国物理学家索末菲的权威性著作《原子结构和光谱线》。1924年3月,在狄拉克到剑桥大学半年之后,他开始发表论文,他的第一篇论文发表在《剑桥哲学学会学报》上。

1923年,狄拉克离开了父母来到剑桥,剑桥大学是狄拉克生命历程中最重要的地方。正是在这儿,他被造就成为一位著名的物理学家,成为继牛顿、麦克斯韦之后的一代宗师。

在剑桥大学,拉尔夫·福勒(Ralph Howard Fowler,18891944)被指定为狄拉克的导师。开始,狄拉克对福勒成为他导师感到失望。这有两个原因:一是福勒是著名学者,经常在外国开会,研究生要想找到他至少得碰上五六次壁;其次福勒是剑桥唯一一紧跟量子论最新发展的物理学家,而1923年夏天,狄拉克对量子理论知道得很少,而且开始的时候他还觉得这个领域的研究远不及他知道得较多的电动力学和相对论有趣。

但是,既然已经成为福勒的研究生,不得不硬着头皮学习原子理论和正在兴起的量子理论。幸好不久他就发现,量子理论很有吸引力。在回忆中他说:“福勒向我介绍了一个十分有趣的领域,这就是卢瑟福、玻尔和索末菲的原子理论。我先前从来没有听说过玻尔的理论,它使我大开眼界。令我十分惊讶的是,在原子理论里居然也可以应用经典电动力学方程。在这之前我认为,原子是一个完全假想的事物,而今天已经有人开始研究原子结构的方程式了。”

剑桥圣约翰,狄拉克在这个学院当研究生。

在剑桥大学,狄拉克很快发现自己在布里斯托尔大学获得的知识有很大的缺陷,他立即奋起直追,开始阅读和研究当时刊登量子理论最多和最重要文章的德国《物理学杂志》,以及德国物理学家索末菲的权威性著作原子结构和光谱线》。

在一年时间里,狄拉克迅速掌握了当时所有的量子理论。与此同时,狄拉克没有放松经典力学和相对论的学习。通过学习惠特克(Edward Whittaker)的《粒子和刚体的分析动力学》A Treatise on the Analytical Dynamics of Particles and Rigid Bodies,他掌握了哈密顿动力学和一般变换理论,这两个理论的精通,使他以后在量子力学的研究中迅速成为领军人物。他研究爱丁顿的新著《相对论的数学原理》The Mathematical Theory of Relativity),进一步掌握了相对论的精髓,这对日后发展量子力学也起了关键作用。

他像一支升火待发的军舰,时刻准备冲向科学发现的海洋!

英国物理学家莫特(Nevill F. Mott19051906,1977年获得诺贝尔物理学奖)自传《为科学的一生》(A Life in Science,1986)中曾说:“在剑桥大学做物理专业的学生是一件孤独得可怕的事情。”但对于从小习惯孤独的狄拉克来说,他一点也不觉得孤独,甚至有如鱼得水之乐。他在回忆中写道:

 

那时,我还只是个研究生,除了搞研究以外没有别的什么职责,我集中全部精力于更好地理解物理学当时所面临的问题。和当前的大学生一样,我对政治一点兴趣也没有,我完全投身于科学工作之中,日复一日,从不中辍,只有星期天我才放松一下。如果天气好的话,我就独自一人到乡间走一走。散步的目的是在一周的紧张学习之后休息一下,也许还想为下星期一的研究得到一个新的看法。但是这些散步的主要目的是休息,就是有问题我也会把它们置诸脑后,有意识地不去思考。

 

1924年3月,在狄拉克到剑桥大学半年之后,他开始发表论文,他的第一篇论文发表在《剑桥哲学学会学报》上。从此他的论文就一发而不可收地接连发表,到1925年底已发表了七篇文章,内容有相对论、量子论和统计力学的,这充分说明他已经具有很强的研究能力。事实上他在1925年就开始引起剑桥内外物理学家们的关注。福勒曾经不无骄傲地对C. G. 达尔文说:“狄拉克是我的一位天才学生。”

到了1925年夏天,狄拉克在剑桥已经被普遍认为是一位有前途的理论物理学家,但在英国之外,他还不被人知。但机会很快就来了,他在接下来的一年里,迅速成为广为世人所知的大师级物理学家。

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