各位玩家大家好，
歡迎來到平行世界。
它在這里，
你將有機(jī)會(huì)體驗(yàn)不一樣的生活。
比賽開始，
首先讓我們回到118年前。
（游戲規(guī)則：點(diǎn)擊你想要的選項(xiàng)）
現(xiàn)在是公元 1902 年 8 月 8 日。
今年，距離普朗克發(fā)表黑體輻射公式已經(jīng)過去了兩年，“量子”一詞即將成為未來一個(gè)多世紀(jì)的后起之秀。
與此同時(shí)，在瑞士伯爾尼，一位名叫愛因斯坦的23歲年輕人剛剛獲得瑞士國籍不久。 在朋友的幫助下，他剛剛成為瑞士專利局的助理鑒定師，負(fù)責(zé)電磁專利申請(qǐng)的技術(shù)鑒定。 。
然而，我們不要把所有這些放在一邊，讓我們關(guān)注英格蘭西南部的布里斯托爾。 查爾斯·狄拉克（ Dirac）是一位住在布里斯托爾的瑞士人，他在那里擔(dān)任法語老師，他的妻子弗洛倫斯·狄拉克（ Dirac）即將分娩——你即將出生。
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查爾斯和弗洛倫斯擔(dān)心他們兒子的名字。 我應(yīng)該怎么稱呼它？
A.小明
“……”狄拉克夫婦看著這個(gè)詞良久，不知道怎么發(fā)音。 所以我放棄了這個(gè)想法。
B·保羅
這是個(gè)好名字，我們就叫它保羅·狄拉克吧。
你好物理學(xué)家的合影，保羅·狄拉克。 嗯，你的全名實(shí)際上是保羅·阿德里安·莫里斯·狄拉克。
狄拉克和他們的三個(gè)孩子（1907）。 |圖片來源：dirac.ch
你一直住在布里斯托爾。 查爾斯是一位嚴(yán)厲的父親。 他一直希望他的孩子學(xué)習(xí)法語，所以他要求你在家里說法語。 不過，你似乎沒有法語天賦。 你和你父親的關(guān)系一直不好，在家里也不愛說話。
當(dāng)你三歲的時(shí)候，1905 年是物理學(xué)史上不平凡的一年。 26歲的愛因斯坦今年發(fā)表了五篇重要論文，提出了光量子假說、狹義相對(duì)論、質(zhì)能方程等理論。 今年也被稱為愛因斯坦的“奇跡年”。
1913年，玻爾引入量子化的概念來研究原子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)，并提出玻爾原子結(jié)構(gòu)模型。 量子力學(xué)已經(jīng)是一個(gè)有待發(fā)展的新領(lǐng)域。 不過別擔(dān)心，你此時(shí)才11歲，你應(yīng)該先繼續(xù)上學(xué)。
您在商業(yè)合作技術(shù)學(xué)院完成了中學(xué)教育。 這是你父親任教的學(xué)校。 它是布里斯托大學(xué)的附屬學(xué)院。 比一般的英國中學(xué)更注重技術(shù)課程。 你有機(jī)會(huì)在學(xué)校接觸金工、砌磚、制鞋等課程。 看來你也安心了。 轉(zhuǎn)眼間，你就面臨著上大學(xué)的選擇。
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去哪所大學(xué)？
A.我不想上大學(xué)
你把這個(gè)想法告訴了你父親，他瞪了你一眼。 你很害怕，決定再考慮一下。
B、布里斯托大學(xué)
電氣工程系好像很不錯(cuò)，還可以申請(qǐng)獎(jiǎng)學(xué)金養(yǎng)家糊口。
大學(xué)里，你一直處于學(xué)術(shù)模式，對(duì)數(shù)學(xué)特別感興趣。 1923年，他以一等榮譽(yù)獲得布里斯托大學(xué)電氣工程和數(shù)學(xué)兩個(gè)學(xué)士學(xué)位后物理資源網(wǎng)，順利進(jìn)入劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院，并完全依靠獎(jiǎng)學(xué)金支付學(xué)費(fèi)和生活費(fèi)。
當(dāng)你學(xué)習(xí)的時(shí)候，物理世界正在發(fā)生革命性的變化。 在過去的十幾年里，人們意識(shí)到牛頓的“舊”力學(xué)（即經(jīng)典力學(xué)）并不適用于微觀世界。 在你進(jìn)入劍橋大學(xué)的同一年，德布羅意提出了物質(zhì)波假說，成為波粒二象性的一個(gè)例子。 德布羅意認(rèn)為，電子除了具有粒子特性外，還可以具有波動(dòng)特性。 這就像量子力學(xué)美妙的“前奏曲”之一。
這一時(shí)期，最小尺度的物理研究正在醞釀一場(chǎng)風(fēng)暴，人們的思維即將發(fā)生徹底的改變。
憑借工程和數(shù)學(xué)背景，您在布里斯托爾學(xué)習(xí)期間對(duì)愛因斯坦新提出的廣義相對(duì)論產(chǎn)生了興趣。 物理學(xué)成為對(duì)你非常有吸引力的領(lǐng)域。
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想進(jìn)入充滿新機(jī)遇的物理世界嗎？ 選擇哪個(gè)導(dǎo)師最好？
A. 嘗試一下生物學(xué)怎么樣？
1923年，白喉疫苗剛剛問世，這似乎是一個(gè)很有前途的領(lǐng)域。 但是……再想一想。
B. 拉爾夫·福勒教授看起來不錯(cuò)
福勒教授為物理化學(xué)引入了新的研究方法，在恒星研究的許多方面做出了開創(chuàng)性的工作。
正是在這個(gè)時(shí)期，您進(jìn)入了物理學(xué)領(lǐng)域，更具體地說，進(jìn)入了當(dāng)時(shí)所謂的“原子物理學(xué)”。 當(dāng)然，此時(shí)的你并不知道，未來的你也將成為風(fēng)暴的中心。
此時(shí)，原子物理學(xué)的情況類似于16世紀(jì)末的天文學(xué)，“舊式”地心天文學(xué)面對(duì)更精確的觀測(cè)，不得不變得更加復(fù)雜。 十六世紀(jì)天文學(xué)的困境和二十世紀(jì)原子物理學(xué)的困境以同樣的方式得到了解決，即通過思想的徹底改變。
在原子物理學(xué)中，這一切隨著海森堡在矩陣力學(xué)方面的突破于 1925 年突然發(fā)生。 量子力學(xué)似乎已經(jīng)完全“拋棄”了經(jīng)典力學(xué)。 量子規(guī)則自動(dòng)產(chǎn)生，但來自特殊的數(shù)學(xué)框架。 海森堡提出的理論涉及矩陣乘法的不可交換性。 即涉及乘法運(yùn)算，但運(yùn)算結(jié)果取決于乘法運(yùn)算的順序。 就像 2 乘以 3 不再等于 3 乘以 2。
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您對(duì)此有何看法？
A. 似乎有些不對(duì)勁
嗯……再想想。
B. 不可交換性的意義是什么？
靈感一閃！ 開始在紙上編碼。
海森堡研究結(jié)束幾個(gè)月后，您發(fā)表了重要論文“量子力學(xué)的基本方程”。
主要思想是，相乘的對(duì)象代表我們可以在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的變量。 實(shí)驗(yàn)是一種操作，即使最終結(jié)果是一個(gè)數(shù)字。 當(dāng)這樣理解時(shí)，秩序的重要性就不足為奇了。 我們都知道，先穿襪子再穿鞋和先穿鞋再穿襪子自然是不同的。 這個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則是a乘以b不等于b乘以a，整個(gè)量子力學(xué)世界都遵循這個(gè)規(guī)則。
與此同時(shí)，薛定諤基于物質(zhì)波的波動(dòng)方程提出了自己的量子力學(xué)方法。 薛定諤在 1926 年的一篇論文中闡述了矩陣力學(xué)和波力學(xué)之間的數(shù)學(xué)等價(jià)性。
也是在這一年，您順利從劍橋大學(xué)畢業(yè)并獲得博士學(xué)位。 在導(dǎo)師福勒的建議下，你前往哥本哈根和哥廷根繼續(xù)發(fā)展你在量子力學(xué)領(lǐng)域的技能。 你們?cè)谀抢锝Y(jié)識(shí)了許多科學(xué)家同行，并通過自己的努力在這個(gè)新興領(lǐng)域留下了自己的印記。
1927年，您成功當(dāng)選為劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院院士。
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這時(shí)，你收到了一份重要的邀請(qǐng)，參加一場(chǎng)看似非常重要的會(huì)議。 想去？
A. 讓我看看誰在那兒
愛因斯坦、普朗克、海森堡、薛定諤、玻爾、居里夫人、泡利……
B. 會(huì)議主題是“電子與光子”？
但從邀請(qǐng)名單中可以看出，討論的話題實(shí)際上是新興的量子力學(xué)。
1927年10月，第五次索爾維會(huì)議召開。 這次會(huì)議幾乎聚集了當(dāng)時(shí)世界上最頂尖的物理學(xué)家，共同討論當(dāng)時(shí)最前沿的量子力學(xué)。 愛因斯坦和玻爾在會(huì)議上進(jìn)行了著名的辯論。 這張“全明星”會(huì)議照片成為科學(xué)史上的經(jīng)典。
第五屆索爾維會(huì)議合影。 你能找到你在哪里嗎？
今年，量子力學(xué)領(lǐng)域又取得了重大突破。 海森堡提出了測(cè)不準(zhǔn)原理。 不確定性原理指出，我們無法同時(shí)準(zhǔn)確地確定粒子的位置和動(dòng)量。
那么小而快速運(yùn)動(dòng)的粒子的物理原理是什么呢？ 這是一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)的問題——原子中的電子是如此之小，以至于它們的移動(dòng)速度足夠快，以至于新的量子力學(xué)有點(diǎn)不準(zhǔn)確。 從一開始，人們就試圖構(gòu)建一種與相對(duì)論兼容的量子理論，但技術(shù)障礙尚未克服，特別是負(fù)概率的情況。
最終，問題歸結(jié)為：描述電子的正確量子波是什么？ 控制這些波的動(dòng)力學(xué)同時(shí)滿足相對(duì)論的要求并給出合理的物理預(yù)測(cè)的波動(dòng)方程是什么？
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想解決這個(gè)問題嗎？
答：是的。
認(rèn)真想...
B、必須。
繼續(xù)思考...
1928 年 2 月和 3 月，您在《英國皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了兩篇論文，描述了電子的相對(duì)論方程并建立了量子力學(xué)中最著名的方程之一。
然而，狄拉克方程也存在一些“問題”物理學(xué)家的合影，例如無法解釋的負(fù)能量解。
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為什么會(huì)發(fā)生這種情況？
答：我錯(cuò)了嗎？
不要輕易懷疑自己。
B、是否存在...
也許存在來自狄拉克海的電子反粒子。
狄拉克方程首次預(yù)言了反粒子的存在。 電子的反粒子是正電子，其質(zhì)量相同但電荷相反。
1930年，您出版了專著《量子力學(xué)原理》，至今仍是量子力學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典教科書。 今年，您正式當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。 別忘了，此時(shí)你才28歲。
你們的科學(xué)研究還沒有停止。 1931年，您還提出了磁單極子猜想。 隨后，您被正式任命為劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授。 1932年，安德森發(fā)現(xiàn)了正電子，證實(shí)了你對(duì)反粒子的預(yù)測(cè)。 你的不懈努力和才華很快就會(huì)得到最大的回報(bào)。
1933年，作為量子力學(xué)奠基人之一，您與薛定諤共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 您是獲得諾貝爾獎(jiǎng)的最年輕的理論物理學(xué)家之一。
1934 年，海森堡將狄拉克方程重新解釋為準(zhǔn)確描述物質(zhì)基本粒子的量子場(chǎng)方程。 狄拉克場(chǎng)也是理論物理和標(biāo)準(zhǔn)模型的核心要素之一。
在量子力學(xué)中，思想碰撞的火花永不停歇。 無論是EPR思想實(shí)驗(yàn)還是“薛定諤的貓”，無數(shù)學(xué)者都在共同推動(dòng)這一領(lǐng)域的科學(xué)進(jìn)步，而你就是其中之一，處于“風(fēng)暴”的中心。 量子力學(xué)已成為20世紀(jì)最具顛覆性、最前沿的物理學(xué)領(lǐng)域。
但我們先來談?wù)剟e的事情。 因?yàn)椋惬@得諾貝爾獎(jiǎng)后不久，你就認(rèn)識(shí)了一位名叫瑪吉特的女人，她是物理學(xué)家尤金·維格納的妹妹。
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你想娶她嗎？
A.當(dāng)然
不加思索。
B、當(dāng)然
必要的。
1937 年，您與瑪吉特結(jié)婚。 你們一起撫養(yǎng)了瑪吉特的兩個(gè)孩子，后來又撫養(yǎng)了您的兩個(gè)女兒。
瑪吉特和孩子們 (1945)。 |圖片來源：dirac.ch
然而不久之后，第二次世界大戰(zhàn)開始了。 在戰(zhàn)爭(zhēng)背景下，您開始對(duì)使用氣體離心機(jī)濃縮鈾的方法進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)探索。
戰(zhàn)后，您繼續(xù)在劍橋大學(xué)任教，始終保持著對(duì)科學(xué)研究的熱情。 20世紀(jì)60年代中期，您發(fā)表了《量子力學(xué)講座》、《量子場(chǎng)論講座》等學(xué)術(shù)著作。 直到 20 世紀(jì) 70 年代，您才從劍橋大學(xué)辭職移居美國。 他生命的最后十幾年是在佛羅里達(dá)度過的。
多年來，你一直保持著簡(jiǎn)單樸素的生活，在劍橋大學(xué)你也以嚴(yán)謹(jǐn)、沉默寡言而聞名。
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你知道狄拉克是什么嗎？
A. 時(shí)間單位？
答案錯(cuò)誤~
B、那是……
它來自同事之間的一個(gè)笑話，代表“每小時(shí)一個(gè)字”。
你堅(jiān)信物理學(xué)中的數(shù)學(xué)之美，相信“自然法則應(yīng)該用美麗的方程來描述”。 玻爾曾說過：“在所有物理學(xué)家中，狄拉克擁有最純潔的靈魂。” 數(shù)學(xué)家馬克·庫克曾經(jīng)將天才分為兩類。 一類是成功可以模仿的“普通天才”。 他們付出了巨大的努力，也有一點(diǎn)運(yùn)氣。 另一種是別人無法比擬的“魔術(shù)師”。 你真是一位“魔術(shù)師”。 你是理論家的理論家。
時(shí)間來到了 1984 年 10 月 20 日。盡管你的故事看起來即將結(jié)束，但它還遠(yuǎn)未結(jié)束。 現(xiàn)在，佛羅里達(dá)州立大學(xué)還設(shè)有保羅·狄拉克科學(xué)圖書館，其中包含您的論文和書籍。 佛羅里達(dá)州國家強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室的所在地被命名為保羅·狄拉克大道。 天空中，5997號(hào)小行星的名字也是“狄拉克”。
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哪些組織以您的名義設(shè)立了獎(jiǎng)項(xiàng)？
A. 英國物理學(xué)會(huì)
英國物理學(xué)會(huì)每年頒發(fā)保羅·狄拉克獎(jiǎng)?wù)拢员碚脤?duì)理論物理學(xué)做出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家。
B. 國際理論物理中心（ICTP）
每年狄拉克生日那天，ICTP 都會(huì)頒發(fā) ICTP 狄拉克獎(jiǎng)?wù)隆?span style="display:none">mrj物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
比賽即將結(jié)束，
它永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束。
