Поль Адриен Морис (р. 8.8.1902, Бристоль), английский физик-теоретик, один из основателей квантовой механики (См. Квантовая механика), член Лондонского королевского общества (1930). Учился в Бристольском, затем Кембриджском университетах (окончил в 1924). С 1932 профессор Кембриджского университета, возглавляет кафедру, которую в своё время занимал И. Ньютон. Д. разработал так называемую теорию преобразований в квантовой механике (1926-27), внёс значительный вклад в разработку квантовой статистики, в частности им была установлена связь между характером статистического распределения и свойствами симметрии волновых функций (См. Волновая функция) (1925). Построил (1928) квантовомеханическую теорию электрона, удовлетворяющую требованиям теории относительности. Теория Д. естественным образом включила Спин в число квантовомеханических характеристик электрона и позволила объяснить аномальный Зеемана эффект и тонкую структуру (См. Тонкая структура) спектра водородоподобных атомов. Особенно важным результатом теории Д. было то, что она предсказывала существование частицы с массой, равной массе электрона, но обладающей положительным зарядом. Открытие в 1932 Позитрона (а затем и др. античастиц (См. Античастицы)) и процессов аннигиляции и рождения пар (См. Аннигиляция и рождение пар) явилось блестящим подтверждением теории Д. Ряд работ Д. посвящён различным аспектам квантовой теории поля, в частности Д. впервые применил метод вторичного квантования (1927; см. Квантование вторичное), нашедший в дальнейшем широкое применение в теоретической физике. Иностранный член АН СССР (1931) и ряда зарубежных академий и научных обществ. Нобелевская премия (1933).

Соч.: The principles of quantum mechanics, 4 ed.; Oxf., 1958; The quantum theory of the emission and absorption of radiation, "Proceedings of the Royal Society A", 1927, v. 114, № 767, p. 243; The quantum theory of electron, там же, 1928, v. 117, № 778, p. 610; v. 118, p. 351; Théorie du positron, в кн.: Rapports et discussions du Conseil physique de I'lnstitut international physique Solvay, v. 7, Brux., 1934; в рус. пер. - Теория электронов и протонов, "Успехи физических наук", 1930, т. 10, в. 5-6; Теория электронов и позитронов, в кн.: Гейзенберг В., Шредингер Э., Дирак П. А., Современная квантовая механика. Три нобелевских доклада, Л. - М., 1934; Принципы квантовой механики, М., 1960; Лекции по квантовой механике, М., 1968; Лекции по квантовой теории поля, М., 1971.

И. Д. Рожанский.

П. Дирак.

(Dirac, Paul Adrien Maurice) (1902-1984), английский физик-теоретик, удостоенный в 1933 вместе с Э.Шрёдингером Нобелевской премии по физике за создание квантовой механики. Родился 8 августа 1902 в Бристоле в семье преподавателя французского языка. В 1921 окончил с отличием Бристольский университет по специальности "электротехника". Следующие два года изучал математику. В 1923 поступил в аспирантуру Кембриджского университета к Р.Фаулеру, который познакомил его с новыми идеями в атомной физике. Заинтересовавшись ранними работами Гейзенберга по матричной механике, Дирак развил собственный оригинальный подход к квантовой проблематике и изложил его в серии статей, опубликованных в 1925-1926 в "Трудах Лондонского королевского общества" ("Proceedings of the Royal Society of London"). В 1926 за эти исследовния ему была присвоена степень доктора философии в области физики. В течение года работал у Н.Бора в Копенгагене и у М.Борна в Гёттингене, затем вернулся в Кембридж, где был избран членом совета Сент-Джонз-колледжа. В 1929 преподавал физику в университете штата Висконсин в Мадисоне и читал лекции по квантовой механике в других американских университетах. По возвращении в Англию в 1930, в возрасте 28 лет, Дирак был избран членом Королевского общества, а в 1932 стал профессором Кембриджского университета, получив кафедру, которую некогда занимал Ньютон. В 1933-1934 работал в Принстонском институте фундаментальных исследований, затем вернулся в Кембридж. В 1968 ушел в оставку с поста профессора Кембриджского университета и после непродолжительной работы в качестве приглашенного профессора университета штата Нью-Йорк в Стони-Брук и университета Майами стал профессором физики университета штата Флорида в Таллахасси.

Работы Дирака относятся к квантовой механике, квантовой электродинамике, теории поля, теории элементарных частиц, статистической физике. В 1926-1927 он разработал математический аппарат квантовой механики - теорию преобразований, ввел т.н. дельта-функцию. В 1927 применил принципы квантовой механики к электромагнитному полю и построил модель квантованного поля, заложив основы квантовой электродинамики. Совместно с В.Гейзенбергом в 1928 выдвинул идею обменного взаимодействия.

В 1928 Дирак решил проблему, которую не удалось решить Э.Шрёдингеру: вывел релятивистское уравнение для электрона. Это уравнение обладало важной особенностью - из него вытекало понятие спина, которое отсутствовало в нерелятивистском уравнении Шрёдингера; кроме того, оно объясняло тонкую структуру спектров атома водорода и аномальный эффект Зеемана. Из теории Дирака следовало, что электрон может обладать отрицательной энергией. Был сделан вывод, что существует частица с массой, равной массе электрона, но с положительным зарядом. Открытие в 1932 позитрона и процесса аннигиляции явилось блестящим подтверждением правильности этих идей. В 1931 Дирак выдвинул гипотезу о существовании элементарного магнитного заряда - монополя, в 1933 - антивещества.

Большой вклад внес Дирак в создание квантовой статистики. В 1926 независимо от Э.Ферми он разработал статистику частиц с полуцелым спином (статистика Ферми - Дирака), в частности установил связь между характером статистического распределения ансамбля таких частиц и свойствами симметрии волновой функции. В 1931 он обосновал возможность существования симметричной квантовой электродинамики, базирующейся на концепции элементарных магнитных зарядов.

В 1937 Дирак высказал гипотезу об изменении гравитации во времени. В 1962 разработал теорию мюона, рассматривая последний как колебательное состояние электрона, занимался проблемой гамильтоновой формулировки теории гравитации с целью дальнейшего квантования гравитационного поля.

Основные публикации ученого: Принципы квантовой механики (The Principles of Quantum Mechanics, 1930), Развитие квантовой теории (The Development of Quantum Theory, 1971), Спиноры в гильбертовом пространстве (Spinors in Hilbert Space, 1974), Общая теория относительности (General Theory of Relativity, 1975).

Дирак был награжден Королевской медалью (1939), медалью Копли (1952), получил премию Р.Оппенгеймера и ряд других наград. Умер Дирак в Таллахасси 20 октября 1984.

магнитный монополь (от Моно... и греч. pólos - полюс), гипотетическая частица, обладающая положительным или отрицатеельным магнитным зарядом. См. Магнитный монополь.

квантовое уравнение движения электрона, удовлетворяющее требованиям относительности теории (См. Относительности теория); установлено П. Дираком в 1928. Из Д. у. следует, что электрон обладает собственным механическим моментом количества движения - Спином, равным ћ/2, а также собственным магнитным моментом, равным Магнетону Бора eћ/mc, которые ранее (1925) были открыты экспериментально (e и m - заряд и масса электрона, с - скорость света, ћ - Планка постоянная). С помощью Д. у. была получена более точная формула для уровней энергии атома водорода (и водородоподобных атомов), включающая тонкую структуру уровней (см. Атом), а также объяснён Зеемана эффект. На основе Д. у. были найдены формулы для вероятностей рассеяния фотонов свободными электронами (Комптона-эффекта (См. Комптона эффект)) и излучения электрона при его торможении (Тормозного излучения (См. Тормозное излучение)), получившие экспериментальное подтверждение. Однако последовательное релятивистское описание движения электрона даётся квантовой электродинамикой (См. Квантовая электродинамика).

Характерная особенность Д. у. - наличие среди его решений таких, которые соответствуют состояниям с отрицательными значениями энергии для свободного движения частицы (что соответствует отрицательной массе частицы). Это представляло трудность для теории, т.к. все механические законы для частицы в таких состояниях были бы неверными, переходы же в эти состояния в квантовой теории возможны. Действительный физический смысл переходов на уровни с отрицательной энергией выяснился в дальнейшем, когда была доказана возможность взаимопревращения частиц. Из Д. у. следовало, что должна существовать новая частица (античастица (См. Античастицы) по отношению к электрону) с массой электрона и электрическим зарядом противоположного знака; такая частица была действительно открыта в 1932 К. Андерсоном и названа Позитроном. Это явилось огромным успехом теории электрона Дирака. Переход электрона из состояния с отрицательной энергией в состояние с положительной энергией и обратный переход интерпретируются как процесс образования пары электрон-позитрон и аннигиляция такой пары (см. Аннигиляция и рождение пар).

Д. у. справедливо и для др. частиц со спином 1/2 (в единицах ћ) - мюонов (См. Мюоны), Нейтрино. Для протона и нейтрона, также обладающих спином 1/2, оно приводит к неправильным значениям магнитных моментов: магнитный момент "дираковского" протона должен быть равен ядерному магнетону eћ/2Мc (М - масса протона), а нейтрона (поскольку он не заряжен) - нулю. Опыт же даёт, что магнитный момент протона примерно в 2,8 раза больше ядерного магнетона, а магнитный момент нейтрона отрицателен и по абсолютной величине составляет около 2/3 от магнитного момента протона. Аномальные магнитные моменты этих частиц обусловлены их сильными взаимодействиями (См. Сильные взаимодействия).

Лит: Бройль Л. де, Магнитный электрон, пер. с франц., Хар., 1936.