Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?thesises=20 Дата изменения: Fri May 5 15:24:36 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 02:53:28 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: m 8

Поль Адриан Морис Дирак- физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии,
профессор Кембриджского университета, внесший значительный вклад в развитие
волновой механики, применив ее для исследования частиц высоких энергий,
создал релятивистскую квантовую механику. Им было предсказано существование
позитрона.
Существуют основные модели механики: классическая или ньютоновская
механика исторически была первой разработанной системой понятий1 и законов,
развитие которой привело к созданию того, что мы теперь называем физикой.
Ньютоновская механика имела дело с материальными телами, которые по своим
размерам, с одной стороны не были сверхбольшими, как галактики, а с другой
стороны, не были и сверхмалыми, как отдельные атомы. При этом скорости
движения материальных тел были невелики - значительно меньше скорости
света. Классическая механика в своем простейшем виде основана на трех
ньютоновских законах движения.
Рассмотрение динамических задач на движение тел, скорости которых близки к
скорости света, называют релятивистской механикой. Если предполагается
наличие больших ускорений или если имеются большие массы, какими обладают,
например нейтронные звезды, то в этом случае мы должны применять одну из
моделей механики, связанную с общей теорией относительности.
Релятивистское решение задач квантовой механики, впервые выполненное
Дираком, явилось новым шагом к более глубокому отображению явлений природы,
включая антивещество.
Поль Адриан Морис Дирак родился 8 августа 1902 года в Бристоле (Англия).

В 1918 году шестнадцатилетний Поль Дирак стал студентом
электротехнического факультета Бристольского университета.В 1923 году он
приехал в Кембридж.
Кембридж в то время был центром теоретической физики. Сюда приезжали
физики всей Европы рассказывать о своих работах. Студенты в Кэмбридже часто
собирались, чтобы обсудить научные проблемы. Одним из таких собраний был
клуб, организованный Капицей, молодым физиком, приехавшим из России. Капица
был очень талантлив, и Резерфорд, высоко оценив его способности, помог ему
обосноваться в Кембридже. Капица обладал чрезвычайно динамичным характером
. Он создал клуб физиков, в который входили, как теоретики, так и
экспериментаторы.
Участие Дирака в этом клубе привело его к дружбе с П.Л. Капицей, а позже и
к совместным работам. Их работа 1933 года «Об отражении электронов стоячей
световой волной» была отмечена особой красотой, о ней вспомнили совсем
недавно. Дирак считал что в природе все должно быть логично и красиво.
Правда красоту формы не всем дано понять, но интуиция Дирака почти никогда
его не обманывала.
Удивительно, что далекого от политики Дирака задавала нелепая волна
шпиономаниии. Он часто посещал до войны Москву. Здесь у него были близкие
друзья: И. Е. Тамм и П.Л. Капица. Он был хорошо знаком с Я. И. Френкелем.
Поездки в нашу страну были для него радостным событием. Но в 1945 году,
когда Академия наук СССР праздновала свое 220-летие, Дирака не выпустили из
Англии, сославшись на его участие в военных работах (начальные расчеты
установки по разделению изотопов).
В 1954 - 1955 годах Дирака приглашают посетить Принстон (США).
Госдепартамент отказывает ему во въездной визе. Дирак считал, что запрет
был связан с поездками в СССР.
Последние годы жизни Дирака были спокойными. Он умер 20 октября 1984 года.

Физик Пауле показал, что всю таблицу химических элементов можно
естественным образом объяснить, если предположить, что в любом квантовом
(волновом) состоянии не может быть более одного электрона. Здесь имеется в
виду полное состояние движения электрона с учетом его спина.
Указанное предположение известно как принцип запрета Паули. Это одно из
основных свойств электронов. Два электрона никогда не могут находиться в
одном состоянии.
Предположим теперь, что в физическом мире все состояние с отрицательными
энергиями содержат по одному электрону. Нам придется потребовать бесконечно
высокой плотности электронов, потому что состояния с отрицательными
энергиями существуют неограниченно, до минус бесконечности. Электроны,
заполняющие состояния с отрицательными энергиями, можно представлять себе,
как бездонное море. В действительности не так уж трудно вообразить
бездонное море. Интересно только то, что происходит вблизи поверхности,
такие процессы можно вполне разумно описывать, забыв о бесконечной
плотности электронов, лежащих допустимого уровня.
Можно предположить, что по какой-то причине эти электроны не дают вклада в
электромагнитное поле, в соответствии с уравнением Максвелла:
Div E = 4пр.
В вакууме все состояния с положительными энергиями свободны, а состояния
с отрицательными энергиями заняты, и в плотность электрического заряда р в
уравнении дают вклад лишь отклонения от указанного вакуумного
распределения.
На таких условиях бесконечное море электронов, обладающих отрицательными
энергиями, становится приемлемым. Вопрос о скачках электронов из состояний
с положительной энергией в состояния с отрицательной энергией не вызывают
затруднений: эти скачки невозможны из-за принципа запрета Паули.
Переход электрона в состояние с отрицательной энергией возможен только в
том случае, когда в распределении состояний с отрицательными энергиями
возникает дырка. При этом и электрон, и дырка исчезают, а их энергия должна
проявиться в какой-то иной форме. Эти дырки в распределении электронов с
отрицательными энергиями являются новым свойством теории, физический смысл
которой можно найти.
Вакуум - это область, где все состояния с отрицательными энергиями
заполнены. Вакуум - это область пространства, находящаяся в состоянии с
наименьшей, возможной энергией. Если заполнять состояния с отрицательной
энергией, то полная энергия уменьшается. Чем больше таких состояний
заполнено, тем ниже должна быть полная энергия, и когда все они заполнены,
энергия достигает минимального значения.
В результате мы приходим к новому виду частиц, ведущих себя как дырки в
распределении состояний с положительной энергией. Дырка должна обладать
положительной энергией, так как для ее исчезновения надо внести
отрицательную энергию. В электромагнитном поле дырка будет двигаться
примерно так же, как электрон, которым можно ее заполнить. Если пренебречь
квантовыми (волновыми) эффектами, то можно использовать уравнения движения
Лоренца, описывающие движение заряженной частицы в электромагнитном поле, и
оказывается, что частица с отрицательной энергией движется как частица с
положительной энергией и противоположным зарядом. Следовательно, дырка в
распределении электронов с отрицательной энергией движется так, как если бы
она имела положительный заряд, иными словами, - как частица с положительной
энергией и положительным зарядом.
Какой массой должна обладать эта частица? В начале Дирак предполагал, что
теория совершенно симметрична относительно знака энергии, так что у дырки
должна быть такая же масса, как у электрона. Но в то время единственной
известной частицей с положительным зарядом был протон. Считали, что материя
состоит только из электронов и протонов, а других частиц нет. Две частицы
были нужны, потому что существовала два вида электричества, положительное и
отрицательное. Электроны требовались для отрицательного электричества, а
протоны - для положительного. Дирак предположил, что дырка - это протон,
хотя прекрасно знал, что между массами протона и электрона огромная
разница, но думал, что кулоновское взаимодействие между электронов в море
может привести к изменению массы покоя дырки.