如何評價狄拉克的《量子力學原理》?

朝雲伴霧


施鬱

(復旦大學物理學系)

這本書可能是影響最大的量子力學教科書,系統精煉地講述了量子力學的基本原理,非常漂亮。 它1930年的初版也標誌著量子力學大廈的基本完工。作者是量子力學奠基人之一狄拉克。

在這本書中,狄拉克演示瞭如何從零開始建立起一個全新的理論框架,他解決問題的方式是由上而下,從基本原理出發,省去了一些細節。第一章之後,它完全按照自己的邏輯結構表述出來。一個特點是,這本書裡沒有任何圖!它包含了785個方程。 狄拉克指出,這本書的內容1925-1927主要在劍橋和哥廷根發展出來。

此書1935年出第2版。1947年出第3版,其中量子電動力學部分重寫,包含了正負電子產生的內容。 而且量子態的記號採用狄拉克1939年發明的態矢符號。

著名物理學家曾回憶,狄拉克在劍橋上課內容和書上完全一樣!


物理文化與施鬱世界線


楊先生評價狄拉克的文章是“秋水文章不染塵”,應該是針對狄拉克的研究文章而言的。狄拉克的鉅著《量子力學原理》當然也具有這樣的特點。

眾所周知,狄拉克本科並非畢業於牛津、劍橋,帝國理工這類老牌名校,他本科畢業於一所新型工業大學,這樣大學的目的主要是為“產業升級”培養工程師,而不是象老牌名校那樣培養學術、政治精英。狄拉克本科學習的專業也不是物理學,而是應用數學。

狄拉克的父親是位很有能力的法語教師,他們家本身是來自瑞士的移民,狄拉克的父親在家裡很強勢,比如要求家裡的男孩必須說法語等,狄拉克與他父親的關係很不好,他的家庭生活並不幸福。他的哥哥,一個工程師後來自殺了。

推薦這本我審校的書,一本非常不錯的狄拉克的傳記。

知道這些對了解狄拉克的性格以及研究風格是有幫助的,比如他是個很悶的人,同時又有很強的邏輯思維能力,作為一個住在英國的歐洲大陸移民,在他的思想裡同時具有實用主義和嚴格分析的傾向,並完美地體現在他的研究與寫作中。

這裡我想到了一個同樣來自歐洲本土,但成名於英國的大哲學家——維特根斯坦,狄拉克就好比是物理學中的維特根斯坦,“是就是是,不是就是不是,能說清楚的就徹底說清楚,不能說清楚的就閉嘴不說”。

有趣的是,狄拉克和維特根斯坦都任教於劍橋,但狄拉克對維特根斯坦的印象很不好,因為這個人太能說了,太呱噪了,狄拉克甚至連殺死哲學的哲學家維特根斯坦都瞧不上。可以說是真正的維特根斯坦主義者。

狄拉克並不喜歡維特根斯坦。

早期的維特根斯坦在發表了其《邏輯哲學論》後,認為已經殺死了哲學,所以就從哲學圈退出到鄉村教小孩,但後來可能對自己的工作並不滿意,又重新出山搞他的晚期哲學。簡單說早期的維特根斯坦試圖把事情都搞清楚,但晚期發現如果事情徹底清晰了,反而沒法前進了。我們之所以能前進,是因為我們的基礎是粗糙的,如果我們的腳下是光溜溜的水晶地面,我們就只能呆在原地了。

狄拉克的風格是比較接近維特根斯坦的早期思想的。我們現在喜歡引用楊先生對狄拉克的“秋水文章不染塵”的評價,但較少提及楊先生晚年更欣賞海森堡的研究風格。即早年的楊振寧更欣賞狄拉克,而越到晚年越欣賞海森堡。

海森堡的風格是著名的晦澀,我們需要好好消化,重新梳理才能把其中正確的部分提取出來,使之清晰化。量子力學清晰化的工作正是狄拉克做的。作為學生讀文獻的時候,很有可能在讀海森堡工作的時候不知所云,而在讀狄拉克文章的時候茅塞頓開,擊節叫好,大呼痛快。晚年的楊振寧顯然更看重海森堡工作的原創性和原初性,並開始欣賞這種看上去雖然晦澀但卻開創了新局面的風格。

在狄拉克的《量子力學原理》之前,很少有哪本書能把量子力學的理論和數學基礎說的那麼清楚,愛因斯坦曾說如果他出去度假只帶一本書的話,他會選擇狄拉克的《量子力學原理》。

狄拉克和愛因斯坦。

即便在今天,狄拉克的《量子力學原理》仍然是一本不過時的好書,推薦基礎比較好的學生在學完初等量子力學後看。

最後提煉一下中心思想,為什麼狄拉克的工作有“秋水文章不染塵”的特點:

1.實用主義:在動筆和張嘴之前知道自己在解決什麼問題,目標明確;

2.語言天賦:不說廢話的語言天賦,邏輯清晰,沒有廢話,“在知道下一句準備說什麼之前,不張嘴說上一句”。這句是狄拉克教玻爾的,懷疑是語言教師老狄拉克教育少年狄拉克時說的。

3.數學天賦:數學在某種意義上也是語言,作為一名應用數學家,狄拉克有知道用什麼數學語言表達自己物理思想的天賦。


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