ポール・ディラック

ポール・エイドリアン・モーリス・ディラック（Paul Adrien Maurice Dirac, 1902年8月8日 - 1984年10月20日）はイギリスのブリストル生まれの理論物理学者。量子力学及び量子電磁気学の基礎づけについて多くの貢献をした。1933年にエルヴィン・シュレーディンガーと共にノーベル物理学賞を受賞している。 彼は1932年からケンブリッジ大学のルーカス教授職を務め、最後の14年間をフロリダ州立大学の教授として過ごした。 1902年にイギリスのブリストルで、スイス移民の父チャールズ・ディラックとイギリス人の母フローレンス・ホールトンの間に生まれた。二歳上の兄フェリックスと四歳下の妹ベティーがいたが、フェリックスは1924年に自ら命を絶った。父は1919年10月22日に子供も含めてそれまでのスイス国籍からイギリス国籍に変更した。ディラックの回想によると、フランス語の教師であった父は彼とフランス語だけで話す規則をつくった。ディラックはフランス語で話すことができなかったので、英語でしゃべるよりも沈黙をすることがたやすかった。そのときから彼は非常に無口になった。 第一次世界大戦が始まった1914年に父がフランス語教師をしているマーチャント・ヴェンチャラーズ・スクールに入学した。歴史とドイツ語を除き、クラスではほとんどいつも首席だった。1918年には兄が進学したマーチャント・ヴェンチャーラーズ・カレッジに十六歳で入学し工学を学んだ。カレッジの講座は理論より実用を重視しており、数学ではほかの学生のはるか上を行ったが、実験室の作業は不器用だった。1921年にブリストル大学に進み、電気工学と数学を学んだ。翌年ケンブリッジ大学に入学し、ラルフ・ファウラーが指導教官となった。ファウラーに与えられた課題に取り組み、薦められた本や専門誌の最新号を読み、講義で取ったノートを見直したりした。「量子力学」と題した学位論文で1926年5月に博士号を得た。 極めて寡黙であり、晩餐で同席した人に何か要求することなど一切なく、会話を途切れさせずに続けねばならない義務を感じることもなかった。話をしてみようと、糸口になりそうな言葉をかけようが、何の言葉も返ってこないか、単純な「イエス」か「ノー」で返事をしておしまいになるのが常だった。ある日、「今日は雨模様だね」と話しかけられると、つかつかと窓辺まで歩いていき、席に戻って、「今は降っていませんよ」と素気なく言ったという。 ディラックは女性に興味がなく死ぬまで独身だろうと思われていたが、1937年にユージン・ウィグナーの妹のマーギットと結婚した。マーギットはマンシーと呼ばれ、ハンガリー人の前夫との間に息子のガブリエルと娘のジュディーが生まれたが、八年後に離婚していた。マンシーの二人の連れ子以外に、ディラックとマンシーとの間には、1940年に娘のメアリー、1942年にやはり娘のモニカが誕生した。 物理学以外の事柄には余り関心を持たなかったと言われ、友人であったオッペンハイマーが詩を愛好するのを批判して、「誰も知らないことを誰でもわかる言葉で語るのが物理学だ。誰もが知ることを誰にもわからない言葉で語るのが詩だ。」と言ったことがある。 アルコールは一切飲まなかった（初期はコーヒー、紅茶も飲まなかったが、これらは後年飲むようになった）。ＳＦが好きであった（「2001年宇宙の旅」は映画館で３回も観た）。 また、有名になることを極度に避けていたと言われ、ノーベル賞が決まった際には、有名になることを恐れて受賞を辞退しようとした。その際、ラザフォードが「もしノーベル賞を断ったら、君はノーベル賞をもらった場合より、もっと有名になる」と言って説得した結果、渋々賞を受けたと伝えられる。1930年王立協会フェロー選出。 1984年にフロリダ州タラハシーで亡くなり、同地のローズローン墓地に埋葬された。2002年に亡くなったマーギット夫人も埋葬されている。 ハイゼンベルクによる量子力学の定式化(行列力学)を受け、1925年に量子力学での力学変数の間の交換子と古典力学でのポアソン括弧の関係を見出した。1926年にシュレーディンガーによって提案されていた波動力学と行列力学との間の等価性を、シュレーディンガーと独立に証明した。また、パウリの排他律を満す粒子の統計力学（フェルミ・ディラック統計）をフェルミと独立に考察した。ここでディラックはある粒子系の波動関数が粒子の入れ換えについて対称（反対称）である事が、その粒子がボース・アインシュタイン統計（フェルミ・ディラック統計）を満すことと対応する事を見出している。 1928年に電子の相対論的な量子力学を記述する方程式としてディラック方程式を考案した。この方程式から導かれる電子の負エネルギー状態についていわゆるディラックの海と呼ばれる解釈を提案した。この解釈では電子の電荷と符号が逆で大きさは同じ電荷を持ち、電子と同じ質量を持つ粒子(反粒子)の存在が予言される。ディラックは当初この予言された新粒子を陽子ではないかと考えたが、後に電子の反粒子である陽電子がアンダーソンにより1932年に実験的に発見された。 彼は数学の分野にも大きな影響を与えた。ディラックのデルタ関数は、数学における超関数理論へと発展し、ディラック方程式においてはスピノルなど新しい数学的概念を生み出した。また波動関数の位相に関する考察から量子力学の枠内で磁荷を持つ粒子、磁気単極子、の記述を考案し、更に磁気単極子の存在が電荷の量子化を説明する事を見出した。ここでの彼の考察は数学者によって独立に考えられたファイバー束の数学と本質的に同一であった。磁気単極子を扱った論文で、彼は物理学における数学的な美の重要性を強調している。 量子力学に関する洞察をそのまま記号形式に置き換えたようなブラベクトル、ケットベクトルを駆使して記述した著書『量子力学』(Principles of Quantum Mechanics)は、名著と言われている。ファインマンはこの著書からヒントを得て経路積分を考案した。 他に、基礎的な物理定数から求められる無次元量に10の40乗という値が現れることから大数仮説を提示した。 彼を記念して、ディラック賞が1985年に設立された。 『一般相対性理論』 江沢洋訳、東京図書、1977年1月。 『一般相対性理論』 江沢洋訳、東京図書、1985年12月。ISBN 4-489-00154-1。 『一般相対性理論』 江沢洋訳、筑摩書房〈ちくま学芸文庫〉、2005年12月。ISBN 4-480-08950-0。 『現代物理学講義』 有馬朗人・松瀬丈浩共訳、培風館、1985年9月。ISBN 4-563-02167-9。 『ディラック現代物理学講義』 岡村浩訳、筑摩書房〈ちくま学芸文庫〉、2008年2月。ISBN 978-4-480-09132-1。 『ヒルベルト空間のスピノル』 喜多秀次訳、吉岡書店〈物理学叢書52〉、1986年10月。ISBN 4-8427-0182-X。ISBN 4-8427-0000-9 (set)。 『量子力学』 仁科芳雄等訳、岩波書店、1936年。 『量子力学』 朝永振一郎など共訳、岩波書店、1954年。 『量子力学』 朝永振一郎など共訳、岩波書店、1968年、第4版。ISBN 4-00-006123-2。 Farmelo, Graham (2009). The Strangest Man: the Life of Paul Dirac, Quantum Genius. London: Faber and Faber. ISBN 0-465-01827-0. OCLC 426938310.  2009年のCosta Book Awards（2009年度伝記部門）を受賞。 ^ エイブラハム パイス, デイヴィッド オリーヴ, モーリス ジェイコブ, パリティ編集委員会 (編集)著、藤井昭彦訳「反物質はいかに発見されたか　ディラックの業績と生涯」(丸善、2001年), p.2. ^ グレアム・ファーメロ著、吉田三知世訳「量子の海、ディラックの深淵　天才物理学者の華々しき業績と寡黙なる生涯」(早川書房、2010年), p.83. ^ グレアム・ファーメロ著、吉田三知世訳「量子の海、ディラックの深淵　天才物理学者の華々しき業績と寡黙なる生涯」(早川書房、2010年), p.314. ^ グレアム・ファーメロ著、吉田三知世訳「量子の海、ディラックの深淵　天才物理学者の華々しき業績と寡黙なる生涯」(早川書房、2010年), p.82. ^ グレアム・ファーメロ著、吉田三知世訳「量子の海、ディラックの深淵　天才物理学者の華々しき業績と寡黙なる生涯」(早川書房、2010年), p.487. ^ Burton Feldman (2001-10-3). The Nobel Prize: A History of Genius, Controversy, and Prestige. Arcade Publishing. ISBN 9781559705929.  ディラック定数 ブラ-ケット記法 ディラック賞 大数仮説 ルーカス教授職 反物質