历史编译稿：本文保留原稿的科学人物叙事。英文资料来源为Famous Scientists；具名作者及译者未能从导出稿中核实，原发表日期待核实。
他的童年在沉默与痛苦中度过，不幸福的家庭生活造就了他沉默寡言的性格，“惜字如金”的性格同样体现在他的科研著作中。
他追求极致的数学美，在1963年《美国科学人》的一篇文章中，他这样描述自己对于美学的追求：使一个方程具有美感比使它符合实验更重要！
他的名字与二十世纪最重要的科学成果之一“量子力学”密不可分，他用自己丰富的想象力和简洁的逻辑推动着量子力学的发展与进步。
他就是保罗·狄拉克（Paul Dirac）。1933年，因为“发现了在原子理论里很有用的新形式”（狄拉克方程和薛定谔方程），狄拉克和埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）共同获得了诺贝尔物理学奖。
沉默不幸的苦难童年
保罗·阿德里安·莫里斯·狄拉克（Paul Adrien Maurice Dirac）于1902年8月8日出生在英国的布里斯托尔市。
他的父亲Charles Dirac，是一名从瑞士移民到英国的教师。他的母亲是Florence Holten，曾是一名图书管理员。保罗有一个不快乐的童年。他的父母感情不睦，家里的气氛经常很紧张。
保罗的父亲只说法语，而他的母亲只说英语。因为从来没有客人去过他们家，所以有一段时间，保罗认为男人和女人说的是不同的语言。
保罗并不愿意和他的父亲相处，父亲会强迫他说法语，如果保罗在语法上犯了任何错误，就不被允许离开餐桌，但他总是很容易犯这种错误。保罗一生都有胃酸问题，直到他年老时才被正确诊断出来。由于这个疾病，他经常在餐桌上呕吐，因为他父亲不允许他离开餐桌。他学会了通过减少说话字数的方式来减少语法错误。
保罗渐渐排斥他暴虐的父亲，并在之后的生活中拒绝说法语。事实上，保罗几乎不怎么开口说话了。
保罗的第一所学校是主教路小学。
12岁时，他开始前往商业冒险家技术学院（他的父亲在那里教法语）上中学，而且几乎所有课程都是第一名。
1918年9月，16岁的保罗·狄拉克开始在布里斯托尔大学学习电气工程，并于1921年以出色的成绩顺利毕业。取得电气工程学士学位后，狄拉克希望前往剑桥大学学习数学，但剑桥大学提供给他的奖学金并不充足。
因此，保罗选择留在布里斯托尔大学继续免费学习，两年后，21岁的保罗以数学系第一名的成绩光荣毕业。
1923年，21岁的狄拉克离开家，前往剑桥大学读研究生，在那里研究广义相对论和量子力学。
他的博士生导师，拉尔夫·福勒（Ralph Fowler），一位数学物理学家，向狄拉克介绍了尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）的新原子模型。在玻尔的模型中，电子被限制在围绕原子核的确定的圆形轨道上。一个电子不可能拥有任何数量的能量，它只能拥有所占据的轨道的特定能量。
如果一个电子从高能量的轨道跃迁到低能量的轨道，它就会以光的形式释放能量。当射入的光使电子跃迁到一个较高能级时，光就会被原子吸收。
狄拉克随后又了解到了阿诺德·索默费尔德（Arnold Sommerfeld）的研究，他用椭圆轨道取代了圆形电子轨道，理论与实验的一致性比玻尔的理论更好。
到1924年底，狄拉克已经完全掌握了当时的量子理论，但他对其美学不满意。他曾研究过爱因斯坦（Einstein）的广义相对论，这使他感受到数学之美，他认为需要有同样美的东西来取代玻尔的理论。
海森堡矩阵力学的诞生
1925年9月，福勒向狄拉克询问他对一位名叫维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）的年轻物理学家的一篇未发表的论文的看法。
论文中，海森堡假设电子被限制在一条线上来回移动。电子跳到一个更高能级的可能性不是用一个数字来表示，而是用一个数字矩阵。
但是海森堡的矩阵有一个他无法解释的特性：如果改变它们相乘的顺序，就会得到一个不同的结果，就好像5×4与4×5的表达意义是不同的。
除此之外，玻尔的电子轨道很容易让人在脑海中形成一个画面，而海森堡的理论则是纯粹的数学理论，没有可视化的前景。
但海森堡矩阵令人激动的地方在于：他的矩阵为大家提供了一种从可观察、实验的数字中发展原子理论的方法。
在读完海森堡的论文大约一个月后，狄拉克开始思考量子力学中的AB≠BA问题。他想起了一种叫做“泊松括号”的运算方式。这是他将海森堡的工作中向更深层次推进的钥匙。
1925年11月初，狄拉克几乎夜以继日地工作，写出了一篇题为《量子力学基本方程》的论文。
在文章中，狄拉克采取了与海森堡完全不同的方法，以一种明确的方式介绍了量子力学与艾萨克·牛顿（Isaac Newton）的经典力学的联系。出于礼貌，他把论文的副本寄给了海森堡。
狄拉克的论文只用了三个星期就被皇家学会发表了。
维尔纳·海森堡和他在德国哥廷根大学的上司马克斯·玻恩（Max Born）对狄拉克的论文感到惊奇。海森堡很快给狄拉克回了信，解释说狄拉克的一些结果已经在哥廷根实现了，但没有狄拉克的论文中描述的那么优雅，他还向狄拉克请教了一些技术问题。
海森堡和狄拉克成为了终生的朋友。
波动力学与量子电动力学
此后，埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）带着量子力学的另一种观点—波动力学进入了人们的视野。他的结果不仅与实验相吻合，而且使科学家们再次获得某种程度的可视化，尽管比玻尔的过时理论所提供的要少。
海森堡认为薛定谔的可视化在美学上是 "丑陋的"。薛定谔则对海森堡不可视化的理论表示轻蔑。他们彼此无法认同对方的观点。
1926年6月，23岁的狄拉克获得博士学位。博士毕业后，狄拉克于1927年初离开剑桥，在世界量子力学的中心—哥本哈根和哥廷根工作了一段时间。
在哥本哈根时，狄拉克预示了海森堡著名的不确定性原理，他写道："人们无法同时任意精确地确定粒子的位置与动量"。
量子电动力学（通常缩写为QED）：描述了光和物质的量子互动。
狄拉克在1927年发表了《辐射的发射和吸收的量子理论》一文，文章中提出了QED理论。他的新理论将光的波粒二象性统一起来。
这是第一个成功处理以下事实的理论：当一个原子吸收一个光子时，光会从宇宙中消失；而当一个原子释放光时，一个光子就会出现在宇宙中。在此之前，没有任何理论能够解释光子这样的量子物体的产生和湮灭。
狄拉克当时曾用“无限的零能量光子”的图景描述辐射的产生，只要提供能量，它们就可以作为真正的光子释放。这是当时理论表述的历史记录，不是现代原子内部字面含有无限真实光子的结论。
狄拉克方程的伟大诞生
1927年10月，狄拉克在剑桥专注研究电子运动。海森堡和薛定谔的量子力学对慢速运动的电子完全有效，但对那些运动速度近似于光速的电子却失效了。
狄拉克试图将量子力学与爱因斯坦的狭义相对论结合起来，创建一个全面的电子理论。
他从薛定谔的波动方程开始，几个星期以来，他一直在研究方程、矩阵和相对论，把时间当作一个量子变量。1927年12月初，狄拉克终于创造出了一个非常美丽和强大的方程—狄拉克方程。
狄拉克用几个数学符号传达的对物质行为的洞察力是了不起的，尽管该方程在完全展开时需要相当多的符号。狄拉克方程的数学符号描述了电子的性质，电子的自旋和磁场是由该方程自然产生的。
1928年2月初，狄拉克的论文《电子的量子理论》由皇家学会发表。全世界的物理学家对此感到惊讶与钦佩。
狄拉克的《电子的量子理论》一文被广泛认为是有史以来最伟大的物理学论文之一。
但是狄拉克和其他人对他的新方程的一个方面感到困惑—它给出的电子态数量是预期的两倍。起初，狄拉克对这个看起来很荒谬的结果不予理会。
1931年5月，在排除其他可能性的情况下，狄拉克预言了反物质的存在。他的论文于1931年9月发表。
"如果有这样一种新的粒子，它在实验物理学中是未知的，具有与电子相同的质量和相反的电荷。那么我们可以把这种粒子称为反电子。"—保罗·狄拉克
1932年，加州理工学院的卡尔·安德森在云室实验中发现了狄拉克预言中描述的反电子。狄拉克曾经预言的反电子现在被称为正电子。
因此，这个最初在狄拉克方程的数学符号中发现的奇怪粒子变成了一个如此真实的粒子，以至于今天它被医院用来通过正电子发射断层扫描仪检测癌症。
1930年，狄拉克完成了他的著作《量子力学原理》。对于该学科的学生来说，这本书成了必读的著作。
即使是阿尔伯特·爱因斯坦，遇到量子问题时也会喊出："我的狄拉克在哪里？"
1932年，30岁的狄拉克被任命为剑桥大学卢卡斯数学教席，该职位曾由艾萨克·牛顿（Isaac Newton）担任。
1933年，因为“发现了在原子理论里很有用的新形式”，狄拉克和埃尔温·薛定谔共同获得了诺贝尔物理学奖。
狄拉克的其他理论成就
1931年初，狄拉克提出了一个惊人的新理论。
他提出了一个问题：为什么电荷是量化的？换句话说，为什么带电体的电荷量总是等于电子或质子上电荷量的整数倍？
狄拉克的理论给出了一种可能解释：如果宇宙中存在一个磁单极，量子力学的一致性条件可对电荷施加量子化约束。这是有条件的理论联系，不是磁单极已经存在的实验证明。
然而，在历史上，从来没有一个磁极被孤立地看到过。北极总是伴随着南极，反之亦然。此外，磁单极会违反高斯的磁学定律：∇.B=0，这是麦克斯韦方程之一。
1980年艾伦·古斯（Alan Guth）提出宇宙经历过一次短暂的指数级膨胀的主要原因之一是从来没有人见过磁单极。膨胀解释了单极的缺乏，而标准的大爆炸理论直到那时才预测到它们。
磁单极仍未被发现，但宇宙很大，解释电荷量子化所需的单极或许被隐藏了起来！
相关研究仍在继续。
尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）曾说：物理学家中，狄拉克具有最纯洁的灵魂。
这位发展了量子力学，提出了著名的狄拉克方程，从理论上预言了正电子存在的伟大物理学家，一生贡献卓著，却淡泊名利，拒绝了大部分的荣誉，其中包括1953年英国王室希望授予他的骑士勋章。
穷尽一生投入科学研究的保罗·狄拉克，简洁的留下了那个宇宙间最美的方程，于1984年与世长辞，结束了他传奇的一生！
原文链接：
https://www.famousscientists.org/paul-dirac/
资料来源：《Famous Scientists》
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编辑说明
编辑说明：原稿的“电子数量翻倍”按原英文更正为电子态数量；方程描述电子性质，并非字面创造电子。位置与动量的不确定性是不能同时任意精确地确定，并非两者不能进行任何测量。“无限零能量光子”保留为早期理论图景并明确历史性质。磁单极若存在可约束电荷量子化，不能反过来把电荷量子化当作它已被发现的证明。狄拉克关于数学美的引语保留为个人历史观点。
补充参考资料
Dirac 1931：Quantised Singularities
来源与编辑记录
根据博士科普公众号完整历史文章导出恢复。
校订说明：编辑说明：原稿的“电子数量翻倍”按原英文更正为电子态数量；方程描述电子性质，并非字面创造电子。位置与动量的不确定性是不能同时任意精确地确定，并非两者不能进行任何测量。“无限零能量光子”保留为早期理论图景并明确历史性质。磁单极若存在可约束电荷量子化，不能反过来把电荷量子化当作它已被发现的证明。狄拉克关于数学美的引语保留为个人历史观点。
