狄拉克預言

狄拉克預言即著名的英國物理學家狄拉克首先從理論上用極精美的數學物理公式預言，磁單極子是可以獨立存在的。

個人簡介

1928年英國物理學家，量子力學的創始人之一狄拉克（1902~1984）把量子力學的薛丁格方程推廣到相對論領域而得到

狄拉克預言

相對論量子力學，建立起了相對論電子波動方程。狄拉克理論的許多結果都與實驗相符合，但是它遇到了一個特殊的“負能困難”。按照狄拉克方程進行計算的結果，竟允許存在電子的能量為負值的狀態，而且負能級沒有下限。這樣一來，任何一個電子都可以無止境地落入這個無底的負能深淵，從而無限地釋放能量。這個結論顯然與事實不符。
為了解決這個困難，他又提出一個假設，認為所有電子的負能級事先已被大量的電子所占滿，所以正能級上的電子就無法再向下跳（人們在1925年即已知道，電子遵從所謂的泡利不相容原理，即同一個狀態上只允許有一個電子。按照這個原理，下面的能級被占滿了，上面的電子自然就無法再“跳”下來了）。而且，為了解釋實驗觀察不到負能電子這一事實，還必須假設整個填滿了的負能“電子海”所造成的總效果為零，即整個“電子海”所有可觀察量－電荷、質量、動量等均為零，也就是平時所說的“真空”。由此可得到一個很有意思的推論，既然全部填滿的負能電子海相當於真空，那么從這個電子海中搬走一個電子，顯然就相當於出現一個“反電子”。當然“反電子”的性質與電子相反，電子電荷為負，反電子的電荷就應為正。這樣狄拉克在1930年就從理論上預言了自然界中存在有反電子。
進一步分析可知，前面講的“搬走一個電子”只能是“搬”到正能級上，因為所有的負能級早已全部填滿。這就是說，在出現一個反電子的同時還會出現一個普通的電子（即正能電子），此即所謂的“電子對的產生”。另外，在負能級與正能級之間存在著大約一兆電子伏的間距。因此，為了產生電子對，還必須讓真空（電子海）吸收能量大於1兆電子伏的光子（即吸收大於1兆電子伏的能量）才行，反過來講，如果電子海中有一個空位（即真空中有一個反電子），那么正能電子（普通電子）就能夠跳到這個空位上去並放出能量大於1兆電子伏的光子來。伴隨著光子的產生，電子對消失了。這樣的過程在物理學上叫作“電子對的湮滅”。這樣狄拉克又提出正、負電子對能由光子在真空中產生出來，當正電子和負電子碰撞時，就湮滅變成光子。

磁電公式

1931年，著名的英國物理學家狄拉克首先從理論上用極精美的數學物理公式預言，磁單極子是可以獨立存在的。他認

狄拉克預言

為，既然電有基本電荷——電子存在，磁也應有基本磁荷——磁單極子存在，這樣，電磁現象的完全對稱性就可以得到保證。因此，他根據電動力學和量子力學的合理推演，前所未有地把磁單極子作為一種新粒子提出來。以前，狄拉克曾經預言過正電子的存在，並已經為實驗所證實；這一次他的磁單極子假設同樣震驚了科學界。
在磁單極子的理論研究方面，除狄拉克最早提出的磁單極子學說外，還有其他一些科學家也曾提出過多種的學說，各有其特點和根據。如著名的美籍義大利物理學家費米也曾經從理論上探討過磁單極子，並且也認為它的存在是可能的。華裔物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者楊振寧教授等一些著名的科學家，也從不同方面和不同程度地對磁單極子理論做出了補充和完善。它們彌補了狄拉克理論中的一些缺陷和不足，給磁單極子的構想輔以更堅實的理論基礎。