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面对泡利方程与克莱因-戈登方程各自存在的问题,狄拉克于1928年建立起了一个能避免负概率的相对论性方程,即狄拉克方程。此方程强大 的解释力旋即得到了展现,而且其内在地包含了电子的自旋,?分优美。 于是,狄拉克方程自然成了相对论量子力学(Relativistic Quantum Mechanics)的基本方程。但是,狄拉克方程身上仍然存在着负能量问题。为此,1929年到1931年,狄拉克通过所谓狄拉克海(Dirac Sea)的手段预言了正电子(positron)的存在(并于次年得到证实),从而使反物质(antimatter)这一概念第一次进入了人类思维。

1930年,在他划时代的集大成之作《量子力学原理》(The Principles of Quantum Mechanics)里,狄拉克指出

量子态是希尔伯特 空间中的矢量;

可观测量(observables)即作用在希尔伯特 空间上的自伴算子 (厄米矩阵,Hermitian matrix)。

以此,狄拉克将海森堡的矩阵力学与薛定谔的波动力学整合到了同一个数学形式之中。同期, 冯·诺伊曼(John von Neumann,1903-1957)亦给出了相似的工作,这反映在他出版于1932年的《量子力学的数学基础》(Mathematical Foundations of QuantumMechanics)一书中。狄拉克与冯·诺伊曼的工作,共同形成了所谓狄拉克-冯·诺伊曼公理。连同哥本哈根诠释一起,我们也可将之视为量子力学的公设(postulates of quantum mechanics)。

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