Paul Dirac

Paul Adrien Maurice Dirac

Państwo działania	Wielka Brytania
Data i miejsce urodzenia	8 sierpnia 1902 Bristol
Data i miejsce śmierci	20 października 1984 Tallahassee
profesor
Specjalność: fizyka
Alma Mater	University of Bristol, University of Cambridge
Uczelnia	University of Cambridge, University of Oxford
Nagrody
Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki Medal Copleya
Multimedia w Wikimedia Commons
Cytaty w Wikicytatach

Paul Adrien Maurice Dirac (IPA: [dɪˈræk], ur. 8 sierpnia 1902 w Bristolu, zm. 20 października 1984 w Tallahassee) – brytyjski fizyk teoretyk, noblista; w co najmniej dwóch rankingach fizyków znalazł się w pierwszej dziesiątce wszech czasów, a w jednym z nich zajął piąte miejsce^[1][2].

Dirac zajmował się m.in. fizyką cząstek elementarnych; współtworzył mechanikę kwantową jako autor równania nazwanego jego nazwiskiem. Łączy ono równanie Schrödingera ze szczególną teorią względności, jednak w inny sposób niż równanie Kleina-Gordona, pozwalając na poprawny opis elektronu i innych cząstek o spinie połówkowym, zwanych fermionami i opisanych rozkładem nazwanym m.in. od brytyjskiego teoretyka^[3]. Sformułowanie równania Diraca w 1928 pozwoliło dodatkowo:

• wyklarować pochodzenie spinu – jako że nie jest tam elementem arbitralnym, jak w równaniu Pauliego,
• przewidzieć antymaterię, a konkretniej pozyton zaobserwowany potem przez Andersona w 1932.

Dirac to również jeden z pionierów kwantowej teorii pola, a konkretniej elektrodynamiki kwantowej sformułowanej potem w pełni przez Schwingera, Feynmana, Tomonagę i Dysona. Do fizyki kwantowej Dirac wprowadził też m.in.:

• formalizm braketowy, będący podstawą ścisłego opisu mechaniki kwantowej przez przestrzenie Hilberta;
• obraz oddziaływania, łączący cechy opisu macierzowego Heisenberga i falowego Schrödingera, komplementarny do nich;
• model kwantowej próżni;
• macierze gamma;
• uogólnioną funkcję analogiczną do delty Kroneckera, sformalizowaną potem w ramach teorii dystrybucji.

Laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki został w roku 1933, razem ze Schrödingerem, za wkład w rozwój fizyki kwantowej^[4]. Diraca upamiętniono również nazwą zredukowanej stałej Plancka, pewnego typu miary probabilistycznej, co najmniej trzech nagród naukowych oraz planetoidy.

Studiował w St John’s College na Uniwersytecie Cambridge^[5]. Od 1932 roku profesor Uniwersytetu w Cambridge, a od 1953 roku Uniwersytetu w Oksfordzie. Od 1930 członek Towarzystwa Królewskiego w Londynie Royal Society.

W latach 1932–1969 zajmował katedrę Lucasa^{[potrzebny przypis]}, wcześniej objętą m.in. przez Newtona.

W 1933 roku został uhonorowany wraz z Erwinem Schrödingerem Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie nowych, płodnych aspektów teorii atomów i ich zastosowanie.

Paul Dirac zmarł w wieku 82 lat w stolicy stanu Floryda, Tallahassee.

Dla uczczenia pamięci P.A.M. Diraca od 1985 corocznie w jubileusz jego urodzin Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics w Trieście przyznaje medal Diraca.

Najważniejszym wkładem Paula A. M. Diraca w rozwój mechaniki kwantowej jest odkryte przez niego w 1928 roku równanie falowe opisujące elektron w sposób relatywistycznie niezmienniczy. Dzisiaj znane jest ono jako równanie Diraca. Równanie to pozwoliło mu na przewidzenie istnienia pozytonu – antycząstki elektronu, które zostało potwierdzone w 1932 roku przez Carla Andersona. Równanie Diraca pozwoliło także na wyjaśnienie pochodzenia spinu elektronu.

W 1926 roku opracował niezależnie od Enrica Fermiego statystykę (fermionów) cząstek o spinie 1/2 (tzw. Statystyka Fermiego-Diraca).

W 1930 została wydana jego najbardziej znana książka The Principles of Quantum Mechanics (Podstawy mechaniki kwantowej). Zawierała ona pierwszy systematyczny wykład teorii operatorów liniowych jako uogólnienia formalizmów wprowadzonych przez Erwina Schrödingera i Wernera Heisenberga. W książce tej Dirac wprowadził także zapis wektorów ket i bra, stosowany dzisiaj powszechnie w fizyce.

Wysunął on hipotezę, że pusta przestrzeń stanowi ocean nieskończenie wielu cząstek. „Krople” tego oceanu wyskakujące ponad powierzchnię to cząstki fizyczne, natomiast „bąbelki” próżni pod powierzchnią to antycząstki. Z tego powodu uznaje się go za odkrywcę antymaterii. Hipoteza ta okazała się nieprawdziwa, gdyż nie przewidywała istnienia cząstek niepodlegających zakazowi Pauliego.

Dirac powiedział kiedyś: „Bóg użył pięknej matematyki do stworzenia świata.” Heisenberg wspominał przyjacielską rozmowę wśród młodych uczestników w 1927 Konferencji Solvaya na temat Einsteina i Plancka poglądów na religię. Wzięli w niej udział Wolfgang Pauli, Dirac i Heisenberg. Wkładem Diraca była krytyka politycznej manipulacji dokonywanej przez zorganizowane religie. Bohr docenił jej przejrzystość, gdy Heisenberg mu później o niej opowiedział. Między innymi Dirac powiedział:

Heisenberg miał tolerancyjny punkt widzenia. Natomiast Pauli, który wychowany był jako katolik, ale szybko rozstał się z Kościołem, nie zabierał głosu poza kilkoma uwagami, ale w końcu, kiedy zapytano go o opinię, odpowiedział półżartem: „Cóż, jak widać nasz przyjaciel Dirac ma swoją religię, a jej pierwsze przykazanie brzmi 'Bóg nie istnieje, a Paul Dirac jest Jego prorokiem'.” Wtedy wszyscy się roześmiali, łącznie z Dirakiem^[6].

Od 1961 był członkiem Papieskiej Akademii Nauk^[7].

Zobacz galerię związaną z tematem: Paul Dirac

Zobacz kolekcję cytatów z Paula Adriena Maurice`a Diraca w Wikicytatach

• Fermion Diraca
• Gabriel Andrew Dirac
• Dirac (falkowy kodek obrazu)

• BeataB. Tarnowska BeataB. (red.), Nagrody Nobla, Warszawa 2001 (Leksykon PWN), ISBN 83-01-13393-7 . Brak numerów stron w książce
• GrahamG. Farmelo GrahamG., The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Quantum Genius, Faber & Faber, 2009, ISBN 978-0-571-25007-3  (ang.).
• WernerW. Heisenberg WernerW., Physics and Beyond, New York: Harper & Row, 1972, ISBN 0-06-131622-9  (ang.).

• 2016: Graham Farmelo, Przedziwny człowiek. Sekretne życie Paula Diraca, geniusza mechaniki kwantowej, tłum. Tomasz Lanczewski, Copernicus Center Press, ISBN 978-83-7886264-2.
  • 2020: nowe wydanie, CC Press, ISBN 978-83-7886514-8.

• Statystyki dla nieoddziałujących fermionów. tempac.fuw.edu.pl. [zarchiwizowane z tego adresu (2004-03-23)].
• Paul A.M. Dirac, Biografia (ang.)
• John J. O’Connor; Edmund F. Robertson: Paul Dirac w MacTutor History of Mathematics archive (ang.) [dostęp 2021-10-27].
• Paul Adrien Maurice Dirac w bazie Mathematics Genealogy Project (ang.) [dostęp 2021-10-31].