Ανακαλύψτε τη συναρπαστική ζωή ενός λαμπρού επιστήμονα σε αυτή τη δημοσίευση στο ιστολόγιο.
Ποια ήταν η ιστορία του Paul Dirac;
Ο Paul Dirac ήταν Βρετανός θεωρητικός φυσικός που συνέβαλε θεμελιωδώς στην ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής, της κβαντικής θεωρίας πεδίου και της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής. Είναι περισσότερο γνωστός για τις προσπάθειές του να ενοποιήσει τις θεωρίες της κβαντομηχανικής και της σχετικότητας. Η εξίσωση Ντιράκ που διατύπωσε το 1928 και περιγράφει τη συμπεριφορά φερμιονίων όπως το ηλεκτρόνιο, προέβλεψε την ύπαρξη αντιύλης όπως το ποζιτρόνιο. Το 1933 μοιράστηκε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής με τον Έρβιν Σρέντινγκερ “για την ανακάλυψη νέων και παραγωγικών μορφών ατομικής θεωρίας” και θεωρείται από ορισμένους ως ένας από τους μεγαλύτερους φυσικούς όλων των εποχών.
Ο Paul Adrien Maurice Dirac γεννήθηκε στις 8 Αυγούστου 1902 στο Μπρίστολ της Αγγλίας. Μεγάλωσε σε ένα ασυνήθιστα αυστηρό και αυταρχικό νοικοκυριό από τον πατέρα του, Ελβετό μετανάστη, και εκπαιδεύτηκε στο Merchant Venturers’ Technical College (όπου ο πατέρας του ήταν καθηγητής γαλλικών), ένα ίδρυμα που ανήκε στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ και έδινε έμφαση στα επιστημονικά μαθήματα και τις σύγχρονες γλώσσες.
Ο Ντιράκ συνέχισε τις σπουδές του στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ, αποφοιτώντας το 1921 με πτυχίο ηλεκτρολόγου μηχανικού, ενώ το 1923 ακολούθησε πτυχίο εφαρμοσμένων μαθηματικών. Κέρδισε υποτροφία για να διεξάγει έρευνα στο St John’s College του Κέιμπριτζ, όπου παρέμεινε για το μεγαλύτερο μέρος της καριέρας του, συνεχίζοντας τα ενδιαφέροντά του για τη γενική σχετικότητα και τον αναδυόμενο τομέα της κβαντικής θεωρίας, αρχικά υπό την επίβλεψη του Ralph Fowler.
Άρχισε να ασχολείται με την κβαντομηχανική σχεδόν αμέσως μόλις αυτή παρουσιάστηκε από τον Werner Heisenberg το 1925, και έλαβε διδακτορικό δίπλωμα το 1926 για την κανονική ποσοτικοποίηση της κλασικής μηχανικής που έκανε με βάση την πρόσφατα προτεινόμενη διατύπωση της κβαντομηχανικής με μήτρα του Heisenberg. Το μαθηματικό του ισοδύναμο, ανεξάρτητο από τη διατύπωση του πίνακα του Χάιζενμπεργκ, συνίστατο σε μια μη αντιμεταθετική άλγεβρα για τον υπολογισμό των ατομικών ιδιοτήτων.
Χτίζοντας πάνω στο έργο του Βόλφγκανγκ Πάουλι για τα μη σχετικιστικά συστήματα σπιν, πρότεινε το 1928 την “εξίσωση Ντιράκ” ως σχετικιστική εξίσωση κίνησης για την κυματοσυνάρτηση του ηλεκτρονίου. Το έργο αυτό τον οδήγησε επίσης στην πρόβλεψη της ύπαρξης του ποζιτρονίου (αντισωματιδίου του ηλεκτρονίου, πανομοιότυπο με αυτό σε όλες τις πτυχές εκτός από το φορτίο του, η ύπαρξη του οποίου παρατηρήθηκε και επιβεβαιώθηκε από τον Carl Anderson το 1932) και της εξαΰλωσης ύλης-αντιύλης, καθώς και στη συμβολή του στην εξήγηση της προέλευσης του κβαντικού σπιν ως σχετικιστικού φαινομένου. Ήταν επίσης υπεύθυνος για την ανάπτυξη της σημειογραφίας “bra-ket” (ή σημειογραφία Dirac), της τυποποιημένης σημειογραφίας για την περιγραφή των κβαντικών καταστάσεων στην κβαντομηχανική θεωρία, που αποτελείται από αγκύλες (chevrons) και κάθετες ράβδους.
Ο Dirac ταξίδεψε πολύ, ιδίως στα νεότερα χρόνια του, και σπούδασε σε διάφορα ξένα πανεπιστήμια, όπως της Κοπεγχάγης, του Göttingen, του Leyden, του Wisconsin, του Michigan και του Princeton, ενώ επισκέφθηκε αρκετές φορές τη Σοβιετική Ένωση. Το 1929, αφού πέρασε πέντε μήνες στην Αμερική, συνέχισε την παγκόσμια περιοδεία του επισκεπτόμενος την Ιαπωνία (μαζί με τον Χάιζενμπεργκ) και στη συνέχεια επέστρεψε μέσω Σιβηρίας.
Το βιβλίο του του 1930, με τίτλο “Αρχές της Κβαντομηχανικής”, θεωρείται σημείο αναφοράς στην ιστορία της επιστήμης και γρήγορα έγινε ένα από τα καθιερωμένα εγχειρίδια για το θέμα (χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα). Σε αυτό το έργο, ο Ντιράκ ενσωμάτωσε την προηγούμενη εργασία του Χάιζενμπεργκ για τη μηχανική των πινάκων και εκείνη του Έρβιν Σρέντινγκερ για την κυματομηχανική σε έναν ενιαίο μαθηματικό φορμαλισμό. Σε μεγάλο βαθμό χάρη σε αυτό το βιβλίο κέρδισε το μερίδιό του από το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1933.
Έγινε Λουκασιανός καθηγητής Μαθηματικών στο Κέιμπριτζ το 1932, μια θέση που κράτησε για τα επόμενα 37 χρόνια. Στις αρχές της δεκαετίας του 1930, ο Dirac εισήγαγε την ιδέα της πόλωσης του κενού και ανέπτυξε το πεδίο της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής (ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τον όρο). Το 1933, έδειξε ότι η ύπαρξη ενός μόνο μαγνητικού μονόπολου στο σύμπαν θα αρκούσε για να εξηγήσει την παρατηρούμενη κβαντοποίηση του ηλεκτρικού φορτίου (αν και μέχρι σήμερα δεν έχει βρεθεί καμία πειστική απόδειξη της ύπαρξης φυσικών μαγνητικών μονόπολων). Το 1937, πρότεινε ένα κερδοσκοπικό κοσμολογικό μοντέλο βασισμένο στη λεγόμενη υπόθεση των “μεγάλων αριθμών”, το οποίο, αν και δεν έγινε αποδεκτό από την κυρίαρχη φυσική, είχε μεγάλη επιρροή στους υποστηρικτές άλλων μη τυποποιημένων κοσμολογιών.
Ο Ντιράκ παντρεύτηκε το 1937 τη Margit “Manci” Wigner (αδελφή του ουγγρο-αμερικανού φυσικού και μαθηματικού Eugène Wigner). Υιοθέτησε τα δύο παιδιά της Margit, την Judith και τον Gabriel, και το ζευγάρι απέκτησε άλλα δύο παιδιά μαζί, τη Mary και τη Florence. Ήταν γνωστός ως ένας πολύ ακριβής και τακτικός άνθρωπος, αλλά ντροπαλός, σεμνός και λιγομίλητος, και έχει υποστηριχθεί ότι ο αυτισμός του έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην επιτυχία του ως θεωρητικού φυσικού. Οι σημαντικές συνεισφορές του στη φυσική είχαν σε μεγάλο βαθμό ως κίνητρο τις αρχές της μαθηματικής ομορφιάς και κάποτε είπε: “Ο Θεός χρησιμοποίησε όμορφα μαθηματικά για να δημιουργήσει τον κόσμο”. Ωστόσο, φέρεται να έχει πει: “Δεν αναγνωρίζω κανέναν θρησκευτικό μύθο, τουλάχιστον επειδή αντιφάσκουν μεταξύ τους”, και επέκρινε έντονα την πολιτική χειραγώγηση της θρησκείας.
Ο Πολ Ντιράκ κέρδισε το Νόμπελ Φυσικής το 1933 μαζί με τον συνάδελφό του Έρβιν Σρέντινγκερ με θέμα την ανακάλυψη νέων παραγωγικών μορφών ατομικής θεωρίας. Του απονεμήθηκαν επίσης το Βασιλικό Μετάλλιο (το 1939), το Μετάλλιο Copley και το Μετάλλιο Max Planck (και τα δύο το 1952), μεταξύ άλλων διακρίσεων, ενώ εξελέγη Μέλος της Βασιλικής Εταιρείας το 1930 και της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας το 1948 και έγινε Μέλος του Βρετανικού Τάγματος Αξίας το 1973.
Κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου εργάστηκε πάνω στο διαχωρισμό του ουρανίου και στα πυρηνικά όπλα, αλλά το έργο του απομακρύνθηκε όλο και περισσότερο από την επικρατούσα τάση μέχρι το τέλος της ζωής του. Στη δεκαετία του 1960 ανέπτυξε μια θεωρία “περιορισμένης κβαντοποίησης”, προσδιορίζοντας γενικούς κβαντικούς κανόνες για αυθαίρετα κλασικά συστήματα, και η ανάλυσή του για τα κβαντικά πεδία των δονήσεων των μεμβρανών στις αρχές της δεκαετίας του 1960 αποδείχθηκε εξαιρετικά χρήσιμη στους σύγχρονους επαγγελματίες της θεωρίας των υπερχορδών και του στενά συνδεδεμένου διαδόχου της, της θεωρίας Μ.
Αφού δίδαξε ως καθηγητής Μαθηματικών του Lucasian στο Cambridge από το 1932 έως το 1968, μετακόμισε στη Φλόριντα για να βρίσκεται κοντά στην κόρη του Mary, περνώντας τα τελευταία του χρόνια διδάσκοντας στο Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι στο Coral Gables και στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Φλόριντα στο Tallahassee. Ο Ντιράκ πέθανε στις 20 Οκτωβρίου 1984 στο Ταλαχάσι της Φλόριντα, όπου και είναι θαμμένος.