پل دیراک

پل دیراک
پل دیراک - ۱۹۳۳
زادهٔ۸ اوت ۱۹۰۲
بریستول، انگلستان
درگذشت۲۰ اکتبر ۱۹۸۴ (۸۲ سال)
تالاهاسی، ایالات متحده آمریکا
ملیت بریتانیا
محل تحصیل
شناخته‌شده
برای
 
جوایز
پیشینه علمی
شاخه(ها)فیزیک (فیزیک نظری)
محل کار
استاد راهنماهارتلی اچ فاولر
دانشجویان دکتری

پل آدِریَن موریس دیراک (به انگلیسی: Paul Adrien Maurice Dirac) ‏ (۸ اوت ۱۹۰۲ در بریستول، انگلستان – ۲۰ اکتبر ۱۹۸۴ در تالاهاسی، فلوریدا)، فیزیک‌دان و ریاضیدان برجستهٔ بریتانیایی و از پایه‌گذاران مکانیک کوانتومی بود و در سال (۱۹۳۳) برنده جایزه نوبل شد.

برخی دیراک را از نظر سواد ریاضی و مبانی نظری، تنها رقیب جدی هم‌عصر اینشتین می‌دانند و برخی مانند استیون هاوکینگ دیراک را بزرگ‌ترین فیزیک‌دان نظری از زمان آیزاک نیوتن تاکنون دانسته‌اند.[۲] بیوگرافی دیراک از او با لقب «صوفی اتم» یاد کرده است.[۳]

زندگی

پدر پاول دیراک، شارل دیراک یک سوییسی فرانسوی زبان و مدرس دانشگاه بود. مادرش نیز فلورنس هولتن دختر یک ملوان از کورنوال بود. پل یک خواهر بنام بتی داشت و یک برادر بنام فلیکس. خودکشی فلیکس در جوانی بسیار بر روی پل اثر گذاشت. او به دلیل سخت‌گیری پدرش در استفاده انحصاری از زبان فرانسه در خانه، دوران کودکی خود را با انزوای اجتماعی و سکوت گذراند، که گمان می‌رود بر شخصیت بسیار تودار و کم‌حرف او در بزرگسالی تأثیر گذاشته است.[۴]

دیراک با پدر خود رابطه عاطفی کم، و در همه عمر از او نفرت داشت. او در عوض به آلبرت اینشتین، احترام پدرانه زیادی می‌گذاشت. به گفته همسرش، وی تنها یک بار در زندگی خود گریست، و آن زمانی بود که خبر مرگ آلبرت اینشتین را دریافت کرد.[۵][۶]

دیراک پس از فارغ‌التحصیلی در مهندسی برق از دانشگاه بریستول در ۱۹ سالگی دنبال کار می‌گشت. او درخواست عضویت در دانشگاه کمبریج کرد، که پذیرفته شد. او در سال ۱۹۲۶ از دانشگاه کمبریج، دکترا گرفت و پس از چندی، استاد ریاضی آن دانشگاه شد و کُرسی ریاضیات لوکاسی معروف را تا بازنشستگی در سال ۱۹۶۹ نگه داشت. او پس از بازنشستگی به آمریکا رفت و در سال ۱۹۶۱، استاد برجسته تحقیقات فیزیک در دانشگاه ایالتی فلوریدا شد و ۱۴ سال را، تا پایان زندگی، آنجا سپری کرد.

فعالیت‌های علمی و دستاوردها

یادبود دیراک در دانشگاه کمبریج

دیراک به سرعت به یکی از چهره‌های برجسته در انقلاب کوانتومی در حال وقوع تبدیل شد. در طول دوران دکترای خود، او فرمول‌بندی مستقلی از مکانیک کوانتومی، تقریباً همزمان با ورنر هایزنبرگ (مکانیک ماتریسی) و اروین شرودینگر (مکانیک موجی)، ارائه کرد. دیراک نشان داد که این رویکردها از نظر ریاضی معادل هستند. او مفاهیم جدیدی مانند «برا-کت» (Bra-ket notation) را برای توصیف حالت‌های کوانتومی معرفی کرد که امروزه به ابزار استاندارد این رشته تبدیل شده است.[۷]

مهم‌ترین دستاورد دیراک در سال ۱۹۲۸ با انتشار «معادله دیراک» رقم خورد. این معادله نخستین توصیف نظری بود که مکانیک کوانتومی را با نسبیت خاص آشتی می‌داد. معادله دیراک به طور طبیعی اسپین الکترون را (که قبلاً به صورت پدیدارشناختی اضافه شده بود) توصیف می‌کرد و ساختار ریز طیف هیدروژن را به درستی توضیح می‌داد.[۸] یکی از نتایج شگفت‌انگیز معادله دیراک، پیش‌بینی وجود ذراتی با انرژی منفی بود. دیراک در ابتدا این را به عنوان یک نقص در نظریه می‌دید، اما در سال ۱۹۳۱ تفسیری رادیکال ارائه داد: او نظریه «دریاچه دیراک» را مطرح کرد که در آن خلأ مملو از دریایی بی‌پایان از الکترون‌های با انرژی منفی است. به گفته او، اگر یکی از این الکترون‌ها انرژی کافی دریافت کند و به حالت انرژی مثبت برود، جای خالی آن به صورت ذره‌ای با جرم مشابه الکترون اما با بار الکتریکی مثبت ظاهر می‌شود. این ذره، که او آن را «پاد-الکترون» نامید، اولین پیش‌بینی نظری پادماده بود.[۹][۱۰]

دیراک برای انشتین احترام پدرانه‌ای قایل بود. در این تصویر از کنفرانس سلوی سال ۱۹۲۷ دیراک درست پشت شانه راست این قهرمان خود دیده می‌شود. دیراک به حدی به این تصویر افتخار می‌کرد که از دانشگاه بریستول درخواست کرد آن را قاب کرده و به دیوار دانشگاه بیاویزند.[۱۱] دیراک فقط یکبار در بزرگ‌سالی گریست، و آن زمانی بود که خبر مرگ آلبرت انشتین را دریافت کرد.[۵][۶]

پیش‌بینی دیراک در سال ۱۹۳۲، زمانی که کارل دیوید اندرسون هنگام مطالعه پرتوهای کیهانی ذره‌ای با جرم الکترون اما بار مثبت کشف کرد، به طور تجربی تأیید شد. این ذره پوزیترون نام گرفت و وجود پادماده را اثبات کرد و جایگاه دیراک را به عنوان یکی از بزرگترین فیزیک‌دانان نظری تثبیت کرد.[۱۲] در سال ۱۹۳۰، دیراک کتاب درسی تأثیرگذار خود با عنوان اصول مکانیک کوانتومی را منتشر کرد. این کتاب به سرعت به یکی از متون استاندارد و کلاسیک در این زمینه تبدیل شد و نسل‌های متعددی از فیزیک‌دانان را آموزش داد. او همچنین مفاهیمی مانند «تک‌قطبی مغناطیسی» را برای توضیح کوانتیده بودن بار الکتریکی پیشنهاد کرد.[۱۳] در سال ۱۹۳۲، دیراک در سن ۳۰ سالگی به کرسی ریاضیات لوکاسی در دانشگاه کمبریج منصوب شد، همان کرسی که زمانی در اختیار آیزاک نیوتون بود. او این سمت را تا زمان بازنشستگی‌اش در سال ۱۹۶۹ حفظ کرد.[۱۴]

از دیگر مفاهیمی که از نظر اسم یا سابقه، به دیراک مربوط می‌شود می‌توان این‌ها را برشمرد:

کتاب‌ها

  • Principles of Quantum Mechanics در ۱۹۳۰
  • Lectures on Quantum Mechanics در ۱۹۶۶
  • Lectures on Quantum Field Theory در ۱۹۶۶
  • Spinors in Hilbert Space در ۱۹۷۴
  • General Theory of Relativity در ۱۹۷۵

زندگی شخصی

دیراک به دلیل شخصیت بسیار کم‌حرف، دقیق و متواضع خود شهرت داشت. او به ندرت کلمه‌ای غیرضروری به زبان می‌آورد و داستان‌های زیادی دربارهٔ سکوت‌های طولانی او در مکالمات نقل شده است. در سال ۱۹۳۷، دیراک با مارگیت (مانسی) ویگنر، خواهر فیزیک‌دان یوجین ویگنر، ازدواج کرد. او دو فرزند مارگیت از ازدواج قبلی‌اش را به فرزندی پذیرفت و آن‌ها با هم صاحب دو دختر به نام‌های مری الیزابت و فلورانس مونیکا شدند.[۱۵]

دیدگاه‌های سیاسی

آرامگاه دیراک در شهر تالاهاسی در فلوریدا

دیراک برای دوستی و وفاداری زیادی که در سالیان زیاد با برخی دوستان روسی‌اش، به‌ویژه پیوتر کاپیتسا، پیدا کرده بود، تمایل چپ‌گرایانه داشت. اف‌بی‌آی در زمان جنگ ویتنام، به همسر دیراک، به دلیل مخالفت آشکارش با سیاست‌های آمریکا، بدگمان به فعالیت‌های کمونیستی شده‌بود. دیراک دانشگاه تگزاس در آستین را متهم کرد که او را یک کمونیست قلم‌داد کرده و برای همین دعوت آن دانشگاه برای پیوستن به هیئت علمی آن‌ها را رد کرد[۱۶] و در نهایت، سر از شهر گرمسیری تالاهاسی در فلوریدا درآورد.

دیدگاه‌های مذهبی

ورنر هایزنبرگ خاطره‌ای از دیدگاه دیراک دربارهٔ خدا در حاشیه کنفرانس سُولوِی در سال ۱۹۲۷، نقل کرده است. او در خاطرات خود می‌نویسد:[۱۷] «صحبت از دیدگاه‌های بوهر و اینشتین دربارهٔ خدا بود که دیراک با این پرسش وارد بحث شد:

من نمی‌دانم چرا اینجا همه دارند دربارهٔ خدا بحث می‌کنند. یک دانشمند باید صادق باشد؛ و اگر ما چنین باشیم باید بپذیریم که دین، مشتی گفته‌های واهی است که هیچ پایه و اعتباری در جهان واقعی ندارد. خدا اساساً زاییده تخیلات بشر است. وجود خدا برای انسانهای اولیه که از قدرتهای طبیعت می‌هراسیدند، قابل فهم است. اما برای ما، که امروزه پدیده‌های جهان را به خوبی می‌شناسیم، دیگر لازم نیست. وجود خدا پای پرسش‌هایی را به میان می‌کشد که هیچ دردی دوا نمی‌کند؛ مثلاً اگر خدا واقعاً هست، چرا در جهان بی‌عدالتی و ستم است. چرا دنیا طوریست که همیشه مرفهان در حال بهره‌کشی از فقیرانند. چرا او از این‌همه فاجعه جلو نمی‌گیرد. اگر هنوز دارند در جهان دین را تبلیغ کرده، گسترش می‌دهند، نه برای این است که دلایل قانع‌کننده‌ای دارد، بلکه برای این است که دین، ابزار قدرت برای کنترل جوامع است. مردم فرمان‌بر و مؤمن، قابل کنترل‌تر از مردم پرسش‌گر هستند. چپاول‌کردن و بهره‌بردن از یک ناراضی، مشکل‌تر از یک راضی است، که هیچ نمی‌پرسد و دستور بالاتری‌ها را می‌پذیرد. دین، افیونی‌ست که باعث می‌شود یک ملت به‌خواب رفته و ستمی که صاحبان قدرت بر آن‌ها روا می‌دارند را نادیده بگیرند. صاحبان قدرتی که همیشه با دین رابطه تنگاتنگ داشته‌اند. دین و قدرت، هر دو نیاز به خدایی دارند که به فرمان‌بران، وعدهٔ پاداش در آینده می‌دهد؛ و از این روست که انکار خدا را گناه نابخشودنی می‌دانند.

در این موقع من به دیراک گوشزد کردم که او دارد دین را با کثافت‌کاری‌های سیاسی اشتباه می‌گیرد. اما او پاسخ داد:

من از اساس با دین مشکل دارم، چرا که آکنده از تناقض است. این همه صحبت از توبه و مشیت الهی و گناه فقط حقیقت را پنهان می‌کند. تسلیم به وجود و فرمان خدا یعنی کمک به حفظ ساختارهای کهنه، در حالیکه زندگی همانند علم است: باید در برابر مشکلات برخاست و برایشان راه حل اندیشید.

در این زمان بود که متوجه شدیم که ولفگانگ پاولی در سکوت مبهمی فرورفته و به دیراک خیره شده. وقتی از او نظرش را در این مورد جویا شدیم، با کمی مکث پاسخ داد:

خب مشخص است که دیراک هم واسه خودش دین و مذهبی دارد؛ و شعارش هم این است: نیست اصلاً خدایی و دیراک رسول اوست.

همه ما، از جمله خود دیراک، زدیم زیر خنده، و بحث داغ آن شب در لابی هتل مان با همین جمله پاولی خاتمه یافت.[۱۷]

سال‌های پایانی و درگذشت

دیراک پس از بازنشستگی از کمبریج در سال ۱۹۶۹، به ایالات متحده نقل مکان کرد. او در سال ۱۹۷۱ به عنوان استاد فیزیک به دانشگاه ایالتی فلوریدا (FSU) در تالاهاسی پیوست. او تحقیقات خود را در آنجا ادامه داد و تا زمان مرگش در ۲۰ اکتبر ۱۹۸۴ در سن ۸۲ سالگی به تدریس مشغول بود. دیراک در گورستان رُزلاون تالاهاسی به خاک سپرده شد.[۱۸]

افتخارات و میراث

پل دیراک یکی از تأثیرگذارترین فیزیک‌دانان قرن بیستم محسوب می‌شود. علاوه بر جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۳۳، او افتخارات متعددی از جمله مدال کاپلی (۱۹۵۲) و نشان مریت (Order of Merit) در سال ۱۹۷۳ دریافت کرد. میراث اصلی او، ادغام نسبیت خاص و مکانیک کوانتومی از طریق معادله‌اش بود که نه تنها الکترون را به درستی توصیف کرد، بلکه دریچه‌ای به سوی دنیای کاملاً جدید پادماده گشود و پایه و اساس الکترودینامیک کوانتومی و نظریه میدان کوانتومی مدرن را بنا نهاد.[۱۹]

منابع

  1. ↑ "Nobel Bio". Nobelprize.org. Retrieved 27 January 2014.
  2. ↑ The extraordinary love affair between British scientist Paul Dirac and a chatterbox divorcee | Mail Online
  3. ↑ The Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Graham Farmelo. Basic Books. 2009. ISBN 978-0-465-01827-7
  4. ↑ O'Connor, J J; Robertson, E F (اکتبر ۲۰۰۳). «Paul Adrien Maurice Dirac». MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
  5. 1 2 Science News. 20 June 1981. pp.394
  6. 1 2 The Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Graham Farmelo. Basic Books. 2009. ISBN 978-0-465-01827-7 pp.355
  7. ↑ O'Connor, J J; Robertson, E F (اکتبر ۲۰۰۳). «Paul Adrien Maurice Dirac». MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
  8. ↑ «DOE Explains...the Dirac Equation». U.S. Department of Energy. ۲۰۲۴. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
  9. ↑ «Paul A.M. Dirac – Biographical». NobelPrize.org. ۱۹۳۳. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
  10. ↑ Crease, Robert P. and Mann Charles C.. The Second Creation: makers of the revolution in twentieth century physics, Macmillan Publishing, 1986, New York, 1996 (revised), Rutgers University Press.
  11. ↑ The Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Graham Farmelo. Basic Books. 2009. ISBN 978-0-465-01827-7 pp.136
  12. ↑ «DOE Explains...the Dirac Equation». U.S. Department of Energy. ۲۰۲۴. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
  13. ↑ O'Connor, J J; Robertson, E F (اکتبر ۲۰۰۳). «Paul Adrien Maurice Dirac». MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
  14. ↑ The Editors of Encyclopaedia Britannica (۱۶ اوت ۲۰۲۴). «Paul Dirac: British physicist». Encyclopædia Britannica. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
  15. ↑ «Paul Dirac». Atomic Heritage Foundation. ۴ اوت ۲۰۱۴. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
  16. ↑ The Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Graham Farmelo. Basic Books. 2009. ISBN 978-0-465-01827-7 pp.388
  17. 1 2 Physics and Philosophy. The Revolution in Modern Science. Werner Heisenberg. Harper Perennial. 2007 ISBN 978-0-06-120919-2 pp.15-17 (Postscript Section)
  18. ↑ «Paul A. M. Dirac». Florida State University, Department of Physics. ۲۰۲۴. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
  19. ↑ The Editors of Encyclopaedia Britannica (۱۶ اوت ۲۰۲۴). «Paul Dirac: British physicist». Encyclopædia Britannica. دریافت‌شده در ۲۳ اکتبر ۲۰۲۵.
در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ پل دیراک موجود است.
This article is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.