Dirac Denkleminin Mucidi Paul Dirac Kimdir?

Paul Adrien Maurice Dirac, çalışmaları kuantum mekaniğinin ve kuantum elektrodinamiğinin gelişiminde temel olan yirminci yüzyılın seçkin bir teorik fizikçisiydi.

Blog Del Instituto De Matemáticas De La Universidad De Sevilla

Atom teorisine yaptığı katkılardan dolayı 1933'te Erwin Schrödinger'le birlikte Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü; Dirac'ın antimaddenin varlığına ilişkin öngörüsü deneysel olarak kanıtlanmıştı. Hayatının çoğunu teorik bilimle ilgilenerek geçirmesine rağmen, serüvenin başlangıcında elektrik mühendisliği alanında lisans diplomasını alarak daha pratik bir kariyer peşinde koşmayı amaçlamıştı.

Dirac, 8 Ağustos 1902'de İngiltere'nin Bristol şehrinde doğdu ancak doğumunda İsviçreli olarak kaydedilmişti çünkü babası Charles Adrien Ladislas Dirac, bir İsviçre göçmeniydi. Ancak annesi Florence Hannah Holten İngiliz'di ve Dirac da 1919'da İngiliz vatandaşlığını kazanacaktı. Dirac'ın iki kardeşi vardı ve gençliğinde, babasının Fransızca öğrettiği okul olan Merchant Venturer Teknik Koleji'nde okudu. Dirac matematik ve fen bilimlerinde başarılıydı, ancak görünüşe göre babası onun Fransızcada da başarılı olmasını istiyordu, Dirac hayatının ilerleyen dönemlerinde o dilde konuşmadığı sürece babasının ona yanıt vermediğini bildirmişti. Dirac'ın genel olarak yalnızlıktan hoşlanan, az konuşan bir adam haline gelmesinin nedeninin babasının bu alışkanlığı olduğu sıklıkla söylenir.

Dirac, 16 yaşındayken lisans kariyerine Bristol Üniversitesi'nde başladı. Üç yıl sonra mezun olduktan sonra elektrik mühendisi olarak iş bulamadı; bu, Büyük Britanya'nın Birinci Dünya Savaşı'ndan sonra yaşadığı ekonomik bunalım göz önüne alındığında anlaşılabilir bir sorundu. Sonunda, matematik bölümünde iki yıl boyunca burslu olarak eğitim görmesine olanak tanıyan Bristol'da kalmaya karar verdi. Bu süre zarfında Dirac gerçek mesleğini keşfetmiş gibi görünüyordu; bursu bittiğinde elektrik mühendisliği alanında iş aramak yerine Cambridge'deki St. John's College'ın matematik bölümünde araştırma görevlisi olmak için başvurdu. Bu pozisyon kendisine verildi ve burada çalışmalarını atom teorisine uygulanan matematik üzerine odakladı.

Öğrenciyken Albert Einstein'ın teorilerine zaten ilgi duyan Dirac, Cambridge'de Niels Bohr, Max Born, Werner Heisenberg, Arnold Summerfeld gibi bazı büyük teorik beyinlerin çalışmalarını aşina oldu. Dirac, fizik alanındaki ilk dikkate değer katkılarını doktora derecesini almadan önce yapmış olsa da, doktorasını 1926 yılında aldı. Dirac'ın doktora araştırma danışmanı Ralph Fowler, 1925'te Heisenberg tarafından yazılan bir makalenin ön baskı kopyasını aldı ve Dirac'a bunu dikkatle incelemesini tavsiye etti. Bunu yaparken, yeni bir tür kuantum mekaniği üzerinde çalışan Heisenberg tarafından geliştirilen bir denklem Dirac'ın ilgisini çekti ve daha sonra bu denklemin formunun, klasik mekanikte kullanılan bir işlem olan Poisson Dağılımına benzer olduğunu fark etti. Dirac bunu, kuantum ve klasik fiziğin doğrudan bir bağı olarak yorumladı ve bu keşif, onun en genel ve mantıklı formülasyonu geliştirmesine yardımcı oldu ve bu keşif, genelliği ve mantığı bakımından diğer tüm mekaniği geride bırakan bir kuantum mekaniği formülasyonu geliştirmesine yardımcı oldu. Dirac'ın genelleştirilmiş kuantum mekaniği hemen onu, alanında çalışan diğer ünlü fizikçilerle aynı düzeye koydu, ancak o sadece yirmili yaşlarının ortalarındaydı ve henüz doktorasını almamıştı. Daha da önemlisi, formülasyon onun diğer bazı önemli teorik ilerlemeler kaydetmesine olanak sağladı.

Dirac, kuantum mekaniğini James Clerk Maxwell'in elektromanyetizma teorisine uygulayarak kuantum alan teorisinin temelini oluşturdu . Ayrıca, kuantum mekaniği versiyonunu kullanarak dönüşüm teorisini geliştirdi. Bu, sadece Heisenberg ve Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger tarafından önerilen kuantum mekaniğinin karşıt görüşlerini birleştirmekle kalmadı, aynı zamanda başka olası kuantum mekaniği versiyonlarının da mümkün olduğunu ortaya koydu. Kuantum mekaniğinin daha önce mümkün olandan çok daha derin bir şekilde anlaşılmasını sağlayan bu önemli başarı, yalnızca matematiğin kullanılmasıyla sağlandı. Teoriyi 1930'da yayınlanan ufuk açıcı metni Kuantum Mekaniğinin İlkeleri'nde sunduğunda bile , açıklamasında görsel benzetmeler veya zihinsel resimler sunmadı çünkü bunu yapmanın "ilgisiz durumlara yol açacağına" inanıyordu. Aslında bu felsefe Dirac'a çok iyi hizmet etmiş gibi görünüyor; çünkü 1927'de yalnızca matematiksel argümanları kullanarak yeni atom altı parçacıkların varlığını başarıyla öngördü. Ancak yeni parçacıkların teorik çıkarımı, başka bir dönüm noktası niteliğindeki girişimin yalnızca bir yan ürünüydü.

Kuantum mekaniğinin Einstein'ın özel görelilik teorisini dikkate alması gerektiğine inanan ve bu konuda diğer fizikçilerin elde ettiği sonuçlardan memnun olmayan Dirac, Schrödinger'in dalga denklemi gibi göreceli etkileri yok saymayacak bir kuantum parçacığının hareketi için bir denklem geliştirmeye karar verdi.. Dirac başlangıç ​​noktası olarak yalnızca elektron, onun yükü ve kütlesi hakkında bilinen en temel bilgileri kullandı. Bu basit başlangıçtan itibaren, özel göreliliğin ve kuantum mekaniğinin tüm gerekliliklerini karşılayan tek bir elektron için matematiksel bir dalga denklemine ulaştı ve elektronun, spini ve manyetik yükü de dahil olmak üzere özelliklerini inanılmaz bir hassasiyetle tahmin edebildi. Dirac'ın bu alandaki çalışmalarının önemi, 1933 yılında Schrödinger ile birlikte fizik ödülüne layık görüldüğünde Nobel Vakfı tarafından kabul edildi. Bu onuru aldığında, Dirac'ın kendi denklemine dayanarak yaptığı, elektronun pozitif bir karşılığının var olduğuna dair başlangıçta tartışmalı bir tahmin deneysel olarak doğrulanmıştı.

Dirac, kendi matematiksel denklemlerinin analizinde elektronların pozitif ya da negatif kinetik enerjiye sahip olabileceğini buldu. Bunun ancak elektronla aynı kütleye ve yüke sahip, ancak negatif yerine pozitif olan tanımlanamayan bir parçacığın mevcut olması durumunda mümkün olabileceği sonucuna vardı. Hiç kimsenin kanıtını görmediği bir şeyin var olduğunu öne sürmek her zaman riskli bir girişim olmuştur ve Dirac, diğerlerinin bunu onun çalışmasındaki bir hatanın işareti olarak görmesi durumunu düşünerek, ilk başta matematiksel argümanlarının onu götürdüğü sonucu çıkarmakta tereddüt etti. Korkusu, Dirac'ın dostça ilişkiler içinde olduğu Heisenberg'in, Heisenberg'in anti-elektron (veya şimdi adı verilen pozitron) kavramlarıyla tanıştıktan sonra Wolfgang Pauli'ye yazdığı bir mektupta belirtildiği gibi, oldukça yerinde görünüyordu. Heisenberg, "Modern fiziğin en üzücü bölümü Dirac teorisidir ve öyle de kalacaktır." diye yazmıştı. Muhtemelen Heisenberg, Dirac'ın teorik olarak öngördüğü antimadde parçacığını Carl Anderson'ın 1932'de deneysel olarak gözlemlemesinden kısa bir süre sonra bu konudaki fikrini değiştirdi. Yıllar sonra, Dirac'ın çalışmasının genişletilmesiyle tahmin edilebilecek anti-proton ve anti-nötronun da var olduğu kanıtlandı.

Dirac, doktorasını aldıktan sonra iki yıl boyunca seyahat etti ve ardından 1928'de burslu olarak seçildiği St. John's College'a döndü. Birkaç yıl sonra, 1932'de Cambridge'de Lucasian Matematik Profesörü oldu. 1934 ve 1935'te Amerika Birleşik Devletleri'ne yaptığı uzun bir gezi sırasında fizikçi Eugene Wigner'in kız kardeşi Margit Wigner ile tanıştı. Onunla 1937'de evlendi ve çift, Dirac'ın Cambridge'den emekli olduğu 1969 yılına kadar İngiltere'ye yaşadı. Daha sonra Amerika Birleşik Devletleri'ne taşındılar ve burada Dirac, Florida Eyalet Üniversitesi'ne fahri profesör olarak atanmadan önce Miami Üniversitesi Teorik Araştırmalar Merkezi'nde kısa bir süre çalıştı. Uzun bir hastalığın ardından 20 Ekim 1984'te Tallahassee'de öldü.

Dirac'ın en ünlü çalışmalarının çoğu hayatının ilk yıllarında tamamlanmış olsa da, ölümünden kısa bir süre öncesine kadar teorik fizikte aktif olarak çalıştı. Özellikle son yıllarında, belirli büyük sayısal sabitler arasındaki olası ilişkilere ve bunların kozmolojik önemine ilgi duydu. Daha açık bir ifadeyle, Dirac'ın büyük sayılar hipotezine göre, bu özel sayılar sadece sabitler olarak düşünülür, ancak aslında evrenin yaşının artmasıyla giderek değişmektedir. Kozmolojiye olan bu ilgi, evrenin farklı görüşlerini birleştirmekte önemli bir rol oynayan bir adam için uygun görünüyor.

Dirac, fiziğin hangi yönüne odaklanırsa odaklansın, "Fiziksel yasaların matematiksel güzelliğe sahip olması gerektiği" inancı tarafından yönlendirilmiş görünüyor. endi eserinin güzelliği birçok kişi tarafından fark edildi ve taşa oyulmuş Westminster Abbey'de görülebilir.

Atlas Obscura