پل دیراک

پل دیراک
پل دیراک - ۱۹۳۳
زادهٔ	۸ اوت ۱۹۰۲ بریستول، انگلستان
درگذشت	۲۰ اکتبر ۱۹۸۴ (۸۲ سال) تالاهاسی، ایالات متحده آمریکا
ملیت	بریتانیا
محل تحصیل	دانشگاه بریستول دانشگاه کمبریج
شناخته‌شده برای	معادله دیراک دیراک کام تابع دلتای دیراک آمار فرمی-دیراک دریای دیراک تک‌قطبی مغناطیسی نشان‌گذاری برا-کت ثابت پلانک مسیر همیلتونی همبندی (نظریه گراف) نیروی آبراهام-لورنتز کوانتیزه‌کردن کانونیک فرمول‌بندی انتگرال مسیر الکترودینامیک کوانتومی ذره مجازی
جوایز	جایزه نوبل فیزیک (۱۹۳۳) مدال پادشاهی (۱۹۳۹) مدال کاپلی (۱۹۵۲) مدال ماکس پلانک (۱۹۵۲) همکار انجمن سلطنتی (۱۹۳۰)[۱]
پیشینه علمی
شاخه(ها)	فیزیک (فیزیک نظری)
محل کار	دانشگاه کمبریج دانشگاه میامی (فلوریدا) دانشگاه ایالتی فلوریدا
استاد راهنما	هارتلی اچ فاولر
دانشجویان دکتری	هومی جی. بهابها هریش-چاندرا دنیس ویلیام سیاما فرد هویل جان پولکینگورن

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.^[۸]

بیوگرافی دیراک از او با لقب «صوفی اتم» یاد کرده است.^[۹]

زندگی

پدر پاول دیراک، چارلز 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.

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.^[۱۰][۱۱]

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.

آثار

یادبود دیراک در دانشگاه کمبریج

او در سال ۱۹۲۶ یک فرمول‌بندی عمومی از مکانیک کوانتومی پیش نهاد که در هر دو نظریه‌های مکانیک ماتریسی هایزنبرگ و مکانیک موجی شرودینگر در حالت‌های خاص صادق بود. یکی دیگر از حالت‌های خاص این فرمول‌بندی عمومی، مکانیک کلاسیک بود.

در ۱۹۲۸ دیراک، معادله دیراک را، که به نام او نامیده شده، از قاعده پائولی به دست آورد. این معادله که برخلاف معادله شرودینگر نظریه نسبیت خاص را نادیده نمی‌گیرد، برای توجیه تابع موجی الکترون‌ها در حالت نسبی در نظر گرفته می‌شود. این معادله از این رو، اثر زیمن را در نظریه‌اش توضیح می‌دهد. دیراک برای همین، پوزیترون را پیش‌بینی کرد و نشان داد که اسپین یک اثر نسبیتی است. این ذره برای نخستین بار در سال ۱۹۳۲ مشاهده شد.^[۱۲]

از این گذشته تابع دلتای دیراک و نمایش برا-کت (bra-ket) حالت‌ها در فضای هیلبرت نیز به دیراک برمی‌گردد.

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.^[۱۳] دیراک فقط یکبار در بزرگ‌سالی گریست، و آن زمانی بود که خبر مرگ آلبرت انشتین را دریافت کرد.^[۱۰][۱۱]

سال ۱۹۳۳ دیراک به همراه شرودینگر جایزه نوبل فیزیک را برای معرفی یک مدل اتمی جدید به دست آورد. ۱۹۵۲ نیز، دیراک صاحب مدال ماکس پلانک شد. از این گذشته به افتخار این دانشمند بزرگ، مدال دیراک برای تلاش‌های علمی دیگر دانشمندان، در نظر گرفته شده است. از دیگر مفاهیمی که از نظر اسم یا سابقه، به دیراک مربوط می‌شود می‌توان این‌ها را برشمرد:

• دریای دیراک
• ریسمان دیراک
• آمار فرمی-دیراک
• تک‌قطبی، تک‌قطبی مغناطیسی
• فرمیون دیراک
• اسپینور دیراک
• عملگر دیراک
• تابع دلتای دیراک

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

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^[۱۴] 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:^[۱۵] «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.^[۱۵]

منابع

1. "Nobel Bio". Nobelprize.org. Retrieved 27 January 2014.
2. Werner Heisenberg recollects a friendly conversation among young participants at the 1927 کنفرانس سلوی about Einstein's and Planck's views on religion. Wolfgang Pauli, Heisenberg and Dirac took part in it. Among other things, Dirac said: "I cannot understand why we idle discussing religion. If we are honest — and as scientists honesty is our precise duty — we cannot help but admit that any religion is a pack of false statements, deprived of any real foundation. The very idea of God is a product of human imagination.[...] I do not recognize any religious myth, at least because they contradict one another.[...]" Pauli jokingly said: "Well, I'd say that also our friend Dirac has got a religion and the first commandment of this religion is: God does not exist and Paul Dirac is his prophet." Physics and Beyond: Encounters and Conversations. New York: Harper & Row. 1972. ISBN 0-06-131622-9.
3. "... I [Pauling] am not, however, militant in my atheism. The great English theoretical physicist Paul Dirac is a militant atheist. I suppose he is interested in arguing about the existence of God. I am not. It was once quipped that there is no God and Dirac is his prophet." Linus Pauling & Daisaku Ikeda (1992). A Lifeling Quest for Peace: A Dialogue. Jones & Bartlett. p. 22. ISBN 0-86720-277-7.
4. Helge Kragh (1990). Dirac: A Scientific Biography. Cambridge University Press. pp. 256–257. ISBN 978-0-521-38089-8.
5. Sara Lippincott (August 30, 2009). "The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom' by Graham Farmelo". Los Angeles Times. Retrieved 9 June 2012. Dirac was contemptuous of philosophy and, as many scientists do, professed atheism. But it was a narrow sort, mainly dismissive of religious orthodoxy. In notes he wrote in 1933, he embraces another creed: "[T]his article of faith is that the human race will continue to live for ever and will develop and progress without limit . . . Living is worthwhile if one can contribute in some small way to this endless chain of progress."
6. Helen Brown (23 Jan 2009). "The Strangest Man: the Hidden Life of Paul Dirac by Graham Farmelo". The Telegraph. Retrieved 9 June 2012. Dirac’s story ends with a whimper. As a young man he had joked that physicists were all washed up by 30 and as he aged his powers waned. The Cambridge physics department took away his parking space and an outraged Manci insisted he take up a fellowship at Florida State University. He died in 1984, aged 82. An atheist, he was buried under a gravestone chosen by Manci. It read “because God said it should be so”.
7. H. B. G. Casimir (2010). Haphazard Reality: Half a Century of Science. Amsterdam University Press. p. 151. ISBN 9789089642004. Kramers was certainly not a dogmatic atheist like, for instance, Dirac in his younger years, whose attitude was summed up by Pauli in one famous sentence: "Our friend Dirac has a religion; and the main tenet of that religion is: 'There is no God and Dirac was his prophet.
8. The extraordinary love affair between British scientist Paul Dirac and a chatterbox divorcee | Mail Online
9. The Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Graham Farmelo. Basic Books. 2009. ISBN 978-0-465-01827-7
10. Science News. 20 June 1981. pp.394
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.355
12. 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.
13. 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
14. 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
15. Physics and Philosophy. The Revolution in Modern Science. Werner Heisenberg. Harper Perennial. 2007 ISBN 978-0-06-120919-2 pp.15-17 (Postscript Section)