Paul Dirac

Paul Dirac 1933

Paul Adrien Maurice Dirac (syntynyt  elokuu 8, 1902 in Bristol , †  Lokakuu 20, 1984 in Tallahassee ) oli brittiläinen fyysikko .

Dirac oli kvanttimekaniikan perustaja . Vuonna 1933 hänelle myönnettiin fysiikan Nobel-palkinto . Yksi hänen tärkeimmistä löytöistään on kuvattu Dirac-yhtälössä 1928, jossa Einsteinin erityinen suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka saatettiin koota ensimmäistä kertaa. Hän loi myös perustan antimateriaalin myöhemmälle havaitsemiselle .

Elämä

Dirac syntyi Bristolissa , Gloucestershiressä , Englannissa . Hänen isänsä Charles Dirac oli sveitsiläinen, jonka juuret olivat Valaisissa ranskankielisessä Saint-Mauricessa ; hän opetti ranskaa Diracin koulussa Bristolissa. Hänen äitinsä Florence Holten oli Cornishin merimiehen tytär . Hänen lapsuutensa oli onneton isänsä tiukan ja autoritaarisen käyttäytymisen seurauksena - veljensä Felix teki itsemurhan maaliskuussa 1925.

Dirac opiskeli ensin sähkötekniikkaa Bristolissa vuonna 1921 , sitten siirtyi matematiikkaan ja sai stipendin Cambridgen yliopistoon vuonna 1923 , jossa hän opiskeli Ralph Howard Fowlerin luona . Vuonna 1926 hän suoritti opintonsa väitöskirjalla kvanttimekaniikasta .

Paul Dirac vaimonsa Margitin
kanssa Kööpenhaminassa heinäkuussa 1963

Vuodesta 1932-1969 Dirac oli professori Lucasische puheenjohtaja Matematiikka klo Cambridgen yliopistossa . Vuonna 1934 hän oli vieraileva professori vastaperustetussa Institute for Advanced Study -opistossa (Princetonissa, New Jerseyssä, mutta erillään yliopistosta). Vuonna 1937 hän meni naimisiin Margitin (1904–2002), fyysikko Eugene Wignerin sisaren kanssa . Matemaatikko Gabriel Andrew Dirac vaimonsa ensimmäisestä avioliitosta oli hänen poikansa. Aikana toisen maailmansodan Dirac työskennellyt kaasusentrifugeissa uraanin rikastamiseen. Vuodesta 1970 hän toimi Florida State University in Tallahassee , Florida.

Dirac oli luonteeltaan varattu. Hänellä ei ollut haittaa olla hiljaa seurassa ja antaa vain hyvin harvinaisia ​​vastauksia kysymyksiin, sitoutuneena tiukkaan rakkauteen totuuteen, josta lukemattomia anekdootteja oli laajalle levinnyt.

Dirac oli uskollinen ateisti . Kun Wolfgang Pauli kysyi mielipidettä Diracin näkemyksistä, hän viittasi islamilaiseen uskontunnustukseen:

"Jos ymmärrän Diracin oikein, hän tarkoittaa seuraavaa: Ei ole Jumalaa ja Dirac on hänen profeettansa."

Palvelut

Väitöskirjassaan vuonna 1925, Paul Dirac löysi klassinen vastaa uuden kvanttimekaniikan kommutaattoreita alkaen Heisenberg , syntynyt ja Jordania muodossa on Poisson sulkeissa klassisen mekaniikan. Vuonna 1926 hän kehitti abstraktin version kvanttimekaniikasta ("transformaatioteoria"), joka sisälsi Heisenbergin matriisimekaniikan ja Schrödingerin aaltomekaniikan erityistapauksina. Siten hän pystyi osoittamaan molempien teorioiden vastaavuuden Schrödingeristä riippumatta. Klassisen mekaniikan tuloksena hänen teoriansa on kvanttimekaniikan erityistapaus. Dirac esitteli myös vuorovaikutuskuvan , jota käytetään laskemaan Schrödinger- ja Heisenberg-kuvien välinen kehitys ajan kuluessa.

Paul Dirac taululle

Vuonna 1928, joka perustuu työhön Wolfgang Pauli periaatteella syrjäytymisen hän perusti Diracin yhtälö nimetty hänen, joka on relativistinen ensimmäisen kertaluvun aaltoyhtälön varten kuvauksen elektronin perustuvan on erityistä Suhteellisuusteoria . Dirac löysi sen lähtemällä Charles Galton Darwinin 2. asteen relativistisesta aaltoyhtälöstä ( Klein-Gordon-yhtälön jatkokehitys ) ja "leikkimällä yhtälöillä", toisin sanoen, hän etsi lähestymistapaa vastaavalle yhtälölle 1. Järjestys, joka saatiin vain ottamalla käyttöön spinorit ja Dirac-matriisit ja jonka "neliö" johtaa jälleen relativistiseen aaltoyhtälöön. Hän toimitti z. B. teoreettinen selitys epänormaalille Zeeman-vaikutukselle ja hienorakenteelle atomispektroskopiassa ja selitti spin , joka tunnettiin aiemmin kvanttimekaniikassa perustavanlaatuisena mutta ymmärtämättömänä ilmiönä, sen luonnollisena seurauksena sen relativistisen aaltoyhtälön avulla.

Hänen yhtälönsä avulla Dirac pystyi myös muotoilemaan reikäteorian ja ennustamaan positronin , elektronin vastapartikkelin olemassaolon (mutta aluksi hän poisti uuden hiukkasen julkisesta postulaatiosta ja tunnisti elektronin negatiivisen antihiukkasen protonin kanssa). Positroneja jälkeen havaittiin 1932 mukaan Carl David Anderson uutena hiukkanen kosmiset säteet . Kun Dirac kuva on Kvanttikenttäteoria alipaine muodostuu, analogisesti kiinteän olomuodon fysiikan, on Dirac järven täytetty sen Fermi raja elektroneja. Parinmuodostus tyhjiössä on elektronin viritys tältä Dirac-mereltä Fermin rajan yli - Dirac-meressä jäljellä oleva "reikä" on positroni.

Hänen 1930-luvulla julkaistun kirjansa Kvanttimekaniikan periaatteet (German Principles of Quantum Mechanics , 1930) pioneeri oli lineaaristen operaattoreiden käyttö Heisenbergin ja Schrödingerin teorioiden yleistyksenä ("transformaatioteoria"). Sen kanssa käytettiin funktionaalista delta-arvoa (erityinen jakauma , jota kutsutaan myös Dirac-funktioksi tai delta-funktioksi) ja Bra-Ket-merkintää , joissa järjestelmän Hilbert-avaruudessa oleva tilavektori nimetään (esim. Alkutila) ja vektori joka on sille kaksinkertainen (esim. B. lopputila fyysisen prosessin kuvauksessa). Edellä mainittu oppikirja on pysynyt vakioteoksena tähän päivään saakka ja se oli niin täydellinen Diracin silmissä, että hän vain luki siitä luennoissaan.

Dirac loi aikavälin bosoni tunnustuksena Satyendra Bose osuus on kvanttistatistiikkaa . Hän löysi fermionien tilastot ( Fermi-Dirac-tilastot ) riippumatta Enrico Fermistä , mutta tunnusti Fermin prioriteetin.

Vuonna 1931 hän postitoi ensimmäisenä magneettisen monopolin eli hiukkasen, jolla on magneettinen varaus, samanlainen kuin sähkövaraus z. B. elektroni. Tällaisen hiukkasen olemassaolo, jota ei ole vielä havaittu, selittäisi sähkövarauksen kvantisoinnin. Viime kädessä tämä perustuu topologisiin ideoihin, jotka esiintyvät täällä ensimmäistä kertaa kvanttimekaniikassa.

Dirac yrittää " suuren määrän hypoteesissaan " - uskottavammin kuin Eddingtonin samanlaiset yritykset - antaa yhteyden perusvakioiden koon ja maailmankaikkeuden nykyisen laajenemisen välille. Tämä synnyttää spekulaatioita luonnollisten vakioiden ajallisesta vaihtelusta, joita on kokeiltu tähän päivään asti. Diracin suuri kilpailija kvanttimekaanisten formalismien alalla, Pascual Jordan , otti nämä ajatukset käyttöön omassa gravitaatioteoriassaan muuttuvalla painovoimavakiona.

Tutkimuksessaan klassisesta elektronien säteilyn teoriasta vuodelta 1938 paitsi "pakenevat ratkaisut", myös ideoita uudelleensovittamiseksi syntyivät ensimmäistä kertaa. Erilaisten ilmaisujen esiintyminen tavallisessa kvanttielektrodynamiikan renormalisointiteoriassa, jotka sitten saatetaan katoamaan määritelmän "paljas" varaus ja massa, hän hylkäsi koko elämänsä.

Paul Dirac, Wolfgang Pauli ja Rudolf Peierls , 1953 Birminghamissa

Dirac on myös keksijä monille muille teoreettisen fysiikan formalismeille. Hän esitti esimerkiksi alkuperäisen ajatuksen polkuintegraaleista , joita vaihtoehtoisena lähestymistapana kvanttimekaniikkaan vain "otti vakavasti" ja laajensi Richard Feynman . Vuonna 1949 tehdyssä teoksessa hän keksi kvanttikenttäteorian "valokartion kvantisoinnin" (valorintaman formalismi), jota käytetään laajalti korkean energian fysiikassa. 1950-luvulla Dirac yritti sitten tulkita Dirac- järveä, jonka hän väitti universaaliksi eetteriksi .

Hän tutki myös yleensä Hamiltonin järjestelmiä "rajoitteilla" etenkin löytääkseen lähestymistavan painovoiman kvantisointiin. Tämä työ sisällytettiin myöhemmin BRST- formulaatioon. Hänen tutkimuksensa kvanttikenttäteorian laajennetuista järjestelmistä vuonna 1962 on myöhempien vuosien p-brane- ja laukkumallien edeltäjä.

Kunnianosoitukset

Paul Diracin ja hänen vaimonsa Margitin hautapaikka Roselawnin hautausmaalla , Tallahasseessa , Floridassa
Vihreän liuskekiven muistolaatta Westminster Abbeyssa

Vuonna 1933 Dirac ja Erwin Schrödinger sai Nobelin fysiikan ”varten löydettiin uusi, käyttökelpoinen muoto atomiteoria ”. Vuonna 1930 hänet valittiin jäseneksi (" Fellow ") kuninkaallisessa seurassa , joka antoi hänelle kuninkaallisen mitalin vuonna 1939 ja Copleyn mitalin vuonna 1952 . Hänet valittiin Neuvostoliiton tiedeakatemiaan vuonna 1931, Amerikan filosofiseen seuraan vuonna 1938 , Edinburghin kuninkaalliseen seuraan vuonna 1946 , Kansalliseen tiedeakatemiaan vuonna 1949 ja Yhdysvaltain taide- ja tiedeakatemiaan vuonna 1950 . Vuonna 1952 hänelle myönnettiin Max Planckin mitali . Vuonna 1958 hänet hyväksyttiin Accademia Nazionale dei Linceiin Roomassa; samana vuonna hänet valittiin myös Leopoldinan jäseneksi . Vuonna 1963 hänestä tuli Académie des sciencesin jäsen ( Associé étranger ) . Ison-Britannian kruunu myönsi hänelle myös kunniamerkin .

Hänen kunniakseen Dirac-mitali (ICTP) myönnetään tutkijoille erinomaisista saavutuksista sekä Dirac-mitali (UNSW) ja Dirac-mitali (IOP) . Asteroidi on nimetty myös Paul Diracin mukaan .

Hänet on haudattu Tallahasseessa, mutta marraskuusta 1995 lähtien häntä muistetaan kivi Westminsterin luostarin lattiassa lähellä Newtonin hautaa, jolle Dirac-yhtälö on kaiverrettu. Westminsterin luostarin dekaani Michael Mayne oli pitkään vastustanut tätä, koska Dirac oli tunnustettu ateisti.

Katso myös

Toimii

  • Kvanttimekaniikan periaatteet , Oxford: Oxford University Press, 1958, ISBN 0-19-852011-5 (ensimmäinen 1930, 3. painoksesta 1947 bra-ket notation, 4. painos 1957)
  • Luentoja kvanttimekaniikasta 1966
  • Yleinen suhteellisuusteoria , Princeton: Maamerkit fysiikassa, 1996, ISBN 0-691-01146-X (ensimmäinen 1975)
  • Fysiikan ohjeet , 1978 (Luennot Australia 1975)
  • Dalitz (Toim.) PAMDiracin (1924–1938) kootut teokset , Cambridge 1996

Joitakin esseitä:

  • Proceedings Royal Society , osa 109, 1925, s.642 (yhteys klassisen Poissonin kannattimen ja kvanttimekaanisen kommutaattorin välillä)
  • Kvanttidynamiikan fyysinen tulkinta , Proceedings of the Royal Society , osa 113, 1927, s.621 (transformaatioteoria, sen yleinen kvanttimekaniikan muotoilu)
  • Kvanttimekaniikan teoriasta , Proceedings of the Royal Society, osa 112, 1926, 661 (Fermi-Diracin ja Bosen tilastot)
  • Kvanttiteoria säteilyn emissiosta ja absorptiosta (toinen kvantisointi, kvanttikenttäteorian perusteet)
  • Kvanttiteoria elektronista (PDF) Proceedings tai Royal Society Nide 117, 1928, s.610-624, Nide 118, s.351 (Dirac-yhtälö, spin)
  • Elektronien ja positronien teoria , Proceedings of the Royal Society, osa 126, 1930, 360 (reikäteoria)
  • Kvantitoidut sähkömagneettisen kentän singulariteetit ( Memento 19. helmikuuta 2008 Internet-arkistossa ), Proc. Roy. Soc. Osa 133, 1931, s. 60 (magneettinen monopoli, ennustuspositroni)
  • Proceedings Cambridge Philosophical Society, osa 35, 1939, s.416 (ensimmäistä kertaa bra-ket-merkinnät)
  • Proceedings Cambridge Philosophical Society, nide 25, 1929, s. 62 (tiheysmatriisi, vähemmän abstrakti kuin John von Neumannin )

kirjallisuus

  • Richard Dalitz , Rudolf Peierls : Paul Adrien Maurice Dirac, 8. elokuuta 1902–20.10.1984 . Teoksessa: Biografiset muistelmat Fellows of the Royal Society of London 32. 1986, s.137-185
  • Helge Kragh : Dirac . Cambridge University Press, Cambridge 1990, ISBN 0-521-38089-8
  • Abraham Pais , Peter Goddard : Paul Dirac: mies ja hänen työnsä . Cambridge University Press, Cambridge 2005, ISBN 0-521-01953-2 .
  • Abdus Salam , Eugene Wigner (Toim.): Kvanttiteorian näkökohdat . Cambridge University Press, Cambridge 1972, ISBN 0-521-08600-0 . (mukaan lukien: Eden, John Polkinghorne : Dirac Cambridgessa . Van Vleck : Matkustaa Diracin kanssa Kalliovuorilla . Jagdish Mehra Teoreettisen fysiikan kulta-aika: Diracin tieteellinen työ vuosina 1924–1933 )
  • John Gerald Taylor: Kunnianosoitus Paul Diracille . Hilger, Bristol 1987, ISBN 0-85274-480-3 .
  • Graham Farmelo : Oudoin ihminen: Paul Diracin piilotettu elämä, Quantum Genius. Faber ja Faber, Lontoo 2009, ISBN 978-0-571-22278-0 (hän sai fysiikan instituutin Kelvin-mitalin vuonna 2012 erityisesti Dirac-elämäkerrastaan )
  • Howard Baer, ​​Alexander Belyaev (toimittajat): Dirac Centennial Symposium -julkaisut. Floridan yliopisto, Tallahassee 6-7 Joulukuu 2002 , World Scientific 2003 (mukaan lukien Monica Dirac isästä)

nettilinkit

Commons : Paul Dirac  - kokoelma kuvia, videoita ja äänitiedostoja
Wikiquote: Paul Dirac  - Lainaukset

Fontit

Video

Yksittäiset todisteet

  1. ↑ Graham Farmelo: Oudoin ihminen - kvantti- nero Paul Diracin piilotettu elämä . 2. painos. Springer, Heidelberg 2009, ISBN 978-3-662-56578-0 , s. 79 , doi : 10.1007 / 978-3-662-56579-7 (englanti: The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Quantum Genius . Kääntäjä Reimara Rössler).
  2. ^ PAM Dirac: Elektronin kvanttiteoria . Julkaisussa: Proceedings or the Royal Society , osa 117, 1928, s. 610, osa 118, s.351
  3. ↑ Dirac. Julkaisussa: Proc. Roy. Soc. , A, 126, 1929, s. 360. Nature , osa 126, 1930, s. 605. Dirac sanoi myöhemmin, että tuolloin yleisesti oletettiin, että elektroni ja protoni olivat ainoat alkeishiukkaset. Robert Oppenheimer , Igor Tamm ja Hermann Weyl kritisoivat tunnistamista jo vuonna 1930, ja Dirac myös kääntyi siitä pois vuonna 1931 ja lähetti uuden hiukkasen (Proc. Roy. Soc. A 133, 1931, s. 60). Nimi Positron ilmestyi ensimmäisen kerran vuonna 1933 Carl Andersonin teoksessa (Physical Review, osa 43, s.491). Abraham Pais Paul Dirac. Hänen elämänsä ja työnsä näkökohdat , s. 15f, julkaisussa Pais et al. Paul Dirac , Cambridge University Press 1998
  4. ^ Proceedings or the Royal Society , A, osa 133, s. 60. Physical Review , osa 74, 1948, s.817
  5. ↑ Nature , osa 139, 1937, s.323
  6. ↑ Proceedings Roal Society , osa 167, 1938, s.148
  7. ↑ Physical Journal of the Soviet Union , 3. osa, 1933, s.64
  8. ^ Katsauksia modernista fysiikasta
  9. ↑ PAM Dirac: Onko olemassa eetteriä? Julkaisussa: Nature , osa 168, 1951, s. 906-907.
  10. ^ PAM Dirac: Eetterin sijainti fysiikassa . Julkaisussa: Naturwissenschaftliche Rundschau , 6, 1953, s.441–446
  11. ^ PAM Dirac: Kvanttimekaniikka ja eetteri . Julkaisussa: The Scientific Monthly , 78, 1954, s. 142-146
  12. ^ Proceedings Royal Society , A, osa 268, s.57
  13. ↑ 5997 Dirac (1983 TH9) JPL Small-Body Database Browser; 5997 Dirac en.wikipedia (Haettu 11. toukokuuta 2010)
  14. ↑ Westminster Abbey, Dirac
  15. ^ Diracin biografi Graham Farmelon blogi
henkilökohtaiset tiedot
SUKUNIMI Dirac, Paul
VAIHTOEHTOISET NIMET Dirac, Paul Adrien Maurice (koko nimi)
LYHYT KUVAUS Brittiläinen fyysikko, Nobelin palkinnon voittaja ja kvanttifysiikan perustaja
SYNTYMÄAIKA 8. elokuuta 1902
SYNTYMÄPAIKKA Bristol
KUOLINPÄIVÄMÄÄRÄ 20. lokakuuta 1984
KUOLEMAN PAIKKA Tallahassee , Florida, USA