Paul Dirac
Van Wikipedia
Paul Adrien Maurice Dirac, (8 augustus 1902 - 20 oktober 1984) was een Brits theoretisch natuurkundige en een van de pioniers van de kwantummechanica.
Inhoud |
[bewerk] Biografie
Paul Dirac is geboren in de Engelse stad Bristol. Zijn vader, Charles Adrien Ladislav Dirac, was een immigrant van het kanton Wallis in Zwitserland die Franse lessen gaf om zijn brood te verdienen. Zijn moeder, Florence Hannah Holten, kwam oorspronkelijk uit Cornwall en was de dochter van een zeeman. Paul had een oudere broer en een jongere zus. Zijn vroege familieleven lijkt redelijk ongelukkig te zijn geweest door de ongewoon strenge en autoritaire natuur van zijn vader, maar hij heeft zijn gevoelens hierover nooit openbaar geuit. Hij lliep school aan de Bishop Primary School en later aan de Merchant Venturers Technical College. Deze laatste was verbonden met de Universiteit van Bristol en legde de nadruk op wetenschappelijke vakken en moderne talen (een ongewone regeling in een tijd waarin het secundaire onderwijs in het Verenigd Koninkrijk grotendeels was gewijd aan de klassieken, en Dirac zou hier later veel dankbaarheid voor tonen).
Hij studeerde elektrotechniek aan de Universiteit van Bristol en studeerde af in 1921. Na enige tijd als ingenieur te hebben gewerkt, besloot hij dat zijn roeping lag bij wiskundige wetenschappen. Hij haalde zijn diploma in de wiskunde in Bristol in 1923 en kreeg toelating om onderzoek te doen aan het St. John's College te Cambridge, waar hij voor het overgrote deel van zijn carrière zou blijven. Aan de Universiteit van Cambridge kreeg hij interesse voor de algemene relativiteitstheorie en in de kwantummechanica en hij werkte daarin onder het toezicht van Ralph Fowler.
In 1926 ontwikkelde hij een versie van de kwantummechanica die het werk van Werner Heisenberg over de matrixmechanica en dat van Erwin Schrödinger over de golfmechanica met elkaar verenigde in een enkel mathematisch formalisme dat observabelen verbindt met operatoren die werken op vectoren in een oneindigdimensionale Hilbertruimte, die de toestand van een fysisch systeem beschrijven. Hiervoor kreeg hij de titel Ph.D. (doctor) van Cambridge.
In 1928 leidde hij de Diracvergelijking af, gebaseerd op het werk van Wolfgang Pauli over niet-relativistische spinsystemen. Deze relativistische vergelijking beschrijft het elektron. Dit werk leidde tot Diracs voorspelling van het bestaan van het positron, het antideeltje van het elektron, dat hij interpreteerde als een gat in wat uiteindelijk de "Diraczee" zou worden genoemd (dit is de oneindig diepe zee van elektronen met negatieve energie die het universum zou vullen en die ervoor zou zorgen dat de elektronen met positieve energie niet al hun energie zouden uitstralen, oneindig negatieve energie zouden krijgen en zo het einde van het universum zouden inluiden). Het positron werd in 1932 waargenomen door Carl Anderson. Dirac droeg ook bij tot de natuurkunde door zijn uitleg van de oorsprong van de kwantumspin in het relativistische karakter van de wereld.
Diracs Principles of Quantum Mechanics (gepubliceerd in 1930) werd een van de standaard handboeken en wordt vandaag de dag nog steeds gebruikt. Hij introduceerde de bra-ket-notatie, waarin |ψ>, een ket, een vector in de gewone Hilbertruimte representeert, en <ψ|, een bra, de duale hiervan is. <ψ|ψ> (de braket) staat dan voor het inwendig product. Dirac introduceerde ook de Diracdelta, Dirac-delta-distributie of Dirac-delta-functie.
In 1931 bewees Dirac dat het bestaan van een enkele magnetische monopool in het universum zou volstaan om de kwantisatie van de elektrische lading te verklaren. Dit voorstel kreeg veel aandacht maar tot nu toe is er geen enkel bewijs voor het bestaan van magnetische monopolen.
Paul Dirac deelde een Nobelprijs natuurkunde in 1933 met Erwin Schrödinger "voor de ontdekking van een nieuwe productieve vorm van atoomtheorie". Dirac was een Lucasiaans Professor in wiskunde van Cambridge van 1932 tot 1969. De Diracprijs wordt uitgereikt te zijner ere. Ook werd een constante naar hem vernoemd; de constante van Dirac (ħ - gedefinieerd als h/2π, met h de constante van Planck). Deze constante is een belangrijk hulpmiddel in de kwantummechanica.
Dirac bracht zijn laatste jaren door aan de Florida State University (FSU) in Tallahassee te Florida. De Dirac-Hellman Award was aan het FSU gegeven door Dr. Bruce Hellman (Diracs laatste Ph.D.-student) in 1977 om het fantastische werk in de theoretische natuurkunde van de onderzoekers aldaar te belonen. Dirac stierf in Tallahassee, waar hij is begraven. Om hem te eren werd een plaat opgericht in de Westminster Abbey te Londen.
Hij trouwde met Margit Wigner, een zus van Eugene Wigner, in 1937.
[bewerk] Overtuigingen
Dirac was een overtuigd atheïst. Na over Diracs overtuiging te zijn gevraagd, antwoordde Wolfgang Pauli: "Als ik Dirac goed begrijp, bedoelt hij dit: er is geen god en Dirac is zijn profeet."
Dirac stond er bij zijn collega's om bekend zeer precies en stilzwijgend te zijn. Toen Niels Bohr eens klaagde dat hij niet wist hoe hij een zin in een wetenschappelijk artikel moest beëindigen, antwoordde Dirac: "Op school hebben ze me geleerd nooit een zin te beginnen zonder te weten hoe hij zal eindigen." Toen hij bij een bezoek aan de Sovjet-Unie werd uitgenodigd om een lezing over zijn filosofie over de natuurkunde te geven, stond hij enkel op en schreef hij op het bord: "Natuurkundige wetten moeten wiskunde, schoonheid en eenvoud bezitten." Toen hij, bij dezelfde gelegenheid, werd gevraagd naar zijn mening over poëzie, antwoordde hij dat: "In de wetenschappen probeert men iets te vertellen dat niemand nog weet op een zodanige manier dat iedereen het verstaat. Bij poëzie is het net omgekeerd."
Dirac viel ook op door zijn bescheidenheid. Hij noemde de vergelijking voor de tijdsevolutie van een kwantummechanische operator de "Heisenbergvergelijking van beweging" terwijl hij de eerste was die deze neerschreef. De meeste natuurkundigen spreken over Fermi-Diracverdeling voor deeltjes met halftallige spin en Bose-Einsteinstatistiek voor heeltallige deeltjes. Dirac gebruikte tijdens zijn lezingen steevast de oude benaming "Fermistatistiek". Die voor heeltallige spin noemde hij "Einsteinstatistiek" – "om symmetrieredenen", legde hij uit.
Krachtens een anekdote van George Gamow zou Paul Dirac, na het observeren van de handenarbeid van zijn echtgenote, door loutere topologische analyse het averecht breien hebben heruitgevonden (G.Gamov, "Biografie van de fysica", vertaling D.Burger, Arnhem 1962).
[bewerk] Zie ook
|
Mensen
Andere
|
[bewerk] Boeken
- Principles of Quantum Mechanics (1930)
Een heel origineel werk dat de ideeën van de kwantummechanica samenvat met behulp van de moderne formalismen die grotendeels zijn ontwikkeld door de auteur zelf. Naar het einde van het boek toe legt Dirac ook de relativistische theorie van het elektron uit, die ook door hemzelf is ontwikkeld.
- Lectures on Quantum Mechanics (1966)
Het grootste deel van het boek handelt over kwantummechanica in gekromde ruimtetijd.
- General Theory of Relativity (1975)
Dit korte werk (slechts 68 bladzijden!) vat op elegante wijze Einsteins algemene relativiteitstheorie samen.
[bewerk] Externe links
 |
Meer afbeeldingen die bij dit onderwerp horen kunt u vinden op de pagina Paul Dirac op Wikimedia Commons. |
- Profiel van Paul Dirak, NNDB
- Diracmedaille van het International Centre for Theoretical Physics
- Paul Adrien Maurice Dirac Biografie
- Diracmedaille van de World Association of Theoretically Oriented Chemists (WATOC)
| Winnaars van de Nobelprijs voor de Natuurkunde (1926-1950) |
|
1926: Perrin | 1927: Compton, Wilson | 1928: Richardson | 1929: de Broglie | 1930: Raman | 1932: Heisenberg | 1933: Schrödinger, Dirac | 1935: Chadwick | 1936: Hess, Anderson | 1937: Davisson, Thomson | 1938: Fermi | 1939: Lawrence | 1943: Stern | 1944: Rabi | 1945: Pauli | 1946: Bridgman | 1947: Appleton | 1948: Blackett | 1949: Yukawa | 1950: Powell |
