Paul Dirac - Paul Dirac

Paul Dirac

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Dirac, fotografado em 1933
Nascer
Paul Adrien Maurice Dirac

( 08/08/1902 )8 de agosto de 1902
Bristol , Inglaterra
Morreu 20 de outubro de 1984 (1984-10-20)(82 anos)
Nacionalidade Suíço (1902-19)
Britânico (1919-1984)
Alma mater
Conhecido por
 
Cônjuge (s)
Margit Wigner
( m.  1937 )
Crianças 2
Prêmios
Carreira científica
Campos Física Teórica
Instituições
Tese Mecânica Quântica  (1926)
Orientador de doutorado Ralph Fowler
Alunos de doutorado
Influências John Stuart Mill
Retrato de Paul Dirac de Clara Ewald (1939)

Paul Adrien Maurice Dirac OM FRS ( / d ɪ r æ k / ; 08 de agosto de 1902 - 20 de outubro 1984) foi um Inglês físico teórico que é considerado como um dos mais físicos significativos do século 20.

Dirac fez contribuições fundamentais para o desenvolvimento inicial da mecânica quântica e da eletrodinâmica quântica . Entre outras descobertas, ele formulou a equação de Dirac que descreve o comportamento dos férmions e previu a existência da antimatéria . Dirac compartilhou o Prêmio Nobel de Física de 1933 com Erwin Schrödinger "pela descoberta de novas formas produtivas da teoria atômica ". Ele também fez contribuições significativas para a reconciliação da relatividade geral com a mecânica quântica.

Dirac era considerado por seus amigos e colegas como um personagem incomum. Em uma carta de 1926 a Paul Ehrenfest , Albert Einstein escreveu sobre Dirac: "Tenho problemas com Dirac. Esse equilíbrio no caminho estonteante entre o gênio e a loucura é terrível." Em outra carta sobre o efeito Compton, ele escreveu: "Não entendo Dirac de forma alguma."

Ele foi o Lucasian Professor de Matemática na Universidade de Cambridge , foi membro do Centro de Estudos Teóricos da Universidade de Miami e passou a última década de sua vida na Florida State University .

Vida pessoal

Primeiros anos

Paul Adrien Maurice Dirac nasceu na casa de seus pais em Bristol , Inglaterra, em 8 de agosto de 1902, e cresceu na área de Bishopston da cidade. Seu pai, Charles Adrien Ladislas Dirac, era um imigrante de Saint-Maurice, Suíça , que trabalhou em Bristol como professor de francês. Sua mãe, Florence Hannah Dirac, nascida Holten, filha do capitão de um navio, nasceu na Cornualha , Inglaterra, e trabalhou como bibliotecária na Biblioteca Central de Bristol . Paul tinha uma irmã mais nova, Béatrice Isabelle Marguerite, conhecida como Betty, e um irmão mais velho, Reginald Charles Félix, conhecido como Felix, que morreu por suicídio em março de 1925. Dirac mais tarde recordou: "Meus pais ficaram terrivelmente angustiados. Eu não sei que eles se importavam tanto ... Eu nunca soube que os pais deveriam cuidar de seus filhos, mas a partir de então eu soube. "

Charles e os filhos eram oficialmente cidadãos suíços até se naturalizarem em 22 de outubro de 1919. O pai de Dirac era rígido e autoritário, embora desaprovasse os castigos corporais. Dirac tinha um relacionamento tenso com seu pai, tanto que após a morte de seu pai, Dirac escreveu: "Sinto-me muito mais livre agora e sou eu mesmo". Charles forçou seus filhos a falar com ele apenas em francês para que pudessem aprender a língua. Quando Dirac descobriu que não conseguia expressar o que queria dizer em francês, optou por permanecer em silêncio.

Educação

Dirac foi educado primeiro na Bishop Road Primary School e depois no Merchant Venturers ' Technical College (mais tarde Cotham School ), onde seu pai era professor de francês. A escola era uma instituição ligada à Universidade de Bristol , que compartilhava áreas e funcionários. Enfatizou temas técnicos como alvenaria, fabricação de calçados e trabalho em metal e linguagens modernas. Isso era incomum em uma época em que o ensino médio na Grã-Bretanha ainda era amplamente dedicado aos clássicos, algo pelo qual Dirac mais tarde expressaria sua gratidão.

Dirac estudou engenharia elétrica com uma bolsa de estudos da City of Bristol University na faculdade de engenharia da University of Bristol, que foi co-localizada com o Merchant Venturers 'Technical College. Pouco antes de se formar em 1921, ele fez o exame de admissão no St John's College, em Cambridge . Ele foi aprovado e recebeu uma bolsa de estudos de £ 70, mas ficou aquém da quantia necessária para viver e estudar em Cambridge. Apesar de ter se formado com honras de bacharel em ciências em engenharia, o clima econômico da depressão do pós-guerra era tal que ele não conseguiu encontrar trabalho como engenheiro. Em vez disso, ele aceitou uma oferta para estudar gratuitamente para um diploma de Bacharel em Artes em matemática na Universidade de Bristol. Ele foi autorizado a pular o primeiro ano do curso devido ao seu diploma de engenharia.

Em 1923, Dirac se formou, mais uma vez com honras de primeira classe, e recebeu uma bolsa de £ 140 do Departamento de Pesquisa Científica e Industrial . Junto com sua bolsa de £ 70 do St John's College, isso foi o suficiente para morar em Cambridge. Lá, Dirac perseguiu seus interesses na teoria da relatividade geral , um interesse que ganhou antes como um estudante em Bristol, e no campo nascente da física quântica , sob a supervisão de Ralph Fowler . De 1925 a 1928, ele recebeu uma bolsa de pesquisa em 1851 da Comissão Real para a Exposição de 1851 . Ele completou seu doutorado em junho de 1926 com a primeira tese sobre mecânica quântica a ser apresentada em qualquer lugar. Ele então continuou sua pesquisa em Copenhagen e Göttingen . Na primavera de 1929, ele era um professor visitante na Universidade de Wisconsin-Madison .

Família

Paul Dirac com sua esposa em Copenhagen , julho de 1963

Em 1937, Dirac casou-se com Margit Wigner ( irmã de Eugene Wigner ). Ele adotou os dois filhos de Margit, Judith e Gabriel . Paul e Margit Dirac tiveram dois filhos juntos, ambas filhas, Mary Elizabeth e Florence Monica.

Margit, conhecida como Manci, visitou seu irmão em 1934 em Princeton, New Jersey , de sua Hungria natal e, enquanto jantava no Restaurante Annex, encontrou o "homem de aparência solitária na mesa ao lado". O relato de um físico coreano, YS Kim, que conheceu e foi influenciado por Dirac, também diz: "Foi uma sorte para a comunidade da física que Manci cuidou bem de nosso respeitado Paul AM Dirac. Dirac publicou onze artigos durante o período de 1939 –46 ... Dirac foi capaz de manter sua produtividade normal de pesquisa apenas porque Manci estava encarregado de todo o resto ".

Personalidade

Dirac era conhecido entre seus colegas por sua natureza precisa e taciturna. Seus colegas em Cambridge, brincando, definiram uma unidade chamada "dirac", que era uma palavra por hora. Quando Niels Bohr reclamou que não sabia como terminar uma frase de um artigo científico que estava escrevendo, Dirac respondeu: "Aprendi na escola a nunca começar uma frase sem saber o final dela." Ele criticou o interesse do físico J. Robert Oppenheimer pela poesia: "O objetivo da ciência é tornar as coisas difíceis compreensíveis de uma forma mais simples; o objetivo da poesia é afirmar as coisas simples de uma forma incompreensível. Os dois são incompatíveis."

O próprio Dirac escreveu em seu diário, durante seus anos de pós-graduação, que se concentrava exclusivamente em suas pesquisas e só parava no domingo, quando fazia longas caminhadas sozinho.

Uma anedota contada em uma revisão da biografia de 2009 fala de Werner Heisenberg e Dirac navegando em um transatlântico para uma conferência no Japão em agosto de 1929. "Ambos ainda na casa dos vinte anos e solteiros, formavam um casal estranho. Heisenberg era uma mulher 'homem que constantemente flertava e dançava, enquanto Dirac -' um geek eduardiano ', como diz o biógrafo Graham Farmelo - sofria agonias se forçado a qualquer tipo de socialização ou conversa fiada.' Por que você dança? ' Dirac perguntou a seu companheiro. 'Quando há garotas legais, é um prazer', respondeu Heisenberg. Dirac ponderou sobre essa ideia e depois deixou escapar: 'Mas, Heisenberg, como você sabe de antemão que as garotas são legais? ' "

Margit Dirac disse a George Gamow e Anton Capri na década de 1960 que seu marido havia dito a uma visitante: "Permita-me apresentar a irmã de Wigner, que agora é minha esposa."

Outra história contada sobre Dirac é que, quando conheceu o jovem Richard Feynman em uma conferência, ele disse, após um longo silêncio: "Eu tenho uma equação. Você também tem uma?"

Depois de fazer uma palestra em uma conferência, um colega levantou a mão e disse: "Não entendo a equação do canto superior direito da lousa". Após um longo silêncio, o moderador perguntou a Dirac se ele queria responder à pergunta, ao que Dirac respondeu: "Isso não foi uma pergunta, foi um comentário."

Dirac também era conhecido por sua modéstia pessoal. Ele chamou a equação para a evolução temporal de um operador de mecânica quântica, que ele foi o primeiro a escrever, de "equação de movimento de Heisenberg". A maioria dos físicos fala de estatísticas de Fermi-Dirac para partículas de spin de meio-inteiro e estatísticas de Bose-Einstein para partículas de spin inteiro. Enquanto lecionava mais tarde na vida, Dirac sempre insistiu em chamar o antigo de "estatísticas Fermi". Ele se referiu a este último como "estatísticas de Bose" por razões, explicou, de "simetria".

Opiniões sobre religião

Heisenberg relembrou uma conversa entre jovens participantes da Conferência Solvay de 1927 sobre as visões de Einstein e Planck sobre religião entre Wolfgang Pauli , Heisenberg e Dirac. A contribuição de Dirac foi uma crítica ao propósito político da religião, que Bohr considerou bastante lúcido ao ouvi-la de Heisenberg mais tarde. Entre outras coisas, Dirac disse:

Não consigo entender por que ficamos conversando sobre religião. Se formos honestos - e os cientistas devem ser - devemos admitir que a religião é uma confusão de falsas afirmações, sem base na realidade. A própria ideia de Deus é um produto da imaginação humana. É perfeitamente compreensível que os povos primitivos, que estavam muito mais expostos às forças avassaladoras da natureza do que hoje, tenham personificado essas forças com medo e tremor. Mas hoje em dia, quando entendemos tantos processos naturais, não precisamos dessas soluções. Não consigo ver como o postulado de um Deus Todo-Poderoso nos ajuda de alguma forma. O que vejo é que essa suposição leva a questões tão improdutivas sobre por que Deus permite tanta miséria e injustiça, a exploração dos pobres pelos ricos e todos os outros horrores que Ele poderia ter evitado. Se a religião ainda está sendo ensinada, não é de forma alguma porque suas idéias ainda nos convencem, mas simplesmente porque alguns de nós querem manter as classes populares quietas. Pessoas quietas são muito mais fáceis de governar do que pessoas clamorosas e insatisfeitas. Eles também são muito mais fáceis de explorar. A religião é uma espécie de ópio que permite a uma nação se iludir com sonhos e assim esquecer as injustiças que estão sendo perpetradas contra o povo. Daí a estreita aliança entre essas duas grandes forças políticas, o Estado e a Igreja. Ambos precisam da ilusão de que um Deus bondoso recompensa - no céu, se não na terra - todos aqueles que não se levantaram contra a injustiça, que cumpriram seu dever de maneira silenciosa e sem reclamar. É exatamente por isso que a afirmação honesta de que Deus é um mero produto da imaginação humana é considerada o pior de todos os pecados mortais.

A visão de Heisenberg era tolerante. Pauli, criado como católico, ficou em silêncio após alguns comentários iniciais, mas quando finalmente foi questionado sobre sua opinião, disse: "Bem, nosso amigo Dirac tem uma religião e seu princípio norteador é 'Deus não existe, e Paulo Dirac é Seu profeta. ' "Todos, incluindo Dirac, caíram na gargalhada.

Mais tarde na vida, os pontos de vista de Dirac em relação à ideia de Deus foram menos acerbos. Como autor de um artigo publicado na edição de maio de 1963 da Scientific American , Dirac escreveu:

Parece ser uma das características fundamentais da natureza que as leis físicas fundamentais sejam descritas em termos de uma teoria matemática de grande beleza e poder, necessitando de um padrão matemático bastante elevado para ser compreendido. Você pode se perguntar: por que a natureza é construída seguindo essas linhas? Só podemos responder que nosso conhecimento atual parece mostrar que a natureza é assim construída. Nós simplesmente temos que aceitar isso. Alguém poderia talvez descrever a situação dizendo que Deus é um matemático de uma ordem muito elevada e Ele usou matemática muito avançada para construir o universo. Nossas débeis tentativas de matemática nos permitem entender um pouco do universo e, à medida que avançamos no desenvolvimento de matemática cada vez mais avançada, podemos esperar compreender melhor o universo.

Em 1971, em uma reunião de conferência, Dirac expressou sua opinião sobre a existência de Deus. Dirac explicou que a existência de Deus só poderia ser justificada se um evento improvável tivesse ocorrido no passado:

Pode ser que seja extremamente difícil começar a vida . Pode ser que seja tão difícil começar uma vida que tenha acontecido apenas uma vez entre todos os planetas ... Consideremos, apenas como conjectura, que a chance de começar a vida quando temos condições físicas adequadas é de 10 - 100 . Não tenho nenhum motivo lógico para propor esta figura, só quero que a considere uma possibilidade. Nessas condições ... é quase certo que a vida não teria começado. E sinto que nessas condições será necessário assumir a existência de um deus para começar a vida. Gostaria, portanto, de estabelecer esta conexão entre a existência de um deus e as leis físicas: se as leis físicas são tais que começar a vida envolve uma chance excessivamente pequena, de modo que não será razoável supor que a vida teria começou apenas por acaso cego, então deve haver um deus, e tal deus provavelmente estaria mostrando sua influência nos saltos quânticos que ocorrerão mais tarde. Por outro lado, se a vida pode começar muito facilmente e não precisa de nenhuma influência divina, então direi que Deus não existe.

Dirac não se comprometeu com nenhuma visão definida, mas descreveu as possibilidades de responder cientificamente à questão de Deus.

Honras

Dirac compartilhou o Prêmio Nobel de Física de 1933 com Erwin Schrödinger "pela descoberta de novas formas produtivas de teoria atômica". Dirac também foi agraciado com a Medalha Real em 1939 e com a Medalha Copley e a Medalha Max Planck em 1952. Ele foi eleito Membro da Royal Society em 1930, Membro Honorário da American Physical Society em 1948 e Membro Honorário da o Institute of Physics , London em 1971. Ele recebeu o J. Robert Oppenheimer Memorial Prize inaugural em 1969. Dirac tornou-se membro da Ordem do Mérito em 1973, tendo anteriormente recusado o título de cavaleiro porque não queria ser tratado pelo seu primeiro nome.

Morte

A lápide de Dirac e sua esposa no cemitério de Roselawn, Tallahassee, Flórida . A filha deles, Mary Elizabeth Dirac, falecida em 20 de janeiro de 2007, está enterrada ao lado deles.
O marco comemorativo na Abadia de Westminster .

Em 1984, Dirac morreu em Tallahassee, Flórida , e foi enterrado no Cemitério Roselawn de Tallahassee. A casa da infância de Dirac em Bishopston, Bristol, é homenageada com uma placa azul , e a vizinha Dirac Road leva o nome em reconhecimento às suas ligações com a cidade de Bristol . Uma pedra comemorativa foi erguida em um jardim em Saint-Maurice, Suíça , cidade de origem da família de seu pai, em 1 de agosto de 1991. Em 13 de novembro de 1995, um marcador comemorativo, feito de ardósia verde de Burlington e inscrito com a equação de Dirac , foi revelado na Abadia de Westminster . O Reitor de Westminster , Edward Carpenter , inicialmente recusou a permissão para o memorial, pensando que Dirac era anticristão, mas foi finalmente (ao longo de um período de cinco anos) persuadido a ceder.

Carreira

Dirac estabeleceu a teoria mais geral da mecânica quântica e descobriu a equação relativística do elétron, que agora leva seu nome. A notável noção de uma antipartícula para cada partícula de férmion - por exemplo, o pósitron como antipartícula para o elétron - deriva de sua equação. Ele foi o primeiro a desenvolver a teoria quântica de campos, que fundamenta todos os trabalhos teóricos sobre partículas subatômicas ou "elementares" hoje, trabalho que é fundamental para nossa compreensão das forças da natureza. Ele propôs e investigou o conceito de um monopolo magnético , um objeto ainda não conhecido empiricamente, como meio de trazer uma simetria ainda maior às equações do eletromagnetismo de James Clerk Maxwell .

Teoria quântica

O primeiro passo de Dirac em uma nova teoria quântica foi dado no final de setembro de 1925. Ralph Fowler , seu supervisor de pesquisa, recebeu uma cópia de prova de um artigo exploratório de Werner Heisenberg no quadro da velha teoria quântica de Bohr e Sommerfeld . Heisenberg apoiou-se fortemente no princípio da correspondência de Bohr, mas mudou as equações para que elas envolvessem quantidades diretamente observáveis, levando à formulação de matriz da mecânica quântica. Fowler enviou o artigo de Heisenberg para Dirac, que estava de férias em Bristol, pedindo-lhe que o examinasse com atenção.

A atenção de Dirac foi atraída para uma misteriosa relação matemática, à primeira vista ininteligível, que Heisenberg havia estabelecido. Várias semanas depois, de volta a Cambridge, Dirac de repente reconheceu que essa forma matemática tinha a mesma estrutura dos colchetes de Poisson que ocorrem na dinâmica clássica do movimento das partículas. Na época, sua memória de colchetes de Poisson foram bastante vago, mas ele encontrou ET Whittaker 's Analytical Dynamics de partículas e corpos rígidos esclarecedora. A partir de seu novo entendimento, ele desenvolveu uma teoria quântica baseada em variáveis ​​dinâmicas não comutantes . Isso o levou à formulação geral mais profunda e significativa da mecânica quântica até hoje. A formulação de Dirac permitiu-lhe obter as regras de quantização de uma forma nova e mais esclarecedora . Por este trabalho, publicado em 1926, Dirac recebeu um PhD de Cambridge. Isso formou a base para as estatísticas de Fermi-Dirac que se aplicam a sistemas que consistem em muitas partículas de spin 1/2 idênticas (ou seja, que obedecem ao princípio de exclusão de Pauli ), por exemplo, elétrons em sólidos e líquidos, e mais importante para o campo de condução em semicondutores .

Dirac notoriamente não foi incomodado por questões de interpretação na teoria quântica . Na verdade, em um artigo publicado em um livro em sua homenagem, ele escreveu: "A interpretação da mecânica quântica foi tratada por muitos autores e não quero discuti-la aqui. Quero tratar de coisas mais fundamentais. "

A equação de Dirac

Em 1928, construindo em matrizes de spin 2 × 2 que ele alegou ter descoberto independentemente do trabalho de Wolfgang Pauli sobre sistemas de spin não relativísticos (Dirac disse a Abraham Pais : "Eu acredito que obtive essas [matrizes] independentemente de Pauli e possivelmente de Pauli obteve-os independentemente de mim. "), ele propôs a equação de Dirac como uma equação relativística de movimento para a função de onda do elétron . Esse trabalho levou Dirac a prever a existência do pósitron , a antipartícula do elétron , que ele interpretou em termos do que veio a ser chamado de mar de Dirac . O pósitron foi observado por Carl Anderson em 1932. A equação de Dirac também contribuiu para explicar a origem do spin quântico como um fenômeno relativístico.

A necessidade de férmions (matéria) sendo criados e destruídos na teoria do decaimento beta de Enrico Fermi de 1934 levou a uma reinterpretação da equação de Dirac como uma equação de campo "clássica" para qualquer partícula pontual de spin ħ / 2, ela própria sujeita a condições de quantização envolvendo anti-comutadores . Assim reinterpretada, em 1934 por Werner Heisenberg , como uma equação de campo (quântica) que descreve com precisão todas as partículas de matéria elementar - hoje quarks e leptões - esta equação de campo de Dirac é tão central para a física teórica quanto as equações de campo de Maxwell , Yang-Mills e Einstein . Dirac é considerado o fundador da eletrodinâmica quântica , sendo o primeiro a usar esse termo. Ele também introduziu a ideia de polarização a vácuo no início dos anos 1930. Este trabalho foi fundamental para o desenvolvimento da mecânica quântica pela próxima geração de teóricos, em particular Schwinger , Feynman , Sin-Itiro Tomonaga e Dyson em sua formulação da eletrodinâmica quântica.

The Principles of Quantum Mechanics , de Dirac , publicado em 1930, é um marco na história da ciência . Ele rapidamente se tornou um dos livros-texto padrão sobre o assunto e ainda é usado hoje. Nesse livro, Dirac incorporou o trabalho anterior de Werner Heisenberg em mecânica de matriz e de Erwin Schrödinger em mecânica de onda em um único formalismo matemático que associa quantidades mensuráveis ​​a operadores que atuam no espaço de Hilbert de vetores que descrevem o estado de um sistema físico . O livro também introduziu a função delta de Dirac . Após seu artigo de 1939, ele também incluiu a notação bra-ket na terceira edição de seu livro, contribuindo assim para seu uso universal nos dias de hoje.

Monopolos magnéticos

Em 1931, Dirac propôs que a existência de um único monopolo magnético no universo seria suficiente para explicar a quantização da carga elétrica. Em 1975, 1982 e 2009, resultados intrigantes sugeriram a possível detecção de monopólos magnéticos, mas não há, até o momento, nenhuma evidência direta de sua existência (ver também Pesquisas por monopólos magnéticos ).

Gravidade

Ele quantizou o campo gravitacional e desenvolveu uma teoria geral do campo quântico com restrições dinâmicas, que forma a base das teorias de calibre e das supercordas de hoje. A influência e a importância do trabalho de Dirac aumentaram com o passar das décadas, e os físicos usam os conceitos e equações que ele desenvolve diariamente.

Cadeira lucasiana

Dirac foi o Lucasian Professor of Mathematics em Cambridge de 1932 a 1969. Em 1937, ele propôs um modelo cosmológico especulativo baseado na chamada hipótese dos grandes números . Durante a Segunda Guerra Mundial, ele conduziu importantes pesquisas teóricas e experimentais sobre o enriquecimento de urânio por centrifugação de gás .

A eletrodinâmica quântica de Dirac (QED) fez previsões que eram - na maioria das vezes - infinitas e, portanto, inaceitáveis. Uma solução alternativa conhecida como renormalização foi desenvolvida, mas Dirac nunca aceitou isso. “Devo dizer que estou muito insatisfeito com a situação”, disse ele em 1975, “porque essa chamada 'boa teoria' envolve negligenciar infinitos que aparecem em suas equações, negligenciando-os de forma arbitrária. matemática sensata. A matemática sensata envolve negligenciar uma quantidade quando ela é pequena - não negligenciá-la apenas porque é infinitamente grande e você não a quer! " Sua recusa em aceitar a renormalização resultou em seu trabalho sobre o assunto se afastando cada vez mais do mainstream.

No entanto, a partir de suas notas uma vez rejeitadas, ele conseguiu trabalhar para colocar a eletrodinâmica quântica em "fundamentos lógicos" com base no formalismo hamiltoniano que ele formulou. Ele encontrou uma maneira bastante nova de derivar o momento magnético anômalo "termo de Schwinger" e também o deslocamento de Lamb , novamente em 1963, usando a imagem de Heisenberg e sem usar o método de junção usado por Weisskopf e French, e pelos dois pioneiros do QED moderno , Schwinger e Feynman . Isso foi dois anos antes de o Tomonaga – Schwinger – Feynman QED receber o reconhecimento formal com um prêmio Nobel de física.

Weisskopf e French (FW) foram os primeiros a obter o resultado correto para o deslocamento de Lamb e o momento magnético anômalo do elétron. A princípio, os resultados de FW não concordaram com os resultados incorretos, mas independentes, de Feynman e Schwinger. As palestras de 1963-1964 que Dirac deu sobre teoria quântica de campos na Yeshiva University foram publicadas em 1966 como a Escola de Pós-Graduação em Ciências Belfer, Monograph Series Number, 3. Depois de se mudar para a Flórida para ficar perto de sua filha mais velha, Mary, Dirac passou seu último quatorze anos (tanto de vida quanto de pesquisa em física) na University of Miami em Coral Gables, Flórida , e na Florida State University em Tallahassee, Flórida .

Na década de 1950, em sua busca por um QED melhor, Paul Dirac desenvolveu a teoria hamiltoniana das restrições com base em palestras que proferiu no Congresso Internacional de Matemática de 1949 no Canadá. Dirac também resolveu o problema de colocar a equação de Schwinger-Tomonaga na representação de Schrödinger e fornecer expressões explícitas para o campo meson escalar ( spin zero pion ou meson pseudoescalar ), o campo vetorial meson (spin one rho meson) e o campo eletromagnético (gire um bóson sem massa, fóton).

O hamiltoniano de sistemas restritos é uma das muitas obras-primas de Dirac. É uma generalização poderosa da teoria hamiltoniana que permanece válida para o espaço-tempo curvo. As equações para o hamiltoniano envolvem apenas seis graus de liberdade descritos por , para cada ponto da superfície em que o estado é considerado. O ( m = 0, 1, 2, 3) aparece na teoria apenas por meio das variáveis , que ocorrem como coeficientes arbitrários nas equações de movimento. Existem quatro restrições ou equações fracas para cada ponto da superfície = constante. Três deles formam a densidade de quatro vetores na superfície. A quarta é uma densidade escalar tridimensional na superfície H L ≈ 0; H r ≈ 0 ( r = 1, 2, 3)

No final da década de 1950, ele aplicou os métodos hamiltonianos que havia desenvolvido para lançar a relatividade geral de Einstein na forma hamiltoniana e trazer a uma conclusão técnica o problema de quantização da gravitação e aproximá-lo também do resto da física de acordo com Salam e DeWitt. Em 1959, ele também deu uma palestra convidada sobre "Energia do Campo Gravitacional" no Encontro de Nova York da American Physical Society. Em 1964, ele publicou suas Lectures on Quantum Mechanics (London: Academic), que trata da dinâmica restrita de sistemas dinâmicos não lineares, incluindo a quantização do espaço-tempo curvo. Ele também publicou um artigo intitulado "Quantização do Campo Gravitacional" no Simpósio de Física Contemporânea do ICTP / IAEA em 1967 em Trieste.

Professor na Florida State University

De setembro de 1970 a janeiro de 1971, Dirac foi professor visitante na Florida State University em Tallahassee. Durante esse tempo, ele foi oferecido um cargo permanente lá, que ele aceitou, tornando-se professor titular em 1972. Relatos contemporâneos de seu tempo lá o descrevem como feliz, exceto que ele aparentemente achou o calor do verão opressor e gostava de fugir para Cambridge.

Ele caminhava cerca de um quilômetro para o trabalho todos os dias e gostava de nadar em um dos dois lagos próximos (Silver Lake e Lost Lake), e também era mais sociável do que em Cambridge, onde trabalhava principalmente em casa, exceto dar aulas e seminários; na FSU, ele costumava almoçar com seus colegas antes de tirar uma soneca.

Dirac publicou mais de 60 artigos nos últimos 12 anos de sua vida, incluindo um pequeno livro sobre a relatividade geral. Seu último artigo (1984), intitulado "As inadequações da teoria quântica de campos", contém seu julgamento final sobre a teoria quântica de campos: "Essas regras de renormalização fornecem concordância surpreendente e excessivamente boa com os experimentos. A maioria dos físicos diz que essas regras de trabalho são, portanto , correto. Acho que não é um motivo adequado. Só porque os resultados estão de acordo com a observação não prova que a teoria de alguém está correta. " O artigo termina com as palavras: "Passei muitos anos procurando um hamiltoniano para trazer para a teoria e ainda não o encontrei. Vou continuar a trabalhar nele enquanto puder e outras pessoas, espero, o seguirão ao longo dessas linhas. "

Alunos

Entre seus muitos alunos estavam Homi J. Bhabha , Fred Hoyle , John Polkinghorne e Freeman Dyson . Polkinghorne lembra que Dirac "uma vez foi questionado sobre qual era sua crença fundamental. Ele caminhou até um quadro-negro e escreveu que as leis da natureza deveriam ser expressas em belas equações".

Legado

Em 1975, Dirac deu uma série de cinco palestras na University of New South Wales, que foram posteriormente publicadas como um livro, Directions in Physics (1978). Ele doou os royalties deste livro para a universidade para o estabelecimento da Série de Palestras Dirac . A Medalha Dirac de Prata para o Avanço da Física Teórica é concedida pela University of New South Wales para comemorar a palestra.

Imediatamente após sua morte, duas organizações de físicos profissionais estabeleceram prêmios anuais em memória de Dirac . O Institute of Physics , o corpo profissional para físicos do Reino Unido, concede a Medalha Paul Dirac por "contribuições notáveis ​​para a física teórica (incluindo matemática e computacional)". Os primeiros três destinatários foram Stephen Hawking (1987), John Stewart Bell (1988) e Roger Penrose (1989). O Centro Internacional de Física Teórica concede a Medalha Dirac do ICTP todos os anos no aniversário de Dirac (8 de agosto).

O Prêmio Dirac-Hellman da Florida State University foi concedido por Bruce P. Hellman em 1997 para recompensar o trabalho notável em física teórica por pesquisadores da FSU. A Biblioteca Científica Paul AM Dirac da Florida State University, inaugurada por Manci em dezembro de 1989, é nomeada em sua homenagem, e seus trabalhos estão lá. Do lado de fora está uma estátua dele de Gabriella Bollobás. A rua em que está localizado o Laboratório Nacional de Alto Campo Magnético no Parque de Inovação de Tallahassee, Flórida, chama-se Paul Dirac Drive. Assim como em sua cidade natal, Bristol, há também uma estrada com o seu nome, Dirac Place, em Didcot , Oxfordshire. A BBC nomeou um codec de vídeo , Dirac , em sua homenagem. Um asteróide descoberto em 1983 foi nomeado após Dirac. A Pesquisa Distribuída utilizando Advanced Computing ( DiRAC ) e o software Dirac são nomeados em sua homenagem.

Publicações

  • The Principles of Quantum Mechanics (1930): Este livro resume as idéias da mecânica quântica usando o formalismo moderno que foi amplamente desenvolvido pelo próprio Dirac. No final do livro, ele também discute a teoria relativística do elétron (a equação de Dirac ), que também foi iniciada por ele. Este trabalho não se refere a quaisquer outros escritos disponíveis sobre a mecânica quântica.
  • Lectures on Quantum Mechanics (1966): Muito deste livro trata da mecânica quântica no espaço-tempo curvo .
  • Lectures on Quantum Field Theory (1966): Este livro estabelece as bases da teoria quântica de campos usando o formalismo hamiltoniano .
  • Spinors in Hilbert Space (1974): Este livro baseado em palestras proferidas em 1969 na Universidade de Miami, Coral Gables, Flórida, EUA, trata dos aspectos básicos dos spinors, começando com um formalismo espacial de Hilbert real . Dirac conclui com as palavras proféticas "Temos variáveis bóson aparecendo automaticamente em uma teoria que começa apenas com variáveis férmions , desde que o número de variáveis ​​férmions seja infinito. Deve haver tais variáveis bóson conectadas com elétrons ..."
  • Teoria Geral da Relatividade (1975): Este trabalho de 69 páginas resume a teoria geral da relatividade de Einstein.

Referências

Citações

Fontes gerais

Leitura adicional

links externos