פול דיראק

פול דיראק Paul Dirac 1902 –‏ 1984
תרומות עיקריות
ממניחי יסודות מכניקת הקוונטים
נתונים נוספים ענף מדעי פיזיקה ארצות מגורים אנגליה פרסים והנצחה חתן פרס נובל לפיזיקה בשנת 1933, מדליית קופלי בשנת 1952

פול אדריאן מוריס דיראק (באנגלית: Paul Adrien Maurice Dirac;‏ 8 באוגוסט 1902 - 20 באוקטובר 1984) היה פיזיקאי עיוני בריטי, ממניחי יסודות מכניקת הקוונטים, חתן פרס נובל לפיזיקה לשנת 1933.

ביוגרפיה

פול דיראק נולד בבריסטול, אנגליה. אביו, צ'ארלס דיראק, היה מהגר משווייץ שלימד צרפתית לפרנסתו. אמו הייתה במקור ממחוז קורנוול שבבריטניה, בתו של ימאי. לפול היה אח מבוגר ממנו ואחות צעירה. שנות חייו הראשונות לא היו שמחות במיוחד, עקב טבעו הקפדן במיוחד של אביו, אם כי הוא מעולם לא הביע את תחושותיו הקשורות לכך באופן פומבי. הוא התחנך בבית הספר היסודי לבישופים ואחר-כך בקולג' הטכני. האחרון היה מוסד, הקשור לאוניברסיטת בריסטול, שתמך בנושאים מדעיים ושפות מודרניות (שילוב מוזר למדי באותה תקופה, בה החינוך בבריטניה עדיין היה מחויב למקצועות הקלאסיים, דבר שדיראק בירך עליו שנים אחר-כך).

דיראק למד הנדסת חשמל באוניברסיטת בריסטול, וסיים את התואר בשנת 1921. בלימודי ההנדסה למד להעריך את החשיבות של קירובים, דבר שהשפיע על עבודתו בעתיד. לאחר שעבד במשך תקופה קצרה כמהנדס, דיראק החליט שייעודו האמיתי היה בפיזיקה מתמטית. הוא סיים תואר במתמטיקה בבריסטול בשנת 1923 ואז קיבל מלגת מחקר בקיימברידג', שם שהה במשך רוב הקריירה שלו. בקיימברידג' הוא התחיל להתעניין בתורת היחסות הכללית ובמכניקת הקוונטים, ועבד תחת הנחייתו של ראלף פוולר.

בשנת 1926 הוא פיתח גרסה של מכניקת הקוונטים שהשלימה את עבודתו הקודמת של ורנר הייזנברג ב"מכניקת מטריצות" ואת זו של ארווין שרדינגר על פונקציות-גל והפך אותן לנוסחה מתמטית אחת שהייתה קשורה לערכים עם אופרטורים הפועלים במרחב הילברט של וקטורים המתארים מצב של מערכת פיזיקלית. על עבודתו זו הוא קיבל תואר Ph.D. מקיימבריג'.

בשנת 1928, בהתבססו על עבודותו של וולפגנג פאולי על מערכות ספין לא-יחסותיות, הוא פיתח את משוואת דיראק, משוואה יחסותית המתארת את האלקטרון. עבודה זו הובילה את דיראק לחזות את קיומו של הפוזיטרון, האנטי-חלקיק של האלקטרון. הפוזיטרון נצפה לבסוף בניסוי בשנת 1932, בידי קארל אנדרסון. דיראק תרם גם בהסבר המקור היחסותי לספין הקוונטי.

הספר העקרונות של מכניקת הקוונטים של דיראק, שפורסם בשנת 1930 הפך לאחד מספרי הלימוד הסטנדרטיים, והוא עדיין נמצא בשימוש. דיראק פיתח בתקופה זו גם את כתיבת הברה-קט שמשתמשים בה כיום כדי לבצע חישובים על מצבים קוונטיים. כמו כן, דיסטריבוציית (התפלגות) הדלתא הרציפה נקראת על שמו: פונקציית הדלתא של דיראק.

בשנת 1931 דיראק הראה שמונופול מגנטי יחיד ביקום יהיה מספיק כדי להסביר את הקוונטיות הנצפית של מטען חשמלי. הצעה זו זכתה לתשומת לב רבה, אך עד לימים אלו אין הוכחה משכנעת לקיומם של מונופולים מגנטיים.

פול דיראק חלק את פרס נובל לפיזיקה לשנת 1933 עם ארווין שרדינגר "על גילוי תצורות יצרניות חדשות של תאוריה אטומית". דיראק החזיק בקתדרה על שם לוקאס למתמטיקה בקיימברידג' בין השנים 1932 ל-1969. פרס דיראק נקרא על-שמו.

בשנת 1937 נשא לאשה את מרגיט, אחותו של הפיזיקאי יוג'ין ויגנר.

דיראק בילה את שנותיו האחרונות באוניברסיטת המדינה של פלורידה (FSU). הוא נפטר בטאלאהאסי, פלורידה, שם הוא קבור.

השקפת עולמו

דיראק היה אתאיסט מסור. לאחר שנשאל על דעותיו של דיראק, פאולי ציין: "אם הבנתי אותו נכונה, כוונתו הייתה זו: אין אלוהים, ודיראק הוא שליחו".

דיראק היה ידוע בין עמיתיו בשל אופיו הדייקני והמסוגר. כאשר נילס בוהר התלונן על כך שהוא אינו מצליח לסיים משפט במאמר מדעי שהיה עסוק בכתיבתו, דיראק ענה, במשפט שמאז הפך למפורסם: "אותי לימדו בבית-הספר לא להתחיל משפט אם איני יודע כיצד לסיים אותו". במהלך ביקורו בברית המועצות, הוא הוזמן לתת הרצאה על תפישתו את הפיזיקה. הוא קם מכיסאו וניגש ללוח, וכתב: 'חוקי הפיזיקה צריכים להיות בעלי יופי ופשטות מתמטית'.

כאשר נשאל במקרה מסוים על דעותיו על שירה הוא ענה: "במדע מנסים לומר בצורה שתהיה מובנת לכולם, משהו שקודם לא היה ידוע לאף אחד. בשירה, זה בדיוק להפך".

דיראק היה ידוע בצניעותו. הוא קרא למשוואת שינוי הזמן עבור אופרטורים 'משוואת התנועה של הייזנברג', על-אף שהוא היה זה שכתב אותה לראשונה. רוב הפיזיקאים היום מכירים את סטטיסטיקת פרמי דיראק לחלקיקים בעלי ספין לא שלם ואת סטטיסטיקת בוזה איינשטיין לחלקיקים בעלי ספין שלם. בהרצאות אותן נתן במהלך חייו, דיראק תמיד התעקש לקרוא לראשונות 'סטטיסטיקת פרמי'. הוא קרא לסטטיסטיקות בוז-איינשטיין בשם 'סטטיסטיקת איינשטיין', לצורך סימטריה.

מספר פרסים מוענקים לזכרו בתחומי המדעים, אשר נקראים פרס דיראק.

קישורים חיצוניים

• תמונות של דירק באתר MacTutor להיסטוריה של המתמטיקה