פול דיראק

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

ביוגרפיה
פול דיראק נולד בבריסטול, אנגליה. אביו, צ'ארלס אדריאן לאדיסלס דיראק, היה מהגר משווייץ שלימד צרפתית לפרנסתו. אמו, פלורנס חנה דיראק (שם נעורים הולטן), ילידת מחוז קורנוול שבבריטניה, בתו של ימאי, הייתה ספרנית בספרייה המרכזית של בריסטול. לפול היה אח, רג'ינלד צ'ארלס פליקס, בוגר ממנו בשנתיים, ואחות צעירה, ביאטריס איזבל מרגריט ובכינויה בטי. דיראק העיד כי בחר ללמוד הנדסה בעקבות בחירתו של אחיו, פליקס בתחום. כשהיה בן 24, התאבד האח פליקס (פול כאמור היה בן 22). כמו כן העיד דיראק כי שנות חייו הראשונות לא היו שמחות במיוחד, עקב טבעו הקפדן במיוחד של אביו, אשר התעקש לשוחח עם ילדיו בצרפתית בלבד כדי שילמדו השפה, ודרש שהאחים ישוחחו ביניהם בצרפתית, דבר שהביא לריחוק בין האחים. אף על פי כן הוא מעולם לא הביע את תחושותיו הקשורות לכך באופן פומבי. 

דיראק התחנך בבית הספר היסודי בישופ ואחר-כך בקולג' הטכני. האחרון היה מוסד הקשור לאוניברסיטת בריסטול. בשני המוסדות, שחלקו אותו המבנה, נעדרה, באופן חריג ממערכת החינוך הבריטית של אותם הימים, תוכנית הלימודים הקלאסיים שכללה שפות עתיקות כמו לטינית והתמקדה בנושאים מדעיים ושפות מדוברות, כך למד בין היתר גרמנית, שאפשרה לו, לימים, לקרוא את כתב העת החשוב בתחום "צייטשריפט פיר פיזיק" בשנות ה-20 ומאמרים אחרים, בתקופה שבה עיקר המחקר במכניקת הקוונטים נעשה בגרמניה ובגרמנית. אביו, צ'ארלס, הוא ואחיו היו אזרחי שווייץ עד 1919, אז התאזרחו על פי חוק בבריטניה.

דיראק למד הנדסת חשמל באוניברסיטת בריסטול, וסיים את התואר בשנת 1921. הוא סיפר כי בלימודי ההנדסה למד להעריך את החשיבות של קירובים, דבר שהשפיע על עבודתו בעתיד. לאחר שעבד במשך תקופה קצרה כמהנדס, החליט שייעודו האמיתי הוא בפיזיקה מתמטית. הוא סיים תואר במתמטיקה בבריסטול בשנת 1923 ואז קיבל מלגת מחקר באוניברסיטת קיימברידג', שם שהה במשך רוב הקריירה שלו. בקיימברידג' 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 דוקטור מאוניברסיטת קיימבריג'.

בשנת 1928, בהתבססו על עבודתו של וולפגנג פאולי על מערכות ספין לא-יחסותיות, 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, פונקציית ההתפלגות הרציפה דלתא 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.

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, אפשר אדוק. 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 בוז 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.

לקריאה נוספת
 טוביאס הירטר, עידן האי־ודאות – איך גילו גדולי הפיזיקאים את עולם הקוונטים 1895–1945, ספרי עליית הגג וידיעות ספרים, 2023.

קישורים חיצוניים

 תמונות של דיראק באתר MacTutor להיסטוריה של המתמטיקה
 תמלילי חמש שיחות של תומאס קון ודיראק שנערכו בשנים 1962 - 1963

הערות שוליים

זוכי פרס נובל לפיזיקה
פיזיקאים בריטים
זוכי פרס נובל בריטים
סגל אוניברסיטת קיימברידג'
זוכי מדליית קופלי
זוכי המדליה המלכותית
עמיתי החברה המלכותית
סגל אוניברסיטת גטינגן
סגל אוניברסיטאות ומכללות בארצות הברית
חברים במסדר ההצטיינות
בוגרי אוניברסיטת בריסטול
זוכי מדליית מקס פלאנק

בריטים שנולדו ב-1902
בריטים שנפטרו ב-1984