پل دیراک

پل آدِریَن موریس دیراک   (۸ اوت ۱۹۰۲ در بریستول، انگلستان – ۲۰ اکتبر ۱۹۸۴ در تالاهاسی، فلوریدا)، فیزیک‌دان و ریاضیدان برجستهٔ بریتانیایی و از پایه‌گذاران مکانیک کوانتومی بود و در سال (۱۹۳۳) برنده جایزه نوبل شد.

برخی دیراک را از نظر سواد ریاضی و مبانی نظری، تنها رقیب جدی هم‌عصر اینشتین می‌دانند و برخی مانند استیون هاوکینگ دیراک را بزرگ‌ترین فیزیک‌دان نظری از زمان آیزاک نیوتن تاکنون دانسته‌اند.The extraordinary love affair between British scientist Paul Dirac and a chatterbox divorcee | Mail Online بیوگرافی دیراک از او با لقب «صوفی اتم» یاد کرده است.The Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Graham Farmelo. Basic Books. 2009. 

 زندگی 
پدر پاول دیراک، شارل دیراک یک سوییسی فرانسوی زبان و مدرس دانشگاه بود. مادرش نیز فلورنس هولتن دختر یک ملوان از کورنوال بود. پل یک خواهر بنام بتی داشت و یک برادر بنام فلیکس. خودکشی فلیکس در جوانی بسیار بر روی پل اثر گذاشت. او به دلیل سخت‌گیری پدرش در استفاده انحصاری از زبان فرانسه در خانه، دوران کودکی خود را با انزوای اجتماعی و سکوت گذراند، که گمان می‌رود بر شخصیت بسیار تودار و کم‌حرف او در بزرگسالی تأثیر گذاشته است.

دیراک با پدر خود رابطه عاطفی کم، و در همه عمر از او نفرت داشت. او در عوض به آلبرت اینشتین، احترام پدرانه زیادی می‌گذاشت. به گفته همسرش، وی تنها یک بار در زندگی خود گریست، و آن زمانی بود که خبر مرگ آلبرت اینشتین را دریافت کرد.Science News. 20 June 1981. pp.394The Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Graham Farmelo. Basic Books. 2009.  pp.355

دیراک پس از فارغ‌التحصیلی در مهندسی برق از دانشگاه بریستول در ۱۹ سالگی دنبال کار می‌گشت. او درخواست عضویت در دانشگاه کمبریج کرد، که پذیرفته شد. او در سال ۱۹۲۶ از دانشگاه کمبریج، دکترا گرفت و پس از چندی، استاد ریاضی آن دانشگاه شد و کُرسی ریاضیات لوکاسی معروف را تا بازنشستگی در سال ۱۹۶۹ نگه داشت. او پس از بازنشستگی به آمریکا رفت و در سال ۱۹۶۱، استاد برجسته تحقیقات فیزیک در دانشگاه ایالتی فلوریدا شد و ۱۴ سال را، تا پایان زندگی، آنجا سپری کرد.

 فعالیت‌های علمی و دستاوردها 
بندانگشتی|180px|یادبود دیراک در دانشگاه کمبریج
دیراک به سرعت به یکی از چهره‌های برجسته در انقلاب کوانتومی در حال وقوع تبدیل شد. در طول دوران دکترای خود، او فرمول‌بندی مستقلی از مکانیک کوانتومی، تقریباً همزمان با ورنر هایزنبرگ (مکانیک ماتریسی) و اروین شرودینگر (مکانیک موجی)، ارائه کرد. دیراک نشان داد که این رویکردها از نظر ریاضی معادل هستند. او مفاهیم جدیدی مانند «برا-کت» (Bra-ket notation) را برای توصیف حالت‌های کوانتومی معرفی کرد که امروزه به ابزار استاندارد این رشته تبدیل شده است.

مهم‌ترین دستاورد دیراک در سال ۱۹۲۸ با انتشار «معادله دیراک» رقم خورد. این معادله نخستین توصیف نظری بود که مکانیک کوانتومی را با نسبیت خاص آشتی می‌داد. معادله دیراک به طور طبیعی اسپین الکترون را (که قبلاً به صورت پدیدارشناختی اضافه شده بود) توصیف می‌کرد و ساختار ریز طیف هیدروژن را به درستی توضیح می‌داد.
یکی از نتایج شگفت‌انگیز معادله دیراک، پیش‌بینی وجود ذراتی با انرژی منفی بود. دیراک در ابتدا این را به عنوان یک نقص در نظریه می‌دید، اما در سال ۱۹۳۱ تفسیری رادیکال ارائه داد: او نظریه «دریاچه دیراک» را مطرح کرد که در آن خلأ مملو از دریایی بی‌پایان از الکترون‌های با انرژی منفی است. به گفته او، اگر یکی از این الکترون‌ها انرژی کافی دریافت کند و به حالت انرژی مثبت برود، جای خالی آن به صورت ذره‌ای با جرم مشابه الکترون اما با بار الکتریکی مثبت ظاهر می‌شود. این ذره، که او آن را «پاد-الکترون» نامید، اولین پیش‌بینی نظری پادماده بود.Crease, Robert P. and Mann Charles C.. The Second Creation: makers of the revolution in twentieth century physics, Macmillan Publishing, 1986, New York, 1996 (revised), Rutgers University Press.

بندانگشتی|280px|دیراک برای انشتین احترام پدرانه‌ای قایل بود. در این تصویر از کنفرانس سلوی سال ۱۹۲۷ دیراک درست پشت شانه راست این قهرمان خود دیده می‌شود. دیراک به حدی به این تصویر افتخار می‌کرد که از دانشگاه بریستول درخواست کرد آن را قاب کرده و به دیوار دانشگاه بیاویزند.The Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Graham Farmelo. Basic Books. 2009.  pp.136 دیراک فقط یکبار در بزرگ‌سالی گریست، و آن زمانی بود که خبر مرگ آلبرت انشتین را دریافت کرد.

پیش‌بینی دیراک در سال ۱۹۳۲، زمانی که کارل دیوید اندرسون هنگام مطالعه پرتوهای کیهانی ذره‌ای با جرم الکترون اما بار مثبت کشف کرد، به طور تجربی تأیید شد. این ذره پوزیترون نام گرفت و وجود پادماده را اثبات کرد و جایگاه دیراک را به عنوان یکی از بزرگترین فیزیک‌دانان نظری تثبیت کرد.
در سال ۱۹۳۰، دیراک کتاب درسی تأثیرگذار خود با عنوان اصول مکانیک کوانتومی را منتشر کرد. این کتاب به سرعت به یکی از متون استاندارد و کلاسیک در این زمینه تبدیل شد و نسل‌های متعددی از فیزیک‌دانان را آموزش داد. او همچنین مفاهیمی مانند «تک‌قطبی مغناطیسی» را برای توضیح کوانتیده بودن بار الکتریکی پیشنهاد کرد.
در سال ۱۹۳۲، دیراک در سن ۳۰ سالگی به کرسی ریاضیات لوکاسی در دانشگاه کمبریج منصوب شد، همان کرسی که زمانی در اختیار آیزاک نیوتون بود. او این سمت را تا زمان بازنشستگی‌اش در سال ۱۹۶۹ حفظ کرد.

از دیگر مفاهیمی که از نظر اسم یا سابقه، به دیراک مربوط می‌شود می‌توان این‌ها را برشمرد:
 دریای دیراک
 ریسمان دیراک
 آمار فرمی-دیراک
 تک‌قطبی، تک‌قطبی مغناطیسی
 فرمیون دیراک
 اسپینور دیراک
 عملگر دیراک
 تابع دلتای دیراک

 کتاب‌ها 
 Principles of Quantum Mechanics در ۱۹۳۰
 Lectures on Quantum Mechanics در ۱۹۶۶
 Lectures on Quantum Field Theory در ۱۹۶۶
 Spinors in Hilbert Space در ۱۹۷۴
 General Theory of Relativity در ۱۹۷۵
 زندگی شخصی 
دیراک به دلیل شخصیت بسیار کم‌حرف، دقیق و متواضع خود شهرت داشت. او به ندرت کلمه‌ای غیرضروری به زبان می‌آورد و داستان‌های زیادی دربارهٔ سکوت‌های طولانی او در مکالمات نقل شده است. در سال ۱۹۳۷، دیراک با مارگیت (مانسی) ویگنر، خواهر فیزیک‌دان یوجین ویگنر، ازدواج کرد. او دو فرزند مارگیت از ازدواج قبلی‌اش را به فرزندی پذیرفت و آن‌ها با هم صاحب دو دختر به نام‌های مری الیزابت و فلورانس مونیکا شدند.

 دیدگاه‌های سیاسی 
بندانگشتی|300px|آرامگاه دیراک در شهر تالاهاسی در فلوریدا
دیراک برای دوستی و وفاداری زیادی که در سالیان زیاد با برخی دوستان روسی‌اش، به‌ویژه پیوتر کاپیتسا، پیدا کرده بود، تمایل چپ‌گرایانه داشت. اف‌بی‌آی در زمان جنگ ویتنام، به همسر دیراک، به دلیل مخالفت آشکارش با سیاست‌های آمریکا، بدگمان به فعالیت‌های کمونیستی شده‌بود. دیراک دانشگاه تگزاس در آستین را متهم کرد که او را یک کمونیست قلم‌داد کرده و برای همین دعوت آن دانشگاه برای پیوستن به هیئت علمی آن‌ها را رد کردThe Strangest Man. The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Graham Farmelo. Basic Books. 2009.  pp.388 و در نهایت، سر از شهر گرمسیری تالاهاسی در فلوریدا درآورد.

 دیدگاه‌های مذهبی 
ورنر هایزنبرگ خاطره‌ای از دیدگاه دیراک دربارهٔ خدا در حاشیه کنفرانس سُولوِی در سال ۱۹۲۷، نقل کرده است. او در خاطرات خود می‌نویسد:Physics and Philosophy. The Revolution in Modern Science. Werner Heisenberg. Harper Perennial. 2007  pp.15-17 (Postscript Section) «صحبت از دیدگاه‌های بوهر و اینشتین دربارهٔ خدا بود که دیراک با این پرسش وارد بحث شد:

در این موقع من به دیراک گوشزد کردم که او دارد دین را با کثافت‌کاری‌های سیاسی اشتباه می‌گیرد. اما او پاسخ داد:

در این زمان بود که متوجه شدیم که ولفگانگ پاولی در سکوت مبهمی فرورفته و به دیراک خیره شده. وقتی از او نظرش را در این مورد جویا شدیم، با کمی مکث پاسخ داد:

همه ما، از جمله خود دیراک، زدیم زیر خنده، و بحث داغ آن شب در لابی هتل مان با همین جمله پاولی خاتمه یافت.

 سال‌های پایانی و درگذشت 
دیراک پس از بازنشستگی از کمبریج در سال ۱۹۶۹، به ایالات متحده نقل مکان کرد. او در سال ۱۹۷۱ به عنوان استاد فیزیک به دانشگاه ایالتی فلوریدا (FSU) در تالاهاسی پیوست. او تحقیقات خود را در آنجا ادامه داد و تا زمان مرگش در ۲۰ اکتبر ۱۹۸۴ در سن ۸۲ سالگی به تدریس مشغول بود. دیراک در گورستان رُزلاون تالاهاسی به خاک سپرده شد.
 افتخارات و میراث 
پل دیراک یکی از تأثیرگذارترین فیزیک‌دانان قرن بیستم محسوب می‌شود. علاوه بر جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۳۳، او افتخارات متعددی از جمله مدال کاپلی (۱۹۵۲) و نشان مریت (Order of Merit) در سال ۱۹۷۳ دریافت کرد. میراث اصلی او، ادغام نسبیت خاص و مکانیک کوانتومی از طریق معادله‌اش بود که نه تنها الکترون را به درستی توصیف کرد، بلکه دریچه‌ای به سوی دنیای کاملاً جدید پادماده گشود و پایه و اساس الکترودینامیک کوانتومی و نظریه میدان کوانتومی مدرن را بنا نهاد.

 منابع 

رده:استادان دانشگاه گوتینگن
رده:استادان دانشگاه میامی، فلوریدا
رده:اعضای انجمن سلطنتی
رده:اعضای خارجی آکادمی علوم اتحاد شوروی
رده:اعضای فرهنگستان پاپی علوم
رده:اعضای مجمع فیلسوفان آمریکا
رده:اعضای نشان شایستگی
رده:اعضای وابسته خارجی آکادمی ملی علوم
رده:افراد دارای تابعیت ایالات متحده آمریکا
رده:انگلیسی‌های مهاجرت‌کرده به ایالات متحده آمریکا
رده:اهالی بریستول
رده:اهالی فلوریدا
رده:برندگان جایزه نوبل اهل انگلستان
رده:برندگان جایزه نوبل اهل بریتانیا
رده:برندگان جایزه نوبل فیزیک
رده:برندگان مدال پادشاهی
رده:برندگان مدال ماکس پلانک
رده:بریتانیایی‌های سوئیسی‌تبار
رده:بی‌خدایان اهل انگلستان
پل دیراک
رده:دارندگان کرسی ریاضیات لوکاسی
رده:دانشگاهیان دانشگاه کمبریج
رده:دانشمندان سده ۲۰ (میلادی) اهل بریتانیا
رده:دانشمندان فیزیک نظری
رده:دانش‌آموختگان دانشگاه بریستول
رده:دانش‌آموختگان کالج سنت جان، کمبریج
رده:درگذشتگان ۱۹۸۴ (میلادی)
رده:دریافت‌کنندگان مدال کاپلی
رده:ریاضی‌دانان اهل انگلستان
رده:ریاضی‌دانان اهل بریتانیا
رده:ریاضی‌دانان سده ۲۰ (میلادی) اهل انگلستان
رده:ریاضی‌دانان سده ۲۰ (میلادی) اهل بریتانیا
رده:ریاضی‌فیزیک‌دانان
رده:زادگان ۱۹۰۲ (میلادی)
رده:فیزیک‌دانان اهل انگلستان
رده:فیزیک‌دانان سده ۲۰ (میلادی) اهل بریتانیا
رده:فیزیک‌دانان سده ۲۰ (میلادی)
رده:فیزیک‌دانان کوانتوم
رده:محققان مؤسسه مطالعات پیشرفته
رده:ندانم‌گرایان اهل انگلستان