P.A.M. Dirac , volledig Paul Adrien Maurice Dirac , (geboren) augustus 8, 1902, Bristol , Gloucestershire, Engeland - overleden op 20 oktober 1984, Tallahassee, Florida, V.S.), Engelse theoretisch fysicus die een van de grondleggers was van de kwantummechanica en kwantumelektrodynamica. Dirac is het meest bekend om zijn relativistische uit 1928 quantum theorie van het elektron en zijn voorspelling van het bestaan van antideeltjes. In 1933 deelde hij de Nobelprijs voor Natuurkunde met de Oostenrijkse natuurkundige Erwin Schrödinger .
Dirac's moeder was Brits en zijn vader was Zwitsers. Diracs jeugd was niet gelukkig - zijn vader intimideerde de kinderen, zowel thuis als op school waar hij Frans doceerde, door nauwkeurig en benauwend discipline . Dirac groeide op als introvert, sprak alleen als er tegen hem werd gesproken en gebruikte woorden zeer spaarzaam - hoewel met uiterste precisie in betekenis. Op latere leeftijd zou Dirac spreekwoordelijk worden vanwege zijn gebrek aan sociale en emotionele vaardigheden en zijn onvermogen om over koetjes en kalfjes te praten. Hij gaf de voorkeur aan eenzame gedachten en lange wandelingen boven gezelschap en had weinig, hoewel zeer hechte, vrienden. Dirac toonde al vroeg buitengewone wiskundige vaardigheden, maar nauwelijks interesse in literatuur en kunst. Zijn fysica kranten en boeken zijn echter literaire meesterwerken van de genre vanwege hun absolute perfectie in vorm met betrekking tot wiskundige uitdrukkingen en woorden.
Op de wens van zijn vader voor een praktisch beroep voor zijn zonen, studeerde Dirac elektrotechniek aan de Universiteit van Bristol (1918-1921). Omdat hij na zijn afstuderen geen werk had gevonden, volgde hij nog twee jaar toegepaste wiskunde. De relativiteitstheorie van Albert Einstein was na 1919 beroemd geworden via de massamedia. Gefascineerd door het technische aspect van relativiteit, beheerste Dirac het in zijn eentje. Op advies van zijn wiskundeprofessoren en met de hulp van een beurs ging hij in 1923 als onderzoeksstudent naar de Universiteit van Cambridge. Dirac had geen leraar in de ware zin van het woord, maar zijn adviseur, Ralph Fowler, was toen de enige professor in Cambridge thuis met de nieuwe kwantumtheorie die in Duitsland en Denemarken wordt ontwikkeld.
In augustus 1925 ontving Dirac via Fowler bewijzen van een niet-gepubliceerd artikel van Werner Heisenberg die de revolutionaire overgang van het Bohr-atoommodel naar de nieuwe kwantummechanica initieerde. In een reeks papers en zijn 1926 Ph.D. proefschrift ontwikkelde Dirac de ideeën van Heisenberg verder. Dirac's prestatie was algemener van vorm, maar vergelijkbaar in resultaten met matrixmechanica, een andere vroege versie van de kwantummechanica die rond dezelfde tijd in Duitsland werd gecreëerd door een gezamenlijke inspanning van Heisenberg, Max Born , Paschal Jordanië en Wolfgang Pauli. In de herfst van 1926 combineerden Dirac en, onafhankelijk, Jordanië de matrixbenadering met de krachtige methoden van Schrödingers golfmechanica en Borns statistische interpretatie tot een algemeen schema - transformatietheorie - dat het eerste volledige wiskundige formalisme van de kwantummechanica was. Ondertussen ontwikkelde Dirac ook de Fermi-Dirac-statistieken (die iets eerder door Enrico Fermi waren gesuggereerd).
Tevreden met de interpretatie dat de fundamentele wetten die microscopische deeltjes beheersen waarschijnlijk zijn, of dat de natuur een keuze maakt, verklaarde Dirac de kwantummechanica compleet en richtte hij zijn aandacht vooral op de relativistische kwantumtheorie. Zijn kwantumtheorie van straling uit 1927 wordt vaak beschouwd als het ware begin van de kwantumelektrodynamica. Daarin ontwikkelde Dirac methoden voor het kwantiseren van elektromagnetische golven en vond hij de zogenaamde tweede kwantisering uit - een manier om de beschrijving van een enkel kwantumdeeltje om te zetten in een formalisme van het systeem van veel van dergelijke deeltjes. In 1928 publiceerde Dirac wat misschien wel zijn grootste prestatie is: de relativistische golfvergelijking voor het elektron. Om te voldoen aan de voorwaarde van relativistische invariantie (d.w.z. het op dezelfde voet behandelen van ruimte- en tijdcoördinaten), vereiste de Dirac-vergelijking een combinatie van vier golffuncties en relatief nieuwe wiskundige grootheden die bekend staan als spinors. Als een toegevoegde bonus beschreef de vergelijking elektronenspin (magnetisch moment) - een fundamenteel maar daarom niet goed verklaard kenmerk van kwantumdeeltjes.
Vanaf het begin was Dirac zich ervan bewust dat zijn spectaculaire prestatie ook ernstige problemen had: het had een extra reeks oplossingen die fysiek niet logisch waren, omdat het overeenkwam met negatieve waarden van energie. In 1930 suggereerde Dirac een verandering van perspectief om onbezette vacatures in de zee van negatieve energie-elektronen te beschouwen als positief geladen gaten. Door te suggereren dat dergelijke gaten geïdentificeerd konden worden met protonen, hoopte hij een uniforme theorie van materie te produceren, aangezien elektronen en protonen toen de enige bekende elementaire deeltjes waren. Anderen bewezen echter dat een gat dezelfde massa moet hebben als het elektron, terwijl het proton duizend keer zwaarder is. Dit bracht Dirac ertoe in 1931 toe te geven dat zijn theorie, indien waar, impliceerde het bestaan van een nieuw soort deeltje, onbekend voor de experimentele fysica, met dezelfde massa en tegengestelde lading als een elektron. Een jaar later werd dit deeltje - het anti-elektron of positron - tot verbazing van natuurkundigen bij toeval ontdekt in kosmische straling door Carl Anderson uit de Verenigde Staten.
Een schijnbare moeilijkheid van de Dirac-vergelijking veranderde dus in een onverwachte triomf en een van de belangrijkste redenen waarom Dirac in 1933 de Nobelprijs voor natuurkunde kreeg. Het vermogen om onverwachte natuurverschijnselen te voorspellen is vaak het meest overtuigende argument voor nieuwe theorieën. In dit opzicht is het positron van de kwantumtheorie vaak vergeleken met de planeet Neptunus, waarvan de ontdekking in de 19e eeuw een spectaculair bewijs was van de astronomische precisie en voorspellende kracht van de klassieke Newtoniaanse wetenschap. Dirac trok uit deze ervaring een methodologische les dat theoretische natuurkundigen, in hun zoektocht naar nieuwe wetten, meer vertrouwen zouden moeten stellen in het wiskundig formalisme en zijn voorbeeld zouden moeten volgen, zelfs als het fysieke begrip van de formules tijdelijk achterblijft. Op latere leeftijd uitte hij vaak de opvatting dat, om waar te zijn, een fundamentele natuurkundige theorie ook wiskundig mooi moet zijn. Diracs voorspelling van een ander nieuw deeltje in 1931 - de magnetische monopool - lijkt te hebben aangetoond dat wiskundige schoonheid een noodzakelijke maar niet voldoende voorwaarde is voor fysieke waarheid, aangezien een dergelijk deeltje nog niet is ontdekt. Talloze andere elementaire deeltjes die na 1932 door experimentele natuurkundigen werden ontdekt, waren vaker wel dan niet vreemder en rommeliger dan alles wat de theoretici op basis van wiskundige formules hadden kunnen voorzien. Maar voor elk van deze nieuwe deeltjes bestaat er ook een antideeltje - een universele eigenschap van materie die voor het eerst werd ontdekt door Dirac.
In zijn latere werk bleef Dirac belangrijke verbeteringen en verduidelijkingen aanbrengen in de logische en wiskundige presentatie van de kwantummechanica, met name door zijn invloedrijke leerboek De principes van kwantummechanica (1930, met drie daaropvolgende grote herzieningen). De professionele terminologie van de moderne theoretische fysica heeft veel te danken aan Dirac, inclusief de namen en wiskundige notaties fermion , boson , waarneembaar , commutator , eigenfunctie , delta-functie , (voor h /2π, waar h is constante van Planck ), en de bra-ket vectornotatie.
Vergeleken met de standaard van logische helderheid die Dirac bereikte bij zijn formalisering van de kwantummechanica, leek de relativistische kwantumtheorie hem onvolledig. In de jaren dertig stuitte de kwantumelektrodynamica op ernstige problemen; vooral, eindeloos resultaten verschenen in verschillende wiskundige berekeningen. Dirac maakte zich nog meer zorgen over de formele moeilijkheid dat relativistische invariantie niet direct voortvloeide uit de hoofdvergelijkingen, die tijd- en ruimtecoördinaten afzonderlijk behandelden. Op zoek naar remedies introduceerde Dirac in 1932-1933 de veelvuldige formulering (soms interactierepresentatie genoemd) en de kwantum analoog voor het principe van de minste actie, later ontwikkeld door Richard Feynman in de methode van pad integratie . Deze concepten, en ook Diracs idee van vacuümpolarisatie (1934), hielpen daarna een nieuwe generatie theoretici Tweede Wereldoorlog manieren bedenken om oneindigheden van elkaar af te trekken in hun berekeningen, zodat voorspellingen voor fysiek waarneembare resultaten in kwantumelektrodynamica altijd eindige grootheden zouden zijn. Hoewel zeer effectief in praktische berekeningen, bleven deze renormalisatietechnieken, volgens Dirac, slimme trucs in plaats van een principiële oplossing voor een fundamenteel probleem. Hij hoopte op een revolutionaire verandering in de basisprincipes die de theorie uiteindelijk zou brengen in een mate van logische consistentie die vergelijkbaar was met wat bereikt was in de niet-relativistische kwantummechanica. Hoewel Dirac waarschijnlijk meer heeft bijgedragen aan de kwantumelektrodynamica dan welke andere natuurkundige dan ook, stierf hij ontevreden met zijn eigen geesteskind.
Dirac doceerde in Cambridge na het behalen van zijn doctoraat daar, en in 1932 werd hij benoemd tot Lucasian Professor of Mathematics, de leerstoel die ooit werd bekleed door Isaac Newton. Hoewel Dirac weinig onderzoeksstudenten had, was hij zeer actief in het onderzoek gemeenschap door zijn deelname aan internationale seminars. In tegenstelling tot veel natuurkundigen van zijn generatie en expertise, schakelde Dirac niet over op kernfysica en nam hij slechts marginaal deel aan de ontwikkeling van de atoombom tijdens de Tweede Wereldoorlog. In 1937 trouwde hij met Margit Balasz (née Wigner; zus van de Hongaarse natuurkundige Eugene Wigner). Dirac trok zich terug uit Cambridge in 1969 en bekleedde, na verschillende bezoeken van bezoeken, een professoraat aan de Florida State University, Tallahassee, van 1971 tot aan zijn dood.
hoeveel horden zijn er op de 110m horden
Copyright © Alle Rechten Voorbehouden | asayamind.com