Dirac Paul Adrien Maurice (Ντιράκ Πολ Άντριεν Μορίς) (1902 - 1984).
Βρετανός θεωρητικός φυσικός και μαθηματικός, με καθοριστική συμβολή,
στην ανάπτυξη της κβαντομηχανικής θεωρίας. Θεωρείται μια εξέχουσα επι-στημονική και όχι μόνο, προσωπικότητα, που διαμόρφωσε και συνέβαλλε αποφασιστικά στην πρόοδο της επιστήμης του 20ου αιώνα.
Ο Dirac γεννήθηκε στο Μπρίστολ (Bristol) της Αγγλίας. Ο πατέρας του ήταν Ελβετός μετανάστης, ένας άνθρωπος αυστηρών αρχών, αυταρχικός, με πολλά προβλήματα στις οικογενειακές του σχέσεις, που επηρέαζαν όλα τα μέλη της οικογένειας, άλλα και το
μικρό Paul, για όλη του τη ζωή (ίσως σε αυτό το γεγονός να οφείλεται, πως πάντα ήταν λιγομίλητος και συμμετείχε σε συζητήσεις μόνο όταν τον ρωτούσαν κάτι οι άλλοι).
Σπούδασε μηχανικός στο Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ και άρχισε να ασχολείται με την
μελέτη της θεωρητικής φυσικής όταν απέκτησε το πτυχίο του ηλεκτρολόγου μηχανικού.
Συνεπαρμένος από τις θεωρίες της Σχετικότητας του Einstein, αλλά ανίκανος, για οικο-νομικούς λόγους, να λάβει μια υποτροφία στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ (Cambridge), έμεινε στο Μπρίστολ και σπούδασε μαθηματικά, τελειώνοντας με άριστα, το 1923.
Στη συνέχεια μετακινήθηκε στο Κολέγιο του St. John στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ (Cambridge), αξιοποιώντας μια υποτροφία που εξασφάλισε μέσω του Βρετανού φυσικού
και αστρονόμου Ralph Fowler, καθηγητή του Κολεγίου στον τομέα της ατομικής φυσικής
και συνεργάτη του Δανού φυσικού Niels Bοhr (1885 - 1962).
Έτσι ο Dirac άρχισε να ενημερώνεται εκτενώς για όλες τις σύγχρονες εξελίξεις της επισ-τήμης, κυρίως στην κβαντική φυσική και τα επιστημονικά του ενδιαφέροντα διευρύνθη-
καν.
Πολύ νωρίς, το 1928, πρότεινε την περίφημη σχετικιστική εξίσωση κίνησης για την κυμα-τοσυνάρτηση του ηλεκτρονίου, η οποία είναι γνωστή ως «εξίσωση Dirac».
Η εξίσωση Dirac περιγράφει την συμπεριφορά των φερμιονίων, εξηγεί τις ιδιότητες του
spin του ηλεκτρονίου και προβλέπει την ύπαρξη της αντιύλης, δηλαδή τη ύπαρξη του ποζιτρόνιου (positron), του αντισωματίδιου του ηλεκτρονίου.
Το ποζιτρόνιο παρατηρήθηκε τέσσερα χρόνια αργότερα, το 1932, από τον Αμερικανό φυ-
σικό Carl David Anderson (1905 - 1991), ο οποίος γι αυτή του την ανακάλυψη, έλαβε το βραβείο Νόμπελ (Nobel prize) φυσικής, το 1936.
Ο Paul Dirac είναι αυτός, ο οποίος έβαλε τα θεμέλια της Κβαντικής ηλεκτροδυναμικής (Quantum electrodynamics) (QED), μιας κβαντικής θεωρίας πεδίου του κλασσικού ηλεκτρομαγνητισμού, η οποία περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις της ακτινοβολίας με την φορτισμένη ύλη, εκτός της βαρύτητας και της ραδιενέργειας.
Τη θεωρία της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής, αναπαρήγαγε και διαμόρφωσε στη δεκαε-
τία του 1950, ο Αμερικανός φυσικός Richard Phillips Feynman (1918 - 1988).
Ο Dirac, στις αρχές της δεκαετίας του 1930 εισήγαγε την ιδέα της πόλωσης του κενού.
Στη κβαντική θεωρία πεδίου και συγκεκριμένα στη κβαντική ηλεκτροδυναμική, η πόλωση
του κενού περιγράφεται ως μια διαδικασία κατά την οποία ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο δημιουργεί εικονικά ζεύγη ηλεκτρονίων - ποζιτρονίων, που μεταβάλλουν ουσιαστικά την κατανομή των επιβαρύνσεων και των ρευμάτων, που δημιουργούνται στο πρωτότυπο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.
Η ιδέα αυτή του Dirac, ήταν το κλειδί για την ανάπτυξη της κβαντομηχανικής και απετέ-
λεσε το θεωρητικό οδηγό για την επόμενη γενιά των όλων των κβαντικών φυσικών.
Η πόλωση του κενού παρατηρήθηκε πειραματικά το 1997, στον επιταχυντή σωματιδίων TRISTAN, στην πόλη Tsukuba της Ιαπωνίας.
Στις αρχές του 1930, ο Dirac δημοσίευσε το έργο του «Principles of Quantum Mechanics», δηλαδή «Οι αρχές της Κβαντομηχανικής». Σε αυτό το έργο, το οποίο απετέλεσε ορόσημο
στην φυσική επιστήμη, ο Dirac παρουσίασε ολοκληρωμένα και με αρκετή σαφήνεια όλα
τα μέχρι τότε επιτεύγματα της νέας φυσικής θεωρίας, της κβαντομηχανικής, η οποία περιγράφει τη συμπεριφορά της ύλης σε μικροσκοπικές κλίμακες, ειδικά στο ατομικό και υποατομικό επίπεδο.
Το 1933, σε ηλικία 31 ετών, μοιράστηκε το βραβείο Νόμπελ (Nobel prize) φυσικής, με τον Αυστριακό φυσικό Erwin Schrodinger (1887 - 1961 κ.ε), για την ανακάλυψη νέων, παραγωγικών μορφών της ατομικής θεωρίας και την προσφορά τους στην εξέλιξη της φυσικής.
Ο Dirac υπήρξε ένας από τους δύο (σε ανεξάρτητες εργασίες τους) εμπνευστές της κβαν-
τικής στατιστικής. Ο άλλος είναι ο Ιταλός φυσικός Enrico Fermi (1901 - 1954).
Η κβαντική στατιστική, γνωστή ως «στατιστική Fermi - Dirac» ή «κατανομή Fermi -
Dirac», καθορίζει την στατιστική κατανομή των φερμιονίων επί των ενεργειακών κατα-
στάσεων ενός συστήματος σε θερμική ισορροπία, δηλαδή καθορίζει την πιθανότητα της
κατάληψης από ένα φερμιόνιο μίας δεδομένης ενεργειακής στάθμης.
Στο Dirac οφείλεται και ο όρος γκραβιτόνιο (βαρυτόνιο). Τα γκραβιτόνια είναι τα υπο-
θετικά σωματίδια (κβάντα), άγνωστα μέχρι σήμερα, φορείς της βαρυτικής αλληλεπίδρασης.
Επίσης η θεωρίας της μετατροπής, θεμελιωμένη από το Dirac, είναι αυτή η οποία ενώνει
και γενικεύει δύο προηγούμενες θεμελιώσεις, εκείνη των πινάκων ή μητρών του Werner Heisenberg και της κυματομηχανικής θεωρίας του Erwin Sch-rodinger.
Σε αυτή την θεωρία η στιγμιαία κατάσταση ενός κβαντικού συστήματος αποδίδεται με τη μορφή μετρήσεων των πιθανοτήτων, δηλαδή των παρατηρήσιμων ιδιοτήτων του, όπως
είναι η ενέργεια, η θέση, η ορμή και η γωνιακή ορμή. Παρατηρήσιμες μεταβλητές μπο-
ρούν να είναι ή συνεχείς (π.χ. η θέση ενός σωματιδίου), ή διάκριτες (π.χ. η ενέργεια ενός ηλεκτρονίου που έλκεται από ένα άτομο υδρογόνου).
Ο Dirac κατά τη διάρκεια του πολέμου ασχολήθηκε με τον διαχωρισμό των ισοτόπων,
κυρίως του ουρανίου, που όπως αποδείχθηκε, ήταν μια εργασία απολύτως απαραίτητη
για την μετέπειτα κατασκευή της ατομικής βόμβας.
Σε όλη τη σταδιοδρομία του δημοσίευσε σημαντικές μελέτες για την κβαντική θεωρία
πεδίου και τη βαρύτητα.
Από το 1932 έως το 1968 κατείχε την περίφημη Λουκασιανή έδρα μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο Κέμπριτζ (Cambridge). Υπήρξε ένας εξαιρετικός δάσκαλος. Πράος, πει-
στικός και με λίγα λόγια προσπαθούσε να μεταδώσει τις γνώσεις του στους φοιτητές.
Γενικότερα ως άνθρωπος, υπήρξε ακέραιος. Ιδιαίτερα αγαπητός στους συναδέλφους του
και εξαιρετικά μετριόφρων σε βαθμό παρεξηγήσεως. Ήταν πολύ σιωπηλός και μιλούσε
μόνο όταν κάποιος άλλος του απηύθυνε το λόγο. Είχε συγκεκριμένη και τεκμηριωμένη
άποψη για τη θρησκεία και το ρόλο της. Χαρακτηριστικά σε μια φιλική συνομιλία που
είχε με φοιτητές του, ανέφερε : «….. Αν θέλουμε να είμαστε ειλικρινείς και οι επιστήμονες πρέπει να είναι, θα πρέπει να ομολογήσουμε ότι η θρησκεία είναι ένα συνονθύλευμα από ψευδείς ισχυρισμούς, που δεν έχουν σχέση με την πραγματικότητα... Εγώ δεν αποδέχομαι κανένα θρησκευτικό μύθο….. Η θρησκεία είναι ένα είδος οπίου που επιτρέπει στους ευσε-
βείς να κάνουν όνειρα και έτσι να ξεχνάνε τις αδικίες που γίνονται σε βάρος του λαού.
Έτσι εξηγείται και η στενή συμμαχία μεταξύ των δύο μεγάλων πολιτικών δυνάμεων, του κράτους και της εκκλησίας. Και οι δύο χρειάζονται την ψευδαίσθηση ότι ένας ευγενικός
θεός θα τους ανταμείψει στο μέλλον στον ουρανό…..».
Χαρακτηριστικό δείγμα του ήθους του, ήταν το γεγονός, πως αν και άθεος, συνόδευε
τις Κυριακές τη θρήσκεια σύζυγό του (αδελφή του Ούγγρου φυσικού και μαθηματικού
Eugene Wigner) στην εκκλησία, σεβόμενος την πίστη της.
Τα τελευταία είκοσι χρόνια της ζωής του τα πέρασε στη Φλόριντα (Florida) των ΗΠΑ,
στο Πανεπιστήμιο της οποίας ήταν καθηγητής. Πέθανε στις 20 Οκτώβρη του 1984.
Πολλοί σημαντικοί επιστήμονες κατά καιρούς μνημόνευσαν τον Dirac, τόσο για τον χαρακτήρα του, όσο και για επιστημονική του προσφορά, η οποία ήταν πραγματικά
τεράστια.
Ο Niels Bohr είπε κάποτε : «Από όλους τους φυσικούς, ο Dirac έχει την αγνότερη ψυχή».
Ο Wolfgang Pauli αστειευόμενος, ανέφερε : «…Δεν υπάρχει θεός και προφήτης του
ο Dirac».
Το 1995 ο Stephen Hawking, καθηγητής στην έδρα που κάποτε δίδαξε ο Dirac, είπε :
«Ο Dirac έχει κάνει τα περισσότερα από οποιονδήποτε σε αυτό τον αιώνα, με εξαίρεση
τον Einstein, για να προωθήσει τη φυσική και να αλλάξει την εικόνα μας για τον κόσμο».
Κοσμάς Λεοντιάδης
*Το παραπάνω κείμενο, αποτελεί απόσπασμα από το τμήμα βιογραφιών του υπό
έκδοση τετράτομου έργου μου... "Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό των Άστρων και των ουράνιων αντικειμένων".
