Paul Dirac

Paul Adrien Maurice Dirac (čti [dɪ'ræk]) (8. srpna 1902 – 20. října 1984) byl britský vědec, matematik a teoretický fyzik, který se zabýval kvantovou teorií, obecnou teorií relativity a kosmologií. Předpověděl existenci antihmoty. Za svoji základní práci v kvantové fyzice získal v roce 1933 společně s Erwinem Schrödingerem Nobelovu cenu.

Paul Dirac
Narození	8. srpna 1902 Bristol
Úmrtí	20. října 1984 (ve věku 82 let) Tallahassee
Bydliště	Spojené království
Alma mater	Bristolská univerzita Univerzita v Cambridgi St John’s College
Povolání	matematik, teoretický fyzik, profesor, fyzik, vědec, akademik, vychovatel, učitel a inženýr
Zaměstnavatelé	Miamská univerzita Univerzita v Göttingenu Univerzita v Cambridgi Florida State University University of Florida
Ocenění	člen Královské společnosti (1930) Nobelova cena za fyziku (1933) Královská medaile (1939) Bakerian Lecture (1941) medaile Maxe Plancka (1952) … více na Wikidatech
Nábož. vyznání	ateismus
Manžel(ka)	Margit Dirac (od 1937)
Rodiče	Charles Dirac
Příbuzní	Gabriel Andrew Dirac (adoptovaný syn)
Funkce	Lukasiánský profesor matematiky
multimediální obsah na Commons
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Raný život a studium

Paul Dirac se narodil v západoanglickém Bristolu jako prostřední ze tří dětí frankofonního Švýcara Charlese Adriena Ladislase Diraca a Cornwalanky Florence Hannah Holten. Otec byl profesorem literatury na Bristolské univerzitě (jako tzv. hostující profesor) a matka, dcera kapitána obchodní lodi, byla knihovnicí. Rodina obdržela britské občanství až r. 1919; do té doby pobývali v Británii jako švýcarští občané. Autoritativní otec trval na výlučně francouzské výchově svých dětí a neváhal je dokonce fyzicky trestat za chyby ve výslovnosti. Dusné rodinné poměry a potlačovaný odpor k otci se na Paulově povaze silně podepsaly: jeho pozdější mlčenlivost, uzavřenost a nepříliš vstřícné chování ve společnosti jsou přičítány právě těmto zážitkům z dětství. Dirac byl znám svou neosobností a tvrdou kritikou věcí, které se protivily jeho pohledu na svět.

Ve 12 letech (právě v roce začátku 1. sv. války) nastoupil na průmyslovou střední školu Merchant Venturers' Technical College, ve své době výjimečnou důrazem na přírodní vědy a výuku živých jazyků. O 4 roky později zahájil studium elektroinženýrství přímo na univerzitě v Bristolu, kde r. 1921 získal titul bakaláře elektrotechniky. O dva roky později se stal magistrem v oboru matematika. V letech 1924-1926 studoval v Cambridge na St.John´s College, kterou ukončil obhajobou doktorské dizertační práce Quantum Mechanics (Kvantová mechanika). Navázal v ní na svůj článek z r. 1925 The Quantum Theory of the Electron (Kvantová teorie elektronu), když matematicky interpretoval základní principy kvantové mechaniky. K jeho nejbližším přátelům v Cambridge patřil sovětský fyzik P. L. Kapica. V roce 1927 krátce pobýval jako stipendista na Kodaňské univerzitě u Nielse Bohra, potom odjel do Göttingenu, kde se setkal s Maxem Bornem a se svými vrstevníky Robertem Oppenheimerem a Igorem Tammem. Na zpáteční cestě do Anglie strávil několik týdnů v Leidenu u Paula Ehrenfesta.

Profesionální kariéra

Od roku 1927 působil Dirac jako profesor matematiky na Univerzitě v Cambridgi až do roku 1969. Často přednášel v různých zemích. Už v roce 1929 podnikl s Wernerem Heisenbergem velkou cestu do USA, odkud po pěti měsících pokračoval do Japonska a přes Sovětský svaz do Evropy. Se sovětskými vědci udržoval kontakty až do druhé světové války. V roce 1931 se stal Dirac zahraničním členem Akademie věd SSSR.

V letech 1928 a 1930 publikoval dvě práce o kvantové mechanice Quantum Theory of Electron (Kvantová teorie elektronu) a The principles of Quantum Mechanics (Principy kvantové mechaniky), které byly důvodem pro udělení Nobelovy ceny za fyziku v roce 1933. V roce 1932 byl Paul Dirac jmenován lukasiánským profesorem matematiky na Univerzitě v Cambridgi a v této funkci setrval 37 let. V roce 1930 se stal členem Královské společnosti (Royal society) v Londýně.

V roce 1937 se oženil s Margitou Balászovou-Wignerovou, sestrou Eugena Wignera. Paul Dirac adoptoval její dvě děti z předchozího manželství a spolu měli ještě dvě dcery. Byl plně soustředěný na svou práci, neměl žádné záliby kromě pěší a horské turistiky.

V roce 1969 se Paul Dirac s rodinou přestěhoval do USA, kde působil nejprve na univerzitě v Miami (1969-1971), později jako profesor fyziky na univerzitě v Talahassee na Floridě (1971-1984). V letech 1973-1975 přednášel v Ioffeho fyzikálně-technickém institutu (Fiztěch) v Leningradě.

Pamětní deska ve Westminsterském opatství

Paul Dirac zemřel v roce 1984 na Floridě a byl pohřben na hřbitově v Talahassee. V roce 1995 mu byla zřízena pamětní deska ve Westminsterském opatství v Londýně mezi nejvýznačnějšími osobnostmi britského království.

Vědecké úspěchy

Je znám především tím, že jako první formuloval relativistickou kvantově-mechanickou rovnici popisující elektron (a obecněji částice se spinem 1/2), která se na jeho počest nazývá Diracova rovnice a která ho vedla k předpovědi existence pozitronu (antičástice elektronu), který byl později v roce 1932 pozorován Carlem D. Andersonem. Chování volných elektronů v kovu, známé jako Fermiho-Diracovo rozdělení popsal v kvantové statistice.

Jeho práce na kvantové teorii emise a absorpce záření byla jedna z prvních prací kvantové elektrodynamiky. Přispěl také významnou měrou k rozvoji formalismu kvantová teorie zavedením tzv. braketové notace nazývané též Diracova notace. Je také autorem sporné kosmologické teorie, tzv. hypotézy velkých čísel. Byl jedním z prvních fyziků pokoušejících se o skloubení kvantové teorie s teorií gravitace. Vytvořil obecnou kvantovou teorii pole a teorii kvantování na zakřiveném časoprostoru.

Koncem padesátých let pracoval na nové formulaci obecné teorie relativity a v sedmdesátých letech se věnoval studiu relativistických rovnic. Předpověděl existenci magnetických monopólů.

Napsal mnoho vědeckých publikací a několik knih. Nejznámější z nich je učebnice Principles of Quantum Mechanics (Principy kvantové mechaniky) publikovaná v roce 1930, ve které Dirac elegantně shrnul jak maticovou mechaniku Wernera Heisenberga, tak vlnovou mechaniku Erwina Schrödingera a sjednotil je v rámci jednotného matematického popisu, ve kterém jsou měřitelné fyzikální veličiny reprezentovány operátory působícími na Hilbertově prostoru vlnových funkcí, které popisují v kvantové teorii stav fyzikálního systému. Za tím účelem zavedl braketovou notaci a tzv. Diracovu delta funkci.

Ocenění

Kromě Nobelovy ceny za fyziku (1933) obdržel Paul Dirac od britské Královské společnosti Královskou medaili (1939) a Copleyovu medaili (1952) za přínos k relativistické dynamice částic v kvantové mechanice. V roce 1973 byl vyznamenán Řádem za zásluhy (Order of Merit). Byl členem mnoha zahraničních akademií v USA, Evropě, Indii, SSSR i Vatikánu.

Na jeho počest jsou od roku 1985 třemi odbornými společnostmi každoročně udělovány Diracovy medaile za vynikající práce z teoretické fyziky, matematiky a počítačové chemie.

Literatura

• R.H. Dalitz and Sir Rudolf Peierls: „Paul Adrien Maurice Dirac“ in Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society 32 (1986) 137-185
• Olivier Darrigol: „Dirac, Paul Adrien Maurice“ in Dictionary of Scientific Biography, Vol. 17, Suppl. II ed. by Frederic L. Holmes, Charles Scribner's Sons, New York 1981, ISBN 0-684-80588-X
• KRAUS, Ivo. Fyzika v kulturních dějinách Evropy (Atomový věk). 1. vyd. Praha: ČVUT, 2010. 307 s. ISBN 978-80-01-04546-6. 

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Paul Dirac na Wikimedia Commons
• Osoba Paul Dirac ve Wikicitátech
• https://www.scienceworld.cz/paul-dirac/
• Interview s Paulem Diracem z r. 1982 (anglicky) - you tube

Autoritní data: AUT: ola2002161490 | GND: 118679775 | ISNI: 0000 0001 0875 2133 | LCCN: n50028823 | VIAF: 17350683 | WorldcatID: lccn-n50028823

Portály: Fyzika | Lidé | Matematika | Spojené království