زندگینامه فیزیکدان نظری:پل دیراک

پل آدرین موریس دیراک ملقب به پل دیراک ۸ اوت ۱۹۰۲ در بریستول، انگلستان به دنیا آمد. فیزیکدان و ریاضیدان بریتانیایی و از پایه ریزان مکانیک کوانتومی بود و در سال ۱۹۳۳ برنده جایزه نوبل شد.

پدر پل دیراک یک سوییسی فرانسوی زبان و مادرش فلورنس هولتن دختر یک ملوان از کورنوال بود. بعـد از اینکـه دیـراک دوران متوسطـه ی خـود را گذرانـد؛ گرچـه ریاضیات موضوع مورد علاقه ی او بود، اما در دانشگاه تصمیم به تحصیل در رشته ی مهندسی برق گرفت. دیراک معتقد بود که برای تدریس حرفه ای ریاضی مدرسه کافی بود. او به دنبال فرا گرفتن حرفه بود.

او مدرک خود را در رشته ی مهندسـی در سـال ۱۹۲۱ در سـن ۱۹ سالگـی در دانشگاه بریستول به دسـت آورد و پس از آن برای توسعه ی رشته ی مورد علاقه ی خود ـ ریاضیات ـ تقاضای عضویت در دانشگاه کمبریج کرد و پذیرفته شد.

در ژوین ۱۹۲۱ کمک هزینه تحصیلی برای تحصیل ریاضیات درکالج سنت جـان درکمبریج به او اهدا شد و پس از مدتی از مقامات آموزش و پرورش محلی کمک بیشتری به او شـد. در ایـن زمان دیراک فرصتی برای تحصیل ریاضیات در بریستول بدون پرداخت هزینه عرضـه شـد و در سـال ۱۹۲۳ به وی مـدال افتخـاری درجـه ی اول اهدا شد. پس از این کمک هزینـه ای جهت انجـام تحقیقـات در کمبریج به او اهـدا شـد و او در آنجا تحصیلات خود را ادامه داد.

دیراک امیدوار بود که تحقیقات خود را تحت نظارت کانینگهام ادامه دهد. کانینگهام بـه نظریه ی عام نسبیتی که دیراک ارایه داده بود، مجذوب شده بود و جهت انجام پژوهش در ایـن موضوع بـا دیـراک همـکـاری کـرد. (دانش پژوهان بسیاری تا آن موقع زیر نظر کانینگهام به انجام پژوهش پرداخته بودند.)

دیراک به خوبـی در نظریـه ی کوانتومـی پیشـرو شـده بود. کارهای پژوهشی او عمدتـا در مورد مکانیـک آماری بود. کانینگهام که فهمیده بود دیراک هوش و استعداد خارق العاده ای دارد، تحت نظارت خـود او را مشغـول بـه کار در برخی از مسایل در مکانیک آمـاری کرد که ظرف شش مـاه دو مقاله درباره ی مکانیک آمـاری تهیه کرد: مقاله ی اول در مورد نظریه ی کوانتوم در مه ۱۹۲۴ ارایه شد. چهار مقاله ی دیگر در نوامبر ۱۹۲۵ تکمیل شـد.

کـار تحقیقاتی او شروع عالی داشت؛ تا جایی که توانست برای اولین بار نظریه ی سازگاری مکانیک کوانتومی در مکاتبات با مکانیک هامیلتونی را تدوین کند.

ایده های دیراک تحت پایان نامه ی دکترا (ph.D)ی مکانیک کوانتومی در سال ۱۹۲۶ ارایه شد. پس از گرفتن مدرک دکترا، او به کپنهاگ رفت و با نیلز بور به تحقیق در مورد حرکت شناسـی پرداخت. دیراک در همین سـال توانست یک فرمول بندی عمومی از مکانیک کوانتومـی به دست آورد، که هـر دوی نظریـات مکانیـک ماتریسـی هایزنبـرگ و مکانیک موجـی شرودینگـر در حالت های خاص صادق باشنـد. یکی دیگر از حالت های خاص این فرمول بندی عمومی، مکانیک کلاسیک بود.

در فوریه ی ۱۹۲۷ یک دعوت نامه از Ehrenfestبه دستش رسید که طـی آن او با اوپنهایمـر، ماکـس بـورن، جیمز فرانک و ایگور روسی درکالج سنت جان در کمبریج همکار شد.

دیراک در سال ۱۹۲۸ به اتحاد جماهیـر شوروی سفر کـرد؛ در همین سال با استفـاده از قاعده ی پایولی، ارتباط بین نسبیت و مکانیک کوانتومی ـ که به معادله ی دیراک معروف است ـ را ارایه داد؛ ایـن معادلـه کـه بـر خلاف معادله ی شرودینگر نظریه ی نسبیت خاص را نادیده نمی گیـرد، بـرای توجیـه تابع موجی الکترون ها در حالت نسبی در نظر گرفته می شود. ایـن معادلـه همچنین اثر زیمن را در نـظـریـه اش تـوضـیـح مـی دهـد. دیـراک به همین خاطر توانست موجودیت پوزیترون را پیش بینی کند و همچنین نشـان دهـد کـه اسپین یـک فـرآیند نسبی است. و پس از آن در سال ۱۹۲۹ به ایالات متحده آمریکا، برای سخنرانـی در دانشگاه های ویسکانسیـن و میشیگان دعوت شد.

دیراک در سال ۱۹۳۰ اصول مکانیک کوانتومی را منتشر کرد که در سال ۱۹۳۳ برای ایـن کـار به وی جایـزه ی نوبل فیزیک اهدا شد.

دیراک در مورد الگوبرداری از اصول مکانیک کوانتومی در کمبریج سخنرانی کرد و این موضوع را به دانش آموزان و دانش پژوهان منتقل کرد که این باعث شکل گیری منسجم و ظریف نظریه ی کوانتوم شد. و پس از آن دیراک به عنوان همکار در انجمن سلطنتی انتخاب شد.(۱۹۳۰)

در سال ۱۹۳۲ دیراک به عنـوان استاد ریاضیـات در دانشگاه کمبریج منصوب شد. در سال ۱۹۳۳ او مقاله ای در مورد مکانیک کوانتوم لاگرانژی منتشر کرد که بعدها توسط فایمن کامل تر شـد. در همان سال دیراک جایزه ی نوبل فیزیک را مشترکا با شرودینگر دریافت کرد.

در ژانویه ۱۹۳۷ در لندن با مارگیت ازدواج کرد. مارگیت از ازدواج اول خود دارای دو فرزند به نام های جودیت و گابریل اندرو بود که پس از ازدواج با دیراک به نام های جودیت دیراک و گابریل اندرو دیراک تغییـر پیدا کردنـد. گابریل اندرو به ریاضیدان مشهوری تبدیل شد، به خصوص توانست در دانشگاه آرهوس دانمارک استاد ریاضیـات محض شود.

در سال ۱۹۳۷ دیراک اولین مقاله ی خود را روی اعداد بزرگ ـ که امروزه بیشتر در مورد کیهان شناسـی به کار می روند ـ منتشر کرد. مقاله ی معروف دیگر او که در مورد نظریه ی الکترون کلاسیک، که شامل واکنش تابشی و ronormalisationجمعی است، در سال ۱۹۳۸ منتشر شد. دیراک در طول جنگ جهانی دوم در جداسازی اورانیـوم و سلاح هـای هسته ای کار کرده است. به طور خاص او به عنوان مشـاور به یک گروه در بیرمنگام برای کار بر روی انرژی اتمی انتخاب شد. این ارتباط منجر شـد تـا دولت بریتانیـا از سفـر دیـراک بـه اتحـاد جماهیر شوروی پس از پایان جنگ جلوگیری کند.

قبلاً اشاره شـد که در سـال ۱۹۳۰ دیراک بـه عنوان همکار در انجمن سلطنتی انتخاب شد که این باعث شد در سال ۱۹۳۹ از طرف Copleyبه وی مدال سلطنتی اهدا شود. دیراک همچنین در مورد دینامیک نسبیتی یک ذره طرح هایی ارایه داده است.

در سال ۱۹۶۹ دیراک بازنشستـه شـد و از تدریس ریاضیـات دست کشیـد و بـا خانواده اش به فلوریدا در ایالات متحده ی آمریکا رفت. سپس در سال ۱۹۷۱ از طرف دانشگاه فلوریـدا به عنوان استـاد فیزیک در دانشگاه ایالتی فلوریدا منصوب شد و در آنجا به کار تحقیقاتی خود ادامه داد.

در سال ۱۹۷۳ و ۱۹۷۵ دیراک سخنرانـی در مؤسسـه ی مهندسـی فیزیک در لنینگـراد بـرگـزار کـرد. در ایـن سخنرانی وی در مورد مشکلات کیهـان شناسـی، یا به عبارت دقیق تر، در مورد ترکیب ثابت جهان سخن گفت.

در ریاضیات با انگیزه بود؛ اما بـا این حـال نظریه های بسیـار مهمـی در فیزیک ارایـه داد. بـرخی از تحقیقات او عبارتند از: واحد تئوری های مکانیک کوانتوم و تئوری نسبیت، تک قطبی مغناطیسی، طول بنیادی، ضـد مـاده، و … دیـراک افتخارات زیـادی ـ چه در ریاضیـات و چه در فیزیک ـ کسب کـرد کـه بـه بعضـی از آن ها اشـاره شـد.

دیراک به عضویت افتخاری بسیاری از دانشکده ها در آمد؛ این لیست بسیار طولانـی است، امـا در میـان آن هـا می توان به :

فرهنگستـان علـوم اتحـاد جماهیـر شوروی سـابق(۱۹۳۱)، آکـادمـی علـوم هـنـد(۱۹۳۹)، جـامـعه ی فیزیکی چینی(۱۹۴۳)، آکادمی سلطنتی ایـرلنـد(۱۹۴۴)، جـامعـه ی سلطنـتـی ادیـنـبـورگ(۱۹۴۶)، مـؤسسـه ی Dفرانسه(۱۹۴۶)، مؤسسـهی ملی علوم هند(۱۹۴۷)، جامعه ی آمریکایی بدنی(۱۹۴۸)، آکادمی ملی علوم(۱۹۴۹)، آکـادمـی ملـی علـوم و هنـر(۱۹۵۰)، آکـادمـی دی تورینـو(۱۹۵۱)، جامعـه ی اسقفـی فـرهـنـگستـان علـوم، واتیکان(۱۹۵۸)، آکـادمـی سلطنتـی علوم دانمارک(۱۹۶۲)، آکادمی پردازنده ی علوم پـاریـس(۱۹۶۳) و… اشاره کرد.

در ۱۹ آوریل ۱۹۸۵ جلسه ی یادبودی در دانشگاه کمبریج برگـزار شد کـه در ایـن نشست، مقالات ارایـه شـده در ادای احترام به پل دیراک منتشر شد. همچنین در نوامبر ۱۹۹۵ از پلاک بزرگـداشت پـل دیـراک در کلیسـای وستمینستر پرده برداری شد…

“…من در مدرسه آموخته بودم که هرگز جمله ای را بدون دانستن پایان آن شروع نکنم.” پل دیراک