Úvodní strana  >  Články  >  Ostatní  >  8. srpen 1902 - zrod génia moderní fyziky

8. srpen 1902 - zrod génia moderní fyziky

Paul Dirac
Paul Dirac
Dnes uplyne 110 let od narození výjimečného britského teoretického fyziky Paula Adriena Maurice Diraca (1902 - 1984). Bez zveličování můžeme říci, že Paul Dirac je jedním z vědecky nejplodnějších vědců 20. století. Jeho nejaktivnější vědecké období zahrnuje zhruba 10 let (od 25 do 35 let věku). Téměř každý rok přichází s novým objevem, snad jen v 27 letech (rok 1929) trochu více odpočívá, neboť podniká cestu kolem světa. Pouť absolvoval se svým přítelem Wernerem Heisenbergem, při své cestě pořádají přednášky (např. v Tokiu) a setkávají se svými kolegy (př. v Rusku s Kapicou a Landauem).

Podívejme se tedy alespoň na malou výseč jeho vědeckého života. Roku 1925 přichází Heisenberg s "maticovým výkladem" kvantové mechaniky (pozorovatelné fyzikální veličiny tvoří matice, operace s maticemi vedou k nekomutativní algebře). Mezitím nezávisle Erwin Schrödinger přichází s "vlnovým výkladem" kvantové mechaniky vycházející z de Broglieho vlnové rovnice. Vědecký svět má dva přístupy ke kvantové teorii. Paulu Diracovi se daří dokázat ekvivalentnost obou výše zmíněných přístupů a vytváří vlastní formalismus pro kvantovou teorii. Je mu 25 let (píše se rok 1927).

Ještě tentýž rok přichází s modely kvantování elektromagnetického pole a zkoumá vzájemné působení objektů na atomární úrovni. Fyzikové vypracovávají rovnice pro popis nové mechaniky. Mechaniky, jež popisuje mikroobjekty. Teorie má však jednu velkou trhlinu, není relativistická! Zakládá se na klasické Newtonovské mechanice a není tedy možné pomocí ní popisovat částice pohybující se rychlostmi blízkými rychlostí světla. Začínají snahy o vybudování relativistické kvantové mechaniky.

Výše zmíněný nedostatek řeší Klein a Gordon, přicházejí s řešením - dnes ho nazýváme Kleinova - Gordonova rovnice. Fyzikální svět tak má relativistickou teorii pro mikroobjekty. Většina fyziků je spokojena. Ne však Dirac. Klein a Gordon při odvozování vychází znovu ze zobecněné de Broglieho vlnové rovnice, která je sice relativistická, avšak přináší jistá úskalí. Postup Kleina a Gordona se Diracovi nelíbí, neboť nedovoluje aplikovat jeho transformační teorii. Neutěšeně pracuje dál.

Pomník Paula Diraca a jeho slavná rovnice
Pomník Paula Diraca a jeho slavná rovnice
V roce 1928 odvozuje rovnici, která popisuje kvantový svět relativisticky. Jedná se o rovnici pro relativistický elektron (obecněji - pro volné částice se spinem ½). Na jeho počest se nazývá Diracova rovnice. Rovnice spojuje speciální teorii relativity a kvantovou mechaniku. Tento fenomenální úspěch zároveň předpovídá existenci pozitronu (pozitron byl experimentálně objeven roku 1932 v kosmickém záření) a objasňuje existenci spinu. Jeho rovnice představují skvostné fyzikální futuristické předpovědi, které se později experimentálně potvrzují.

Rok po těchto velkých objevech (1929) Dirac absolvuje cestu kolem světa. Po svém návratu vydává knihu "Principy kvantové mechaniky", která je zpočátku fyziky odsuzována a jen pomalu přijímána. V dalších letech se stává členem významných světových vědeckých společností. Roku 1932 je jmenován profesorem v Cambridge. O rok později získává společně s Erwinem Schrödingerem Nobelovu cenu za fyziku za objevy nových produktivních forem atomové teorie.

Poté až do pokročilého věku pracuje na zdokonalování a propracovávání kvantové teorie i teorie relativity. Vytváří obecnou kvantovou teorii pole, předpovídá možnosti polarizace vakua (stálý vznik a zánik virtuálních částic z vakua) a existenci antihmoty, zabývá se obecnou teorií relativity a vytváří její nové formulace.

Posledních 16 let svého života tráví střídavě v Cambridge a na Floridě, kde působí na univerzitě v Tallahassee. 20. října 1984 v Tallahassee (hlavní město Floridy) umírá. Po deseti letech je převezen zpět do rodné Británie a tam v Londýně pohřben. Lidstvo přichází o fenomenálního fyzika 20. století, jeho dílo je však základem i inspirací budoucích fenoménů teoretické fyziky.

Literatura:
[1] Laurie M. Brown. Paul A.M. Dirac’s The Principles of Quantum Mechanics. Phys. perspect. 8 (2006) 381-407
[2] Paul, A. M. Dirac. Theory of electrons and positrons. Nobel Lecture, December 12, 1933.
[3] Michael, Berry. Paul Dirac: the purest soul in physics. Physics World, 2 (1998), 36 - 40.




O autorovi

Jaroslav Vyskočil

Autor je astronom amatér. Narozen roku 1985 v Jilemnici, od základní školy se věnuje astronomii, později přibyly další přírodovědné obory. Vyučen autoelektrikářem, maturita ekonomického zaměření, poté vystudoval fyziku a chemii na TU v Liberci. V současné době vyučuje na ZŠ v Liberci a studuje postgraduálně fyziku na UHK. V rámci studia se zabývá astronomií a astrofyzikou, kvantovou a relativistickou fyzikou a její popularizací. Mimo jiné rád čte klasickou literaturu, nakupuje a diskutuje se svými přáteli.

Štítky: Osobnost


9. vesmírný týden 2017

9. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 27. 2. do 5. 3. 2017. Měsíc je po novu. Jasná Venuše a slabší Mars zůstávají na večerní jihozápadní obloze. Převážně v druhé polovině noci můžeme nejlépe pozorovat Jupiter, ráno také Saturn. Jasnější komety pomalu mizí z oblohy. Večer po západu Slunce můžeme naposledy spatřit 2P/Encke, kometa 45P je příliš difúzní a velmi obtížně viditelná. Vyžaduje tmavou oblohu. Kometa 41P je však dobrou náhradnicí. Z nabídky 100 pozorování připomínáme kometu Encke a zákryt hvězdy planetkou Helina.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Od protisvitu k falešnému úsvitu

Je počátek února 2017. Soutěž „Česká astrofotografie měsíce“ vstoupila do svého 13. roku a my tu máme další nepřehlédnutelnou fotografii nebeských mysterií. Jejím autorem je východočeský astrofotograf Petr Horálek. I když, v případě Petra Horálka není žádná lokalizace přesná. Jeho putování

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Západ Měsíce Mikulov - Turold

Fuji FP8600

Další informace »