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


39. vesmírný týden 2017

39. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 25. 9. do 1. 10. 2017. Měsíc bude v první čtvrti. Jupiter se ztrácí v záři Slunce. Saturn je večer nad jihozápadem. Během noci je vidět Neptun a Uran. Ráno se objevuje jasná Venuše a slabý Mars. Merkur mizí za Slunce. Aktivita Slunce může být vyšší, vrací se stará oblast se skvrnami. Kolem Země proletěla sonda OSIRIS-REx. Očekáváme několik startů raket.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Zatmění nad hradem Helfštýn

Kdopak dnes již spočítá, kolik zatmění Měsíce spatřili obyvatelé starobylého hradu Helfštýn. Mohli bychom jistě zadat souřadnice hradu do nějakého chytrého počítačového programu, který by žádaný počet zjistil. Docela jistě však nezjistíme, zda bylo kdysi dávno v příslušnou noc jasno,

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Srpek Měsíce

Další informace »