Paul Dirac - Paul Dirac

Paul Dirac

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Dirac, fotografiado en 1933
Nació
Paul Adrien Maurice Dirac

( 08/08/1902 )8 de agosto de 1902
Bristol , Inglaterra
Fallecido 20 de octubre de 1984 (20/10/1984)(82 años)
Tallahassee, Florida , Estados Unidos
Nacionalidad Suizo (1902-19)
Británico (1919-1984)
alma mater
Conocido por
 
Esposos)
Margit Wigner
( m.  1937 )
Niños 2
Premios
Carrera científica
Los campos Física teórica
Instituciones
Tesis Mecánica cuántica  (1926)
Asesor de doctorado Ralph Fowler
Estudiantes de doctorado
Influencias John Stuart Mill
Retrato de Paul Dirac de Clara Ewald (1939)

Paul Adrien Maurice Dirac OM FRS ( / d ɪ r æ k / ; 8 agosto 1902 hasta 20 octubre 1984) fue un Inglés físico teórico que es considerado como uno de los más importantes físicos del siglo 20.

Dirac hizo contribuciones fundamentales al desarrollo temprano de la mecánica cuántica y la electrodinámica cuántica . Entre otros descubrimientos, formuló la ecuación de Dirac que describe el comportamiento de los fermiones y predijo la existencia de antimateria . Dirac compartió el Premio Nobel de Física de 1933 con Erwin Schrödinger "por el descubrimiento de nuevas formas productivas de teoría atómica ". También hizo contribuciones significativas a la reconciliación de la relatividad general con la mecánica cuántica.

Dirac fue considerado por sus amigos y colegas como un personaje inusual. En una carta de 1926 a Paul Ehrenfest , Albert Einstein escribió sobre Dirac: "Tengo problemas con Dirac. Este equilibrio en el vertiginoso camino entre el genio y la locura es terrible". En otra carta sobre el efecto Compton , escribió: "No entiendo a Dirac en absoluto".

Fue profesor Lucasiano de Matemáticas en la Universidad de Cambridge , fue miembro del Centro de Estudios Teóricos de la Universidad de Miami y pasó la última década de su vida en la Universidad Estatal de Florida .

Vida personal

Primeros años

Paul Adrien Maurice Dirac nació en la casa de sus padres en Bristol , Inglaterra, el 8 de agosto de 1902, y creció en el área de Bishopston de la ciudad. Su padre, Charles Adrien Ladislas Dirac, era un inmigrante de Saint-Maurice, Suiza , que trabajaba en Bristol como profesor de francés. Su madre, Florence Hannah Dirac, de soltera Holten, hija del capitán de un barco, nació en Cornwall , Inglaterra, y trabajó como bibliotecaria en la Biblioteca Central de Bristol . Paul tenía una hermana menor, Béatrice Isabelle Marguerite, conocida como Betty, y un hermano mayor, Reginald Charles Félix, conocido como Felix, que murió por suicidio en marzo de 1925. Dirac recordó más tarde: "Mis padres estaban terriblemente afligidos. Yo no sé que se preocupaban tanto ... Nunca supe que se suponía que los padres debían cuidar a sus hijos, pero desde entonces lo supe ".

Charles y los niños eran oficialmente ciudadanos suizos hasta que se naturalizaron el 22 de octubre de 1919. El padre de Dirac era estricto y autoritario, aunque desaprobaba el castigo corporal. Dirac tenía una relación tensa con su padre, tanto que después de la muerte de su padre, Dirac escribió: "Ahora me siento mucho más libre y soy mi propio hombre". Charles obligó a sus hijos a hablarle solo en francés para que pudieran aprender el idioma. Cuando Dirac descubrió que no podía expresar lo que quería decir en francés, decidió permanecer en silencio.

Educación

Dirac se educó primero en la escuela primaria Bishop Road y luego en el Colegio Técnico de Merchant Venturers para varones (más tarde Escuela Cotham ), donde su padre era profesor de francés. La escuela era una institución adscrita a la Universidad de Bristol , que compartía terrenos y personal. Enfatizó temas técnicos como albañilería, zapatería y trabajos en metal, y lenguajes modernos. Esto era inusual en un momento en que la educación secundaria en Gran Bretaña todavía se dedicaba en gran parte a los clásicos, y algo por lo que Dirac expresaría más tarde su gratitud.

Dirac estudió ingeniería eléctrica con una beca de la Universidad de la ciudad de Bristol en la facultad de ingeniería de la Universidad de Bristol, que estaba ubicada en el mismo lugar que Merchant Venturers 'Technical College. Poco antes de completar su licenciatura en 1921, se presentó al examen de ingreso al St John's College de Cambridge . Aprobó y recibió una beca de £ 70, pero no alcanzó la cantidad de dinero necesaria para vivir y estudiar en Cambridge. A pesar de haberse graduado con una licenciatura en ingeniería con honores de primera clase , el clima económico de la depresión de la posguerra fue tal que no pudo encontrar trabajo como ingeniero. En su lugar, tomó una oferta para estudiar una Licenciatura en Artes grado en matemáticas en la Universidad de Bristol de forma gratuita. Se le permitió saltarse el primer año del curso debido a su título de ingeniero.

En 1923, Dirac se graduó, una vez más con honores de primera clase, y recibió una beca de £ 140 del Departamento de Investigación Científica e Industrial . Junto con su beca de £ 70 del St John's College, esto fue suficiente para vivir en Cambridge. Allí, Dirac siguió sus intereses en la teoría de la relatividad general , un interés que había ganado antes como estudiante en Bristol, y en el campo naciente de la física cuántica , bajo la supervisión de Ralph Fowler . De 1925 a 1928 obtuvo una beca de investigación de 1851 de la Comisión Real para la Exposición de 1851 . Completó su doctorado en junio de 1926 con la primera tesis sobre mecánica cuántica que se presentó en cualquier lugar. Luego continuó su investigación en Copenhague y Gotinga . En la primavera de 1929, fue profesor invitado en la Universidad de Wisconsin-Madison .

Familia

Paul Dirac con su esposa en Copenhague , julio de 1963

En 1937, Dirac se casó con Margit Wigner ( hermana de Eugene Wigner ). Adoptó a los dos hijos de Margit, Judith y Gabriel . Paul y Margit Dirac tuvieron dos hijos juntos, ambas hijas, Mary Elizabeth y Florence Monica.

Margit, conocida como Manci, visitó a su hermano en 1934 en Princeton, Nueva Jersey , desde su Hungría natal y, mientras cenaba en el restaurante Annex, conoció al "hombre de aspecto solitario en la mesa de al lado". Este relato de un físico coreano, YS Kim, quien conoció a Dirac y fue influenciado por él, también dice: "Es muy afortunado para la comunidad de físicos que Manci cuidó bien de nuestro respetado Paul AM Dirac. Dirac publicó once artículos durante el período 1939 –46 ... Dirac pudo mantener su productividad de investigación normal solo porque Manci estaba a cargo de todo lo demás ".

Personalidad

Dirac era conocido entre sus colegas por su carácter taciturno y preciso. Sus colegas en Cambridge definieron en broma una unidad llamada "dirac", que era una palabra por hora. Cuando Niels Bohr se quejó de que no sabía cómo terminar una oración en un artículo científico que estaba escribiendo, Dirac respondió: "En la escuela me enseñaron a no comenzar nunca una oración sin saber el final". Criticó el interés del físico J. Robert Oppenheimer por la poesía: "El objetivo de la ciencia es hacer comprensibles las cosas difíciles de una manera más simple; el objetivo de la poesía es enunciar las cosas simples de una manera incomprensible. Las dos son incompatibles".

El propio Dirac escribió en su diario durante sus años de posgrado que se concentró únicamente en su investigación, y se detuvo solo el domingo cuando daba largos paseos solo.

Una anécdota relatada en una reseña de la biografía de 2009 cuenta que Werner Heisenberg y Dirac navegaban en un transatlántico a una conferencia en Japón en agosto de 1929. "Ambos todavía tenían veintitantos años y estaban solteros, formaron una extraña pareja. Heisenberg era una mujer "un hombre que constantemente coqueteaba y bailaba, mientras que Dirac," un friki eduardiano ", como dice el biógrafo Graham Farmelo , sufría agonías si se le obligaba a socializar o charlar." ¿Por qué bailas? " . Dirac preguntó a su compañero 'Cuando hay buenas chicas, es un placer', respondió Heisenberg Dirac ponderó esta noción, a continuación, soltó: '? Pero, Heisenberg, ¿cómo se sabe de antemano que las chicas están muy bien ' "

Margit Dirac les dijo a George Gamow y Anton Capri en la década de 1960 que su esposo le había dicho a una visitante de la casa: "Permítame presentarle a la hermana de Wigner, que ahora es mi esposa".

Otra historia que se cuenta de Dirac es que cuando conoció al joven Richard Feynman en una conferencia, dijo después de un largo silencio: "Tengo una ecuación. ¿Tú también tienes una?".

Después de presentar una conferencia en una conferencia, un colega levantó la mano y dijo: "No entiendo la ecuación en la esquina superior derecha de la pizarra". Después de un largo silencio, el moderador preguntó a Dirac si quería responder a la pregunta, a lo que Dirac respondió: "Eso no era una pregunta, era un comentario".

Dirac también se destacó por su modestia personal. Llamó a la ecuación de la evolución temporal de un operador mecánico-cuántico, que fue el primero en escribir, la "ecuación de movimiento de Heisenberg". La mayoría de los físicos hablan de las estadísticas de Fermi-Dirac para partículas de espín medio entero y las estadísticas de Bose-Einstein para partículas de espín entero. Mientras daba una conferencia más tarde en la vida, Dirac siempre insistió en llamar al ex "estadísticas de Fermi". Se refirió a este último como "estadísticas de Bose" por razones, explicó, de "simetría".

Puntos de vista sobre la religión

Heisenberg recordó una conversación entre jóvenes participantes en la Conferencia Solvay de 1927 sobre las opiniones de Einstein y Planck sobre la religión entre Wolfgang Pauli , Heisenberg y Dirac. La contribución de Dirac fue una crítica del propósito político de la religión, que Bohr consideró bastante lúcido cuando lo escuchó de Heisenberg más tarde. Entre otras cosas, Dirac dijo:

No puedo entender por qué nos quedamos hablando de religión sin hacer nada. Si somos honestos, y los científicos tienen que serlo, debemos admitir que la religión es un revoltijo de afirmaciones falsas, sin base en la realidad. La misma idea de Dios es producto de la imaginación humana. Es bastante comprensible por qué la gente primitiva, que estaba mucho más expuesta a las fuerzas abrumadoras de la naturaleza que nosotros hoy, debería haber personificado estas fuerzas con miedo y temblor. Pero hoy en día, cuando comprendemos tantos procesos naturales, no necesitamos tales soluciones. Por mi vida, no puedo ver cómo el postulado de un Dios Todopoderoso nos ayuda de alguna manera. Lo que sí veo es que esta suposición lleva a preguntas tan improductivas como por qué Dios permite tanta miseria e injusticia, la explotación de los pobres por parte de los ricos y todos los demás horrores que Él podría haber prevenido. Si todavía se enseña religión, no es porque sus ideas todavía nos convenzan, sino simplemente porque algunos de nosotros queremos mantener calladas a las clases bajas. Las personas tranquilas son mucho más fáciles de gobernar que las clamorosas e insatisfechas. También son mucho más fáciles de explotar. La religión es una especie de opio que permite a una nación adormecerse en sueños y así olvidar las injusticias que se están perpetrando contra el pueblo. De ahí la estrecha alianza entre esas dos grandes fuerzas políticas, el Estado y la Iglesia. Ambos necesitan la ilusión de que un Dios bondadoso recompensa —en el cielo si no en la tierra— a todos aquellos que no se han levantado contra la injusticia, que han cumplido con su deber en silencio y sin quejarse. Es precisamente por eso que la afirmación honesta de que Dios es un mero producto de la imaginación humana se marca como el peor de todos los pecados mortales.

La opinión de Heisenberg fue tolerante. Pauli, criado como católico, se había mantenido en silencio después de algunas observaciones iniciales, pero cuando finalmente se le preguntó su opinión, dijo: "Bueno, nuestro amigo Dirac tiene una religión y su principio rector es 'No hay Dios, y Paul Dirac es Su profeta ' ”. Todos, incluido Dirac, se echaron a reír.

Más adelante en la vida, las opiniones de Dirac sobre la idea de Dios fueron menos mordaces. Como autor de un artículo que aparece en la edición de mayo de 1963 de Scientific American , Dirac escribió:

Parece ser una de las características fundamentales de la naturaleza que las leyes físicas fundamentales se describen en términos de una teoría matemática de gran belleza y poder, que necesita un nivel bastante alto de matemáticas para que uno pueda comprenderlo. Quizás se pregunte: ¿Por qué la naturaleza se construye de esta manera? Uno solo puede responder que nuestro conocimiento actual parece mostrar que la naturaleza está construida de esa manera. Simplemente tenemos que aceptarlo. Quizás se podría describir la situación diciendo que Dios es un matemático de muy alto nivel y que utilizó matemáticas muy avanzadas para construir el universo. Nuestros débiles intentos de matemáticas nos permiten comprender un poco del universo y, a medida que avanzamos en el desarrollo de matemáticas cada vez más elevadas, podemos esperar comprender mejor el universo.

En 1971, en una reunión de la conferencia, Dirac expresó sus puntos de vista sobre la existencia de Dios. Dirac explicó que la existencia de Dios podría justificarse solo si un evento improbable hubiera tenido lugar en el pasado:

Podría ser que sea extremadamente difícil comenzar la vida . Puede ser que sea tan difícil comenzar una vida que haya sucedido solo una vez entre todos los planetas ... Consideremos, solo como una conjetura, que la probabilidad de que la vida comience cuando tenemos las condiciones físicas adecuadas es de 10 - 100 . No tengo ninguna razón lógica para proponer esta figura, solo quiero que la consideres como una posibilidad. En esas condiciones ... es casi seguro que la vida no habría comenzado. Y siento que en esas condiciones será necesario asumir la existencia de un dios para comenzar la vida. Me gustaría, por tanto, establecer esta conexión entre la existencia de un dios y las leyes físicas: si las leyes físicas son tales que comenzar la vida implica una probabilidad excesivamente pequeña, por lo que no será razonable suponer que la vida hubiera comenzado por pura casualidad, entonces debe haber un dios, y tal dios probablemente estaría mostrando su influencia en los saltos cuánticos que se están produciendo más adelante. Por otro lado, si la vida puede comenzar muy fácilmente y no necesita ninguna influencia divina, entonces diré que no hay dios.

Dirac no se comprometió con ningún punto de vista definido, pero describió las posibilidades de responder científicamente a la pregunta de Dios.

Honores

Dirac compartió el Premio Nobel de Física de 1933 con Erwin Schrödinger "por el descubrimiento de nuevas formas productivas de teoría atómica". Dirac también recibió la Medalla Real en 1939 y la Medalla Copley y la Medalla Max Planck en 1952. Fue elegido miembro de la Royal Society en 1930, miembro honorario de la American Physical Society en 1948 y miembro honorario de el Instituto de Física de Londres en 1971. Recibió el Premio Memorial J. Robert Oppenheimer inaugural en 1969. Dirac se convirtió en miembro de la Orden del Mérito en 1973, habiendo rechazado previamente un título de caballero porque no quería que su primer nombre.

Muerte

La lápida de Dirac y su esposa en el cementerio Roselawn, Tallahassee, Florida . Su hija Mary Elizabeth Dirac, fallecida el 20 de enero de 2007, está enterrada junto a ellos.
El marcador conmemorativo en la Abadía de Westminster .

En 1984, Dirac murió en Tallahassee, Florida , y fue enterrado en el cementerio Roselawn de Tallahassee. La casa de la infancia de Dirac en Bishopston, Bristol, se conmemora con una placa azul , y la cercana Dirac Road recibe su nombre en reconocimiento a sus vínculos con la ciudad de Bristol . Una piedra conmemorativa fue erigida en un jardín en Saint-Maurice, Suiza , la ciudad de origen de la familia de su padre, el 1 de agosto de 1991. El 13 de noviembre de 1995, un marcador conmemorativo, realizado desde el verde Burlington pizarra y con inscripciones de la ecuación de Dirac , era presentado en la Abadía de Westminster . El decano de Westminster , Edward Carpenter , inicialmente había rechazado el permiso para el monumento, pensando que Dirac era anticristiano, pero finalmente (durante un período de cinco años) lo persuadió para que cediera.

Carrera profesional

Dirac estableció la teoría más general de la mecánica cuántica y descubrió la ecuación relativista del electrón, que ahora lleva su nombre. La notable noción de una antipartícula para cada partícula de fermión, por ejemplo, el positrón como antipartícula del electrón, proviene de su ecuación. Fue el primero en desarrollar la teoría cuántica de campos, que es la base de todo el trabajo teórico sobre partículas subatómicas o "elementales" en la actualidad, trabajo que es fundamental para nuestra comprensión de las fuerzas de la naturaleza. Propuso e investigó el concepto de monopolo magnético , un objeto aún no conocido empíricamente, como un medio de aportar una simetría aún mayor a las ecuaciones electromagnéticas de James Clerk Maxwell .

Teoría cuántica

El primer paso de Dirac hacia una nueva teoría cuántica se dio a fines de septiembre de 1925. Ralph Fowler , su supervisor de investigación, había recibido una copia de prueba de un artículo exploratorio de Werner Heisenberg en el marco de la antigua teoría cuántica de Bohr y Sommerfeld . Heisenberg se apoyó en gran medida en el principio de correspondencia de Bohr, pero cambió las ecuaciones para que involucraran cantidades directamente observables, lo que llevó a la formulación matricial de la mecánica cuántica. Fowler envió el artículo de Heisenberg a Dirac, que estaba de vacaciones en Bristol, y le pidió que lo examinara detenidamente.

Dirac llamó la atención sobre una misteriosa relación matemática, a primera vista ininteligible, que había establecido Heisenberg. Varias semanas más tarde, de regreso en Cambridge, Dirac reconoció de repente que esta forma matemática tenía la misma estructura que los paréntesis de Poisson que ocurren en la dinámica clásica del movimiento de partículas. En ese momento, su memoria de corchetes de Poisson eran bastante vagos, pero se encontró con ET Whittaker 's analítica dinámica de partículas y cuerpos rígidos que ilumina. A partir de su nueva comprensión, desarrolló una teoría cuántica basada en variables dinámicas no conmutadas . Esto lo llevó a la formulación general más profunda y significativa de la mecánica cuántica hasta la fecha. La formulación de Dirac le permitió obtener las reglas de cuantificación de una manera novedosa y más esclarecedora . Para este trabajo, publicado en 1926, Dirac recibió un doctorado de Cambridge. Esto formó la base de las estadísticas de Fermi-Dirac que se aplican a sistemas que constan de muchas partículas idénticas de espín 1/2 (es decir, que obedecen al principio de exclusión de Pauli ), por ejemplo, electrones en sólidos y líquidos, y lo que es más importante, al campo de la conducción en semiconductores. .

Dirac es famoso por no preocuparse por cuestiones de interpretación en la teoría cuántica . De hecho, en un artículo publicado en un libro en su honor, escribió: "La interpretación de la mecánica cuántica ha sido tratada por muchos autores, y no quiero discutirla aquí. Quiero tratar cosas más fundamentales. "

La ecuación de Dirac

En 1928, basándose en matrices de espín 2 × 2 que pretendía haber descubierto independientemente del trabajo de Wolfgang Pauli sobre sistemas de espín no relativistas (Dirac le dijo a Abraham Pais : "Creo que obtuve estas [matrices] independientemente de Pauli y posiblemente de Pauli obtuve estos independientemente de mí. "), propuso la ecuación de Dirac como una ecuación relativista de movimiento para la función de onda del electrón . Este trabajo llevó a Dirac a predecir la existencia del positrón , la antipartícula del electrón , que interpretó en términos de lo que llegó a llamarse el mar de Dirac . El positrón fue observado por Carl Anderson en 1932. La ecuación de Dirac también contribuyó a explicar el origen del espín cuántico como fenómeno relativista.

La necesidad de crear y destruir fermiones (materia) en la teoría de la desintegración beta de Enrico Fermi de 1934 llevó a una reinterpretación de la ecuación de Dirac como una ecuación de campo "clásica" para cualquier partícula puntual de espín ħ / 2, sujeta a condiciones de cuantificación. involucrando anti-conmutadores . Así reinterpretada, en 1934 por Werner Heisenberg , como una ecuación de campo (cuántica) que describe con precisión todas las partículas de materia elemental, hoy quarks y leptones , esta ecuación de campo de Dirac es tan fundamental para la física teórica como las ecuaciones de campo de Maxwell , Yang-Mills y Einstein . Dirac es considerado el fundador de la electrodinámica cuántica , siendo el primero en utilizar ese término. También introdujo la idea de la polarización al vacío a principios de la década de 1930. Este trabajo fue clave para el desarrollo de la mecánica cuántica por parte de la próxima generación de teóricos, en particular Schwinger , Feynman , Sin-Itiro Tomonaga y Dyson en su formulación de la electrodinámica cuántica.

Los principios de la mecánica cuántica de Dirac , publicado en 1930, es un hito en la historia de la ciencia . Rápidamente se convirtió en uno de los libros de texto estándar sobre el tema y todavía se usa en la actualidad. En ese libro, Dirac incorporó el trabajo anterior de Werner Heisenberg sobre mecánica matricial y de Erwin Schrödinger sobre mecánica ondulatoria en un solo formalismo matemático que asocia cantidades mensurables a operadores que actúan sobre el espacio de Hilbert de vectores que describen el estado de un sistema físico . El libro también presentó la función delta de Dirac . Después de su artículo de 1939, también incluyó la notación bra-ket en la tercera edición de su libro, contribuyendo así a su uso universal en la actualidad.

Monopolos magnéticos

En 1931, Dirac propuso que la existencia de un solo monopolo magnético en el universo sería suficiente para explicar la cuantificación de la carga eléctrica. En 1975, 1982 y 2009, resultados intrigantes sugirieron la posible detección de monopolos magnéticos, pero hasta la fecha no hay evidencia directa de su existencia (ver también Búsquedas de monopolos magnéticos ).

Gravedad

Cuantificó el campo gravitacional y desarrolló una teoría general del campo cuántico con restricciones dinámicas, que forma la base de las teorías de gauge y las teorías de supercuerdas de hoy. La influencia y la importancia del trabajo de Dirac han aumentado con las décadas, y los físicos utilizan los conceptos y ecuaciones que desarrolló a diario.

Silla lucasiana

Dirac fue profesor lucasiano de matemáticas en Cambridge de 1932 a 1969. En 1937, propuso un modelo cosmológico especulativo basado en la llamada hipótesis de los grandes números . Durante la Segunda Guerra Mundial, realizó importantes investigaciones teóricas y experimentales sobre el enriquecimiento de uranio por centrifugación de gas .

La electrodinámica cuántica de Dirac (QED) hizo predicciones que eran, la mayoría de las veces, infinitas y, por lo tanto, inaceptables. Se desarrolló una solución alternativa conocida como renormalización , pero Dirac nunca la aceptó. "Debo decir que estoy muy insatisfecho con la situación", dijo en 1975, "porque esta llamada 'buena teoría' implica descuidar los infinitos que aparecen en sus ecuaciones, descuidarlos de manera arbitraria. Esto simplemente no es matemáticas sensibles. Las matemáticas sensibles implican descuidar una cantidad cuando es pequeña, ¡no descuidarla solo porque es infinitamente grande y no la quieres! " Su negativa a aceptar la renormalización hizo que su trabajo sobre el tema se alejara cada vez más de la corriente principal.

Sin embargo, a partir de sus notas, una vez rechazadas, logró trabajar en poner la electrodinámica cuántica en "fundamentos lógicos" basados ​​en el formalismo hamiltoniano que formuló. Encontró una forma bastante novedosa de derivar el momento magnético anómalo "término de Schwinger" y también el cambio de Lamb , de nuevo en 1963, utilizando la imagen de Heisenberg y sin utilizar el método de unión utilizado por Weisskopf y French, y por los dos pioneros de la QED moderna. , Schwinger y Feynman . Eso fue dos años antes de que el QED de Tomonaga-Schwinger-Feynman recibiera un reconocimiento formal con un premio Nobel de Física.

Weisskopf y French (FW) fueron los primeros en obtener el resultado correcto para el desplazamiento de Lamb y el momento magnético anómalo del electrón. Al principio, los resultados de FW no coincidían con los resultados incorrectos pero independientes de Feynman y Schwinger. Las conferencias de 1963-1964 que Dirac dio sobre teoría cuántica de campos en la Universidad Yeshiva se publicaron en 1966 como Belfer Graduate School of Science, Monograph Series Number, 3. Después de mudarse a Florida para estar cerca de su hija mayor, Mary, Dirac pasó su última catorce años (de investigación sobre la vida y la física) en la Universidad de Miami en Coral Gables, Florida , y en la Universidad Estatal de Florida en Tallahassee, Florida .

En la década de 1950, en su búsqueda de una mejor QED, Paul Dirac desarrolló la teoría hamiltoniana de las restricciones basada en conferencias que pronunció en el Congreso Internacional de Matemáticas de 1949 en Canadá. Dirac también había resuelto el problema de poner la ecuación de Schwinger-Tomonaga en la representación de Schrödinger y había dado expresiones explícitas para el campo del mesón escalar ( espín cero pión o mesón pseudoescalar ), el campo de mesón vectorial (espín un mesón rho) y el campo electromagnético. (hacer girar un bosón sin masa, fotón).

El hamiltoniano de los sistemas restringidos es una de las muchas obras maestras de Dirac. Es una poderosa generalización de la teoría hamiltoniana que sigue siendo válida para el espacio-tiempo curvo. Las ecuaciones para el hamiltoniano implican solo seis grados de libertad descritos por , para cada punto de la superficie en el que se considera el estado. Los ( m = 0, 1, 2, 3) aparecen en la teoría solo a través de las variables , que ocurren como coeficientes arbitrarios en las ecuaciones de movimiento. Hay cuatro restricciones o ecuaciones débiles para cada punto de la superficie = constante. Tres de ellos forman la densidad de cuatro vectores en la superficie. El cuarto es una densidad escalar tridimensional en la superficie H L ≈ 0; H r ≈ 0 ( r = 1, 2, 3)

A finales de la década de 1950, aplicó los métodos hamiltonianos que había desarrollado para plasmar la relatividad general de Einstein en forma hamiltoniana y llevar a un término técnico el problema de cuantificación de la gravitación y acercarlo también al resto de la física según Salam y DeWitt. En 1959 también dio una charla invitada sobre "Energía del campo gravitacional" en la Reunión de Nueva York de la Sociedad Estadounidense de Física. En 1964 publicó sus Lectures on Quantum Mechanics (Londres: académico) que trata sobre la dinámica restringida de los sistemas dinámicos no lineales, incluida la cuantificación del espacio-tiempo curvo. También publicó un artículo titulado "Cuantización del campo gravitacional" en el Simposio de Trieste sobre Física Contemporánea del ICTP / OIEA de 1967.

Cátedra en Florida State University

De septiembre de 1970 a enero de 1971, Dirac fue profesor invitado en la Universidad Estatal de Florida en Tallahassee. Durante ese tiempo se le ofreció un puesto permanente allí, que aceptó, convirtiéndose en profesor titular en 1972. Los relatos contemporáneos de su tiempo allí lo describen como feliz, excepto que aparentemente encontró el calor del verano opresivo y le gustaba escapar a Cambridge.

Caminaba aproximadamente una milla al trabajo todos los días y le gustaba nadar en uno de los dos lagos cercanos (Silver Lake y Lost Lake), y también era más sociable que en Cambridge, donde trabajaba principalmente en casa, aparte de impartiendo clases y seminarios; en FSU solía almorzar con sus colegas antes de tomar una siesta.

Dirac publicó más de 60 artículos en los últimos doce años de su vida, incluido un breve libro sobre la relatividad general. Su último artículo (1984), titulado "Las insuficiencias de la teoría cuántica de campos", contiene su juicio final sobre la teoría cuántica de campos: "Estas reglas de renormalización dan una concordancia sorprendente y excesiva con los experimentos. La mayoría de los físicos dicen que estas reglas de trabajo son, por lo tanto, , correcto. Creo que esa no es una razón adecuada. El hecho de que los resultados estén de acuerdo con la observación no prueba que la teoría de uno sea correcta ". El artículo termina con las palabras: "He pasado muchos años buscando un hamiltoniano para incorporar a la teoría y aún no lo he encontrado. Continuaré trabajando en él mientras pueda y otras personas, espero, seguirán en ese sentido ".

Estudiantes

Entre sus muchos estudiantes se encontraban Homi J. Bhabha , Fred Hoyle , John Polkinghorne y Freeman Dyson . Polkinghorne recuerda que "una vez le preguntaron a Dirac cuál era su creencia fundamental. Se acercó a una pizarra y escribió que las leyes de la naturaleza deberían expresarse en hermosas ecuaciones".

Legado

En 1975, Dirac dio una serie de cinco conferencias en la Universidad de Nueva Gales del Sur que posteriormente se publicaron como un libro, Directions in Physics (1978). Donó los derechos de autor de este libro a la universidad para el establecimiento de la serie de conferencias Dirac . La Medalla de Plata Dirac para el Avance de la Física Teórica es otorgada por la Universidad de Nueva Gales del Sur para conmemorar la conferencia.

Inmediatamente después de su muerte, dos organizaciones de físicos profesionales establecieron premios anuales en memoria de Dirac . El Instituto de Física , el organismo profesional de físicos del Reino Unido, otorga la Medalla Paul Dirac por "contribuciones destacadas a la física teórica (incluidas las matemáticas y la computacional)". Los primeros tres destinatarios fueron Stephen Hawking (1987), John Stewart Bell (1988) y Roger Penrose (1989). El Centro Internacional de Física Teórica otorga la Medalla Dirac del ICTP cada año en el cumpleaños de Dirac (8 de agosto).

El Premio Dirac-Hellman de la Universidad Estatal de Florida fue otorgado por Bruce P. Hellman en 1997 para recompensar el trabajo sobresaliente en física teórica de los investigadores de la FSU. La Biblioteca de Ciencias Paul AM Dirac de la Universidad Estatal de Florida, que Manci abrió en diciembre de 1989, lleva su nombre en su honor, y sus trabajos se encuentran allí. Afuera hay una estatua suya de Gabriella Bollobás. La calle en la que se encuentra el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en el Parque de Innovación de Tallahassee, Florida, se llama Paul Dirac Drive. Además de en su ciudad natal de Bristol, también hay una carretera que lleva su nombre, Dirac Place, en Didcot , Oxfordshire. La BBC nombró un códec de video , Dirac , en su honor. Un asteroide descubierto en 1983 recibió su nombre de Dirac. La Investigación Distribuida que utiliza Computación Avanzada ( DiRAC ) y el software Dirac se nombran en su honor.

Publicaciones

  • The Principles of Quantum Mechanics (1930): Este libro resume las ideas de la mecánica cuántica utilizando el formalismo moderno que fue desarrollado en gran parte por el propio Dirac. Hacia el final del libro, también analiza la teoría relativista del electrón (la ecuación de Dirac ), que también fue pionera en él. Este trabajo no se refiere a otros escritos disponibles sobre mecánica cuántica.
  • Conferencias sobre mecánica cuántica (1966): Gran parte de este libro trata de la mecánica cuántica en el espacio-tiempo curvo .
  • Conferencias sobre teoría cuántica de campos (1966): este libro establece los fundamentos de la teoría cuántica de campos utilizando el formalismo hamiltoniano .
  • Spinors in Hilbert Space (1974): este libro basado en conferencias impartidas en 1969 en la Universidad de Miami, Coral Gables, Florida, EE. UU., Trata los aspectos básicos de los espinores comenzando con un formalismo espacial real de Hilbert . Dirac concluye con las palabras proféticas: "Tenemos variables de bosones que aparecen automáticamente en una teoría que comienza solo con variables de fermiones , siempre que el número de variables de fermiones sea infinito. Debe haber tales variables de bosones conectadas con electrones ..."
  • Teoría general de la relatividad (1975): este trabajo de 69 páginas resume la teoría general de la relatividad de Einstein.

Referencias

Citas

Fuentes generales

Otras lecturas

enlaces externos