Paul DIRAC – úspech matematiky vo fyzike

Na ceste života

"Len krása je pravdivá."

Spoznal, že účinné fyzikálne zákony majú aj neuveriteľnú matematickú krásu.

"Pokiaľ jestvuje Boh, tak  je to skvelý matematik."

Paul Adrien Dirac (8. 8. 1902 - 20. 10. 1984), anglický teoretický fyzik a matematik, osvedčil účinnosť matematických prostriedkov pre rozvoj kvantovej teórie.
Jeho matka bola Angličanka, otec pôvodom Švajčiar. Paul Dirac sa narodil v Bristole, tu aj vyštudoval elektrotechnické inžinierstvo (1921). Pokračoval na univerzite štúdiom matematiky, v Cambridgei získal doktorát (1926). V roku 1927 sa oženil s Margit, dcérou známeho maďarského teoretického fyzika E. Wignera. Navštívil USA (1929) a podnikol cestu okolo sveta. V Cambridge bol menovaný za profesora matematiky (1932) na známej Lucasovej katedre, kde prednášal aj Newton a Maxwell. Tu pôsobil Dirac až do roku 1968. Od sedemdesiatych rokov bol profesorom floridskej štátnej univerzity (USA). Prednášal a pôsobil na mnohých zahraničných pracoviskách (Kodaň, Göttingen, Leyden, Wisconsin, Michigan, Princeton).

Úspechy poznania

"Vo vede skúšame povedať niečo, čo ešte nikto nevie, takým spôsobom, aby to každý porozumel."

Dirac prejavoval výrazný cit pre formalizmus a symetriu matematických postupov. V roku 1925 vypracoval matematický aparát kvantovej mechaniky, v rokoch 1926-1927 odvodil teóriu reprezentácií v kvantovej mechanike. Publikoval matematické zdôvodnenie Schrödingerovej rovnice z Heisenbergovej maticovej mechaniky (1927). Spracoval kvantovú teóriu elektrónov (1928) i teóriu dier (1930). Publikoval Princípy kvantovej mechaniky (1930). Postuloval novú všeobecnú teóriu klasických polí (1936), vyvinul metódy opisu klasických a kvantových systémov s väzbami a rozpracoval metódy kvantovania v zakrivených priestoroch.
Paul Dirac dôrazne zasiahol do kvantovej mechaniky a elektrodynamiky, teórie polí a elementárnych častíc i do teórie gravitácie. Navrhol metódu kvantovania sústav s premenným počtom častíc a rozpracoval štatistiku častíc s poločíselným spinom. Vyslovil hypotézu o existencii magnetického monopólu (1931), predpovedal existenciu pozitrónu (1930) i antihmoty. V roku 1937 ponúkol hypotézu o časovej zmene gravitačnej konštanty. Predpovedal možnosť kreácie a anihilácie elektrón-pozitrónových párov. Usiloval sa kvantovať gravitačné pole, pracoval aj na formulácii všeobecnej teórie relativity (1958-59), prepracoval teóriu miónu a elektrónu (1962). V sedemdesiatych rokoch študoval relativistické rovnice a možnosť zovšeobecnenia teórie gravitácie.

"Základné fyzikálne zákony potrebné na vybudovanie veľkej časti fyziky a celej chémie sú bezo zvyšku známe a problém spočíva iba v tom, že dôsledná aplikácia týchto zákonov vedie k zložitým rovniciam, ktoré sa dajú riešiť iba veľmi ťažko."

Správne predpovedal, získal ocenenie

Fascinovali ho problémy vzájomného pôsobenia žiarenia a hmoty, vznik častice z energie a naopak. Spoznal, že energia sa stáva hmotou a hmota energiou. Vytvoril vlnovú mechaniku elektrónu na relativistickom základe. Správnu relativistickú pohybovú rovnicu elektrónu získal čisto matematicky. Mnohé jeho predpovede sú dôkazom efektívnosti matematických prostriedkov kvantovej teórie. Za objav nových produktívnych foriem atómovej teórie (vlnové rovnice v kvantovej mechanike) získal spolu so Schrödingerom Nobelovu cenu (1933). Diracove učebnice, vyznačujúce sa stručnosťou a logickou dôslednosťou, patria k najlepším vo svojom odbore. Napriek tomu, že samostatne mysliaci a málo zhovorčivý Dirac sa nezúčastňoval populárne náučných diskusií, zanechal aj trvalý pedagogický odkaz.
K tvorcom zlatého veku fyziky 20. storočia nesporne patrí Paul Adrien Dirac, osobnosť s precíznou matematickou erudíciou a originálnym fyzikálnym prístupom.

Dušan Jedinák