Paul Dirac Mlčanlivý mystik

Vytvoril matematický model elektrónu, kde sa prelína realita s fantáziou. Rozšíril slávnu Einsteinovu rovnicu, čím zdôvodnil existenciu antihmoty. Slová používal len výnimočne, lebo ho prenasledoval pocit, že nemá čo rozumné povedať.Vedec a spisovateľ ...

FOTO

Vytvoril matematický model elektrónu, kde sa prelína realita s fantáziou. Rozšíril slávnu Einsteinovu rovnicu, čím zdôvodnil existenciu antihmoty. Slová používal len výnimočne, lebo ho prenasledoval pocit, že nemá čo rozumné povedať.Vedec a spisovateľ Charles Percy Snow označil v prvej polovici uplynulého storočia Paula Diraca za najväčšieho žijúceho Angličana. Tak vysoko oceňoval jeho originálny matematický vklad do kvantovej teórie.

Učený brak?

Ďalší zo zakladateľov kvantovej teórie, Nemec Werner Heisenberg, však najskôr vnímal Diracove výpočty ako najsmutnejšiu kapitolu modernej fyziky. "Diracovu teóriu považujem za učený brak, ktorý nik nemôže brať vážne," napísal. Heisenberg nebol sám, kto zaťato neveril Diracovým výpočtom, veď boli také nezvyčajné, že vyzerali ako z iného sveta. Ako k nim vôbec dvadsaťpäťročný Brit mohol dospieť? Podľa Richarda Feynmana tak, že ich jednoducho musel uhádnuť.

Diracovým životným dielom je formulácia kvantovej teórie elektrónu v roku 1928. Urobil ňou vlastne bodku za úvodnou pionierskou fázou modernej kvantovej fyziky. Jeho návrh rovnice pre elektrón totiž zahŕňa aj kvantovú mechaniku, aj Einsteinovu špeciálnu relativitu. Obsahuje predtým netušenú symetriu, spájajúcu elektrón s vtedy ešte neznámou, opačne nabitou časticou, ktorú dnes poznáme ako pozitrón.

Znepokojivý svet antihmoty

Existencia pozitrónu, účastníka dejov v nám nepredstaviteľnom svete zloženom z antihmoty, znepokojovala aj samotného Diraca. Veľmi sa mu uľavilo, keď v roku 1932 Carl Anderson pozitrón zachytil na fotografii (bola za to Nobelova cena). V tom istom roku objavil Angličan James Chadwick, spolupracovník lorda Rutherforda, neutrón. Brány do sveta antihmoty a do vnútra atómu sa tak objavili prakticky naraz.

Okrem existencie antihmoty, ktorá inšpirovala najskôr spisovateľov sci-fi, z Diracovej rovnice vyplynuli ďalšie, ešte čudnejšie vzťahy. Napríklad partnerstvo "obyčajného" elektrónu so sprievodným virtuálnym oblakom elektrón-pozitrónových párov. Každá reálna častica sa tu zahaľuje do hmloviny virtuálnych častíc, ktoré sa vynárajú z vákua, utvoria partnerstvo a zasa zaniknú. Boli, neboli? No povedzte, či je to normálne.

Doplnil Einsteina aj Schrödingera

Súčasný americký fyzik Michio Kaku vidí tento čudesný príbeh takto: "Dirac si uvedomil, že Schrödingerova rovnica neobsahuje relativitu, a o púhe dva roky neskôr ju zovšeobecnil na plne relativistickú teóriu elektrónov. Fyzikálna verejnosť zasa raz žasla."

Zatiaľ čo Schrödingerova rovnica platila iba pre elektróny pohybujúce sa v porovnaní s rýchlosťou svetla pomaly, Diracove elektróny sa plne riadili Einsteinovou symetriou. Navyše, vysvetlila isté nezrozumiteľné vlastnosti elektrónu vrátane spinu.

Dirac skúmajúci energiu relativistických elektrónov totiž zistil, že Einstein prehliadol jedno riešenie svojich vlastných rovníc. Keď rátame druhú odmocninu z nejakého čísla, zavádzame zvyčajne kladné aj záporné riešenie. Einstein však pri svojej slávnej rovnici o ekvivalencii hmoty a energie rátal iba s kladnou hodnotou (aj keď pritom tiež uvažoval o antihmote). Dodatočné znamienko mínus pripúšťa existenciu nového druhu zrkadlového vesmíru - takého, v ktorom môžu častice existovať v podobe antihmoty. A možno tiež môžu odkláňať lúče svetla, tak ako v našom.

Rýdzosť čistého rozumu

Dirac sa vyznačoval matematickou tvorivosťou a neochotou angažovať sa v hocičom inom. Fyzik W. Elsaster ho opísal ako individualitu s "ohromnou veľkosťou v jednom odbore, ale s malým záujmom či schopnosťou pre akékoľvek iné ľudské aktivity... Všetko sa zúžilo len na vykonanie jeho veľkého historického poslania, na založenie novej vedy - kvantovej mechaniky, k čomu však prispel viac ako ktokoľvek iný."

Nakoniec Diracov prínos uznal aj jeho veľký kritik Heisenberg. Urobil to veľkoryso: "Domnievam sa, že zo všetkých veľkých okamihov tohto storočia bol objav antihmoty zrejme tým najväčším skokom vpred," napísal.

Dirac, ktorý bol inak veľmi milý a príjemný človek, mal jednu zvláštnosť: málokedy hovoril, pokiaľ sa ho priamo nepýtali, no často mlčal aj potom, ak si nebol istý, že môže povedať niečo rozumné. Fyzik Jagdish Mehra spomínal na jeden večer s Diracom pri profesorskom stole v Cambridgei: "Bolo veľmi zlé počasie, a pretože v Anglicku je vždy namieste začať konverzáciu poznámkou o počasí, povedal som: "Je veľmi veterné počasie, pán profesor." Nepovedal nič, ale o chvíľu vstal a odišiel. Zahanbil som sa, lebo som si myslel, že som povedal niečo, čo sa ho dotklo. Išiel ku dverám, otvoril ich, pozrel von, vrátil sa nazad a prehodil: "Áno."

Napriek všetkému dánsky fyzik Niels Bohr tvrdil, že Dirac mal najrýdzejšiu dušu zo všetkých fyzikov - prejavovala sa v nej rýdzosť čistého rozumu.

Vystačil si sám

Historik vedy Robert Jung napísal, že ani zasvätenci nedokázali plne sledovať postup Diracových myšlienok. No mystika atómu to nijako nerušilo. Či už v nemeckom Göttingene, alebo v britskej Cambridgei ho bolo často vidno, ako sa rozpráva sám so sebou, ale bez slov, iba pomocou kriedových znakov na tabuli. Ani v prítomnosti iných nevysvetľoval Dirac takmer nič zo svojich matematických dôkazov. Reč by aj tak nedokázala vyjadriť, čo chcel povedať. Preto sa medzi fyzikmi hovorilo, že mlčanlivý Dirac zo seba dokáže dostať súvislú vetu iba raz za svetelný rok.

Jedna z takých výnimočných chvíľ nastala v nemeckom Göttingene. Nadanému americkému študentovi "Opiemu" (Robertovi Oppenheimerovi, neskoršiemu vedeckému šéfovi Projektu Manhattan) Dirac povedal: "Počúvam, že študujete nielen fyziku, ale píšete aj básne. Ako len môžete robiť jedno aj druhé? Vo vede sa pokúšame povedať niečo, čo ešte nik nevie takým spôsobom, aby tomu každý rozumel. Poézia však robí úplný opak."

vizitka vedcaPaul Adrien Maurice Dirac sa narodil 8. augusta 1902 v Bristole ako syn švajčiarskeho prisťahovalca a Angličanky. Jeho otec, učiteľ, bol známy pedant. Žene ani deťom nedovolil ísť za zábavou alebo prijímať návštevy. Paul večeral s otcom v jedálni, kým matka, brat a sestra vo vyhnanstve v kuchyni, lebo nevedeli po francúzsky.

Dirac spomínal: "Môj otec určil pravidlo, že s ním mám hovoriť iba po francúzsky. Myslel si, že tento spôsob učenia mi prospeje. Pretože som zistil, že sa nedokážem vyjadrovať vo francúzštine, bolo pre mňa lepšie mlčať. Od tých čias som sa stal veľmi mlčanlivým."

Keďže deti nemali kontakt s hudbou, maliarstvom či poéziou, Paul si vybudoval svoje matematické kráľovstvo plné krásy. Raz povedal, že je dôležitejšie, aby rovnice boli krásne, než aby opisovali experiment. Trval na tom, že jeho výskum je estetickým počinom.

Titul bakalára získal na bristolskej univerzite v roku 1921, krátko na to formuloval svoju prevratnú rovnicu. V roku 1933 získal s Erwinom Schrödingerom Nobelovu cenu za objav nových a prínosných foriem teórie atómov.

Diracov brat bol inžinierom, neskôr spáchal samovraždu. Sám Dirac viedol plný, no trochu stiesnený život. Zúčastňoval sa na konferenciách po celom svete, mal rád pešiu a horskú turistiku. Oženil sa s Margit Wignerovou, sestrou fyzika Eugene Wignera. Mali spolu dve dcéry.

Jeho najznámejšou knihou je učebnica Principles of Quantum Mechanics z roku 1930, ktorá elegantne zhŕňa maticovú mechaniku Wernera Heisenberga a vlnovú mechaniku Erwina Schrödingera.

Paul Dirac zomrel 20. októbra 1984. Jeho slávna relativistická rovnica je vyrytá v kameni vo westminsterskom opátstve neďaleko Newtonovho hrobu.

Hlavné zdroje: Timothy Ferris: Všetko o vesmíre. Remedium, Bratislava 2005. Michio Kaku: Einsteinův vesmír. Argo, Dokořán, Praha, 2005.

FOTO

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Zľava 3000 € na 3-izbové byty v Jarabinkách
  2. Kedy sa refinancovanie oplatí?
  3. Atraktívnejšie učenie vďaka digitálnym technológiám
  4. Aký vplyv by mal konflikt v Kórei na vaše investície?
  5. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy!
  6. Rastie nám pokrivená generácia?
  7. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  8. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  9. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  10. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj?
  1. Exkurzia odborárov a absolventov SvF STU v Bratislave 2017
  2. Zvolen: Zvolenčania myslia na zabezpečenie svojich domovov
  3. Detské zúbky sú veda
  4. Atraktívnejšie učenie vďaka digitálnym technológiám
  5. Aký vplyv by mal konflikt v Kórei na vaše investície?
  6. Zľava 3000 € na 3-izbové byty v Jarabinkách
  7. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy!
  8. Štartujú jesenné módne dni v Poluse
  9. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  10. Rastie nám pokrivená generácia?
  1. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku 9 455
  2. Rastie nám pokrivená generácia? 3 835
  3. Intímna hygiena – celoročná záležitosť 2 735
  4. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj? 2 187
  5. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať 1 418
  6. Kedy sa refinancovanie oplatí? 1 263
  7. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji 1 020
  8. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy! 920
  9. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba 852
  10. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci 719

Hlavné správy zo Sme.sk

KOMENTÁRE

Boj proti korupcii si netrúfol atakovať ani Fico

Objavujú sa útoky na prezidenta či aktivistov.

Neprehliadnite tiež

Ničnerobenie a knihy. Desať najlepších spôsobov, ako si oddýchnete

Najväčšia štúdia o oddychu mala prekvapivé výsledky.

Najrýchlejší kábel zrýchli internetové prepojenie medzi Európou a Amerikou

Kábel rozloží riziko výpadkov pri katastrofách na východnom pobreží USA.

Ako vedci vyvíjajú roboty, ktoré chodia ako ľudia

Kývať nohami nestačí. Ak chcú roboty chodiť, musia najprv pochopiť možnosti svojho tela.

Odomykanie mobilov obrazcom nie je bezpečné

Všetci rozmýšľame príliš podobne.