დირაკი, პოლ

ვიკიპედიიდან

პოლ ადრიენ მორის დირაკი (Paul Adrien Maurice Dirac) (*8 აგვისტო, 1902, ბრისტოლი – †20 ოქტომბერი, 1984, ტალაჰასი) – ინგლისელი ფიზიკოსი, კვანტური ფიზიკის ერთ–ერთი ფუძემდებელი.

სექციების სია 1 ბიოგრაფია 2 წვლილი ფიზიკაში 2.1 ფარდობითობა კვანტურ სამყაროში 2.2 ანტისამყარო 3 ბოლოსიტყვა

[რედაქტირება] ბიოგრაფია

პოლის მამა, წარმოშობით შვეიცარიელი ჩარლზ ადრიენ ლადისლას დირაკი, ბრისტოლის კერძო სკოლაში ფრანგული ენის მასწავლებლად მუშაობდა. პოლის გარდა, ჩარლზს და მის მეუღლეს, ფლორენს ჰანა ჰოლტენს, ჰყავდათ ქალიშვილი ბეატრისი და ვაჟი რეჯინალდი, რომელმაც 1924 წელს გაურკვეველ ვითარებაში თავი მოიკლა. დირაკის მამას დესპოტიზმი და სიმკაცრე ახასიათებდა. დირაკის გადმოცემით, მისი არაჩვეულებრივი სიტყვაძუნწობა განპირობებულია იმით, რომ ფრანგული ენის სწავლების მიზნით მამამისმა შინაურებს ინგლისურად საუბარი აუკრძალა. თორმეტი წლის ასაკში დირაკი დაწყებითი სკოლიდან ბრისტოლის ტექნიკურ კოლეჯში გადაიყვანეს. ამ სასწავლებელში, რომელიც ბრისტოლის უნივერსიტეტის შვილობილ დაწესებულებას წარმოადგენდა, განსაკუთრებული ყურადღება საბუნებისმეტყველო მეცნიერებებს და თანამედროვე ენებს ენიჭებოდა. 1918 წელს დირაკი ბრისტოლის უნივერსიტეტის ელექტროტექნიკის ფაკულტეტის სტუდენტი გახდა, ხოლო 1921 წელს მან ბაკალავრის წოდება მიიღო. უნივერსიტეტში დირაკი ალბერტ აინშტაინის ფარდობითობის თეორიით იმდენად დაინტერესდა, რომ მომდევნო ორი წელიწადი მათემატიკის გაღრმავებულ შესწავლას მიუძღვნა. 1923 წელს იგი კემბრიჯის უნივერსიტეტის ასპირანტი გახდა. რალფ ფაულერმა ახალგაზრდა მეცნიერს ფიზიკის მოწინავე იდეები გააცნო. 1925 - 1926 წლებში მისი სტატიების კრებული "ლონდონის სამეფო საზოგადოების ნაშრომებში" გამოქვეყნდა. 1926 წელს დირაკს ფილოსოფიის დოქტორის წოდება მიენიჭა. უაღრესად ნაყოფიერი აღმოჩნდა მოგზაურობა გეტინგენში და კოპენჰაგენში, სადაც დირაკი მაქს ბორნთან და ნილს ბორთან თანამშრომლობდა. კემბრიჯში დაბრუნებისთანავე ის სენტ – ჯონს – კოლეჯის საბჭოს წევრად აირჩიეს. 1929 წელს დირაკმა აშშ – ს სხვადასხვა უნივერსიტეტებში ლექციების კურსი წაიკითხა. 1930 წელს ის სამეფო საზოგადოების წევრად აირჩიეს, ხოლო 1932 წელს იმ კათედრის გამგედ დანიშნეს, რომელსაც ისააკ ნიუტონი ხელმძღვანელობდა. 1933 წელს დირაკს და შრედინგერს "ატომური თეორიის ახალი ნაყოფიერი ფორმების აღმოჩენისათვის" ნობელის პრემია მიენიჭათ. უაღრესად თავმდაბალი დირაკი პრემიაზე უარის თქმას აპირებდა. სტოკჰოლმში წასვლა მან ერნსტ რეზერფორდთან საუბრის შემდეგ გადაწყვიტა. რეზერფორდის არგუმენტი ის იყო, რომ ჯილდოზე უარის თქმა დირაკის პიროვნების მიმართ უფრო დიდ ყურადღებას გამოიწვევდა. აღსანიშნავია, რომ მის დაჯილდოებას ესწრებოდა მხოლოდ დედამისი, მამასთან დირაკმა კავშირი გაწყვიტა.1934 წლამდე დირაკი პრინსტონის ფუნდამენტურ კვლევათა ინსტიტუტში მუშაობდა, შემდეგ კი კემბრიჯში დაბრუნდა, სადაც პროფესორის რანგში 1968 წლამდე მოღვაწეობდა. 1937 წელს მეცნიერმა იუჯინ ვიგნერის დაზე, მარგიტ ვიგნერზე იქორწინა, რომლისგანაც ორი შვილი ეყოლა. სიცოცხლის ბოლო წუთამდე დირაკი აქტიურ მეცნიერულ შემოქმედებას ეწეოდა. ის გარდაიცვალა ტალაჰასიში, ფლორიდის უნივერსიტეტის პროფესორის რანგში.

[რედაქტირება] წვლილი ფიზიკაში

კემბრიჯის სამეცნიერო ატმოსფერო დირაკისთვის იდეალურ გარემოს წარმოადგენდა. ორ წელიწადში დირაკმა არაჩვეულებრივი მეტამორფოზი განიცადა: უმუშევარი ინჟინერი საქვეყნოდ ცნობილ თეორეტიკოსად იქცა, რომლის ნაშრომებს მეცნიერების კლასიკად მიიჩნევდნენ. ამას კემბრიჯში არსებულმა "კაპიცას კლუბმა" შეუწყო ხელი, რომელშიც დირაკი 1924 წელს გაწევრიანდა. სწორედ აქ დირაკმა მატრიცული მექანიკის ერთ–ერთი შემქმნელი ვერნერ ჰაიზენბერგი გაიცნო. ამ შეხვედრას დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა ორივე მეცნიერისთვის. ჰაიზენბერგთან თანამშრომლობის ნაყოფი გაცვლითი ურთიერთქმედების აღმოჩენა იყო. დირაკმა კვანტური მექანიკის ისეთი მათემატიკური აპარატი შეიმუშავა (წარმოდგენათა თეორია ), რომელმაც მიკროსამყაროს აღმწერი სხვადასხვა თეორიების ეკვივალენტობა ცხადჰყო. მასვე ეკუთვნის კვანტური კანონიკური გარდაქმნების თეორია. დირაკმა ფიზიკაში დელტა – ფუნქცია შემოიღო. მან შექმნა მეორადი დაკვანტვის მეთოდი, რომელიც ელექტრომაგნიტური ველის თანმიმდევრული კვანტური აღწერის ქვაკუთხედია. ამგვარად აგებული კვანტური ელექტროდინამიკიდან იძულებითი გამოსხივების შესახებ მნიშვნელოვანი დასკვნების მთელი წყება გამომდინარეობდა. მოგვიანებით ამ სფეროში დირაკის მიერ მიღებული შედეგები ფიზიკის ახალ დარგს – კვანტურ ელექტრონიკას საფუძვლად დაედო. გარდა ამისა, ენრიკო ფერმისაგან დამოუკიდებლად დირაკმა nħ/2 (n = 1, 2, 3 ..., ħ – პლანკის მუდმივა) სპინის მქონე ნაწილაკთა სტატისტიკა შეიმუშავა (ფერმი – დირაკის სტატისტიკა). დირაკმა მაგნიტური მონოპოლის (იხ. დირაკის მონოპოლი) – იზოლირებული მაგნიტური მუხტის არსებობა იწინასწარმეტყველა, გამოთქვა ჰიპოთეზა, რომ გრავიტაციული მუდმივა დროში ცვლადი სიდიდეა, ხოლო გრავიტაციული ველის კვანტს მან გრავიტონი უწოდა. დირაკის მიღწევათა შთამბეჭდავ ნუსხაში განსაკუთრებული ადგილი დირაკის განტოლებას უჭირავს.

[რედაქტირება] ფარდობითობა კვანტურ სამყაროში

ფარდობითობის თეორიის და კვანტური მექანიკის განვითარება დროში პარალელურად, მაგრამ ერთმანეთისაგან დამოუკიდებლად მიმდინარეობდა, თუმცაღა მათი გაერთიანების აუცილებლობა სულ უფრო და უფრო ნათელი ხდებოდა. მიკროობიექტების მოძრაობას არარელატივისტური ტალღური განტოლება (შრედინგერის განტოლება) აღწერდა, რომელიც სახეს ინარჩუნებდა მხოლოდ გალილეის გარდაქმნების დროს და არ იყო ინვარიანტული ლორენცის გარდაქმნების მიმართ. სხვაგვარად, იმდროინდელი კვანტური მექანიკა სწორად ნელი მიკროობიექტების მოძრაობას აღწერდა (მოძრაობა ნელია, თუ მისი სიჩქარე სინათლის სიჩქარის მცირე ნაწილია) და ფარდობითობის თეორიის ეფექტებს უგულებელყობდა. სიჩქარეზე არსებული შეზღუდვის გადალახვას ამაოდ თავად ერვინ შრედინგერი ცდილობდა. წარუმატებლობის მიზეზი ის იყო, რომ მან მიკროობიექტის, კერძოდ კი ელექტრონის, ერთ–ერთი ფუნდამენტური მახასიათებელი – სპინი არ გაითვალისწინა, რადგან ის მაშინ სამუშაო ჰიპოთეზად მოიაზრებოდა. თავისუფალი რელატივისტური ნაწილაკის ენერგია p²c² + (mc²)² (p – ნაწილაკის იმპულსი, m – მისი მასა, c – სინათლის სიჩქარე) გამოსახულებიდან კვადრატული ფესვის პროპორციულია, ალგებრულ კვადრატულ ფესვს კი ორი მნიშვნელობა გააჩნია. დირაკმა ეს გარემოება გაითვალისწინა, და "ფესვის ამოსაღებად" დახვეწილი და აბსტრაქტული მეთოდი შეიმუშავა, რის შედეგადაც მან შრედინგერის განტოლების რელატივისტურ სახეს მიაგნო. ფარდობითობა მიკროსამყაროში შემოიჭრა. ეს განტოლება ცალსახად ადასტურებდა სპინის არსებობას და ელექტრონის მაგნიტურ თვისებებზე (მაგნიტურ მომენტზე) მეტყველებდა. თეორიის ექსპერიმენტთან სრული თანხმობა დირაკის ტრიუმფად იქცა.

[რედაქტირება] ანტისამყარო

დირაკის განტოლებიდან ელექტრონის ისეთი მდგომარეობების არსებობა გამომდინარეობდა, რომლებიც უარყოფითი ენერგიით ხასიათდებიან (კვადრატულ ფესვს, აღნიშნულისამებრ, ორი მნიშვნელობა აქვს), ეს კი იმდროინდელი სამეცნიერო პარადიგმის საზღვრებს ცდებოდა და ინტერპრეტაციას არ ექვემდებარებოდა. მეცნიერების უმრავლესობა უარყოფით ენერგიას ფიზიკურ შინაარსს მოკლებულ "მათემატიკურ აბერაციად" აღიქვავდა. უარყოფითი ენერგიის მქონე მდგომარეობების არსებობის შემთხვევაში სამყაროს ყველა ელექტრონისთვის ენერგეტიკულად ხელსაყრელი სწორედ ამ მდგომარეობებში გადასვლა იქნებოდა. დირაკმა ივარაუდა, რომ უარყოფითი ენერგიის მქონე ყველა მდგომარეობა დაკავებულია, ელექტრონების გადასვლას კი ამ მდგომარეობებში პაულის პრინციპი კრძალავს, რომლის თანახმად, ყოველ დინამიურ მდგომარეობაში არსებობს არაუმეტეს ერთი ელექტრონისა. ვაკუუმი ელექტრონების უსასრულო რიცხვს შეიცავს, მათი დამზერა შეუძლებელია ენერგიის უარყოფითობის გამო. თუ რომელიმე მათგანი შეიძენს დადებითი ენერგიის მდგომარეობაში გადასასვლელად საკმარის ენერგიას, მაშინ ადგილი აქვს წყვილის დაბადებას: ჩნდება დადებითი ენერგიის ელექტრონი და "ხვრელი" – ვაკანსია უარყოფითი ენერგიის მქონე დონეზე. ხვრელი დადებითად დამუხტული (იხ. ელექტრული მუხტი) ელექტრონივით იქცევა. ასე დირაკმა ელექტრონის ანტინაწილაკის – პოზიტრონის არსებობა იწინასწარმეტყველა. 1932 წელს კარლ ანდერსონმა პოზიტრონი კოსმოსური სხივების შემადგენლობაში აღმოაჩინა. დირაკმა უმალვე სხვა ანტინაწილაკების არსებობის ჰიპოთეზა გამოთქვა. 1955 წელს ანტიპროტონი აღმოაჩინეს. ანტიმატერიის არსებობა ეჭვს აღარ იწვევდა.

[რედაქტირება] ბოლოსიტყვა

დირაკის ცხოვრება ღარიბია ვნებათა ღელვით. იგი მეცნიერების ტიპიური ასკეტი იყო და მარტოსულთა იმ კატეგორიას განეკუთვნებოდა, რომლებიც სამყაროს ფუნდამენტურ პრობლემებს სრულ მარტოობაში ეჭიდებიან. მას აინშტაინის მსგავსად არ შეუქმნია სამეცნიერო სკოლა. მიუხედავად იმისა, რომ მის მიერ დაწერილ წიგნებზე თაობები აღიზარდა, მისი უშუალო პედაგოგიური გავლენა უმნიშვნელო იყო. ამას მისი კემბრიჯელი კოლეგები ადასტურებენ. ადამიანებთან ურთიერთობას დირაკი ბუნების წიაღში ყოფნას ამჯობინებდა, განსაკუთრებით კი მას მთები ხიბლავდნენ. ის არ იყო პროფესიონალი მთამსვლელი, თუმცა 1934 წელს საბჭოთა კავშირში ერთ–ერთი სტუმრობის დროს დირაკი იგორ ტამთან ერთად იალბუზზე ავიდა. მისი რელიგიური შეხედულებების შესახებ ცოტა რამ არის ცნობილი. კოლეგების გადმოცემით, იგი ათეიზმისკენ იხრებოდა; მარგიტ ვიგნერი აცხადებს საწინააღმდეგოს. დირაკი ხშირად საუბრობდა "რეალობის ესთეტიურ კრიტერიუმზე". მას ღრმად სწამდა, რომ მათემატიკურად სრულყოფილი თეორია არ შეიძლება იყოს მცდარი. შესაძლო ვარიანტებიდან ბუნება სწორედ ისეთს "ირჩევს", რომელიც ყველაზე დახვეწილი თეორიით აღიწერება. დირაკმა საკუთარი მოღვაწეობის სულისკვეთება შემდეგ გამონათქვამში გამოხატა: "ფიზიკის კანონები და მათემატიკური სილამაზე განუყოფელია".