Pflücke eine Blume auf der Erde und du bewegst den fernsten Stern.
Paul Adrien Maurice Dirac war ein englischer theoretischer Physiker, der als einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts gilt.
Dirac leistete grundlegende Beiträge zur frühen Entwicklung der Quantenmechanik und Quantenelektrodynamik. Unter anderem formulierte er die Dirac-Gleichung, die das Verhalten von Fermionen beschreibt, und sagte die Existenz von Antimaterie voraus. Dirac teilte sich 1933 den Nobelpreis für Physik mit Erwin Schrödinger „für die Entdeckung neuer produktiver Formen der Atomtheorie". Er leistete auch bedeutende Beiträge zur Vereinbarung der allgemeinen Relativitätstheorie mit der Quantenmechanik.
Dirac war bei seinen Freunden und Kollegen für seinen ungewöhnlichen Charakter bekannt. In einem Brief von 1926 an Paul Ehrenfest schrieb Albert Einstein über Dirac: „Ich habe Schwierigkeiten mit Dirac. Dieses Balancieren auf dem schwindelerregenden Weg zwischen Genie und Wahnsinn ist furchtbar." In einem anderen Brief schrieb er: „Ich verstehe Dirac überhaupt nicht Compton-Effekt."
Er war der Lucasian Professor of Mathematics an der University of Cambridge, war Mitglied des Center for Theoretical Studies an der University of Miami und verbrachte das letzte Jahrzehnt seines Lebens an der Florida State University.
Persönliches Leben
Frühe Jahre
Paul Adrien Maurice Dirac wurde am 8. August 1902 im Haus seiner Eltern in Bristol, England, geboren und wuchs in der Bishopston-Gegend der Stadt auf. Sein Vater, Charles Adrien Ladislas Dirac, war ein Einwanderer aus Saint-Maurice, Schweiz, der in Bristol als Französischlehrer arbeitete. Seine Mutter, Florence Hannah Dirac, geb. Holten, die Tochter eines Kapitäns, wurde in Cornwall, England, geboren und arbeitete als Bibliothekarin in der Bristol Central Library. Paul hatte eine jüngere Schwester, Béatrice Isabelle Marguerite, bekannt als Betty, und einen älteren Bruder, Reginald Charles Félix, bekannt als Felix, der sich im März 1925 das Leben nahm. Dirac erinnerte sich später: „Meine Eltern waren schrecklich verzweifelt. Ich wusste nicht, dass sie so viel um mich kümmerten ... Ich wusste nie, dass Eltern sich um ihre Kinder kümmern sollten, aber von da an wusste ich es."
Charles und die Kinder waren offiziell Schweizer Staatsbürger, bis sie sich am 22. Oktober 1919 einbürgern ließen. Diracs Vater war streng und autoritär, obwohl er körperliche Züchtigungen missbilligte. Dirac hatte eine angespannte Beziehung zu seinem Vater, so sehr, dass Dirac nach dessen Tod schrieb: „Ich fühle mich jetzt viel freier und bin mein eigener Herr." Charles zwang seine Kinder, nur auf Französisch mit ihm zu sprechen, damit sie die Sprache lernen könnten. Als Dirac feststellte, dass er das, was er sagen wollte, nicht auf Französisch ausdrücken konnte, beschloss er zu schweigen.
Bildung
Dirac besuchte zunächst die Bishop Road Primary School und dann das reine Jungenschule Merchant Venturers' Technical College, später Cotham School, wo sein Vater Französischlehrer war. Die Schule war eine Institution der University of Bristol, die sich Gelände und Personal teilte. Sie betonte technische Fächer wie Maurerarbeit, Schuhmacherei und Metallverarbeitung sowie moderne Sprachen. Dies war zu einer Zeit ungewöhnlich, in der die Sekundarschulbildung in Großbritannien immer noch weitgehend den Klassikern gewidmet war, und etwas, für das Dirac später seine Dankbarkeit ausdrücken würde.
Dirac studierte Elektrotechnik mit einem City of Bristol University Scholarship an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der University of Bristol, die sich mit dem Merchant Venturers' Technical College befand. Kurz bevor er sein Diplom 1921 abschloss, legte er die Aufnahmeprüfung für das St John's College, Cambridge, ab. Er bestand und erhielt ein £70 Stipendium, aber das reichte nicht aus, um an Cambridge zu leben und zu studieren. Trotz seines First Class Honours Bachelor of Science Abschlusses in Ingenieurwissenschaften war die Wirtschaftslage der Nachkriegsdepression so schlecht, dass er keine Stelle als Ingenieur finden konnte. Stattdessen nahm er ein Angebot an, kostenlos einen Bachelor of Arts Abschluss in Mathematik an der University of Bristol zu absolvieren. Ihm wurde erlaubt, das erste Jahr des Kurses zu überspringen, da er bereits seinen Ingenieurabschluss hatte.
1923 machte Dirac seinen Abschluss erneut mit First Class Honours und erhielt ein £140 Stipendium vom Department of Scientific and Industrial Research. Zusammen mit seinem £70 Stipendium vom St John's College reichte dies aus, um in Cambridge zu leben. Dort verfolgte Dirac seine Interessen an der Allgemeinen Relativitätstheorie, ein Interesse, das er bereits als Student in Bristol gewonnen hatte, und auf dem aufstrebenden Gebiet der Quantenphysik unter der Leitung von Ralph Fowler. Von 1925 bis 1928 hielt er ein 1851 Research Fellowship der Royal Commission for the Exhibition of 1851. Er vollendete sein PhD-Studium im Juni 1926 mit der ersten Dissertation zur Quantenmechanik, die irgendwo eingereicht wurde. Anschließend setzte er seine Forschungen in Copenhagen und Göttingen fort. Im Frühjahr 1929 war er Gastprofessor an der University of Wisconsin–Madison.
Familie
1937 heiratete Dirac Margit Wigner, die Schwester von Eugene Wigner. Er adoptierte Margits zwei Kinder, Judith und Gabriel. Paul und Margit Dirac bekamen zusammen zwei Kinder, beide Töchter, Mary Elizabeth und Florence Monica.
Margit, bekannt als Manci, besuchte ihren Bruder 1934 in Princeton, New Jersey, aus ihrer Heimat Ungarn und traf sich, während sie im Annex Restaurant zu Abend aßen, mit dem „einsam aussehenden Mann am Nachbartisch". Diese Geschichte stammt vom koreanischen Physiker Y. S. Kim, der Dirac traf und von ihm beeinflusst wurde, sagt auch: „Es ist ziemlich glücklich für die Physik-Gemeinschaft, dass Manci sich gut um unseren respektierten Paul A. M. Dirac kümmerte. Dirac veröffentlichte elf Artikel während der Zeit von 1939–46.... Dirac konnte seine normale Forschungsproduktivität nur aufrechterhalten, weil Manci für alles andere zuständig war".
Persönlichkeit
Dirac war bei seinen Kollegen für seine präzise und schweigsame Art bekannt. Seine Kollegen in Cambridge definierten im Scherz eine Einheit namens „dirac", was ein Wort pro Stunde war. Als Niels Bohr sich beschwerte, dass er nicht wusste, wie er einen Satz in einem wissenschaftlichen Artikel beenden sollte, den er schrieb, antwortete Dirac: „Man hat mir in der Schule beigebracht, nie einen Satz anzufangen, ohne zu wissen, wie er endet." Er kritisierte das Interesse des Physikers J. Robert Oppenheimer an Poesie: „Das Ziel der Wissenschaft ist es, schwierige Dinge auf einfachere Weise verständlich zu machen; das Ziel der Poesie ist es, einfache Dinge auf unverständliche Weise zu formulieren. Die beiden sind unvereinbar."
Dirac selbst schrieb in sein Tagebuch während seiner Doktorandenzeit, dass er sich ausschließlich auf seine Forschung konzentrierte und nur am Sonntag Halt machte, wenn er lange einsame Spaziergänge machte.
Eine in einer Rezension der Biographie von 2009 erzählte Anekdote berichtet von Werner Heisenberg und Dirac, die im August 1929 auf einem Ozeanschiff zu einer Konferenz in Japan segelten. „Beide noch in ihren Zwanzigern und unverheiratet, waren sie ein seltsames Paar. Heisenberg war ein Frauenheld, der ständig flirtete und tanzte, während Dirac – ein „edwardianischer Nerd", wie der Biograph Graham Farmelo es ausdrückt – Qualen litt, wenn er gezwungen wurde, sich auf irgendwelche Gesellschaften oder Small Talk einzulassen. ‚Warum tanzt du?', fragte Dirac seinen Begleiter. ‚Wenn es nette Mädchen gibt, macht es Spaß', antwortete Heisenberg. Dirac dachte über diese Vorstellung nach und platzte dann heraus: ‚Aber Heisenberg, woher weißt du vorher, dass die Mädchen nett sind?'"
Margit Dirac erzählte sowohl George Gamow als auch Anton Capri in den 1960er Jahren, dass ihr Mann zu einem Hausbesucher gesagt hatte: „Darf ich dir Wigners Schwester vorstellen, die nun meine Frau ist."
Eine weitere Geschichte über Dirac besagt, dass er, als er den jungen Richard Feynman zum ersten Mal auf einer Konferenz traf, nach langer Stille sagte: „Ich habe eine Gleichung. Hast du auch eine?"
Nachdem er einen Vortrag auf einer Konferenz hielt, hob ein Kollege die Hand und sagte: „Ich verstehe die Gleichung in der oberen rechten Ecke der Tafel nicht". Nach langer Stille fragte der Moderator Dirac, ob er die Frage beantworten möchte, worauf Dirac antwortete: „Das war keine Frage, das war eine Bemerkung."
Dirac war auch für seine persönliche Bescheidenheit bekannt. Er nannte die Gleichung für die zeitliche Entwicklung eines quantenmechanischen Operators, die er als Erster aufschrieb, die „Heisenberg-Bewegungsgleichung". Die meisten Physiker sprechen von Fermi-Dirac-Statistik für Halbzahlspin-Teilchen und Bose-Einstein-Statistik für Ganzzahlspin-Teilchen. Während er später im Leben Vorlesungen hielt, bestand Dirac immer darauf, die erstere „Fermi-Statistik" zu nennen. Er bezog sich auf letztere als „Einstein-Statistik" aus Gründen, die er erklärte, der „Symmetrie".
Religionsanschauungen
Heisenberg erinnerte sich an ein Gespräch zwischen jungen Teilnehmern der Solvay-Konferenz von 1927 über Einsteins und Plancks Ansichten zur Religion zwischen Wolfgang Pauli, Heisenberg und Dirac. Diracs Beitrag war eine Kritik am politischen Zweck der Religion, die Bohr als ziemlich klar erachtete, als er es später von Heisenberg hörte. Unter anderem sagte Dirac:
Ich kann nicht verstehen, warum wir müßig über Religion diskutieren. Wenn wir ehrlich sind – und Wissenschaftler müssen es sein – müssen wir zugeben, dass die Religion ein Durcheinander von falschen Behauptungen ist, ohne Grundlage in der Realität. Die bloße Idee Gottes ist ein Produkt der menschlichen Vorstellung. Es ist völlig verständlich, warum primitive Menschen, die so viel stärker den überwältigenden Kräften der Natur ausgesetzt waren als wir heute, diese Kräfte in Angst und Zittern personifizierten. Aber heutzutage, wenn wir so viele natürliche Prozesse verstehen, haben wir keine Notwendigkeit für solche Lösungen. Ich kann mir absolut nicht vorstellen, wie die Annahme eines allmächtigen Gottes uns auf irgendeine Weise hilft. Was ich sehe, ist, dass diese Annahme zu so unproduktiven Fragen führt, wie zum Beispiel, warum Gott so viel Elend und Ungerechtigkeit zulässt, die Ausbeutung der Armen durch die Reichen und alle anderen Schrecken, die er hätte verhindern können. Wenn Religion immer noch unterrichtet wird, dann nicht, weil ihre Ideen uns noch überzeugen, sondern einfach, weil einige von uns die unteren Klassen ruhig halten wollen. Ruhige Menschen sind viel leichter zu regieren als lärmende und unzufriedene. Sie sind auch viel leichter auszubeuten. Die Religion ist eine Art Opium, das einer Nation ermöglicht, sich in Wunschträume zu wiegen und so die Ungerechtigkeit, die gegen das Volk begangen wird, zu vergessen. Daher das enge Bündnis zwischen diesen beiden großen politischen Kräften, dem Staat und der Kirche. Beide brauchen die Illusion, dass ein günstiger Gott all diejenigen belohnt – im Himmel, wenn nicht auf der Erde –, die sich nicht gegen Ungerechtigkeit erhoben haben, die ihre Pflicht ruhig und ohne Beschwerde erfüllt haben. Das ist genau der Grund, warum die ehrliche Behauptung, dass Gott nur ein Produkt der menschlichen Vorstellung ist, als die schlimmste aller sterblichen Sünden gebrandmarkt wird.
Heisenbergs Sicht war tolerant. Pauli, der als Katholik erzogen worden war, hatte nach einigen anfänglichen Bemerkungen geschwiegen, aber als man ihn endlich nach seiner Meinung fragte, sagte er: „Nun, unser Freund Dirac hat eine Religion, und sein Leitprinzip ist ‚Es gibt keinen Gott, und Paul Dirac ist sein Prophet.'" Alle, einschließlich Dirac, brachen in Lachen aus.
Später im Leben waren Diracs Ansichten zur Idee Gottes weniger beißend. Als Autor eines Artikels in der Maiausgabe 1963 des Scientific American schrieb Dirac:
Es scheint, dass es eines der grundlegenden Merkmale der Natur ist, dass fundamentale physikalische Gesetze in Bezug auf eine mathematische Theorie von großer Schönheit und Kraft beschrieben werden, die ein ziemlich hohes Niveau der Mathematik erfordert, um sie zu verstehen. Man könnte sich fragen: Warum ist die Natur auf diese Weise konstruiert? Man kann nur antworten, dass unser gegenwärtiges Wissen zu zeigen scheint, dass die Natur so konstruiert ist. Wir müssen es einfach akzeptieren. Man könnte die Situation vielleicht beschreiben, indem man sagt, dass Gott ein Mathematiker von sehr hoher Ordnung ist und sehr fortgeschrittene Mathematik beim Aufbau des Universums verwendete. Unsere bescheidenen Versuche in Mathematik ermöglichen es uns, ein bisschen vom Universum zu verstehen, und je mehr wir fortgeschrittene Mathematik entwickeln, desto besser können wir hoffen, das Universum zu verstehen.
1971 äußerte Dirac auf einer Konferenz seine Ansichten über die Existenz Gottes. Dirac erklärte, dass die Existenz Gottes nur gerechtfertigt werden könnte, wenn in der Vergangenheit ein unwahrscheinliches Ereignis stattgefunden hätte:
Es könnte sein, dass es äußerst schwierig ist, Leben zu beginnen. Es könnte sein, dass es so schwierig ist, Leben zu beginnen, dass es unter allen Planeten nur einmal geschehen ist... Betrachten wir als Vermutung die Chance, dass Leben beginnt, wenn wir geeignete physikalische Bedingungen haben, von 10−100. Ich habe keinen logischen Grund, diese Zahl vorzuschlagen, ich möchte dich einfach bitten, sie als Möglichkeit zu betrachten. Unter diesen Bedingungen ... ist es fast sicher, dass Leben nicht begonnen hätte. Und ich habe das Gefühl, dass unter diesen Bedingungen es notwendig sein wird, die Existenz eines Gottes anzunehmen, um Leben zu beginnen. Ich möchte daher diese Verbindung zwischen der Existenz eines Gottes und den physikalischen Gesetzen aufstellen: Wenn die physikalischen Gesetze so sind, dass das Starten von Leben eine übermäßig kleine Chance beinhaltet, so dass es nicht vernünftig ist anzunehmen, dass Leben nur durch blinden Zufall begonnen hätte, dann muss es einen Gott geben, und ein solcher Gott würde wahrscheinlich seinen Einfluss in den Quantensprüngen zeigen, die später stattfinden. Andererseits, wenn Leben sehr leicht beginnen kann und keine göttliche Einflussnahme benötigt, dann werde ich sagen, dass es keinen Gott gibt.
Dirac verpflichtete sich nicht auf eine bestimmte Ansicht, aber er beschrieb die Möglichkeiten zur Beantwortung der Frage nach Gott auf wissenschaftliche Weise.
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