Paul Dirac

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Paul Adrien Maurice Dirac fue un físico teórico inglés considerado uno de los físicos más significativos del siglo XX.

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

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

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, née Holten, hija de un capitán de barco, nació en Cornwall, Inglaterra, y trabajaba 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, quien se suicidó en marzo de 1925. Dirac posteriormente recordó: "Mis padres estaban terriblemente afligidos. Yo no sabía que les importaba tanto ... Nunca supe que se suponía que los padres cuidaban a sus hijos, pero desde entonces lo supe."

Charles y los niños fueron 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, eligió permanecer en silencio.

Educación

Dirac fue educado primero en la Bishop Road Primary School y luego en la Merchant Venturers' Technical College exclusivamente para chicos, más tarde Cotham School, donde su padre era profesor de francés. La escuela era una institución adjunta a la Universidad de Bristol, que compartía terrenos y personal. Enfatizaba materias técnicas como albañilería, zapatería y trabajo con metales, e idiomas modernos. Esto era inusual en una época en que la educación secundaria en Gran Bretaña aún estaba dedicada en gran medida a los clásicos, y algo por lo que Dirac luego expresaría su gratitud.

Dirac estudió ingeniería eléctrica con una Beca de la Ciudad de Bristol en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Bristol, que estaba ubicada conjuntamente con la Merchant Venturers' Technical College. Poco antes de completar su grado en 1921, se presentó al examen de ingreso para el St John's College, Cambridge. Aprobó y recibió una beca de £70, pero esto fue inferior a la cantidad de dinero requerida para vivir y estudiar en Cambridge. A pesar de haber graduarse con honores de primera clase con un título de Bachelor of Science en ingeniería, el clima económico de la depresión de la posguerra era tal que no pudo encontrar trabajo como ingeniero. En su lugar, aceptó una oferta para estudiar un título de Bachelor of Arts en matemáticas en la Universidad de Bristol sin costo alguno. Se le permitió omitir el primer año del curso debido a su grado en ingeniería.

En 1923, Dirac se graduó, nuevamente 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 persiguió sus intereses en la teoría de la relatividad general, un interés que había adquirido anteriormente como estudiante en Bristol, y en el campo incipiente de la física cuántica, bajo la supervisión de Ralph Fowler. De 1925 a 1928 tuvo 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 Copenhagen y Göttingen. En la primavera de 1929, fue profesor visitante en la Universidad de Wisconsin–Madison.

Familia

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 estaba en la cena en el Annex Restaurant, conoció al "hombre de aspecto solitario en la mesa de al lado". Esta cuenta de un físico coreano, Y. S. Kim, quien conoció e influyó en Dirac, también dice: "Es muy afortunado para la comunidad de la física que Manci cuidara bien a nuestro respetado Paul A. M. Dirac. Dirac publicó once artículos durante el período 1939–46.... Dirac pudo mantener su productividad normal en investigación solo porque Manci estaba a cargo de todo lo demás".

Personalidad

Dirac era conocido entre sus colegas por su naturaleza precisa y taciturna. Sus colegas en Cambridge bromeando definieron 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, "Me enseñaron en la escuela a nunca comenzar una oración sin saber el final de ella." Criticó el interés del físico J. Robert Oppenheimer en la poesía: "El objetivo de la ciencia es hacer cosas difíciles comprensibles de forma más simple; el objetivo de la poesía es enunciar cosas simples de forma incomprehensible. Los dos son incompatibles."

Dirac mismo escribió en su diario durante sus años de postgrado que se concentraba únicamente en su investigación, y se detenía solo el domingo cuando daba largos paseos solo.

Una anécdota recuente en una reseña de la biografía de 2009 cuenta que Werner Heisenberg y Dirac navegaban en un transatlántico hacia una conferencia en Japón en agosto de 1929. "Ambos aún en sus veinte años, e solteros, formaban una pareja extraña. Heisenberg era un seductor que constantemente coqueteaba y bailaba, mientras que Dirac—'un freak eduardiano', como lo describe el biógrafo Graham Farmelo—sufría agonías si se veía obligado a cualquier tipo de socializar o conversación superficial. '¿Por qué bailas?' preguntó Dirac a su compañero. 'Cuando hay chicas bonitas, es un placer,' respondió Heisenberg. Dirac reflexionó sobre esta noción, luego soltó: '¿Pero, Heisenberg, cómo sabes de antemano que las chicas son bonitas?'"

Margit Dirac le contó tanto a George Gamow como a Anton Capri en los años 60 que su marido había dicho a un visitante de la casa, "Permítame presentarle a la hermana de Wigner, que ahora es mi esposa."

Otra historia contada sobre Dirac es que cuando conoció por primera vez al joven Richard Feynman en una conferencia, dijo después de un largo silencio, "Tengo una ecuación. ¿Tienes una también?"

Después de que presentó una conferencia en una reunión, 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 la pregunta, a lo que Dirac respondió: "Eso no fue una pregunta, fue un comentario."

Dirac también era conocido por su modestia personal. Llamó a la ecuación para la evolución temporal de un operador mecanocuántico, que fue el primero en escribir, la "ecuación de movimiento de Heisenberg". La mayoría de los físicos hablan de estadística de Fermi–Dirac para partículas de espín semi-entero y estadística de Bose–Einstein para partículas de espín entero. Mientras daba conferencias más adelante en la vida, Dirac siempre insistió en llamar a la primera "estadística de Fermi". Se refería a la última como "estadística de Einstein" por razones, explicó, de "simetría".

Puntos de vista religiosos

Heisenberg recuerda 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 lúcida cuando la escuchó de Heisenberg más tarde. Entre otras cosas, Dirac dijo:

No puedo entender por qué nos quedamos ociosos discutiendo religión. Si somos honestos—y los científicos tienen que serlo—debemos admitir que la religión es una confusión de afirmaciones falsas, sin base en la realidad. La idea misma de Dios es un 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 de lo que lo estamos hoy, debería haber personificado estas fuerzas con miedo y temblor. Pero hoy en día, cuando entendemos tantos procesos naturales, no tenemos necesidad de tales soluciones. No veo de ninguna manera cómo el postulado de un Dios Todopoderoso nos ayuda de ninguna forma. Lo que sí veo es que esta suposición conduce a preguntas tan improductivas como por qué Dios permite tanta miseria e injusticia, la explotación de los pobres por los ricos, y todos los otros horrores que podría haber prevenido. Si la religión aún se enseña, no es en absoluto porque sus ideas aún nos convenzan, sino simplemente porque algunos de nosotros queremos mantener a las clases bajas tranquilas. La gente tranquila es mucho más fácil de gobernar que la ruidosa e insatisfecha. También son mucho más fáciles de explotar. La religión es una especie de opio que permite a una nación adormecerse en sueños deseados y así olvidarse de las injusticias que se perpetran contra el pueblo. De ahí la estrecha alianza entre estas 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 su deber tranquila y sin protestar. Esa es precisamente la razón por la 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, había permanecido en silencio después de algunas observaciones iniciales, pero cuando finalmente se le pidió 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, incluyendo Dirac, estallaron en carcajadas.

Más adelante en la vida, las opiniones de Dirac sobre la idea de Dios fueron menos acerbas. Como autor de un artículo que apareció 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, requiriendo un estándar bastante alto de matemáticas para que uno la entienda. Puede preguntarse: ¿Por qué la naturaleza está construida de esta manera? Solo se puede responder que nuestro conocimiento actual parece mostrar que la naturaleza está construida así. Simplemente tenemos que aceptarlo. Se podría describir la situación diciendo que Dios es un matemático de un orden muy alto, y utilizó matemáticas muy avanzadas en la construcción del universo. Nuestros débiles intentos en matemáticas nos permiten entender un poco del universo, y a medida que procedemos a desarrollar matemáticas cada vez más altas, podemos esperar entender mejor el universo.

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

Podría ser que sea extremadamente difícil comenzar la vida. Podría ser que sea tan difícil comenzar una vida que ha sucedido solo una vez entre todos los planetas... Consideremos, solo como una conjetura, que la probabilidad de que la vida comience cuando tenemos condiciones físicas adecuadas es 10−100. No tengo ninguna razón lógica para proponer esta cifra, solo quiero que la consideres como una posibilidad. Bajo esas condiciones ... es casi seguro que la vida no habría comenzado. Y siento que bajo esas condiciones será necesario asumir la existencia de un dios para iniciar la vida. Me gustaría, por lo 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 para que no sea razonable suponer que la vida habría comenzado simplemente por casualidad ciega, entonces debe haber un dios, y tal dios probablemente estaría mostrando su influencia en los saltos cuánticos que están teniendo lugar 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 ninguna opinión definitiva, pero describió las posibilidades para responder a la pregunta de Dios de una manera científica.

Honores