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Paul Adrien Maurice Dirac era un fisico teorico inglese considerato uno dei più importanti fisici del XX secolo.
Dirac ha dato contributi fondamentali allo sviluppo iniziale sia della meccanica quantistica che dell'elettrodinamica quantistica. Tra le altre scoperte, ha formulato l'equazione di Dirac che descrive il comportamento dei fermioni e ha predetto l'esistenza dell'antimateria. Dirac ha condiviso il Premio Nobel per la Fisica del 1933 con Erwin Schrödinger "per la scoperta di nuove forme produttive di teoria atomica". Ha anche dato contributi significativi alla riconciliazione della relatività generale con la meccanica quantistica.
Dirac era considerato dai suoi amici e colleghi una persona insolita nel carattere. In una lettera del 1926 a Paul Ehrenfest, Albert Einstein scrisse di Dirac: "Ho dei problemi con Dirac. Questo equilibrio sul sentiero vertiginoso tra il genio e la follia è terribile." In un'altra lettera scrisse: "Non capisco affatto Dirac effetto Compton."
Fu il Lucasian Professor of Mathematics all'Università di Cambridge, fu membro del Center for Theoretical Studies dell'Università di Miami, e trascorse l'ultimo decennio della sua vita alla Florida State University.
Vita personale
Primi anni
Paul Adrien Maurice Dirac è nato nella casa dei suoi genitori a Bristol, Inghilterra, l'8 agosto 1902, e è cresciuto nell'area di Bishopston della città. Suo padre, Charles Adrien Ladislas Dirac, era un immigrato da Saint-Maurice, Svizzera, che lavorava a Bristol come insegnante di francese. Sua madre, Florence Hannah Dirac, nata Holten, figlia di un capitano di nave, era nata a Cornwall, Inghilterra, e lavorava come bibliotecaria alla Bristol Central Library. Paul aveva una sorella più giovane, Béatrice Isabelle Marguerite, conosciuta come Betty, e un fratello maggiore, Reginald Charles Félix, conosciuto come Felix, che si suicidò nel marzo 1925. Dirac ricordò in seguito: "I miei genitori erano terribilmente addolorati. Non sapevo che se ne importasse così tanto... Non sapevo che i genitori erano supposti prendersi cura dei loro figli, ma da allora in poi lo sapevo."
Charles e i bambini erano ufficialmente cittadini svizzeri fino a quando non divennero naturalizzati il 22 ottobre 1919. Il padre di Dirac era rigoroso e autoritario, sebbene disapprovasse la punizione corporale. Dirac aveva una relazione tesa con suo padre, tanto che dopo la morte di suo padre, Dirac scrisse: "Mi sento molto più libero ora, e sono padrone di me stesso." Charles costrinse i suoi figli a parlare con lui solo in francese, affinché potessero imparare la lingua. Quando Dirac si rese conto che non poteva esprimere quello che voleva dire in francese, scelse di rimanere silenzioso.
Educazione
Dirac è stato educato prima alla Bishop Road Primary School e poi al Merchant Venturers' Technical College, solo per ragazzi, successivamente Cotham School, dove suo padre era insegnante di francese. La scuola era un'istituzione allegata all'Università di Bristol, che condivideva spazi e personale. Enfatizzava materie tecniche come la muratura, la calzoleria e il lavoro dei metalli, e le lingue moderne. Questo era insolito in un'epoca in cui l'educazione secondaria in Britannia era ancora dedicata largamente agli studi classici, e qualcosa per la quale Dirac in seguito avrebbe espresso la sua gratitudine.
Dirac ha studiato ingegneria elettrica con una Borsa di studio della Città di Bristol presso la facoltà di ingegneria dell'Università di Bristol, che era ubicata insieme al Merchant Venturers' Technical College. Poco prima di completare la sua laurea nel 1921, si presentò all'esame di ammissione per il St John's College, Cambridge. Superò l'esame e gli fu assegnata una borsa di studio di £70, ma questo era insufficiente rispetto alla somma di denaro necessaria per vivere e studiare a Cambridge. Nonostante il suo avere conseguito una laurea in ingegneria con lode di primo ordine, il clima economico della depressione del dopoguerra era tale che non riusciva a trovare lavoro come ingegnere. Invece, ha accettato un'offerta per studiare una laurea in matematica all'Università di Bristol gratuitamente. Gli fu permesso di saltare il primo anno del corso grazie alla sua laurea in ingegneria.
Nel 1923, Dirac si è laureato, ancora una volta con lode di primo ordine, e ha ricevuto una borsa di studio di £140 dal Department of Scientific and Industrial Research. Insieme alla sua borsa di studio di £70 dal St John's College, questo era sufficiente per vivere a Cambridge. Lì, Dirac ha approfondito i suoi interessi nella teoria della relatività generale, un interesse che aveva acquisito in precedenza come studente a Bristol, e nel nascente campo della fisica quantistica, sotto la supervisione di Ralph Fowler. Dal 1925 al 1928 ha tenuto un 1851 Research Fellowship della Royal Commission for the Exhibition of 1851. Ha completato il suo dottorato nel giugno 1926 con la prima tesi sulla meccanica quantistica a essere presentata ovunque. Ha quindi continuato la sua ricerca a Copenhagen e Göttingen. Nella primavera del 1929, è stato professore visitatore all'Università del Wisconsin–Madison.
Famiglia
Nel 1937, Dirac si è sposato con Margit Wigner, sorella di Eugene Wigner. Ha adottato i due figli di Margit, Judith e Gabriel. Paul e Margit Dirac hanno avuto insieme due figli, entrambe figlie, Mary Elizabeth e Florence Monica.
Margit, conosciuta come Manci, ha visitato suo fratello nel 1934 a Princeton, New Jersey, dal suo nativo Hungary e, mentre cenava all'Annex Restaurant, ha incontrato l'"uomo dall'aria solitaria al tavolo accanto". Questo resoconto di un fisico coreano, Y. S. Kim, che ha incontrato ed è stato influenzato da Dirac, dice anche: "È piuttosto fortunato per la comunità fisica che Manci si sia presa buona cura del nostro rispettato Paul A. M. Dirac. Dirac ha pubblicato undici articoli durante il periodo 1939–46.... Dirac è stato in grado di mantenere la sua normale produttività di ricerca solo perché Manci era responsabile di tutto il resto".
Personalità
Dirac era conosciuto tra i suoi colleghi per la sua natura precisa e taciturna. I suoi colleghi a Cambridge scherzosamente definirono un'unità chiamata "dirac", che era una parola all'ora. Quando Niels Bohr si lamentò di non sapere come terminare una frase in un articolo scientifico che stava scrivendo, Dirac rispose: "Mi è stato insegnato a scuola di non iniziare mai una frase senza sapere come finirla." Ha criticato l'interesse del fisico J. Robert Oppenheimer per la poesia: "Lo scopo della scienza è rendere le cose difficili comprensibili in modo più semplice; lo scopo della poesia è enunciare cose semplici in modo incomprensibile. I due sono incompatibili."
Dirac stesso scrisse nel suo diario durante i suoi anni di dottorato che si concentrava unicamente sulla sua ricerca, e si fermava solo la domenica quando faceva lunghe passeggiate da solo.
Un aneddoto raccontato in una recensione della biografia del 2009 racconta di Werner Heisenberg e Dirac che navigavano su una nave da crociera verso una conferenza in Giappone nell'agosto 1929. "Entrambi ancora ventina, e non sposati, erano una coppia strana. Heisenberg era un conquistatore di donne che flirtava costantemente e ballava, mentre Dirac, un 'nerd edoardiano', come lo descrive il biografo Graham Farmelo, soffrì agonie se costretto a qualsiasi tipo di socializzazione o chiacchiera. 'Perché balli?' ha chiesto Dirac al suo compagno. 'Quando ci sono ragazze carine, è un piacere,' ha risposto Heisenberg. Dirac ha riflettuto su questa nozione, poi ha esclamato: 'Ma, Heisenberg, come fai a sapere in anticipo che le ragazze sono carine?'"
Margit Dirac ha detto sia a George Gamow che ad Anton Capri negli anni '60 che suo marito aveva detto a un visitatore: "Mi permetta di presentarvi la sorella di Wigner, che è ora mia moglie."
Un'altra storia raccontata di Dirac è che quando ha incontrato per la prima volta il giovane Richard Feynman a una conferenza, ha detto dopo un lungo silenzio: "Ho un'equazione. Ne hai una anche tu?"
Dopo aver presentato una lezione a una conferenza, un collega ha alzato la mano e ha detto: "Non capisco l'equazione nell'angolo in alto a destra della lavagna". Dopo un lungo silenzio, il moderatore ha chiesto a Dirac se voleva rispondere alla domanda, al che Dirac ha risposto: "Non era una domanda, era un commento."
Dirac era anche noto per la sua modestia personale. Ha chiamato l'equazione per l'evoluzione temporale di un operatore meccanico quantistico, di cui è stato il primo a scrivere, l'"equazione del moto di Heisenberg". La maggior parte dei fisici parla di statistica di Fermi–Dirac per particelle con spin semiintero e statistica di Bose–Einstein per particelle con spin intero. Mentre insegnava più tardi nella vita, Dirac ha sempre insistito nel chiamare la prima "statistica di Fermi". Ha fatto riferimento a quest'ultima come "statistica di Einstein" per ragioni, ha spiegato, di "simmetria".
Opinioni religiose
Heisenberg ricordò una conversazione tra giovani partecipanti alla Conferenza di Solvay del 1927 sulle opinioni di Einstein e Planck sulla religione tra Wolfgang Pauli, Heisenberg e Dirac. Il contributo di Dirac era una critica dello scopo politico della religione, che Bohr considerava piuttosto lucida quando l'ha ascoltata da Heisenberg in seguito. Tra le altre cose, Dirac ha detto:
Non riesco a capire perché stiamo oziando a discutere di religione. Se siamo onesti—e gli scienziati devono esserlo—dobbiamo ammettere che la religione è un miscuglio di affermazioni false, senza base nella realtà. L'idea stessa di Dio è un prodotto dell'immaginazione umana. È abbastanza comprensibile perché i popoli primitivi, che erano molto più esposti alle forze travolgenti della natura rispetto a oggi, dovrebbero aver personificato queste forze con paura e tremore. Ma al giorno d'oggi, quando comprendiamo così tanti processi naturali, non abbiamo bisogno di tali soluzioni. Non riesco a capire in nessun modo come il postulato di un Dio Onnipotente ci aiuti in alcun modo. Quello che vedo è che questo assunto porta a domande così improduttive come quella di perché Dio permette così tanta miseria e ingiustizia, lo sfruttamento dei poveri da parte dei ricchi, e tutti gli altri orrori che avrebbe potuto prevenire. Se la religione è ancora insegnata, non è affatto perché le sue idee ci convincono ancora, ma semplicemente perché alcuni di noi vogliono mantenere quiete le classi basse. Le persone tranquille sono molto più facili da governare di quelle clamorose e insoddisfatte. Sono anche molto più facili da sfruttare. La religione è una specie di oppio che permette a una nazione di cullare se stessa in sogni di speranza e così dimenticare le ingiustizie che vengono perpetrate contro il popolo. Da qui la stretta alleanza tra queste due grandi forze politiche, lo Stato e la Chiesa. Entrambi hanno bisogno dell'illusione che un Dio benevolo premi—in cielo se non sulla terra—tutti coloro che non si sono sollevati contro l'ingiustizia, che hanno fatto il loro dovere tranquillamente e senza lamentele. È precisamente per questo che l'onesta affermazione che Dio è un mero prodotto dell'immaginazione umana è marchiata come il più grave di tutti i peccati mortali.
Il punto di vista di Heisenberg era tollerante. Pauli, cresciuto come cattolico, era rimasto silenzioso dopo alcune osservazioni iniziali, ma quando infine gli fu chiesto il suo parere, disse: "Bene, il nostro amico Dirac ha una religione e il suo principio guida è 'Non c'è Dio, e Paul Dirac è il Suo profeta.'" Tutti, incluso Dirac, scoppiarono a ridere.
Più tardi nella vita, i punti di vista di Dirac verso l'idea di Dio erano meno acidi. Come autore di un articolo apparso nell'edizione di maggio 1963 di Scientific American, Dirac scrisse:
Sembra essere una delle caratteristiche fondamentali della natura che le leggi fisiche fondamentali siano descritte in termini di una teoria matematica di grande bellezza e potenza, che richiede un livello piuttosto elevato di matematica per comprenderla. Ti chiederai: Perché la natura è costruita lungo queste linee? Si può solo rispondere che le nostre conoscenze attuali sembrano mostrare che la natura è così costruita. Semplicemente dobbiamo accettarla. Si potrebbe forse descrivere la situazione dicendo che Dio è un matematico di ordine molto elevato, e ha usato una matematica molto avanzata nel costruire l'universo. I nostri deboli tentativi di matematica ci permettono di capire un po' dell'universo, e mentre procediamo nello sviluppare una matematica sempre più elevata possiamo sperare di comprendere meglio l'universo.
Nel 1971, a un incontro di una conferenza, Dirac ha espresso i suoi punti di vista sull'esistenza di Dio. Dirac ha spiegato che l'esistenza di Dio potrebbe essere giustificata solo se un evento improbabile fosse accaduto in passato:
Potrebbe essere che sia estremamente difficile avviare la vita. Potrebbe essere che sia così difficile avviare la vita che è accaduto solo una volta tra tutti i pianeti... Consideriamo, solo come congettura, che la probabilità che la vita inizi quando abbiamo le condizioni fisiche appropriate sia 10−100. Non ho alcuna ragione logica per proporre questa cifra, voglio solo che la consideri come una possibilità. In quelle condizioni... è quasi certo che la vita non avrebbe iniziato. E sento che in quelle condizioni sarà necessario assumere l'esistenza di un dio per avviare la vita. Vorrei quindi stabilire questa connessione tra l'esistenza di un dio e le leggi fisiche: se le leggi fisiche sono tali che avviare la vita comporta una probabilità eccessivamente piccola così che non sarà ragionevole supporre che la vita avrebbe iniziato semplicemente per caso cieco, allora deve esserci un dio, e tale dio probabilmente mostrerebbe la sua influenza nei salti quantici che avvengono in seguito. D'altra parte, se la vita può iniziare molto facilmente e non ha bisogno di alcuna influenza divina, allora dirò che non c'è nessun dio.
Dirac non si impegnò in alcun punto di vista definito, ma descrisse le possibilità per rispondere alla questione di Dio in modo scientifico.
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