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[[Datei:Paul Dirac, 1933.jpg|mini|Paul Dirac 1933]]
[[Walter Cloos]]
 
'''Paul Adrien Maurice Dirac''' (* [[8. August]] [[1902]] in [[w:Bristol|Bristol]]; † [[20. Oktober]] [[1984]] in [[w:Tallahassee|Tallahassee]]) war ein britischer [[Physiker]].
 
Dirac war ein Mitbegründer der [[Quantenphysik]]. 1933 wurde er mit dem [[w:Nobelpreis für Physik|Nobelpreis für Physik]] ausgezeichnet. Eine seiner wichtigsten Entdeckungen ist in der [[Dirac-Gleichung]] von 1928 beschrieben, in der Einsteins [[Spezielle Relativitätstheorie]] und die Quantenphysik erstmals zusammengebracht werden konnten. Ferner legte er die Grundlagen für den späteren Nachweis von [[Antimaterie]].
 
== Leben ==
Dirac wurde in [[w:Bristol|Bristol]], [[w:Gloucestershire|Gloucestershire]], [[England]] geboren. Sein Vater Charles Dirac war Schweizer mit Wurzeln im französischsprachigen [[w:Saint-Maurice VS|Saint-Maurice]] im [[w:Kanton Wallis|Wallis]]; er unterrichtete in Bristol an Diracs Schule das Fach Französisch. Seine Mutter, Florence Holten, war die Tochter eines Seemanns aus [[w:Cornwall|Cornwall]]. Seine Kindheit war infolge des strengen und autoritären Verhaltens des Vaters unglücklich – ein Bruder nahm sich das Leben.
 
Dirac studierte zunächst 1921 [[Elektrotechnik]] in [[w:Bristol|Bristol]], wechselte dann zur Mathematik und bekam 1923 ein Stipendium für die [[w:Universität Cambridge|Universität Cambridge]], wo er bei [[w:Ralph Howard Fowler|Ralph Howard Fowler]] studierte. 1926 schloss er das Studium mit einer Dissertation zur [[Quantenmechanik]] ab.
 
[[Datei:Dirac,Paul 1963 Kopenhagen.jpg|mini|Paul Dirac mit seiner Frau Margit<br />Juli 1963 in Kopenhagen]]
 
Von 1932 bis 1969 war Dirac Professor des [[w:Lucasischer Lehrstuhl für Mathematik|Lucasischen Lehrstuhls für Mathematik]] an der [[w:Universität Cambridge|Universität Cambridge]]. 1937 heiratete er Margit (1904–2002), die Schwester des Physikers [[Eugene Wigner]]. Der Mathematiker [[w:Gabriel Andrew Dirac|Gabriel Andrew Dirac]] aus der ersten Ehe seiner Frau war sein Stiefsohn. Während des [[Zweiter Weltkrieg|Zweiten Weltkriegs]] arbeitete Dirac an [[Gaszentrifuge]]n zur Urananreicherung. Ab 1970 war er an der [[w:Florida State University|Florida State University]] in [[w:Tallahassee|Tallahassee]] in Florida tätig.
 
Dirac war von zurückhaltender Natur. Es machte ihm nichts aus, in Gesellschaft zu schweigen und auf Fragen nur sehr wortkarge, einer strikten Wahrheitsliebe verpflichtete Antworten zu geben, wovon zahlreiche Anekdoten verbreitet waren.
 
Dirac war überzeugter [[Atheismus|Atheist]]. Auf die Frage nach seiner Meinung zu Diracs Ansichten bemerkte [[Wolfgang Pauli]] in Anspielung auf das islamische Gottesbekenntnis:
{{Zitat
|Text=Wenn ich Dirac richtig verstehe, meint er Folgendes: Es gibt keinen Gott und Dirac ist sein Prophet.}}
 
== Leistungen ==
1925 fand Paul Dirac in seiner Dissertation die klassische Entsprechung der neuen quantenmechanischen [[Kommutator (Mathematik)|Kommutatoren]] von [[Werner Heisenberg|Heisenberg]], [[Max Born|Born]] und Jordan mit den [[Poisson-Klammer]]n der klassischen Mechanik. 1926 entwickelte er eine abstrakte Fassung der [[Quantenmechanik]] („Transformationstheorie“), die die [[Matrizenmechanik]] Heisenbergs und die [[Wellenmechanik]] [[Erwin Schrödinger|Schrödingers]] als Spezialfälle enthielt. Somit konnte er unabhängig von Schrödinger die Äquivalenz beider Theorien zeigen. Die klassische [[Mechanik]] ergibt sich in seiner Theorie als Spezialfall der Quantenmechanik. Von Dirac stammt auch die Einführung des [[Wechselwirkungsbild]]s, das sowohl das Schrödinger- als auch Heisenberg-Bild verwendet.
 
[[Datei:Diracb.jpg|mini|Paul Dirac an der Tafel]]
 
1928 stellte er auf Grundlage der Arbeit von [[Wolfgang Pauli]] über das [[Pauli-Prinzip|Ausschließungsprinzip]] <!-- Pauli, 1925 --> die nach ihm benannte [[Dirac-Gleichung]] auf,<ref>P.A.M. Dirac: ''The quantum theory of the electron''. In: ''Proceedings or the Royal Society'', Band 117, 1928, S. 610, Band 118, S. 351</ref> bei der es sich um eine relativistische, also auf der [[Spezielle Relativitätstheorie|speziellen Relativitätstheorie]] beruhende [[Wellengleichung]] 1.&nbsp;Ordnung zur Beschreibung des [[Elektron]]s handelt. Dirac fand sie, indem er von der relativistischen Wellengleichung 2.&nbsp;Ordnung von [[Charles Galton Darwin]] ausging (einer Weiterentwicklung der [[Klein-Gordon-Gleichung]]) und ein wenig mit „Gleichungen herumspielte“, das heißt, er suchte einen Ansatz für eine entsprechende Gleichung 1.&nbsp;Ordnung, die sich nur mit dem Einführen von [[Spinor]]en und Dirac-Matrizen gewinnen ließ und deren „Quadrat“ wieder die relativistische Wellengleichung ergibt. Sie lieferte z.&nbsp;B. eine theoretische Erklärung für den anomalen [[Zeeman-Effekt]] und die [[Feinstruktur (Physik)|Feinstruktur]] in der Atomspektroskopie und erklärte den [[Spin]], der bis dahin in der Quantenmechanik als grundlegendes, aber unverstandenes Phänomen bekannt war, als natürliche Folge seiner relativistischen Wellengleichung.
 
Seine Gleichung erlaubte es Dirac auch, die [[Löchertheorie]] zu formulieren und die Existenz des [[Positron]]s, des [[Antiteilchen]]s des Elektrons, vorherzusagen (er scheute aber zunächst vor der öffentlichen Postulierung eines neuen Teilchens zurück und identifizierte das negative Antiteilchen des Elektrons mit dem Proton).<ref>Dirac. In: ''Proc. Roy. Soc.'', A, 126, 1929, S. 360. ''Nature'', Band 126, 1930, S. 605. Dirac meinte später, damals ging man allgemein davon aus, Elektron und Proton wären die einzigen Elementarteilchen. Robert Oppenheimer, Igor Tamm und Hermann Weyl kritisierten die Identifikation schon 1930 und auch Dirac wandte sich 1931 davon ab und postulierte ein neues Teilchen (Proc. Roy. Soc. A 133, 1931, S. 60). Der Name Positron taucht zuerst 1933 in einer Arbeit von Carl Anderson auf (Physical Review, Band 43, S. 491). Abraham Pais ''Paul Dirac. Aspects of his life and work'', S. 15f, in Pais u.&nbsp;a. ''Paul Dirac'', Cambridge University Press 1998</ref> Das Positron wurde darauf [[1932]] von [[Carl David Anderson]] als neues Teilchen in [[Kosmische Strahlung|kosmischer Strahlung]] nachgewiesen. Im [[Dirac-Bild]] der Quantenfeldtheorie besteht das Vakuum in Analogie zur Festkörperphysik aus einem bis zur [[Fermi-Energie|Fermigrenze]] gefüllten [[Dirac-See]] von Elektronen. Paarerzeugung im Vakuum ist die Anregung eines Elektrons aus diesem Dirac-See über die Fermigrenze hinaus – das hinterlassene „Loch“ in dem Diracsee ist das Positron.
 
Sein 1930 veröffentlichtes Buch ''[[The Principles of Quantum Mechanics]]'' (deutsch ''Die Prinzipien der Quantenmechanik'', 1930) war wegbereitend für den Gebrauch von [[Linearer Operator|linearen Operatoren]] als Verallgemeinerung („Transformationstheorie“) der Theorien von Heisenberg und Schrödinger. Mit ihr wurde auch das [[Delta-Funktion|Deltafunktional]] (eine spezielle [[Distribution (Mathematik)|Distribution]], auch Diracfunktion oder Deltafunktion genannt) sowie die [[Bra-Ket-Notation]] verwendet, in der <math>| \Psi \rang</math> einen Zustandsvektor im [[Hilbertraum]] eines Systems bezeichnet (z.&nbsp;B. Anfangszustand) und <math>\lang \Psi |</math> den zu ihm dualen Vektor (z.&nbsp;B. Endzustand in der Beschreibung eines physikalischen Prozesses). Das oben genannte Lehrbuch blieb bis heute ein Standardwerk und war in Diracs Augen so perfekt, dass er in seinen Vorlesungen einfach daraus vorlas.
 
Dirac schuf den Begriff des [[Boson]]s in Anerkennung der Verdienste von [[Satyendra Nath Bose]] um die [[Quantenstatistik]]. Er gilt mit [[Enrico Fermi]] als Erfinder der Statistik der Fermionen ([[Fermi-Dirac-Statistik]]), erkannte aber Fermis Priorität an.
 
1931 postulierte er als erster die Existenz eines [[Magnetischer Monopol|magnetischen Monopols]],<ref>''Proceedings or the Royal Society'', A, Band 133, S. 60. ''Physical Review'', Band 74, 1948, S. 817</ref> also eines Teilchens mit magnetischer Ladung, ähnlich der elektrischen Ladung z.&nbsp;B. beim Elektron. Die Existenz eines solchen Teilchens, das bisher nicht beobachtet wurde, würde die Quantisierung der elektrischen Ladung erklären. Dahinter stecken letztlich topologische Ideen, die hier erstmals in der Quantenmechanik auftauchen.
 
In seiner „[[Large Number Hypothesis|Large number hypothesis]]“ versucht Dirac – plausibler als ähnliche Versuche Eddingtons – einen Zusammenhang zwischen der Größe der Fundamentalkonstanten und der gegenwärtigen Ausdehnung des Universums zu geben.<ref>''Nature'', Band 139, 1937, S. 323</ref> Daraus ergeben sich Spekulationen über die zeitliche Variation der Naturkonstanten, denen bis heute experimentell nachgegangen wird. Diracs großer Konkurrent auf dem Gebiet quantenmechanischer Formalismen, [[Pascual Jordan]], griff diese Ideen in einer eigenen Theorie der Gravitation mit variabler Gravitationskonstante auf.
 
In seiner Untersuchung der klassischen Theorie strahlender Elektronen von 1938 tauchten neben „runaway solutions“ auch erstmals Renormierungsideen auf.<ref>''Proceedings Roal Society'', Band 167, 1938, S. 148</ref> Das Auftreten divergenter Ausdrücke in der üblichen Renormierungstheorie der Quantenelektrodynamik, die dann in die Definition der „nackten“ Ladung und Masse zum Verschwinden gebracht werden, lehnte er aber zeitlebens ab.
 
[[Datei:The physicists Paul Dirac, Wolfgang Pauli and Rudolf Peierls, c 1953. (9660575591).jpg|mini|Paul Dirac, Wolfgang Pauli und [[Rudolf Peierls]], 1953 in Birmingham]]
 
Dirac ist auch der Erfinder vieler weiterer Formalismen der theoretischen Physik. Beispielsweise stammt von ihm die ursprüngliche Idee zu [[Pfadintegral]]en,<ref>''Physikalische Zeitschrift der Sowjetunion'', Band 3, 1933, S.&nbsp;64</ref> die als alternativer Zugang zur Quantenmechanik aber erst durch [[Richard Feynman]] „ernst genommen“ und ausgebaut wurden. In einer Arbeit aus dem Jahre 1949 erfand er die „light cone quantization“ (Lichtfrontformalismus) der Quantenfeldtheorie,<ref>''Reviews of modern physics''</ref> die in der Hochenergiephysik viel verwendet wird. In den 1950er Jahren versuchte Dirac dann, den von ihm postulierten [[Dirac-See]] als universellen [[Äther (Physik)|Äther]] auszulegen.<ref>P.A.M. Dirac: ''Is there an Aether?'' In: ''Nature'', Band 168, 1951, S. 906–907.</ref><ref>P.A.M. Dirac: ''The Stellung des Aethers in the Physik''. In: ''Naturwissenschaftliche Rundschau'', 6, 1953, S. 441–446</ref><ref>P.A.M. Dirac: ''Quantum mechanics and the aether''. In: ''The Scientific Monthly'', 78, 1954, S. 142–146</ref>
 
Er untersuchte auch ganz allgemein hamiltonsche Systeme mit „constraints“ (Zwangsbedingungen), speziell um einen Zugang zur Quantisierung der Gravitation zu finden. Diese Arbeiten gingen später in der [[BRST-Symmetrie|BRST]]-Formulierung auf. Seine Untersuchung ausgedehnter Systeme in der Quantenfeldtheorie 1962<ref>''Proceedings Royal Society'', A, Band 268, S. 57</ref> ist ein Vorläufer der p-branes und bag-Modelle späterer Jahre.
 
== Werke ==
* ''[[The Principles of Quantum Mechanics]]'', Oxford: Oxford University Press, 1958, ISBN 0-19-852011-5 (zuerst 1930, ab 3. Auflage 1947 bra-ket Notation, 4. Aufl.1957)
* ''Lectures on quantum mechanics'' 1966
* ''General Theory of Relativity'', Princeton: Landmarks in Physics, 1996, ISBN 0-691-01146-X (zuerst 1975)
* ''Directions in physics'', 1978 (Vorlesungen Australien 1975)
* Dalitz (Hrsg.) ''Collected Works of P.A.M.Dirac (1924–1938)'', Cambridge 1996
 
Einige Aufsätze:
* ''Proceedings Royal Society'', Band 109, 1925, S. 642 (Zusammenhang klassischer Poisson-Brackett mit quantenmechanischer Kommutator)
* ''Physical interpretation of quantum dynamics'', [[Proceedings of the Royal Society]], Band 113, 1927, S. 621 (Transformationstheorie, seine allgemeine Formulierung der Quantenmechanik)
* ''On the theory of quantum mechanics'', Proceedings of the Royal Society Band 112, 1926, 661 (Fermi-Dirac und Bose-Statistik)
* [http://hermes.ffn.ub.es/luisnavarro/nuevo_maletin/Dirac_QED_1927.pdf ''Quantum theory of emission and absorption of radiation''] (zweite Quantisierung, Grundlagen Quantenfeldtheorie)
* [http://www.math.ucsd.edu/~nwallach/Dirac1928.pdf ''The quantum theory of the electron''] (PDF) Proceedings or the Royal Society Band 117, 1928, S. 610–624, Band 118, S. 351 (Diracgleichung, spin)
* ''A theory of electrons and positrons'', Proceedings of the Royal Society, Band 126, 1930, 360 (Löchertheorie)
* {{Webarchiv |url=http://dbserv.ihep.su/hist/owa/hw.part2?s_c=DIRAC+1931 |wayback=20080219045301 |text=''Quantized singularities of the electromagnetic field''}}, Proc.Roy.Soc. Band 133, 1931, S. 60 (magnetisches Monopol, Vorhersage Positron)
* Proceedings Cambridge Philosophical Society, Band 35, 1939, S. 416 (erstmals bra-ket Notation)
* Proceedings Cambridge Philosophical Society, Band 25, 1929, S. 62 (Dichtematrix, weniger abstrakt als bei [[John von Neumann]])
 
== Literatur ==
* Richard Dalitz, Rudolf Peierls: ''Paul Adrien Maurice Dirac, 8 August 1902–20 October 1984''. In: ''Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society of London'' 32. 1986, S. 137–185
* Helge Kragh: ''Dirac''. Cambridge University Press, Cambridge 1990, ISBN 0-521-38089-8
* Abraham Pais, Peter Goddard: ''Paul Dirac: the man and his work''. Cambridge University Press, Cambridge 2005, ISBN 0-521-01953-2.
* Abdus Salam, Eugene Wigner (Hrsg.): ''Aspects of quantum theory''. Cambridge University Press, Cambridge 1972, ISBN 0-521-08600-0. (darin u.&nbsp;a.: Eden, John Polkinghorne: ''Dirac in Cambridge''. Van Vleck: ''Travels with Dirac in the Rockies''. Jagdish Mehra ''The golden age of theoretical physics: Dirac’s scientific work from 1924–1933'')
* John Gerald Taylor: ''Tributes to Paul Dirac''. A. Hilger, Bristol 1987, ISBN 0-85274-480-3.
* Graham Farmelo: ''The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Quantum Genius.'' Faber and Faber, London 2009, ISBN 978-0-571-22278-0 (vor allem für seine Dirac Biografie erhielt er 2012 die Kelvin Medal des Institute of Physics)
**''„Der seltsamste Mensch.“ Das verborgene Leben des Quantengenies Paul Dirac''. Übersetzung Reimara Rössler. Springer, Heidelberg 2016, ISBN 3-662-49949-5.
* Howard Baer, Alexander Belyaev (Herausgeber): ''Proceedings of the Dirac Centennial Symposium. University of Florida, Tallahassee 6.–7. Dezember 2002'', World Scientific 2003 (unter anderem Monica Dirac über ihren Vater)
 
== Weblinks ==
{{Commonscat}}
{{Wikiquote}}
* {{nobel-ph|1933|Paul Dirac}}
* [http://www.nobel-winners.com/Physics/paul_adrien_maurice_dirac.html Biografie.] nobel-winners.com (englisch)
* {{MacTutor|id=Dirac}}
* David Olive: ''Paul Dirac and the pervasiveness of his thinking''. 2003, {{arXiv|hep-th/0304133v1}}
* [http://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/4575-1 Interview mit Dirac, fünf Teile.] American Institute of Physics
 
'''Schriften'''
* [https://archive.today/20160830004531/http://www.lucasianchair.org/bibliographies/dirac-bibB.html Works by P. A. M. Dirac.] [[w:Lucasischer Lehrstuhl für Mathematik|Lucasian Chair]], Cambridge University (archivierte Website)
* [http://janus.lib.cam.ac.uk/db/node.xsp?id=EAD%2FGBR%2F0014%2FDRAC The Papers of Professor Paul Dirac.] Janus, University of Cambridge
* [http://prola.aps.org/abstract/RMP/v21/i3/p392_1 ''Forms of relativistic Dynamics''], 1949
* [http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/10/435/10435135.pdf ''The relativistic electron wave equation''] (PDF) Budapest 1977, preprint
 
'''Video'''
* [https://av.tib.eu/media/11186 Dirac im Gespräch mit Friedrich Hund über Symmetrie in der Relativitätstheorie, Quantenmechanik und Elementarteilchenphysik] Institut für den Wissenschaftlichen Film, Göttingen 1982, zur Verfügung gestellt von der TIB
 
== Einzelnachweise ==
<references />
 
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{{SORTIERUNG:Dirac, Paul}}
[[Kategorie:Physiker (20. Jahrhundert)]]
[[Kategorie:Hochschullehrer]]
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[[Kategorie:Mann]]
 
{{Wikipedia}}

Aktuelle Version vom 11. August 2022, 11:00 Uhr