Dirac era considerado por seus amigos e colegas como um personagem incomum. Em uma carta de 1926 a Paul Ehrenfest, Albert Einstein escreveu sobre um artigo de Dirac: "Estou trabalhando duro com Dirac. Esse equilíbrio no caminho vertiginoso entre a genialidade e a loucura é terrível". Em outra carta sobre o efeito Compton, ele escreveu: "Não entendo os detalhes de Dirac de forma alguma".[3]
O primeiro passo de Dirac em uma nova teoria quântica foi dado no final de setembro de 1925. Ralph Fowler, seu supervisor de pesquisa, recebeu uma cópia de prova de um artigo exploratório de Werner Heisenberg na estrutura da velha teoria quântica de Bohr e Sommerfeld. Heisenberg apoiou-se fortemente no princípio de correspondência de Bohr, mas mudou as equações para que envolvessem quantidades diretamente observáveis, levando à formulação matricial da mecânica quântica. Fowler enviou o artigo de Heisenberg para Dirac, que estava de férias em Bristol, pedindo-lhe que examinasse o artigo cuidadosamente.[4]
A atenção de Dirac foi atraída para uma misteriosa relação matemática, à primeira vista ininteligível, que Heisenberg havia estabelecido. Várias semanas depois, de volta a Cambridge, Dirac subitamente reconheceu que essa forma matemática tinha a mesma estrutura dos colchetes de Poisson que ocorrem na dinâmica clássica do movimento das partículas.[5] Na época, sua memória dos colchetes de Poisson era um tanto vaga, mas ele achou o Analytical Dynamics of Particles and Rigid Bodies de ET Whittaker esclarecedor.[6] A partir de seu novo entendimento, ele desenvolveu uma teoria quântica baseada em variáveis dinâmicas não comutativas. Isso o levou à formulação geral mais profunda e significativa da mecânica quântica até hoje.[7] A formulação de Dirac permitiu-lhe obter as regras de quantização de uma maneira nova e mais esclarecedora. Para este trabalho,[8] publicado em 1926, Dirac recebeu um PhD de Cambridge. Isso formou a base para a estatística de Fermi-Dirac que se aplica a sistemas que consistem em muitas partículas idênticas de spin 1/2 (ou seja, que obedecem ao princípio de exclusão de Pauli ), por exemplo, elétrons em sólidos e líquidos, e importante para o campo de condução em semicondutores.
Dirac notoriamente não se incomodava com questões de interpretação na teoria quântica. De fato, em um artigo publicado em um livro em sua homenagem, ele escreveu: "A interpretação da mecânica quântica foi tratada por muitos autores e não quero discuti-la aqui. Eu quero lidar com coisas mais fundamentais."[9]
A equação de Dirac
Em 1928, com base em matrizes de spin 2 × 2 que ele pretendia ter descoberto independentemente do trabalho de Wolfgang Pauli em sistemas de spin não relativísticos (Dirac disse a Abraham Pais: "Acredito que obtive essas [matrizes] independentemente de Pauli e possivelmente Pauli as obteve independentemente de mim"),[10] ele propôs a equação de Dirac como uma equação relativísticade movimento para a função de onda do elétron.[11] Esse trabalho levou Dirac a prever a existência do pósitron, a antipartícula do elétron, que ele interpretou em termos do que veio a ser chamado de mar de Dirac.[12] O pósitron foi observado por Carl Anderson em 1932. A equação de Dirac também contribuiu para explicar a origem do spin quântico como um fenômeno relativístico.
A necessidade de férmions (matéria) serem criados e destruídos na teoria do decaimento beta de Enrico Fermi em 1934 levou a uma reinterpretação da equação de Dirac como uma equação de campo "clássica" para qualquer partícula pontual de spin ħ /2, sujeita a condições de quantização envolvendo anticomutadores. Assim reinterpretada, em 1934 por Werner Heisenberg, como uma equação de campo (quântica) que descreve com precisão todas as partículas elementares da matéria – hoje quarks e léptons – esta equação de campo de Dirac é tão central para a física teórica quanto as equações de campo de Maxwell, Yang-Mills e Einstein. Dirac é considerado o fundador da eletrodinâmica quântica, sendo o primeiro a usar esse termo. Ele também introduziu a ideia de polarização a vácuo no início dos anos 1930. Este trabalho foi fundamental para o desenvolvimento da mecânica quântica pela próxima geração de teóricos, em particular Schwinger, Feynman, Sin-Itiro Tomonaga e Dyson em sua formulação da eletrodinâmica quântica.
ThePrinciples of Quantum Mechanics, de Dirac, publicado em 1930, é um marco na história da ciência. Ele rapidamente se tornou um dos livros didáticos padrão sobre o assunto e ainda é usado hoje. Nesse livro, Dirac incorporou os trabalhos anteriores de Werner Heisenberg sobre mecânica matricial e de Erwin Schrödinger sobre mecânica ondulatória em um único formalismo matemático que associa quantidades mensuráveis a operadores atuando no espaço de vetores de Hilbert que descrevem o estado de um sistema físico. O livro também introduziu a função delta de Dirac. Após seu artigo de 1939,[13] ele também incluiu a notação de colchetes na terceira edição de seu livro,[14] contribuindo assim para seu uso universal hoje em dia.
Sepultura de Dirac no Roselawn Cemetery, Tallahassee, Flórida. Também sepultada está sua mulher Manci e a filha Mary Elizabeth Dirac.
Em 1984, Dirac morreu em Tallahassee, Flórida, e foi enterrado no Cemitério Roselawn de Tallahassee.[24] A casa da infância de Dirac em Bishopston, Bristol, é comemorada com uma placa azul,[25] e a vizinha Dirac Road é nomeada em reconhecimento às suas ligações com a cidade de Bristol. Uma pedra comemorativa foi erguida em um jardim em Saint-Maurice, na Suíça, cidade de origem da família de seu pai, em 1º de agosto de 1991. Em 13 de novembro de 1995, um marcador comemorativo, feito de ardósia verde de Burlington e inscrito com a equação de Dirac, foi inaugurado na Abadia de Westminster.[24][26] O reitor de Westminster, Edward Carpenter, inicialmente recusou a permissão para o memorial, pensando que Dirac era anticristão, mas acabou sendo (ao longo de um período de cinco anos) persuadido a ceder.[27]
O Prêmio Dirac-Hellman da Florida State University foi doado por Bruce P. Hellman em 1997 para recompensar o excelente trabalho em física teórica de pesquisadores da FSU.[31] A Biblioteca de Ciências Paul AM Dirac na Florida State University, que Manci abriu em dezembro de 1989,[32] é nomeada em sua homenagem, e seus artigos são mantidos lá.[33] Do lado de fora está uma estátua dele feita por Gabriella Bollobás.[34] A rua onde está localizado o Laboratório Nacional de Alto Campo Magnético no Innovation Park de Tallahassee, Flórida, chama-se Paul Dirac Drive. Assim como em sua cidade natal, Bristol, também há uma estrada com seu nome, Dirac Place, em Didcot, Oxfordshire.[35]
A BBC nomeou um codec de vídeo, Dirac, em sua homenagem. Um asteroide descoberto em 1983 recebeu o nome de Dirac.[36] A Pesquisa Distribuída utilizando Computação Avançada ( DiRAC ) e o software Dirac são nomeados em sua homenagem.
↑Dirac, "The inadequacies of quantum field theory", in B. N. Kursunoglu & E. P. Wigner, eds., Paul Adrien Maurice Dirac (Cambridge: Cambridge University Press, 1987), p. 194.
↑Behram N. Kurşunoğlu; Eugene Paul Wigner (eds.). Reminiscences about a Great Physicist. [S.l.]: Cambridge University Press
Robert P. Crease; Charles C. Mann (1986). The Second Creation: Makers of the Revolution in Twentieth Century Physics (em inglês). Nova Iorque, NI: Macmillan Publishing. ISBN0-02-521440-3
Graham Farmelo (2009). The Strangest Man: the Life of Paul Dirac (em inglês). Londres: Faber and Faber. ISBN0-465-01827-0
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