Paul Dirac
Paul Adrien Maurice Dirac (Brístol, 8 de agosto de 1902-Tallahassee, 20 de octubre de 1984) fue un ingeniero eléctrico, matemático y físico teórico británico que contribuyó de forma fundamental al desarrollo de la mecánica cuántica y la electrodinámica cuántica.
Ocupó la Cátedra Lucasiana de matemáticas de la Universidad de Cambridge, si bien pasó los últimos diez años de su vida en la Universidad Estatal de Florida. Entre otros descubrimientos formuló la ecuación de Dirac que describe el comportamiento de los fermiones y con la cual 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».
Biografía[editar]
Paul Dirac nació en Brístol (Inglaterra). Su padre, Charles, fue un inmigrante del cantón suizo de Valais que enseñaba francés. Su madre, originaria de Cornualles, era hija de marineros. Paul tenía una hermana pequeña (Beatrice Isabelle Marguerite) y un hermano mayor (Reginald Charles Felix), que se suicidó a los veintiséis años, en 1924. Dirac describió su infancia como infeliz, por la severidad y autoritarismo de su padre. Una reciente biografía ha matizado tal carácter, haciendo referencia al propio carácter difícil y taciturno de Paul.1
Estudió en la Bishop Primary School y en el Merchant Venturers Technical College, una institución de la Universidad de Brístol, que enfatizaba las ciencias modernas (algo inusual en la época, y a lo que Dirac estaría siempre agradecido).
Se graduó en ingeniería eléctrica en la Universidad de Brístol en 1921. Tras trabajar poco tiempo como ingeniero, Dirac decidió que su verdadera vocación eran las matemáticas. Completó otra carrera en matemáticas en Brístol en 1923 y fue entonces admitido en la Universidad de Cambridge, donde desarrollaría la mayor parte de su carrera. Empezó a interesarse por la teoría de la relatividad aunque Cunningham especialista en Cambridge en ese campo no le aceptó como estudiante y entonces trabajó bajo la supervisión de Ralph Fowler que trabajaba en el naciente campo de la física cuántica.
Carrera científica[editar]
En 1926 desarrolló una versión de la mecánica cuántica en la que unía el trabajo previo de Werner Heisenberg y el de Erwin Schrödinger en un único modelo matemático que asocia cantidades medibles con operadores que actúan en el espacio vectorial de Hilbert y describe el estado físico del sistema. Por este trabajo recibió un doctorado en física por Cambridge.
En 1928, trabajando en los spines no relativistas de Pauli, halló la ecuación de Dirac, una ecuación relativista que describe al electrón. Este trabajo permitió a Dirac predecir la existencia del positrón, la antipartícula del electrón, que interpretó para formular el mar de Dirac. El positrón fue observado por primera vez por Carl Anderson en 1932. Dirac contribuyó también a explicar el spin como un fenómeno relativista.
El libro Principios de la Mecánica Cuántica de Dirac, publicada en 1930, se convirtió en uno de los libros de texto más comunes en la materia y aún hoy es utilizado. Introdujo la notación bra-ket y la función delta de Dirac.
En 1931 Dirac mostró que la existencia de un único monopolo magnético en el universo sería suficiente para explicar la cuantificación de la carga eléctrica.
El 29 de enero de 2014, el profesor David S. Hall del Amherst College Physics y de la Academia Research Fellow Mikko Möttönen de la Universidad Aalto reportan que han logrado crear, identificar y fotografiar monopolos magnéticos sintéticos en el laboratorio.
Paul Dirac compartió en 1933 el Premio Nobel de Física con Erwin Schrödinger «por el descubrimiento de nuevas teorías atómicas productivas». Dirac obtuvo la cátedra Lucasiana de matemáticas de la Universidad de Cambridge donde ejerció como profesor de 1932 a 1969.
Dirac pasó los últimos años de su vida en la Universidad Estatal de Florida en Tallahassee, Florida. Allí murió en 1984, y en 1995 se colocó una placa en su honor en la Abadía de Westminster en Londres.
Carácter e ideología[editar]
Dirac era conocido entre sus colegas por su naturaleza precisa, al mismo tiempo que taciturna. Cuando Niels Bohr se quejaba de que no sabía cómo acabar una determinada frase en un artículo científico, Dirac le replicó: «A mí me enseñaron en la escuela que nunca se debe empezar una frase sin saber el final de la misma». Las anécdotas sobre su tendencia al silencio se hicieron famosas, y se acuñó una unidad, el dirac, para la unidad mínima de palabras que se podían decir en una conversación. Una reciente biografía The strangest man, de Graham Farmelo, ha sugerido que tenía Síndrome de Asperger, ya que su lenguaje era muy literal y no hablaba mucho con las personas.1
También eran conocidas sus dificultades de relación social, su falta de empatía y su desinterés por las mujeres. No obstante esto último, en 1937 se casó con la hermana del también físico Eugene Paul Wigner, Margit Wigner (conocida familiarmente como Manci), con la que tuvo dos hijas, además de otros dos hijos que Manci aportó de un matrimonio anterior, que adoptaron el apellido Dirac, y a los que él consideró siempre como propios.
Dirac era también reconocido por su modestia. Llamó a la ecuación de la evolución temporal de un operador mecano-cuántico la «ecuación de movimiento de Heisenberg», cuando fue él el primero en escribirla. Para referirse a la estadística de Fermi-Dirac, él siempre insistió en decir estadística de Fermi.
Cuando en una ocasión le preguntaron sobre poesía, contestó: «En ciencia uno intenta decir a la gente, en una manera en que todos lo puedan entender, algo que nunca nadie supo antes. La poesía es exactamente lo contrario».
Cuando visitó la Unión Soviética, fue invitado a una conferencia en filosofía de la física. Él simplemente se puso de pie y escribió en la pizarra: «Las leyes físicas deben tener la simplicidad y belleza de las matemáticas». Este concepto de belleza matemática, incluso antes de disponer de pruebas experimentales, guio prácticamente toda su carrera científica. Por sus frecuentes viajes a la Unión Soviética se le impidió entrar en Estados Unidos durante algún tiempo.
Dirac era un ateo reconocido. Tras hablar con Dirac, Pauli dijo en sus crónicas: «Si entiendo correctamente a Dirac, él dice: no hay Dios, y Dirac es su profeta».
Dirac aunque durante varios años se mostró como un ateo, con el paso del tiempo en 1963 declaró para un artículo de Scientific American que considera a Dios como un gran matemático que empleó ciencia avanzada para crear el universo. En una conferencia en 1971 se mostró escéptico de que la vida haya resultado por casualidad y dijo que «se debe asumir que Dios existe» en relación con las leyes de la física cuántica.
Mantuvo posiciones políticas relativamente escoradas a la izquierda, aunque no militantes. Visitó a menudo la Unión Soviética y mantuvo una íntima amistad con el físico soviético Piotr Kapitsa. Aunque participó en el desarrollo teórico de la energía nuclear y en desarrollos de ingeniería para el enriquecimiento de uranio, durante la Segunda Guerra Mundial se mantuvo prácticamente al margen de las investigaciones para el desarrollo de armas nucleares.
Legado[editar]
Dirac es ampliamente considerado como uno de los físicos más importantes de todos los tiempos. Fue uno de los fundadores de la mecánica cuántica y la electrodinámica cuántica, siendo considerado por algunos físicos como el físico más relevante del siglo xx.
Sus primeras aportaciones incluyen el cálculo moderno de operadores para la mecánica cuántica, que él llamó Teoría de Transformaciones, así como una versión temprana de la formulación de integrales de camino. También creó un formalismo de muchos cuerpos para la mecánica cuántica que permitía que cada partícula tuviera su propio tiempo.
Su ecuación de ondas relativista para el electrón fue el primer planteamiento exitoso de una mecánica cuántica relativista. Dirac fundó la teoría cuántica de campos con su interpretación de la ecuación de Dirac como una ecuación de muchos cuerpos, con la cual predijo la existencia de la antimateria así como los procesos de aniquilación de materia y antimateria. Asimismo, fue el primero en formular la electrodinámica cuántica, si bien no pudo calcular cantidades arbitrarias debido al límite de distancias cortas que requiere de la renormalización.
Véase también[editar]
- Principal
Referencias[editar]
Bibliografía[editar]
- Graham Farmelo (2009). The strangest man: The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom. Basic Books. ISBN 9780465019922.
- Helge Kragh (1990). Dirac: A Scientific Biography. Cambridge University Press. ISBN 9780521380898.
Enlaces externos
EL HOMBRE MÁS GENIAL
Acabo de leer la biografía de una de las personas más injustamente desconocidas por el público general, y al que el tiempo sin duda pondrá en el lugar que merece, no sólo entre la comunidad científica, donde su genialidad es ya apreciada sin controversia, sino también en la historia cultural del mundo: P.A.M. Dirac.
Sobre Dirac ya hablé en un texto anterior, donde le ponía como ejemplo de la distinta percepción que los medios de comunicación muestran entre los artistas y los científicos, haciendo referencia al tratamiento tan diferente que el diario “El País” había mostrado ante la muerte casi simultánea de Dirac y de François Truffaut: tres páginas completas al día siguiente más varias más en días sucesivos, en el caso del cineasta, y una brevísima necrológica tres días después en el caso de Dirac. Supongo que los historiadores culturales del futuro irán compensando poco a poco este abismo en la percepción pública, aunque uno nunca puede estar seguro (véase mi anterior artículo), ya que para ello será necesario que la ciencia ocupe el lugar que merece dentro de ese concepto tan vaporoso que es la cultura.
En cualquier caso, Dirac debería ser mucho más conocido por el público general, aunque sólo sea porque, como también indiqué en el artículo citado primeramente, de alguna manera, él fue el inventor de la antimateria, si puede utilizarse esta expresión para indicar que él fue quien de forma puramente matemática, y basándose en la belleza de las ecuaciones, predijo la existencia de este tipo de partículas, que sólo después serían descubiertas en la naturaleza. Sus desarrollos teóricos fueron impresionantes, sobre todo si se tiene en cuenta que fueron publicados cuando él tenía veintitantos años, lo que le llevó a ser aun hoy una de las personas que recibió el Premio Nobel a una edad más temprana.
Su prestigio fue grande entre sus colegas ya desde el principio, y aun hoy sigue siendo un ídolo entre los físicos, que le consideran uno de los mayores genios que ha dado su gremio, sólo comparable a Einstein o Feynman.
Pero el hecho de que sea tan poco conocido no es culpa sólo de la incultura científica general. En este caso, también habría que tener en cuenta su propia personalidad. Al fin y al cabo, las dos personas que acabo de citar fueron a su manera estrellas mediáticas. Dirac, en cambio, no podía soportar la publicidad, y no hizo nada por difundir sus aportaciones fuera de un círculo especializado, ni por mostrarse ante el gran público.
Es justamente el carácter de Dirac lo que da título a la biografía recién publicada en inglés, “The strangest man” (“El hombre más extraño”). No estoy del todo de acuerdo con este calificativo, ya que este concurso seguro que está muy disputado, y además corremos el riesgo de reforzar la percepción popular de los científicos como seres asociales, metidos en su mundo, pero es verdad que Dirac era muy especial. En el libro se muestran casos de científicos igual de geniales, como Bohr o Heisenberg, o el mismo Einstein, con vidas muy normales y a veces hasta apasionantes, pero en el caso de Dirac el mito está justificado. Era un hombre parco en palabras hasta extremos desesperantes, frío en los primeros contactos, preciso en sus respuestas. Las anécdotas que circulaban entre sus colegas eran un tema de conversación muy socorrido, y a veces queda la duda de si no fueron embellecidas a posteriori. Sólo un ejemplo, de entre las que aparecen en el libro, es la siguiente:
Tras una conferencia en una universidad de Estados Unidos, al pasar al turno de preguntas, un asistente dijo: “No entiendo la ecuación que ha escrito en el lado superior izquierdo”. Todos miraron a Dirac, que permaneció en silencio. Tras un intervalo embarazoso, el moderador le preguntó si no deseaba responder, a lo que Dirac replicó: “No era una pregunta, era una afirmación”
La conclusión que saca el autor de la biografía, Graham Farmelo, es que Dirac era autista, y yo estoy de acuerdo con él. No soy especialista en este asunto, y ni siquiera tengo experiencia directa con personas con estos rasgos, pero es un tema que me fascina, y del que he leído algo, y la descripción de Dirac encaja completamente en la mayoría de las características de las personas que sufren esta enfermedad. Su forma de abordar la vida y las relaciones personales parecen extraídas del relato “El curioso incidente del perro a medianoche”, un libro fascinante sobre el que escribí el año pasado (lo siento, sólo en esperanto).
He utilizado la palabra enfermedad con desgana y en cursivas, ya que me resisto a considerar este tipo de condiciones personales como tal. De hecho, me parece más bien un tipo de personalidad, que algunos investigadores prefieren considerar como un extremo en el continuo que va de la racionalidad absoluta a la sentimentalidad incontrolada, y que describen de una manera imprecisa y algo peligrosa como cerebro masculino extremo. Comprendo que a quien tenga a un niño autista en la familia el sufrimiento emocional puede ser grande, pero el ejemplo de Dirac muestra que se puede llevar una vida tan normal como la de cualquiera.
En el pasado, se consideraba que el autismo se producía por tener padres poco cariñosos. Ahora se piensa más bien lo contrario, que son los padres los que reaccionan de forma diferente cuando se encuentran con un hijo que, seguramente por causas genéticas o congénitas, no responde emocionalmente de forma convencional. Y aquí está la parte más intrigante del caso de Dirac: en las pocas ocasiones en las que hablaba sobre sí mismo, él siempre acusó a su padre de haberle procurado una infancia tormentosa, y de las consecuencias que se derivaron de su forma de tratarle. Sin embargo, del libro emerge una imagen del padre, Charles Dirac, como una persona ciertamente algo extraña, quizás él mismo también con rasgos autistas, pero no peor que tantos otros padres que se esfuerzan ante un hijo difícil. No puedo por menos que identificarme con alguno de sus rasgos, no sólo porque él mismo era también esperantista (como, por cierto, los padres de otros genios como Cela o Dalí), sino porque uno no puede por menos que apreciar sus esfuerzos en acercarse a un hijo tan complicado.
El libro es excelente. El biógrafo, el también físico Graham Farmelo, ha hecho un trabajo realmente bueno, no sólo investigando los más pequeños detalles de la vida y carácter de Dirac, sino intentando explicar en un lenguaje sencillo los descubrimientos científicos, el contexto en el que se produjeron, y la importancia que tuvieron en su momento y en la actualidad. Combina lo mejor de la alta divulgación científica y del género biográfico. No sé si existen planes para traducirlo al español, pero si mi recomendación puede ayudar a que alguien lo haga, me parece que habré contribuido al conocimiento y apreciación de quien podríamos mejor llamar “el hombre más genial”.
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