Поль Адрієн Моріс Дірак: биография

Наступні два роки Дірак присвятив вивченню математики в Брістольському університеті: співробітники математичного факультету запропонували йому неофіційно відвідувати заняття. Особливий вплив на нього в цей час зробив професор Пітер Фрейзер, завдяки якому Дірак оцінив значення математичної строгості і вивчив методи проективної геометрії, що опинилася потужним інструментом у його подальших дослідженнях. У 1923 році Дірак здав заключний іспит з відзнакою першого ступеня.

Кембридж. Формалізм квантової механіки (1923-1926)

Після здачі екзаменів з математики Дірак отримав стипендію Брістольського університету і грант від Відділу освіти Брістоля. Таким чином, у нього з'явилася можливість вступити в аспірантуру Кембриджського університету. Незабаром він був прийнятий до коледжу Святого Джона. У Кембриджі він відвідував лекції з ряду предметів, які не вивчалися їм у Брістолі, наприклад, по статистичній механіці Гіббса і класичної електродинаміки, а також вивчив метод Гамільтона в механіці, простудіювавши «Аналітичну динаміку» Уїттекер.

Він хотів займатися теорією відносності, однак його науковим керівником був призначений відомий теоретик Ральф Фаулер, спеціаліст по статистичній механіці. Саме питанням статмеханікі і термодинаміки були присвячені перші роботи Дірака, також він проводив розрахунки ефекту Комптона, важливі для астрофізичних додатків. Фаулер познайомив Дірака з абсолютно новими ідеями атомної фізики, висунутими Нільсом Бором і розвивалися Арнольдом Зоммерфельдом та іншими вченими. Ось як сам Дірак згадував про цей епізод у своїй біографії:

n

Пам'ятаю, яке величезне враження справила на мене теорія Бора. Я вважаю, що поява ідей Бора було найграндіознішим кроком в історії розвитку квантової механіки. Найнесподіваніше, найдивовижніше полягало в тому, що настільки радикальне відступ від законів Ньютона дало такі чудові плоди.

n

Дірак включився в роботу з теорії атома, намагаючись, як і багато інших дослідників, поширити ідеї Бора на багатоелектронних системи.

Влітку 1925 року Кембридж відвідав Вернер Гейзенберг, який виступив з доповіддю про аномальний ефект Зеємана в Клубі Капіци. Наприкінці своєї доповіді він згадав про деякі свої нові ідеї, які лягли в основу матричної механіки. Втім, Дірак не звернув на них тоді уваги з-за втоми. В кінці літа, перебуваючи в Брістолі у батьків, Дірак отримав від Фаулера поштою коректуру статті Гейзенберга, але не зміг відразу оцінити її основну думку. Лише через тиждень або два, знову повернувшись до цієї статті, він усвідомив те нове, що з'явилося в теорії Гейзенберга. Динамічні змінні Гейзенберга описували не окрему борівський орбіту, а пов'язували два атомні стану і виражалися у вигляді матриць. Наслідком цього була некомутативності змінних, зміст якої був незрозумілий самому Гейзенбергу. Дірак відразу зрозумів важливу роль цього нового властивості теорії, якому було необхідно дати правильну інтерпретацію. Відповідь було отримано в жовтні 1925 року, вже після повернення до Кембриджа, коли Дірак під час прогулянки прийшла ідея про аналогії між комутатором і дужками Пуассона. Цей зв'язок дозволила запровадити процедуру диференціювання в квантову теорію (цей результат був викладений у статті «Фундаментальні рівняння квантової механіки», опублікованій в кінці 1925 року) і дала поштовх до побудови послідовного квантовомеханічного формалізму на основі гамильтонова підходу. У цьому ж напрямку теорію намагалися розвивати в Геттінгені Гейзенберг, Макс Борн і Паскуаль Йордан.