Поль Адрієн Моріс Дірак: биография

Крім розглянутих вище, в 1920-1930-і роки Дірак опублікував ряд робіт, містять суттєві результати з різних конкретних проблем квантової механіки. Він розглянув введену Джоном фон Нейманом матрицю щільності (1929) і зв'язав її з хвильової функцією методу Хартрі - Фока (1931). У 1930 році він проаналізував облік обмінних ефектів для багатоелектронних атомів у наближенні Томаса - Фермі. У 1933 році спільно з Капіцею Дірак розглянув явище відбиття електронів від стоячій світлової хвилі (ефект Капіци - Дірака), яке вдалося спостерігати на досвіді лише через багато років, після появи лазерної техніки. У роботі «лагранжіану у квантовій механіці» (1933) була запропонована ідея інтеграла по траєкторіях, що заклала основи методу функціонального інтегрування. Цей підхід був покладений в основу формалізму континуального інтеграла, розвиненого Річардом Фейнманом в кінці 1940-х років і який виявився надзвичайно плідним при вирішенні задач теорії калібрувальних полів.

У 1930-і роки Дірак написав кілька фундаментальних праць з квантової теорії поля. У 1932 році в спільній з Володимиром Фоком і Борисом Подільським статті «До квантової електродинаміки» був побудований так званий «многовремени формалізм», який дозволив отримати релятивістськи інваріантні рівняння для системи електронів в електромагнітному полі. Незабаром ця теорія зіткнулася з серйозною проблемою: у ній виникали розходження. Однією з причин цього є ефект поляризації вакууму, передбачений Діраком у його Сольвеєвських доповіді 1933 року і призводить до зменшення спостережуваного заряду частинок в порівнянні з їхніми справжніми набоями. Іншою причиною появи расходимостей є взаємодія електрона з власним електромагнітним полем (радіаційне тертя, або самовплив електрона). Намагаючись вирішити цю проблему, Дірак розглянув релятивістську теорію класичного точкового електрона і близько підійшов до ідеї перенормувань. Процедура перенормувань була покладена в основу сучасної квантової електродинаміки, створеної в другій половині 1940-х років у роботах Річарда Фейнмана, Син'ітіро Томонагі, Юліана Швінгера і Фрімена Дайсона.

Важливим внеском Дірака у поширення квантових ідей стала поява його знаменитої монографії «Принципи квантової механіки», перше видання якої вийшло у 1930 році. У цій книзі було дано перше повне виклад квантової механіки як логічно замкнутій теорії. Англійський фізик Джон Едвард Леннард-Джонс писав з цього приводу (1931):

n

Як кажуть, один відомий європейський фізик, якому пощастило мати переплетені збори оригінальних статей д-ра Дірака, відгукувався про нього з благоговінням як про свою «біблії». Ті, кому не так пощастило, мають тепер можливість придбати «authorized version» [тобто переклад біблії, схвалений церквою].

n

Наступні видання (1935, 1947, 1958 ) містили значні доповнення і вдосконалення викладу матеріалу. Видання 1976 відрізнялося від четвертого видання лише незначними виправленнями.

Дві незвичайні гіпотези: магнітний монополь (1931) і «гіпотеза великих чисел» (1937)

У 1931 році в статті «Квантовані сингулярності в електромагнітному полі» Дірак ввів у фізику уявлення про магнітне монополі, існування якого могло б пояснити квантування електричного заряду. Пізніше, в 1948 році, він повернувся до цієї теми і розвинув загальну теорію магнітних полюсів, що розглядаються як кінці неспостережуваних «струн» (ліній сингулярності векторного потенціалу). Були зроблені ряд спроб експериментального виявлення монополя, проте до цих пір не отримано жодних остаточних свідчень їх існування. Тим не менш, монополі міцно увійшли в сучасні теорії Великого об'єднання і могли б служити джерелом важливої ??інформації про будову і еволюцію Всесвіту. Діраковскіе монополі з'явилися одним з перших прикладів використання ідей топології розв'язання фізичних проблем.