بول ديراك

من هو بول ديراك؟

هو عالم فيزيائي، وأستاذ رياضيات، ومهندس كهربائي، وباحث من رواد القرن العشرين.

وهو بول تشارلز أدريان لاديسلاس ديراك، عالم بريطاني الأصل، ومُتخصص في الفيزياء النظرية، ومُحاضر وأستاذ الرياضيات بجامعة كامبريدج، وجامعة فلوريدا، قدم جملة من الإسهامات التي أفادت علمي ميكانيكا الكم وكهروديناميكا الكم، ومن أبرز إنجازاته كان وضعه معادلة ديراك التي وصف من خلالها سلوك الفرميونات، والتي أدت إلى التنبؤ بوجود المواد المضادة، كما أنه حصل مع زميله العالم إيرفين شرودنجر على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1933م؛ لاكتشافهما صورًا أكثر إنتاجية للنظرية الذرية.^[١][٢]

مولد بول ديراك ونشأته

ولد بول ديراك في مدينة بريستول التي تقع في جلوسيسترشاير في إنجلترا، في تاريخ 8-8-1902 م، وكان والده تشارلز أدريان سويسريًا ومُدرسًا للفرنسية، أما والدته فلورنس هانا هولتن بريطانية الأصل، ولم تكن طفولة بول سعيدة بسبب تشدد والده حول اللغة، فكان هذا السبب في كونه انطوائيًا، ويفتقر لمهارات التواصل الاجتماعية والعاطفية، ولم يحظَ بالكثير من الأصدقاء المقربين، وكان يعجز عن إجراء الحوارات القصيرة، ولكن عندما يتحدث فإن كلامه كان مُعتدلًا ودقيق المعنى، ومن جهة أخرى ظهرت براعته الفذة في الرياضيات.^[٣]

ثقافة بول ديراك وعلمه

التحق بول في مدرسة بيشوب الابتدائية التي نمت فيها قدراته الرياضية، وبرزت أكثر، وفي سن 12 عامًا ارتاد المدرسة الثانوية التي كانت جزءًا من كلية جمعية التاجر فنتشرز التقنية، والتي كان والده مُدرسًا فيها، والتي ذكر بول أنها كانت مدرسة ممتازة من حيث اللغات الحديثة، وكانت خالية من الطلاب اليونانيين واللاتينيين، وعندما بدأت الحرب العالمية الأولى غادر الطلاب الأكبر سنًا في المدرسة للخدمة العسكرية فأُتيح للطلاب الأصغر فرصة أفضل للوصول إلى مختبرات العلوم والمرافق الأخرى.

وتعرف بول خلال دراسته على أسس الرياضيات، والفيزياء، والكيمياء في الأشكال العليا، وكان يدرس كتب الرياضيات للمراحل الأكبر سنًا، مما دعم مسيرته وطور قدراته مقارنة بأقرانه، والتحق من بعدها بجامعة بريستول في تخصص الهندسة الكهربائية، وكانت الجامعة قد اندمجت مع كلية التاجر فنتشرز التقنية، ورغم ولعه بالرياضيات إلا أنه درس الهندسة في الجامعة؛ لأنه لم يكن راغبًا بمزاولة مهنة التدريس في حال دراسته تخصص الرياضيات، وتخرج وحصل على الشهادة الجامعية عام 1921م وعمل أعمال جزئية غير مميزة في مجالات هندسية دون أن يحظى بمهنة دائمة، وتقدم لامتحانات منحة جامعة كامبريدج في يونيو 1921م، وحصل على منحة لدراسة الرياضيات في كلية سانت جون بكامبريدج، لكنه لم يحصل على الدعم الإضافي من هيئة التعليم المحلية الخاصة به، وبالمقابل عُرضت عليه منحة لدراسة الرياضيات في جامعة بريستول دون دفع رسوم، فحصل على مرتبة الشرف الأولى عام 1923م، وحصل على منحة كطالب باحث في جامعة كامبريدج عام 1923م، وحصل منها على شهادة الدكتوراه حول ميكانيكا الكم في عام 1926م.

وفي العام التالي أصبح زميلًا في كلية سانت جون، ومن ثم زاول مهنة تدريس الرياضيات في جامعة كامبريدج عام 1932م وشغر هذا المنصب مدة 37 عامًا بعدها، وفي عام 1937م تزوج من مارجيت ويغنر وتبنى طفليها، وخلال مسيرته المهنية نشر العديد من أوراق البحث وازدهرت مساهماته العلمية في مجال الفيزياء الكمية وغيرها.^[٢][٣][٤]

أبرز مساهمات بول ديراك العلمية

قدّم بول ديراك العديد من المساهمات العلمية، أبرزها ما يأتي:

ميكانيكا الكم وكهروديناميكا الكم

ساهمت أوراق بول ديراك العلمية وأبحاثه ومعادلاته الكمية الرياضية في مجال ميكانيكا الكم من خلال الإنجازات الآتية:^[٥][٦]

• وضع أسس ميكانيكا الكم النسبية عام ١٩٢٧م، إذ صاغ المعادلة النسبية لحركة الإلكترون، وحملت هذه المعادلة اسمه فيما بعد وتُعرف بمعادلة ديراك.
• طور بول نظرية اللف الإلكتروني عام ١٩٢٨م، التي وصل إليها من المعادلة النسبية لحركة الإلكترون التي لم تقدم فقط وصفًا نسبيًا للإلكترون، وإنما أظهرت أنه يحتوي على دوران نصف وحدة، كما كان معروفًا تجريبيًا حينها، ومن جهة أخرى يرتبط بهذا الدوران لحظة مغناطيسية بالمقدار الصحيح، وعلق عليها بول أنه يُمكن مقارنتها باستنتاج ماكسويل حول تيار الإزاحة، وبالتالي تؤكد على أن الكهرومغناطيسية موجودة.
• ألف بول ديراك كتابه الشهير "مبادئ ميكانيكا الكم" المنشور عام 1930م، والذي نقحه أكثر من مرة حتى عام 1967م، وكان آخر نسخة له كتاب النظرية النسبية العامة في عام ١٩٧٥م.

التنبؤ بوجود جسيم البوزوترون واكتشافه

اقترحت العديد من نظريات الكم خلال الفترة المكثفة الممتدة من الأعوام 1925م - 1926م، والتي كانت تصف بدقة مستويات طاقة الإلكترونات في الذرات، ولكنها لم تتكيف مع النظرية النسبية الخاصة بآينشتاين، ولكن في عام 1928م عندما صاغ بول ديراك نظرية الكم النسبية الكاملة تمنكت المعادلة من تقديم الحلول الصحيحة، والتي فسرها بول بدوره على أنها ناتجة عن وجود جسيم مكافئ للإلكترون، لكنه يمتلك شحنة موجبة عكسه تمامًا، وتم بالفعل اكتشاف هذا الجسيم لاحقًا من خلال التجارب، وأطلق عليه اسم البوزيترون.^[٧][٤]

مجال الأقطاب الكهرومغناطيسية

اكتشف بول فكرتين ثوريتين غير متصلتين بشكل مباشر بالبحث عن الديناميكا الكهربية الكمومية المطورة، وهما: ^[٦]

• أن المغناطيسية أحادية القطب.
• فرضية الأعداد الكبيرة: طُرحت هذه النظرية لأول مرة في عام 1937م، وتأتي من الاعتقاد بأن قوانين الطبيعة لا ينبغي أن تحتوي على ثوابت أساسية بلا أبعاد ذات حجم هائل، وفي حالة ظهور هذه الأرقام تكون غير ثابتة، وإنما مرتبطة بعصر الكون الحالي التي تقاس بالوحدات الذرية، وهي أيضًا عدد كبير جدًا.

التكريمات التي حصل عليها بول ديراك

كرمت مسيرة بول المعنية المزدهرة بالعديد من الجوائز والمناصب، أبرزها ما يأتي:^[٧]

• انتخب للحصول على زمالة في الجمعية الملكية عام 1930م، وحصل منها على الميدالية الملكية للجمعية وميدالية كوبلي.
• انتخب للحصول على عضوية في الأكاديمية البابوية للعلوم في عام 1961م.
• سافر إلى مناطق مُختلفة حول العالم، ودرس في عدة جامعات أجنبية، منها: ويسكونسن، ميشيغان، كوبنهاغن، غوتنغن، ليدن، وبرينستون، وغيرها.
• حصل على جامعة نوبل في الفيزياء عام 1933م.

كتاب مبادئ ميكانيكا الكم

وهو كتاب في فيزياء الطاقة العالية الحالية، يتحدث بأن إنشاء أي بناء وإلغاء جسيمات مشحونة شيء شائع الحدوث، فإلكتروديناميكا الكمّ تتطلب حفظ عدد الجسيمات المشحونة بعيدًا عن الإحساس بالحقائق الفيزيائي، وعليه فقد استبدلت بها إلكتروديناميكا كم تشمل إنشاء وإلغاء أزواج الإلكترون والبوزترون، يتضمن هذا التخلي عن التشابه مع نظرية الإلكترون الكلاسيكية، ولكن في الوقت نفسه يزودنا الكتاب بوصف قريب للطبيعة، كما يظهر أن المفهوم الكلاسيكي للإلكترون لم يعد نموذجًا نافعًا في الفيزياء، إلا في النظريات.^[٨]

أشهر أقوال بول ديراك

من أشهر أقوال بول ديراك ما يأتي:^[٩]

• اختر زهرة على الأرض وتحرك أبعد من النجم.
• في العلم يحاول المرء أن يقول للناس بطريقة يفهمها الجميع شيئًا لم يعرفه أحد من قبل، لكن في الشعر الأمر عكس ذلك تمامًا.
• العيش يستحق العناء إذا كان بإمكان المرء المساهمة بطريقة صغيرة في هذه السلسلة اللانهائية من التقدم.
• مقياس العظمة في فكرة علمية هو مدى تحفيزها للفكر وفتح خطوط جديدة للبحث.
• الرياضيات ليست سوى أداة ويجب على المرء أن يتعلم الاحتفاظ بالأفكار المادية في ذهنه دون الرجوع للشكل الرياضي.

وفاة بول ديراك

توفي بول في مدينة تالاهاسي التي تقع في فلوريدا في الولايات المتحدة الأمريكية بتاريخ 20-10-1984م عن عمرٍ يُناهز 82 سنة.^[٤]