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Paul Dirac: Unsung hero

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Paul Dirac: Unsung hero

Mensagem por Gauss em 21st Abril 2017, 18:01

Neste post do fórum eu não vou postar uma biografia mas mais uma dedicatória de reconhecimento.

A maior parte dos interessados em física ouviram falar de grandes nomes como Einstein, Schrödinguer, Feynman, Hawking, Planck, mas muito poucas pessoas ouviram falar de Dirac.

Na mecânica quântica (MQ) houve muitos grandes nomes e grandes contributos. Embora seja de grande crença que os fundadores desta teoria tenham sido Schrödinguer e Pauli, nenhum físico contribuiu mais para a MQ do que Dirac. A MQ surgiu da ideia pouco convencional de que a realidade física poderia estar fundamentalmente mal entendida e que a intuição deveria ser abandonada, dando origem aos diversos problemas conhecidos como o colapso da função de onda, o entanglement e a sobreposição de estados. Na verdade a MQ existe hoje em dia como três grandes revoluções: a passagem para a MQ relativista, a segunda quantização e a teoria quântica de campos.

Embora a equação de Schrödinguer seja muito conhecida como A Equação da MQ, poucas pessoas sabem que esta equação descreve muito pouco. A corrida para encontrar equações de movimento correctas foi feita quase simultaneamente por Schrödinguer, Klein e Gordon e Dirac, mas adivinhem quem acertou em cheio? Dirac. O spin enquanto observável físico tinha que ser colocado de forma mecânica nas equações de Schrödinguer, a equação de Klein-Gordon não era consistente com probabilidades positivas e apenas Dirac conseguiu redigir uma equação que previu em uma linha a existência de antimatéria, spin e comportamento relativista. Esta equação e álgebra consequente ainda hoje é usada para descrever o comportamento do electrão de forma exacta.

Dirac apercebeu-se desde cedo que a MQ era largamente incompleta sem relatividade, e inserindo relatividade restrita na teoria deu origem à revolução da teoria de MQ relativista, abandonando o conceito de que o spin era algo bizarro e sem explicação.

Em breve os físicos aperceberam-se que a grande falha nesta teoria era a conservação do número de partículas pois sabiam que os fotões podiam ser absorvidos e emitidos e assim, trabalharam na revolução da segunda quantização, arranjando forma de poder tirar e pôr partículas num sistema, respeitando as regras impostas por Dirac e Fermi, que os fermiões não podiam ocupar o mesmo estado físico, estando isso presente nas contas de Dirac explicitamente.

Dirac conseguiu enquanto físico mostrar que existe uma divisão explícita nas partículas (bosões e fermiões), a existência da antimatéria, a primeira equação de movimento consistente com o comportamento de um electrão livre, a álgebra de Dirac, a partir da qual podemos prever violações de paridade e carga bem como dezenas de observáveis físicos, foi um dos principais contribuidores para a teoria quântica dos campos com a qual foi possível explicar o modelo completo de partículas e ainda foi a partir de um artigo dele que surgiu a Feynman path integral que é a única forma consistente de calcular observáveis de uma ponta à outra do universo quântico.

Dirac foi um físico impressionante cuja grandeza caiu na história devido a uma personalidade difícil, subproduto de uma espécie de autismo do qual sofria. Ninguém contribuiu mais para a quântica que ele, tendo estado por trás de todas as vitórias da MQ, sendo que as suas ideias deram origem a uma geração de prémios Nobel.

Concluo só este post a expressar o meu lamento que Schrödinguer, um excelente físico que ficou conhecido por uma equação e uma piada tenha ficado aos olhos da humanidade como o grande físico por detrás da MQ. Isto não poderia estar mais errado. Para os que trabalham na mecânica quântica, Dirac foi como o Einstein desta teoria, tendo fornecido todas as respostas certas em todas as revoluções desde a invenção da MQ ao Modelo Padrão. Lamento também que após ter visto um documentário completo sobre MQ, o seu nome não tenha sido referido uma única vez em 40 minutos, o que é uma fraca recompensa para o homem que verdadeiramente construiu a mecânica quântica.

Gauss
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Re: Paul Dirac: Unsung hero

Mensagem por Gauss em 21st Abril 2017, 18:07

Decidi ainda colocar vindo da Wikipedia, a lista de contribuições feitas por Dirac que não mencionei. São "poucas" e como sei que alguns no fórum são formados em electrónica achei por piada também mencionar a distribuição de Dirac, que demorou dezenas de anos a ser explicada em matemática e usada bastante em teoria de sinal.


Known for

Dirac equation
Dirac comb
Dirac delta function
Fermi–Dirac statistics
Fermi–Dirac integral
Complete Fermi–Dirac integral
Dirac sea
Dirac bracket
Dirac spinor
Dirac picture
Dirac measure
Dirac monopole
Dirac notation
Dirac adjoint
Dirac large numbers hypothesis
Dirac fermion
Dirac field
Dirac hole theory
Dirac spectrum
Dirac string
Dirac algebra
Dirac matrices
Dirac operator
Dirac constant
Dirac's theorem on Hamiltonian cycles
Dirac's theorem on cycles in k-connected graphs
Kapitsa–Dirac effect
Dirac–von Neumann axioms
Abraham–Lorentz–Dirac force
Dirac-Coulomb-Breit Equation
Einstein–Maxwell–Dirac equations
Canonical quantisation
Canonical quantum gravity
Exchange interaction
First class constraint
Mathematical formulation of quantum mechanics
Negative probability
Path integral formulation
Primary constraint
Quantum electrodynamics
Spin magnetic moment
Virtual particle

Gauss
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Re: Paul Dirac: Unsung hero

Mensagem por Gauss em 21st Abril 2017, 18:14

Nota:

A motivação para este post foi não só o documentário que vi mas também o facto de ser investigador em física quântica e quis escrever uma dedicatória ao número de vezes que uma ideia remonta a um artigo de Dirac. Ficariam surpreendidos por saber que mesmo trabalhando em física muito para além da morte de Dirac, continuo a descobrir que mais de metade das vezes estou a trabalhar num tópico já discutido por este grande génio que aparentemente viu mais longe nos anos 30 do que a maioria dos físicos vê 80 anos depois.

Gauss
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