Гении науки - Пайс А.
Скачать (прямая ссылка):
с несколькими микрочастицами. В результате появилась его работа по теории
атома гелия14. Работа Дирака12 (август 1926 года), с другой стороны,
запомнится как первая, в которой
72 Гении науки
квантовая механика была соединена со статистикой. Вспомните, что самая
ранняя работа по квантовой статистике - это работа Бозе и Эйнштейна -
предшествует квантовой механике. Кроме того, введение Ферми принципа
запрета в статистических задачах, хотя и опубликованное15 после появления
квантовой механики, все еще рассматривается в контексте "старой"
квантовой теории16. Под все эти достижения Дирак подвел соответствующее
квантово-механическое обоснование. Дирак был, фактически, первым, кто дал
правильное обоснование закона Планка, с которого все началось:
"Симметричные собственные функции... дают в точности статистическую
механику Эйнштейна-Бозе..., (которая) ведет к планковскому закону
излучения абсолютно черного тела"12.
Поучительно вспомнить, что потребовалось еще некоторое время, чтобы
определить, когда применима статистика Бозе-Эйнштейна, а когда - Ферми-
Дирака. Дирак в августе 1926 года писал: "Решение с антисимметричными
собственными функциями (статистика Ф. Д.)... возможно, является верным
для молекул газа, поскольку известно, что оно верно для электронов в
атоме. Следует ожидать, что молекулы будут иметь сходство с электронами
гораздо в большей степени, чем со световыми квантами"12. Другие известные
физики не сразу заняли ясную позицию в отношении этого вопроса. Среди
них: Эйнштейн, Ферми, Гейзенберг и Паули16.
Получив докторскую степень, Дирак мог свободно путешествовать, и в
сентябре 1926 года он отправился в Копенгаген. "Я в большой степени
восхищался Бором. У нас были долгие беседы, во время которых говорил,
главным образом, Бор"4. Именно там он разработал теорию канонических
преобразований в квантовой механике, известную с тех пор как теория
преобразований17. "Я думаю, что из всех трудов моей жизни этот доставил
мне самое большое удовольствие... Теория преобразований стала моей
возлюбленной"7. В этой работе Дирак впервые ввел важный инструмент
современной физики, 5-функцию, о которой сразу же сказал: "Строго говоря,
6(х) не является, конечно, собственно функцией х, но может считаться
пределом определенной последовательности функций. Тем не менее,
практически для всех целей квантовой механики можно, без искажения
результатов, использовать 6(х) как обычную функцию"18.
Пребывание Дирака в Копенгагене - до февраля 1927 года - тоже в высшей
степени памятно. Именно в это время он завершил первую19 из двух работ, в
которых заложил основы квантовой электродинамики. Продолжение20 было
написано в Геттингене, который был следующей важной остановкой в его
путешествии.
Поль Дирак: аспекты его жизни и работы 73
Этим двум работам предшествовала12 теория индуцированных радиационных
переходов, где атомы рассматривались с квантовомеханической точки зрения,
но максвелловское поле по-прежнему считалось классической системой21. Тем
не менее, "нельзя учесть спонтанную эмиссию, не имея более точной
теории"12. Здесь Дирак повторил Эйнштейна, который уже в 1917 году, еще в
дни старой квантовой теории, подчеркивал, что спонтанная эмиссия "почти
неизбежно ведет к формированию истинно квантовой теории излучения"22.
Именно это и сделал Дирак в своей копенгагенской работе19. Он перешел к
квантованию электромагнитного поля, дав, тем самым, первое рациональное
описание световых квантов, а затем из первых принципов вывел
феноменологический коэффициент спонтанной эмиссии Эйнштейна23.
Но теория, тем не менее, еще не была завершена: "Радиационные
процессы..., в которых принимает участие одновременно более одного
светового кванта, не учитываются в этой теории"19. Какой молодой все еще
была квантовая механика! В начале 1927 года Дирак еще не знал, что эти
процессы безупречным образом включены в его теорию. Все, что требовалось
сделать для их учета, - это расширить теорию возмущений от первого
порядка (используемого им при рассмотрении спонтанной эмиссии) до
второго. Так, в своей геттингенской работе20 он разработал24 теорию
возмущений второго порядка, что привело его к квантовой теории
рассеяния25. Далее он отмечал26, что эту теорию можно также применить к
эффекту Комптона, - эта тема
97
интересовала его ранее .
В Геттингене Дирак встретил Роберта Оппенгеймера, проживающего в том же
пансионе. Они стали близкими друзьями. Дираку было очень трудно понять
католические интересы Оппенгеймера, который проводил много времени за
чтением Данте в оригинале. Говорят, Дирак однажды спросил Оппенгеймера:
"Как ты можешь совмещать физику с поэзией? В физике мы пытаемся на
простом языке объяснить то, о чем никто не знал раньше. В поэзии же - все
в точности наоборот".
В 1927 году Дирак был избран членом совета колледжа Св. Иоанна в
Кембридже и начал читать лекции по квантовой механике. В 1929 году он был
назначен старшим лектором по математике и физике - должность, лишь с
