Cueillez une fleur sur Terre et vous déplacez l'étoile la plus lointaine.
Paul Adrien Maurice Dirac était un physicien théoricien anglais considéré comme l'un des physiciens les plus importants du 20e siècle.
Dirac a apporté des contributions fondamentales au développement précoce de la mécanique quantique et de l'électrodynamique quantique. Entre autres découvertes, il a formulé l'équation de Dirac qui décrit le comportement des fermions et a prédit l'existence de l'antimatière. Dirac a reçu le prix Nobel de physique de 1933 avec Erwin Schrödinger « pour la découverte de nouvelles formes productives de la théorie atomique ». Il a également apporté des contributions significatives à la réconciliation de la relativité générale avec la mécanique quantique.
Dirac était considéré par ses amis et ses collègues comme ayant un caractère inhabituel. Dans une lettre de 1926 à Paul Ehrenfest, Albert Einstein a écrit au sujet de Dirac : « J'ai du mal avec Dirac. Cet équilibre sur le chemin vertigineux entre le génie et la folie est terrible. » Dans une autre lettre, il a écrit : « Je ne comprends pas du tout Dirac, l'effet Compton. »
Il a été professeur lucasien de mathématiques à l'Université de Cambridge, membre du Center for Theoretical Studies de l'Université de Miami, et a passé la dernière décennie de sa vie à l'Université d'État de Floride.
Vie personnelle
Premières années
Paul Adrien Maurice Dirac est né à la maison de ses parents à Bristol, en Angleterre, le 8 août 1902, et a grandi dans le quartier de Bishopston de la ville. Son père, Charles Adrien Ladislas Dirac, était un immigrant de Saint-Maurice, en Suisse, qui travaillait à Bristol comme professeur de français. Sa mère, Florence Hannah Dirac, née Holten, fille d'un capitaine de navire, est née en Cornouailles, en Angleterre, et travaillait comme bibliothécaire à la Bristol Central Library. Paul avait une jeune sœur, Béatrice Isabelle Marguerite, connue sous le nom de Betty, et un frère aîné, Reginald Charles Félix, connu sous le nom de Felix, qui s'est suicidé en mars 1925. Dirac se souvenait plus tard : « Mes parents étaient terriblement contrariés. Je ne savais pas qu'ils tenaient tant à moi... Je n'ai jamais su que les parents étaient censés s'occuper de leurs enfants, mais à partir de ce moment-là, j'ai su. »
Charles et les enfants ont été officiellement des ressortissants suisses jusqu'à ce qu'ils deviennent naturalisés le 22 octobre 1919. Le père de Dirac était strict et autoritaire, bien qu'il désapprouvait les châtiments corporels. Dirac avait une relation tendue avec son père, au point qu'après la mort de son père, Dirac a écrit : « Je me sens beaucoup plus libre maintenant, et je suis mon propre homme. » Charles a forcé ses enfants à ne lui parler que en français, afin qu'ils puissent apprendre la langue. Quand Dirac s'est rendu compte qu'il ne pouvait pas exprimer ce qu'il voulait dire en français, il a choisi de rester silencieux.
Éducation
Dirac a d'abord fréquenté l'école primaire Bishop Road, puis le collège technique réservé aux garçons Merchant Venturers' Technical College, devenu plus tard Cotham School, où son père était professeur de français. L'école était une institution attachée à l'Université de Bristol, qui partageait les locaux et le personnel. Elle mettait l'accent sur les sujets techniques comme la maçonnerie, la cordonnerie et le travail des métaux, ainsi que les langues modernes. C'était inhabituel à une époque où l'enseignement secondaire en Grande-Bretagne était encore largement consacré aux études classiques, et quelque chose pour laquelle Dirac exprimerait plus tard sa gratitude.
Dirac a étudié le génie électrique grâce à une bourse de la City of Bristol University à la faculté d'ingénierie de l'Université de Bristol, qui était colocalisée avec le Merchant Venturers' Technical College. Peu avant de terminer son diplôme en 1921, il s'est présenté à l'examen d'entrée du St John's College, Cambridge. Il a réussi et a reçu une bourse de 70 £, mais cela ne suffisait pas pour vivre et étudier à Cambridge. Malgré l'obtention d'un diplôme de Bachelor of Science en génie avec les honneurs de première classe, le climat économique de la dépression d'après-guerre était tel qu'il ne pouvait pas trouver de travail en tant qu'ingénieur. Au lieu de cela, il a accepté une offre pour suivre un diplôme de Bachelor of Arts en mathématiques à l'Université de Bristol gratuitement. Il a été autorisé à sauter la première année du cours grâce à son diplôme en génie.
En 1923, Dirac a obtenu son diplôme, une fois de plus avec les honneurs de première classe, et a reçu une bourse de 140 £ du Département de la recherche scientifique et industrielle. Associée à sa bourse de 70 £ du St John's College, c'était suffisant pour vivre à Cambridge. Là, Dirac a poursuivi ses intérêts pour la théorie de la relativité générale, un intérêt qu'il avait acquis plus tôt en tant qu'étudiant à Bristol, et pour le domaine naissant de la physique quantique, sous la supervision de Ralph Fowler. De 1925 à 1928, il a detenu une bourse de recherche de 1851 de la Royal Commission for the Exhibition of 1851. Il a complété son doctorat en juin 1926 avec la première thèse sur la mécanique quantique à être soumise n'importe où. Il a ensuite poursuivi ses recherches à Copenhague et Göttingen. Au printemps de 1929, il était professeur invité à l'Université du Wisconsin-Madison.
Famille
En 1937, Dirac a épousé Margit Wigner, la sœur d'Eugene Wigner. Il a adopté les deux enfants de Margit, Judith et Gabriel. Paul et Margit Dirac ont eu deux enfants ensemble, toutes deux des filles, Mary Elizabeth et Florence Monica.
Margit, connue sous le nom de Manci, a rendu visite à son frère en 1934 à Princeton, New Jersey, en provenance de sa Hongrie natale et, lors d'un dîner à l'Annex Restaurant, a rencontré l'« homme à l'air solitaire à la table voisine ». Ce compte-rendu d'un physicien coréen, Y. S. Kim, qui a rencontré Dirac et a été influencé par lui, dit également : « C'est assez heureux pour la communauté physique que Manci ait bien pris soin de notre respecté Paul A. M. Dirac. Dirac a publié onze articles au cours de la période 1939-1946... Dirac n'a pu maintenir sa productivité de recherche normale que parce que Manci était responsable de tout le reste ».
Personnalité
Dirac était connu parmi ses collègues pour sa nature précise et taciturne. Ses collègues à Cambridge ont défini plaisamment une unité appelée un « dirac », qui était un mot par heure. Quand Niels Bohr s'est plaint qu'il ne savait pas comment terminer une phrase dans un article scientifique qu'il écrivait, Dirac a répondu : « On m'a enseigné à l'école à ne jamais commencer une phrase sans en connaître la fin. » Il a critiqué l'intérêt du physicien J. Robert Oppenheimer pour la poésie : « L'objectif de la science est de rendre les choses difficiles compréhensibles de manière plus simple ; l'objectif de la poésie est d'énoncer des choses simples de manière incompréhensible. Les deux sont incompatibles. »
Dirac lui-même a écrit dans son journal au cours de ses années d'études supérieures qu'il se concentrait uniquement sur ses recherches et s'arrêtait seulement le dimanche quand il faisait de longues promenades en solitaire.
Une anecdote rapportée dans une critique de la biographie de 2009 parle de Werner Heisenberg et Dirac naviguant sur un océan liner vers une conférence au Japon en août 1929. « Tous deux encore dans la vingtaine et célibataires, ils formaient un couple étrange. Heisenberg était un séducteur qui flirtait constamment et dansait, tandis que Dirac—« un geek édouardien », comme le dit le biographe Graham Farmelo—souffrait d'agonies s'il était forcé de socialiser ou de faire de petits discours. « Pourquoi tu danses ? » demanda Dirac à son compagnon. « Quand il y a de jolies filles, c'est un plaisir », répondit Heisenberg. Dirac y réfléchit, puis s'écria : « Mais, Heisenberg, comment sais-tu à l'avance que les filles sont jolies ? » »
Margit Dirac a dit à la fois à George Gamow et à Anton Capri dans les années 1960 que son mari avait dit à un visiteur de la maison : « Permettez-moi de vous présenter la sœur de Wigner, qui est maintenant ma femme. »
Une autre histoire racontée au sujet de Dirac est que quand il a d'abord rencontré le jeune Richard Feynman à une conférence, il a dit après un long silence : « J'ai une équation. Tu en as une aussi ? »
Après avoir présenté une conférence à une réunion, un collègue a levé la main et a dit : « Je ne comprends pas l'équation dans le coin supérieur droit du tableau noir ». Après un long silence, le modérateur a demandé à Dirac s'il voulait répondre à la question, à laquelle Dirac a répondu : « Ce n'était pas une question, c'était un commentaire. »
Dirac était également connu pour sa modestie personnelle. Il a appelé l'équation pour l'évolution temporelle d'un opérateur mécanique quantique, qu'il a été le premier à écrire, l'« équation de mouvement de Heisenberg ». La plupart des physiciens parlent de statistiques de Fermi-Dirac pour les particules de spin demi-entier et de statistiques de Bose-Einstein pour les particules de spin entier. Pendant qu'il donnait des conférences plus tard dans la vie, Dirac insistait toujours pour appeler les premières « statistiques de Fermi ». Il se référait à ces dernières comme les « statistiques d'Einstein » pour des raisons, expliqua-t-il, de « symétrie ».
Vues religieuses
Heisenberg a rapporté une conversation entre jeunes participants à la Conférence Solvay de 1927 sur les vues d'Einstein et de Planck sur la religion entre Wolfgang Pauli, Heisenberg et Dirac. La contribution de Dirac était une critique de l'objectif politique de la religion, que Bohr considérait comme assez lucide quand il l'a entendue de la part de Heisenberg plus tard. Entre autres choses, Dirac a dit :
Je ne comprends pas pourquoi nous perdons du temps à discuter de religion. Si nous sommes honnêtes—et les scientifiques doivent l'être—nous devons admettre que la religion est un fouillis d'affirmations fausses, sans fondement dans la réalité. L'idée même de Dieu est un produit de l'imagination humaine. C'est tout à fait compréhensible que les peuples primitifs, qui étaient tellement plus exposés aux forces écrasantes de la nature que nous ne l'étions à l'époque, aient personnifié ces forces dans la peur et le tremblement. Mais de nos jours, quand nous comprenons tant de processus naturels, nous n'avons besoin d'aucune de ces solutions. Je ne vois pas pour la vie de moi comment le postulat d'un Dieu tout-puissant nous aide de quelque manière. Ce que je vois, c'est que cette hypothèse mène à des questions aussi improductives que pourquoi Dieu permet tant de misère et d'injustice, l'exploitation des pauvres par les riches, et tous les autres horreurs qu'il aurait pu prévenir. Si la religion continue à être enseignée, ce n'est pas parce que ses idées nous convainquent encore, mais simplement parce que certains d'entre nous veulent garder les classes inférieures tranquilles. Les gens tranquilles sont beaucoup plus faciles à gouverner que ceux bruyants et mécontents. Ils sont aussi beaucoup plus faciles à exploiter. La religion est une sorte d'opium qui permet à une nation de se bercer de rêves de bonheur et d'oublier ainsi les injustices qui sont perpétrées contre le peuple. D'où l'alliance étroite entre ces deux grandes forces politiques, l'État et l'Église. Les deux ont besoin de l'illusion qu'un Dieu bienveillant récompense—au ciel sinon sur terre—tous ceux qui ne se sont pas soulevés contre l'injustice, qui ont fait leur devoir tranquillement et sans se plaindre. C'est précisément pourquoi l'affirmation honnête que Dieu n'est qu'un produit de l'imagination humaine est marquée comme le pire de tous les péchés mortels.
Le point de vue de Heisenberg était tolérant. Pauli, élevé comme catholique, avait gardé le silence après quelques remarques initiales, mais quand on lui a finalement demandé son avis, il a dit : « Eh bien, notre ami Dirac a une religion et son principe directeur est « Il n'y a pas de Dieu, et Paul Dirac est son prophète. » » Tout le monde, y compris Dirac, a éclaté de rire.
Plus tard dans la vie, les vues de Dirac envers l'idée de Dieu étaient moins âcres. En tant qu'auteur d'un article paru dans l'édition de mai 1963 de Scientific American, Dirac a écrit :
Il semble être l'une des caractéristiques fondamentales de la nature que les lois physiques fondamentales soient décrites en termes d'une théorie mathématique d'une grande beauté et puissance, nécessitant un niveau assez élevé de mathématiques pour la comprendre. Vous vous demandez peut-être : Pourquoi la nature est-elle construite selon ces lignes ? On ne peut répondre que notre connaissance actuelle semble montrer que la nature est ainsi construite. Nous devons simplement l'accepter. On pourrait peut-être décrire la situation en disant que Dieu est un mathématicien d'un ordre très élevé, et qu'Il a utilisé des mathématiques très avancées dans la construction de l'univers. Nos faibles tentatives en mathématiques nous permettent de comprendre un peu l'univers, et à mesure que nous procédons à développer des mathématiques plus hautes et plus hautes, nous pouvons espérer mieux comprendre l'univers.
En 1971, lors d'une réunion de conférence, Dirac a exprimé ses vues sur l'existence de Dieu. Dirac a expliqué que l'existence de Dieu ne pouvait être justifiée que si un événement improbable s'était produit dans le passé :
Il se peut que ce soit extrêmement difficile de commencer la vie. Il se peut que ce soit si difficile de commencer une vie que cela n'a eu lieu qu'une seule fois parmi toutes les planètes... Considérons, juste comme une conjecture, que la chance que la vie commence quand nous avons des conditions physiques appropriées est de 10⁻¹⁰⁰. Je n'ai aucune raison logique de proposer ce chiffre, je veux juste que vous le considériez comme une possibilité. Dans ces conditions... il est presque certain que la vie n'aurait pas commencé. Et j'ai le sentiment que dans ces conditions, il sera nécessaire d'assumer l'existence d'un dieu pour commencer la vie. Je voudrais donc établir cette connexion entre l'existence d'un dieu et les lois physiques : si les lois physiques sont telles que de commencer la vie implique une chance excessivement petite de sorte qu'il ne sera pas raisonnable de supposer que la vie aurait commencé juste par le hasard aveugle, alors il doit y avoir un dieu, et un tel dieu serait probablement montrer son influence dans les sauts quantiques qui ont lieu plus tard. D'autre part, si la vie peut commencer très facilement et n'a pas besoin d'une influence divine, alors je dirai qu'il n'y a pas de dieu.
Dirac ne s'est engagé à aucune position définitive, mais il a décrit les possibilités de répondre à la question de Dieu d'une manière scientifique.
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