Paul Dirac

تراقصت المسارات المتلألئة للجسيمات دون الذرية عبر الشاشة، التقطتها الكواشف الضخمة في سيرن. كشفت نسيج معقد من الطاقة والمادة عن البنية الخفية للواقع. إنه عالم معقد، ولكن يمكن وصفه بأناقة. ولكن كيف؟

نقر كيران على الشاشة الهولوغرافية. "هذه الفوضى يا نيا، يمكن ترويضها بمعادلة - سطر واحد أنيق من الرموز تنبأ بشيء ثوري." ابتسم. "كل هذا بدأ مع بول ديراك، وهو اسم مرادف لميكانيكا الكم والسعي وراء الجمال الرياضي في العالم المادي."

كتبت نيا في دفترها: "ولكن لماذا يجب أن يكون الرياضيات... جميلًا؟" ضحك كيران: "اعتقد ديراك أن القوانين الأساسية للطبيعة يجب أن تتمتع بجمال رياضي. وقد قال مقولته الشهيرة: "الأهم هو أن يكون هناك جمال في معادلات المرء أكثر من أن تتناسب مع التجربة." هذا ما شعر به، وفقًا لفريمان دايسون!"

عبقرية ديراك تكمن في توحيد نظريتين قويتين: نظرية أينشتاين للنسبية الخاصة وميكانيكا الكم. المشكلة كانت أن ميكانيكا الكم، بصيغتها في عشرينيات القرن الماضي، لم تأخذ النسبية في الحسبان. وقد أدى هذا إلى تناقضات عند وصف الجسيمات عالية السرعة. سعى ديراك إلى إصلاح ذلك.

معادلة ديراك، التي صيغت عام ألفٍ وتسعمئةٍ وثمانيةٍ وعشرين، حلت المشكلة بأناقة. لقد تنبأت بوجود "اللف المغزلي" (spin) – وهو زخم زاوي جوهري للجسيمات، يشبه قمة دوارة صغيرة. والأكثر إثارة للدهشة، أنها تنبأت بالمادة المضادة: جسيمات لها نفس الكتلة ولكن بشحنة معاكسة. وقد أذهل التنبؤ بالمادة المضادة المجتمع العلمي.

في البداية، كان العديد متشككين في تنبؤ ديراك. هل كان مجرد نزوة رياضية؟ ثم، في عام ألف وتسعمئة واثنين وثلاثين، اكتشف كارل أندرسون البوزيترون، الجسيم المضاد للإلكترون، في تجارب الأشعة الكونية. وقد أكد هذا نظرية ديراك وأحدث ثورة في الفيزياء. لقد أثبت أن المادة المضادة حقيقية، وليست مجرد احتمال نظري.

في عام ألفٍ وتسعمئةٍ وثلاثةٍ وثلاثين، تقاسم ديراك جائزة نوبل في الفيزياء مع إروين شرودنغر "لاكتشاف أشكال جديدة مثمرة من النظرية الذرية". أصبحت معادلته حجر الزاوية في الفيزياء الحديثة، مؤثرةً في كل شيء من فيزياء الجسيمات إلى علم الكونيات. ومع ذلك، ظل ديراك شخصية متواضعة وغامضة إلى حد ما.

لم تعد المادة المضادة مجرد فضول نظري. إنها تُستخدم في فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني في الطب لتشخيص الأمراض. بل إن العلماء يستكشفون إمكاناتها كمصدر وقود للمركبات الفضائية، على الرغم من أن العديد من العقبات التكنولوجية لا تزال قائمة. لكن الأسس وضعتها معادلة ديراك الأنيقة.

أحد أكبر الألغاز في علم الكونيات هو عدم تناظر المادة المضادة. إذا كان الانفجار العظيم قد خلق كميات متساوية من المادة والمادة المضادة، فلماذا يهيمن الكون على المادة اليوم؟ أين ذهبت كل المادة المضادة؟ لقد فتح عمل ديراك الباب أمام هذا السؤال العميق.

ابتسم كيران. "يمتد إرث ديراك إلى ما هو أبعد من اكتشافاته المحددة. إنه يتعلق بقوة التفكير الرياضي والسعي وراء الجمال في فهم الكون. وكما كتب دوستويفسكي، "الجمال سينقذ العالم". لقد آمن ديراك بالتأكيد أن الجمال يمكن أن يكشف أعمق أسراره."