-1~ KV ANTETETEORIEN 1880-1970 MODERNE BESKRIVELSE AV ATOMER OG MOLEKYLER Edvald Reidar St¢levik Institutt JorKjemi-NTNU Dansken Niels Henrik Bohr(l885-1962) var den som startet utviklingen av det som vi na kaller kvanteteori,Han tok utgangspunkt i problemet med hydrogen atomets stabilitet.I f¢lge klassisk teori burde elektronet kollapse pa protonet(kjemen) da de to partiklene er motsatt ladet(Coulombs lov).Men dette skjer ikke!Atomet er stabilt!Hvorfor? Bohr fremsatte den f¢lgende pastanden:-elektronet kan ikke kollapse pa kjernen,-det er forbudt! Man kan selvsagt stille det enkle sp¢rsmalet-"hvem har utstedet forbudet? Men Bohr tok ikke ideen "ut av den tynne lufta",-han hadde et megt solid grunnlag for sin pastand:-at vi jo observerer at hydrogenatomet er stabilt! Han tenkte seg at elektronet kan befinne seg i visse tillatte baner i ulike avstander fra protonet.Disse avstandene svarer til ulike energier for elektronet. Han tenkte seg atomet som en kule hvor "banene" utgj¢r kuleskall i visse avstander fra kjemen.Kuleskallene utgj¢r ulike energinvaer som er tillatt for et elektron.Han mente ogsa at elektronet kan "ga fra et niva til et annet",-vi kaller det na et kvantesprang.(ofte sier vi at elektronet "hopper" fra et niva til et annet.) Kan sa dette testes eksperimentelt?Svaret er Ja!Nar kvantesprang finner sted viI det resultere i at elektronet far h¢yere energi(ved absorbsjon av et foton) eller lavere energi(ved utsendelse av et foton).Fotonet representerer en viss mengde elektromagnetisk energi.Bohr krever da at fotonet rna ha en energi som eksakt svarer til forskjellen mellom de to energinivaene for elektronet i atomet.Vi far da den fundamentale sammenhengen En-Ek=hf hvor hf er fotonets energi og En-Ek er forskjellen mellom energinivaene.St¢rrelsen fer frekvensen for fotonet i den elektromagnetiske stralingen. St¢rrelsen h kalles Plancks konstant,-den har verdien 6.62607(1)10" 34 Js.Atomspekteret for hydrogen er observert og dermed kunne Bohrs modell testes.Men forst matte han finne uttrykk for E-verdiene i hydrogen.Den formelen han kom frem til er slik: .................En = -13.6/n2 eV (energi i elektronvolt) Eo El ~ E3 ......Ek ....En .. · ..... med n=1,2,3,4, ...... hele positive talL ..... . E-verdiene svarer til de tillatte energi-nivaene,-med laveste energi(Eo) i grunntilstanden,-dersom n=l.De andre energiene ligger h¢yere(legg merke med minus-fortegnet i formelen),-disse tilstandene kalles eksiterte. Dersom de to uttrykkene ovenfor kombineres far vi det uttrykket som kan 2 2 testes: ..................... f(frekvens)=A(1/n - lIk ) ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• hvor A er en kjent konstant.Kvantetallene svarer til en overgang fra tilstand med kvantetall=k til en til stand med kvantetall=n Formelen passer i minste detalj med de observerte frekvensene! Bohr var sikkert lykkelig,-med god grunn! ( en kortfatte artikkel om Bohr er vedlagt) Bohrs teori var en blanding av kvantepostulater og klassiske ideer om elektron baner. Den moderne kvanteteorien ble utviklet av en rekke fysikere,-srerlig var Schrodinger og Heisenberg viktige i denne sammenhengen.De fremsatte tilsyne latende ulike beskrivelser,men det ble senere forstatt at begge var gyldige og ekvivalente.SchrOdingers beskrivelse er den letteste a "forsta",og den de fleste benytter na.Hvorfor var han sa viktig for moderne kjemi og fysikk? De osterrikske fysikeren Erwin Schrodinger(l887 -1961) fant en differ ensialligning som hadde losninger i overenstemmelse med Bohrs tillatte energier for elektronet i hydrogenatomet.Samtidig ga den ogsa svar pa hvordan elektronfordelingen i atomet var.Ligningen kan skrives slik: -------------------------------------- 1I~=~~-------------------------------------------H er en Hamiltonopperator som kvanteteoretisk beskriver kinetisk +potensiell energi for elektronet.Nar denne "oppererer"pa bolgefunksjonen W far vi produktet EW.Bolgefunksjonen beskriver elektronfordelingen i de tillatte nivaene.Ved a kvadrere funksjonen far vi W2 som gir oss sannsynligheter for elektronet i de ulike tilstandene(nivaene).W varierer med avstanden(R) fra kjernen.For visse avstander er sannsynligheten stor,mens for andre avstander er den liten.W2 varierer kontinuerlig med R-verdien,og dermed blir Bohrs ideer om elektronet i skarpt definerte kuleskall for enkle.Riktig nok blir sannsynligheten storst for avstander svarende til beliggenheten av Bohrs kuleskall rundt kjernen.Men ogsa andre elektronfordelinger er mulige.W varierer bade med avstanden og to vinkler som angir posisjoner innen atomet. Nar man loser differensialligningen er det et krav at W skal ha fysisk akseptable egenskaper.Dette resulterer i tilstander som beskrives av tre kvantetall(n,l,m), med heltallige positive verdier. Vi har allerede sett at Bohr introduserte et slikt kvanetall i sin energiformel En=-13.6/n2 .Fra losningen av Schrodingers ligning far en nettopp dette uttrykket for de tillatte energiene!Saledes er elektronets laveste energi Eo=-13.6 eV for n=l, svarende til en kulesymmetrisk elektron fodeling i et diffust skall hvor den storste sannsynligheten(maksimum) er i en avstand 0.53A fra kjernen.(lA=O.OOOOOOOOlcm).Dersom kvantetallene I og m begge har verdien null far vi kulesymmetriske elektronfordelinger med n=I,2,3 ... Dersom kvantetallene I og m ikke er null far vi elektronfordelinger med andre,og mer kompliserte,geometrier.Legg merke med at energiuttrykket ikke inneholder kvantettallene I og m,-bare hovedkvantetallet n inngar! De geometriske bildene av elektronfordelinger kalles ofte for orbitaler.Noen orbitaler for ulike verdier av kvantetallene er vist i den vedlagte figuren.Vi ser at selv de uten kulesymmetri har relativt hog grad av symmetri. For atomer med flere elektroner rna losningen finnes ved flere iterasjoner. -3 Hver iterasjon gir en tilmermet forbedret 10sning. Det krever store regnemaskiner,men selv pa en kraftig PC gj0res det na rutinemessig nar studenter tar kvantekjemi som fag. I f0lge Schr0dinger eksisterer det en b0lgefunksjon som for alle atomer gir en beskrivelse av energier og elektronfordelinger.Selv om de nne pastanden er dristig sa hevdet han ikke at det var den eneste riktige beskrivelsen.Men Bohr var mer selvsikker.Han hevdet at kvanteteorien ga den eneste riktige,og fullstendige, beskrivelsen!Senere observasjoner av atomer og molekyler har bekreftet denne pastanden,og i dag er kvanteteorien det mest omfattende paradigmet i kjemi og fysikk.En utfyllende artikkel om Schr0dinger er vedlagt. Selv om kvanteteorien beskriver forholdene for elektroner i et atom,sa har vi fortsatt problemet med stabiliteten av atomkjemen.Forklaringen er i korte trekk: protonenes elektriske frast0tning i kjemen blir motvirket av en sterkt bindende kraft.Denne er ca.l00 ganger sterkere enn den elektriske kraften.Den har fatt navnet sterk kjemekraft,og den virker egentlig mellom kvarkene i protonet og n0ytronet.Men dermed kan ikke protoner og n0ytroner regnes som elementrere partikler lenger!De virkelige elementrere partiklene er forel0pig: ----------------elektroner( -flere typer-) og kvarker( -fleretyper-)---------------- Historien om de nye elementrerpartiklene, og om sterk og svak kjemekraft,ma komme senere i en ny artikkel i denne serien. K vantefilosofi: ..................... Tolkninger av kvanteteorien . ....... ........... . Mange er forbauset over at den enkle differensialligningen til Schr0dinger kan beskrive atomenes og molekylenes egenskaper.Nytteverdien av kvanteteoretiske beregninger er godt dokumentert,den stemmer med observasjoner i aIle detaljer. Men det finnes filosofiske innvendinger mot teoriens statistiske tolkning.I f0lge teorien kan en partikkel(system) vrere i to ulike tilstander samtidig.Dette kalles superposisjonsprinsippet,og gjelder f0r vi foretar observasjoner av systemet. Nar vi gj0r en observasjon realiseres den ene av de to tilstandene.Men det er altsa ikke mulig a si noe om sansynligheten for i hvilken tilstand systemmet er f0r vi foretar en observasjon.Dette kalles ogsa Kj0benhavner fortolkningen og var det synet Bohr forfektet.Bader Einstein og Schr0dinger avviste denne fortolkningen. Einstein formulerte det slik:-"Var Herre spiller ikke med teminger!"Han mente det var noe ufullstendig med kvanteteorien,og at det matte vrere mulig a finne en forklaring pa paradokset med superposisjon.Han hapet at noen skjulte variable eksisterte i tillegg til kvanteteorien.Dette synspunktet har paralleller til andre deler av fysikken.Dersom vi 0nsker a beskrive forholdene i en gass med et stort antall(lOt\+23) atomer,sa er det i praksis umulig ved hjelp av tre variable for posisjonen(x,y,z) og tre variable for hastigheter.Vi forenkler beskrivelsen med malinger av trykk(p),temperatur(T),volum(V) og antall partikler(N).Da far vi tilstandsligningen: ..................... p v =RT(NIN o ) . .•.............................. Hvor vi har bare fire variable(p,T,V og N). Forholdet RfNo er en kjent konstant.Vi har altsa erstattet et enormt antall variable med fire variable.Det er ikke mulig a si noe om posisjon og hastighet av hvert atom i gassen.Trykk og temperatur forteller oss bare hva den midlere tilstanden for atomene i gassen er. Dette er et eksempel pa skjulte variable.Kan det tenkes at kvanteteorien ogsa har innebygget skjulte variable,som vi ikke kjenner?Det var slike tanker som fikk Einstein til a hevde at kvanteteorien gir en ufullstendig beskrivelse av atomer og molekyler. Slike skjulte variable har ingen funnet.! fplge Bohr er kvanteteorien en fullstendig,og den eneste riktige,beskrivelsen av atomer og molekyler!De fleste fysikere er na enige med Bohr,og senere eksperimenter stptter hans fortolkning. Men et siste spprsmal er ubesvart:-hvorfor er det slik at kvanteteorien er gyldig?Vi npye oss med a konstatere at teorien gir en riktig beskrivelse av atomer og molekyler.AH forskning pa atomer og molekyler foregar i dag innenfor rammen av kvanteteorien,som er var tids mest omfattende paradigme. Korte artikler om Bohr,Schrpdinger, Bom og Dirac er vedlagt. rna Schrodinger Second derivative willi respect to X ~ Shrodinget' \Nave / / Function 2 ~/ '1 ~ ~ +8n~!n(E Ox~ h<. J -4 / / Potential Energy Energy Position' z " z z y y y dyz z z I x y -bHvordan ser et hydrogen atom ut? Vi bjijr heller stille spjijrsmalet slik:-hvordan er elektronfordelingen? Det kvanteteoretiske svaret er antydet i denne figuren, som viser noen av de tillatte elektronfordelingene(orbitalene) rundt kjemen. Det finnes ingen tilstander "mellom" disse! Elektronet er i en av disse mulige tilstandene,men et kvantesprang fra en tilstand til en annen er tillatt ved at elektronet tilfjijres energi(foton) eller avgir energi. Erwin Schrodinger Erwin Rudolf Josef Alexander SchrOdingcr Erwin Schrodinger Fra Wikipedia, den frie encykJopedi Erwin Schrodinger (f¢dt i Wien den 12. august 1887, d¢d samme sted den 4. januar 1961) var en ¢sterriksk fysiker. Han ble professor i Stuttgart i Nobelprisen i fysikk 1920, Breslau i 1921, Zurich 1933 1921-27, Berlin, Oxford 1933 36 og i Graz inlltil 1938, da han emigrerte til Irland, der han virket ved det nyopprettede Institute for Advanced Studies i Dublin. I 1956 vendte han tilbake til Wien, der han ble Professor Emeritus i 1958. 12. august 1887 Wien, 0 sterrike 4. januar 1961 (73 !ir) Wien, 0sterrike I Yrke Nasjonalitet Institusjoner Fysiker Alma mater Univers itat Wien Omrade Akademisk veileder Fysikk Kjent for Schrbdingerl ign ingen Schrbdingers katt Schrodingermetoden Schrbdingerfu nksj onen Schrbdingerbilde Schrbdinger-Newton ligninger Schrbdingerfelt K vantelogikk Priser og utmerkelser 0sterriksk Universitetet i Wrodaw Universitat Zurich Humboldt-Universitat ZlI Berlin University of Oxford Universitat Graz Du b I in Institute for Advanced Studies Universitat Gent Friedrich Hasenbhrl Nobelprisen i fysikk (1933) --------~--~--1 Efter a ha arbeidet med statistisk terrnodynamikk og teorien for fargesynet, begynte Schrodinger a arbeide med atomteori. Idet han bygget videre pa Louis de Broglies forestilling om materieb¢lger og b¢lge partikkel dualisme, utviklet han i 1926 b¢lgemekanikken med midtpunkt i Schrodingerligningen, som star som en av formene for den ikke-relativistiske kvantemekanikken. (<< Abhandlung zur Wellenmechanik» 1927). Kort tid senere lykkes det ham a pavise den matematiske ekvivalensen av hans egne hypoteser med den matrisemekanikken som Werner Heisenberg hadde utviklet. K¢benhavnerskolens toikning av kvantemekanikken avviste Schrodinger, idet han holdt fast ved en realistisk oppfatning av kvantemekanikken. let ber¢mt tankeeksperiment, kjent som Schrodingers katt, illustrerte han paradokset at kvantemekanikken tillater at partikler eksisterer i superposisjoner, mens st¢rre ting som kjent ikke kan det. Senere arbeidet han med problemstillinger innenfor relativistisk kvantemekanikk (bl.a. zitterbevegelsen), gravitasjonsteori og den enhetlige feltteorien. Ved siden av dette drev han med filosofiske sp¢rsmal (bl.a. «Die Natur und die Griechen» og «Was ist ein Naturgesetz», 1962). Hans skrift «What is Life» fra 1946 hadde varig virkning pa den senere molekylrerbiologien. For sine bidrag til oppbyggingen av kvantemekanikken mottok han i 1933 , sammen med P.A.M. Dirac Nobelprisen i fysikk. Schrodinger ble i 1956 utnevnt til den tyske ordenen Pour Ie Merite fUr Wissenschaften und Kunste . Verker: «Gesamtliche Abhandlungen» i 4 bind, 1984. Litteratur: W.T. Scott «E. Schroedinger. An 1960eme.dk: Niels Bohr Page 1 of 3 Danmark Danmark - Niels Bohr hr • !)anmark i t • • • • F~n,-erne Fote~'--QQstartsfase Glimt af 1960erne Kommunalreformen Med Niels Bohrs dod i 1962 ophorte en epoke i dansk ;!tndsliv. Ikke alene var Links • Niels Bohr Institutet • Niels Bohr - Biogragh¥. han en af tidernes mest navnkundige danskere, men selv den dag i dag anses han som vcerende en af verdenshistoriens mest betydningsfulde videnskabsmcend. • No dsoolien • Oversigt • Politjske Udvikling • Tresserne i..lQ~ Ungdommen Niels Bohr blev fodt i Kobenhavn den 7. oktober 1885. Faderen var den internationalt anerkendte fysiolog Christian Bohr. Det gj~rde , at hjemmet ofte besogtes af kulturpersonligheder og forskere fra mange forskellige videnskabsgrene . Dermed havde Niels en opvcekst i et intellektuelt stimulerende miljo . Christian Bohr (1855 - 1911) Vigtig for Niels var ligeledes den to ar yngre bror, Harald. Fysiolog. Far til Niels Bohr. voksenlivet blev lillebroderen en anerkendt matematiker, og gennem hele livet havde han en vcesentlig indflydelse p;!t storebroderens virke. Brodrene begrcensede sig imidlertid ikke til and ens arbejde. Begge spillede de fodbold . S;!tledes var Niels i 1905 m~lmand p;!t AB's f0rstehold. For Harald gik det endda endnu bedre, han kom p;!t landsholdet, og var ved Londons olympiske lege i 1908 med til at bringe en solvmedalje med hjem til Danmark. Elter alsluttet studentereksamen i 1903 p;!tbegyndte Niels Bohr fysikstudiet ved Kobenhavns Universitet. I 1909 blev han mag.scient, hvorefter han straks gik i gang med sin doktordisputats. Denne forsvarede han to ;!tr senere. Harald Bohr (1887 - 1951) Matematiker. Broder til Niels Bohr. Niels Bohrs arbejdsomr.:'lde var den teoretiske fysik , og omgivelserne havde allerede bemcerket, at her var der tale -. om en begavelse ud over det scedvanlige. Atommodellen I 1911 rejste Niels Bohr til England. Der opholdt han sig fmst i Cambridge og slog sig siden ned i Manchester. '-;~ I • "~~~..' ~I . .. r 'j. :.--. '. ,'. . , ~~ .. , . . Under englandsopholdet fandt danskeren frem til en model for atomets opbygning. Denne kom til den videnskabelige Aage Bohr verdens kendskab, efter Bohr i 1913 fik offentliggjort tre alhandlinger i tidsskriftet Philosopical Magazine. Fysiker. Son af Niels Bohr. Modtog i 1975 (1922' -) Nobelprisen i fysik. I begyndelsen blev indholdet i artiklerne modt med skepsis. Bohrs atom model var i strid med hele den klassiske fysiks http://www.1960eme.dkldknielsbohLphp 27,08.2010 1960eme.dk: Niels Bohr Page 2 of 3 dog mer. Men efterhanden, som uafhcengige forskere via eksperimenter kunne bekrcefte modellens holdbarhed, forstummede kritikken. Siden hen har 1913 endda vceret sat som skceringsar for et nyt verdensbilledes f0dsel. Forskerne havde gennem flere ar lidt under den k'iassiske fysiks begrcensninger. Men med Bohrs atom model skete der et kvantespring . Pludselig var videnskaben i stand til at forklare elementer, den hidtil ikke havde kunnet redeg0re for. I de efterf01gende ar udbyggede Bohr atommodellen yderligere. Desuden opstillede han en teori for det periodiske system, der gjorde , at der kunne redeg0res for grundstoffernes fysiske og kemiske egenskaber . Efterhanden n0d den danske atomfysiker stor anseelse bade i og udenfor videnskabelige kredse. Den ultimative Niels Bohr hceder kom i 1922, hvor Niels Bohr i en alder af 37 ar - som den hidtil yngste - tildeltes Nobels fysikpris. Niels Bohr Instituttet I 1916 blev Niels Bohr ansat i et professorat ved K0benhavns Universitet. Arbejdsforholdene var imidlertid kummerlige. Derfor indsamledes penge til opf0relsen af et mere tidssvarende institut. Den nyopforte afdeling blev indviet i 1921. Den fik navnet K0benhavns Universitets Institut for Teoretisk Fysik. I daglig tale blev den imidlertid slet og ret kaldt for Niels Bohr Instituttet, hvilket den da ogsa officielt blev omd0bt til i 1965. Bohr havde altid dr0mt om internationalt samarbejde indenfor videnskaben Med det nye institut blev det muligt at udfore noget sadant i Danmark. Mange udenlandske forskere besogte Kobenhavn , hvor de bade drev selvstcendig forskning og udvekslede synspunkter med Niels Bohr. Flere af dem blev endda siden hen belonnet med Nobelprisen for deres arbejde. I mellemkrigstiden var instituttet lidt af en metropol for den teoretiske fysik . Der blev talt om K0benhavnerskolen. Resultatet af denne skoles forskning resulterede i det 20. arhundredes maske mest banebrydende nyskabelse, kvantemekanikken . Mennesket Niels Bohr I 1912 indgik Niels Bohr cegteskab med Margrethe N0rlund. Sammen fik de seks b0rn - aile drenge. Blandt den store fysikers interesser var kunst , filosofi og litteratur. Sandsynligvis var http://www.1960eme.dkldknielsbohr. php 27.08 .2010 1960eme.dk: Niels Bohr Page 3 of 3 tildragelsen til disse elementer hovedarsagen til, at han var i stand til at hawe sig over den klassiske fysiks dog mer. Oprindelig havde Niels Bohr ikke beskCBftiget sig noget videre med politik. Men efter nazisterne i 1933 overtog magten i Tyskland, CBndrede dette sig. I de efterfolgende ar hjalp han adskillige videnskabsfolk . med forkerte gener - ud af dette andsfordCBrvet land. Efter Danmark blev besat i 1940, valgte Bohr at blive i sit fodeland, da han mente, han kunne gore mest gavn her. Men i september 1943 kom der efterretninger om, at han ville blive arresteret og bragt til Tyskland. Derfor flygtede han til Sverige, hvorfra han rejste over til den anden side af Atlanten. I USA erfarede den danske fysiker, at videnskabsmCBnd var nCBr ved at have udviklet atombomben. Han var klar over, at dette ville fa drastiske konsekvenser. Derfor kCBmpede han fra da af for en verdensorden, der byggede pa abenhed. Afslutningen pa en epoke Kort tid efter befrielsen i 1945 vendte Niels Bohr hjem til Danmark. I de efterfolgende ar arbejde han for en fredelig udnyttelse af atomenergi. Saledes var han en af drivkrCBfterne bag atomforsogsanlCBgget Riso, som blev indviet de 6. juni 1958. Sommeren 1962 blev Niels Bohr syg. Efter en tid fik han det bedre. Men den 18. november var det slut, den dag dode kvantefysikkens fader af et hjertestop. Siden har hans portrCBt prydet frimCBrker og pengesedler. Men den maske storste hCBder tildeltes ham i 1994, hvor grundstof 107 blev opkaldt efter ham med navnet bohrium. Til Top' 1st shell = 2 electrons nd shell = 8 electrons " 3rd shell = 18 electrons http://www.1960eme.dk/dknielsbohr.php 27.08.2010 Quantum Theory: Max Born The Wave Structure of Matter sho ws that Max Born's Probability Waves Interpretation of Quantum Th eory is du e to the incorrect 'particle' conception of Matter. No concealed parame ters can be mtroduced with the help of whiCh the mdetermifllstlc description could be transformed into a deterministic one. Hence if a future theory should be deterministic, It cannot be a modification of the present one but must be essentially different. (Max Born, on Quantum Theory 1949) It is true that many scientists are not philosophically minded and have hitherto much :.'1<ill and irgenuify but little wisdom Born) The question of whether the waves are something 'rea/' or a function to describe and predict phenomena in a convenient way is a matter of taste. I personally /Ike to regard a probability wave, even in 3N-dlmenskmal space, as a real thing, certamly as more than a tool for mathematical calculations. ... Quite generally, how could we rely on probabi/lt; predictions If by thiS notion we do not refer to something real and objectIVe? (Max Born, Dover pub/., 1964, 'Natural PhJlosophy of Cause and Chance " p. 107) Max Born (Quantum Theory) was the first to discove r In 1928 (by ch an ce a nd w ith no t heoretical fo und ati on) th at the squ are of the Schrodi nger wa ve equations (whi ch is actually the energy density of space) cou ld be used to predict the probability of where t he parti cl e wou ld be found. Since it was impossible fo r both t he waves and the particles to be real entities, it became custom ary to rega rd t he waves as unreal probabi lity waves and to mai ntain the belief In the 'real' particle . Unfortunatel y (profoundly ) th is maintained the be lief in t he particle/ wave dual ity , in a new form where the 'quantum ' scala r standing waves had become 'probability waves' for the 'rea l' parti cle . Max Born (1882-1970) Max 80rn was born in Breslau, Germany, on December 11, 1882. He was awarded the Prize of the Philoso phical Fa culty of the University of Gbttingen for his work on the stability of elastic wires and tapes in 1906, and graduated from this university a year later on the basis of this work, earn ing a Ph .D in physics. Born went on to Cambridge briefly to study under Larmor and J.J . Tlwnlso n. He became academic lecturer at Gbttingen in recognition of his work on the relativistic electron and later lectured on relativity in Chicago in 1912, doing some experiments with the Michelson grating spectrograph while there. In 1913, Born married Hedwig Ehrenberg, with whom he went on to have three children . In 1915, he joined the German Armed Forces and, during World War I, worked on the theory of sound ranging in a scientific office of the army. He also studied the theory of crystals and published his first book, Dynamik of Kristallgitter (Dynamics of Crystal Lattices), which summarized a series of investigations he had started at Gbttingen. In 1921, 80rn was ap pointed Professor at Gbttingen and remained there for 12 years, during which time he did a series of studies on the quantum theory. He produced a very precise definition of quantity of heat, the most satisfactory mathematical statement of the first law of thermodynamics. In 1926, after his student Wern er Hei sen berg had formulated the first laws of a new quantum theory, Born collaborated with him to develop the mathematical formulation that would adequately describe it. Later, when Erwin Schrbdinger put forward his quantum mechanical wave equation, Born showed that the solution of the equation has a statistical meaning of physical significance . His interpretation of the wave equation proved to be of fundamental importance in the new theory of quantum mechanics. 80rn also intrOduced the Born approximation, a useful technique for solving problems concerning the scattering of atomic particles . He and J . Robert Opp enl,eimer initiated a widely used simplification of the calculations dealing with electronic structures of molecules. A Jew, Born fled the Nazis in 1933 and became Stokes lecturer at the University of Cambridge, focusing on the field of nonlinear electrodynamics, which he developed in collaboration with Infeld. In 1936, he was appointed Tait Professor of Natural Philosophy in Edinburgh, Scotland, where he worked until his retirement in 1953 , a year before being win ning the Nobe l Prize fo r Phy sics for his statistical formulation of the behavior of subatomic part icles. His stud ies of the wave function led to the replacement of the original quantum theory , which regarded electrons as particles, with an essentially mathematical description representi ng their observed behavior more accurately . He lived at the small German spa town, Bad Pyrmont, until his death on January 5, 1970. Paul Dirac N B tracking the entire world Page 1 of 2 NNDB MAPPER This is a beta version of NNDB I Search; All Names :::J for I Search BIBUOG RAP HT Paul Dirac AKA Paul Adrien Maurice Dirac Born: 8-Aug-1902 Birthplace: Bristol, Gloucestershire, Engl and Died: 20-0ct-1984 Location of death: Tallahassee, FL Cause of death: unspecified Remains: Buried, Roselawn Cemetery, Tallahassec, FL Gender: Male Religion: Atheist Race or Ethnicity: White Sexual orientation: Straight Occupation: Physicist Tin el t e-2f..p~ Paul Dirac Requires Rash 7.. and Javascript. Ada by Coogle SCientology: t o_day Learn about beliefs, humanitarian efforts & more. Watch online videos Nationality: England Executive summary: The Principles oj Quantum Mechanics Related Topics While studying physics at Camhridge, Paul Dirac was asked to read an unpuhlishcd paper by Werncr HeisenbQfg and he was struck by the potentials of the uncertainty principle. He had eleven papers published in scientific journals before earning his doctorate, including a 1925 work that establ ished the I'undamental principles of quantum mechanics and brought together the scemingly disparate concepts of Heisenberg and Erwin S c h rQdil~.[. His 1928 Dirac wave equation predicted the existence of antimatter, but was met with skepticism. as it required the existence of an unknown kind of particle with the same mass and opposite charge to an electron. This particle, the positron, was discovered by physicist CdrLDa.Yi d.A oderso~ in 1932. and Schrbdinger and Dirac shared the next year's Nobel Prize (Anderson received his Nobel laurels in 1936). Dirac also developed the "crmi-Dirac statistics, and conducted research on tbe d-function, fundamental length, and thc theoretical magnetic monopole. He briefly worked undcr icl~JJ..\ihr at Copenhagen, and his students included Freel HoJ'.l.Q . His 1933 paper on Lagrangian quantum mechanics was integral to ~..i& h a.ill..E~yn m a q 's later work . His childhood: was bleak. with a ('ather who would now be deemed psychologically abusive, and an older brother who commiltcLi suicide while Dirac was in graduate school. Dirac spoke Engl ish, French, German and Russian , but not much -- he was famously disinterested in smaJ I talk or sociaL niccties. and heyond his brilliallt scientific lectures he rarcly convcrscd at length on any topic. His wife Magrit was the sistcr of Hungarian Nobel physicist EU" I ' \~"" 1!ne r, ,md her son (Dirac's adopted stepson) was the m::llhematician Gabriel Andrew Dirac (1925-84). Father: Charles Adrien Ladislas Dime (French language teacher, b. 1866, d. 1936) Mother: Florence Hannah Holten Dirac (librarian. b. 1878, m. 1899, d. 1941) Brother: Reginald Charles Felix Dirae (oldcr. d. suicide) Sister: Beatrice Isahelle Marguerite Walla Dirac ("Belty", younger) Wife: Margit Wigner Balasz ("Manei", sister of Eu"cnc Wi"ner. m. Jan-1937, d. 9-Jul-2002) Son: Gabriel Andrew Dirae (mathematician, stepson, b. 1925, d. 1984) Daughter: Judith Dirac Thompson (stepdaughter. b. 1927, d. 1968) Daughter: Mary Dirae Colleraine Tilley (b. 1940, d. 2007) Daughter: Monica Dirac Parker nhel Pri ze for Physics 1933 (with Erwin Sc' hri'idingcr) Rllla l i k dal 1939 Copley Med31 1952 http://www .nndb .comJpeople/314/000072098/ 30.08.2010
© Copyright 2024