Biografi dan Karya Pemikiran Paul Dirac, Ahli Fisika Inggris yang Fenomenal (Bagian 1)

Naviri Magazine - Pada 8 Agustus 1902, lahir seorang anak yang diberi nama Paul Andrien Maurice Dirac, di Bristol Inggris. Di kemudian hari, anak yang dikenal sebagai Paul Dirac ini menjadi fisikawan besar Inggris yang dapat disejajarkan dengan Newton, Thomson, dan Maxwell.

Melalui teori kuantum yang menjelaskan tentang elektron, Dirac menjelma fisikawan ternama di dunia, dan namanya diabadikan bagi persamaan relativistik yang dikembangkannya, yaitu persamaan Dirac.

Dirac kecil tumbuh dan besar di Bristol. Ayahnya berasal dari Swiss, bernama Charles, lahir di kota Monthey dekat Geneva pada tahun 1866, dan kemudian pindah ke Bristol, Inggris, untuk menjadi guru bahasa Prancis di Akademi Teknik Merchant Venturers.

Ibunya, bernama Florence Holten, lahir di Liskeard pada tahun 1878, dan menjadi pustakawan di kota Bristol. Ayah dan Ibu Dirac menikah di Bristol pada 1899, dan memiliki tiga anak; dua laki-laki dan seorang perempuan.

Setelah menyelesaikan pendidikan SMA dan sekolah teknik, Paul Dirac melanjutkan studi di jurusan teknik elektro Universitas Bristol, pada tahun 1918. Pilihannya ini diambil berdasarkan anjuran ayahnya, yang menginginkan Paul mendapatkan pekerjaan yang baik.

Dirac menyelesaikan kuliahnya dengan baik, tetapi tidak mendapatkan pekerjaan yang cocok paska berkecamuknya perang dunia pada saat itu. Keinginannya adalah pergi ke Universitas Cambridge untuk memperdalam matematika dan fisika.

Dia diterima di akademi St John Cambridge pada tahun 1921, tetapi hanya ditawari beasiswa yang tidak memadai untuk menyelesaikan kuliahnya. Untungnya, dia sanggup mengambil kuliah matematika terapan di Universitas Bristol selama dua tahun, tanpa harus membayar uang kuliah dan tetap dapat tinggal di rumah.

Setelah itu, pada tahun 1923, dia berhasil mendapatkan beasiswa penuh di akademi St John, dan dana penelitian dari Departemen perindustrian dan sains. Tetapi dana ini pun belum bisa menutupi biaya yang diperlukan untuk kuliah di Cambridge.

Pada akhirnya, Paul Dirac berhasil mewujudkan keinginannya kuliah di Akademi St John karena adanya permintaan dari pihak universitas. Di Cambridge, Paul Dirac mengerjakan semua pekerjaan sepanjang hidupnya, sejak kuliah paska sarjananya pada tahun 1923, sampai pensiun sebagai profesor (lucasian professor) pada tahun 1969.

Pada 20 Oktober 1984, Paul Dirac meninggal dunia pada usia 84 tahun, sebagai peraih hadiah Nobel fisika tahun 1933, dan anggota British Order of Merit tahun 1973. Paul Dirac merupakan fisikawan teoritis Inggris terbesar di abad ke-20.

Pada tahun 1995, perayaan besar diselenggarakan di London untuk mengenang hasil karyanya dalam fisika. Sebuah monumen dibuat di Westminster Abbey, untuk mengabadikan nama dan hasil karyanya, dan di sana dia bergabung bersama sejumlah monumen sama yang dibuat untuk Newton, Maxwell, Thomson, Green, dan fisikawan-fisikawan besar lainnya.

Pada monumen itu disertakan pula Persamaan Dirac dalam bentuk relativistik yang kompak. Sebenarnya, persamaan ini bukan persamaan yang digunakan Dirac pada saat itu, tetapi kemudian persamaan ini digunakan oleh mahasiswanya.

Dirac mengukuhkan teori mekanika kuantum dalam bentuk yang paling umum, dan mengembangkan persamaan relativistik untuk elektron, yang sekarang dinamakan menggunakan namanya, yaitu persamaan Dirac. Persamaan ini juga mengharuskan adanya keberadaan pasangan antipartikel untuk setiap partikel, misalnya positron sebagai antipartikel dari elektron.

Dia adalah orang pertama yang mengembangkan teori medan kuantum, yang menjadi landasan bagi pengembangan seluruh teori tentang partikel subatom atau partikel elementer. Pekerjaan ini memberi dasar bagi pemahaman kita tentang gaya-gaya alamiah.

Dia mengajukan dan menyelidiki konsep kutub magnet tunggal (magnetic monopole), sebuah obyek yang masih belum dapat dibuktikan keberadaannya, sebagai cara untuk memasukkan simetri yang lebih besar ke dalam persamaan medan elektromagnetik Maxwell.

Paul Dirac melakukan kuantisasi medan gravitasi, dan membangun teori medan kuantum umum dengan konstrain dinamis, yang memberi landasan bagi terbentuknya Teori Gauge dan Teori Superstring, sebagai kandidat Teory Of Everything, yang berkembang sekarang.

Teori-teorinya masih berpengaruh dan penting dalam perkembangan fisika hingga saat ini, dan persamaan serta konsep yang dikemukakannya menjadi bahan diskusi di kuliah-kuliah fisika teori di seluruh dunia.

Langkah awal menuju teori kuantum dimulai Dirac pada akhir September 1925. Saat itu, R H Fowler, pembimbing risetnya, menerima salinan makalah dari Werner Heisenberg, berisi penjelasan dan pembuktian teori kuantum lama Bohr dan Sommerfeld, yang masih mengacu pada prinsip korespondensi Bohr tetapi berubah persamaannya sehingga teori ini mencakup secara langsung kuantitas observabel.

Fowler mengirimkan makalah Heisenberg kepada Dirac, yang sedang berlibur di Bristol, dan menyuruhnya untuk mempelajari makalah itu secara teliti. Perhatian Dirac langsung tertuju pada hubungan matematis yang aneh, pada saat itu, yang dikemukakan oleh Heisenberg.

Beberapa pekan kemudian, setelah kembali ke Cambridge, Dirac tersadar bahwa bentuk matematika tersebut mempunyai bentuk yang sama dengan kurung poisson (poisson Bracket) yang terdapat dalam fisika klasik dalam pembahasan tentang dinamika klasik dari gerak partikel.

Didasarkan pada pemikiran ini, dengan cepat dia merumuskan ulang teori kuantum yang didasarkan pada variabel dinamis non-komut (non-comuting dinamical variables). Cara ini membawanya pada formulasi mekanika kuantum yang lebih umum, dibandingkan dengan yang telah dirumuskan oleh fisikawan yang lain.

Pekerjaan ini merupakan pencapaian terbaik yang dilakukan oleh Dirac, yang menempatkannya lebih tinggi dari fisikawan lain, yang pada saat itu sama-sama mengembangkan teori kuantum. Sebagai fisikawan muda yang baru berusia 25 tahun, dia cepat diterima oleh komunitas fisikawan teoritis pada masa itu.

Baca lanjutannya: Biografi dan Karya Pemikiran Paul Dirac, Ahli Fisika Inggris yang Fenomenal (Bagian 2)