Когда фотон встречает электрон. Фейнман. Квантовая электродинамика

Ричард Фейнман считается не только одним из самых значительных физиков XX века, но и одной из самых завораживающих и уникальных фигур современной науки. Этот ученый внес огромный вклад в изучение квантовой электродинамики - основной области физики, исследующей взаимодействие излучения с веществом, а также электромагнитные взаимодействия заряженных частиц. Кроме того, он широко известен как преподаватель и популяризатор науки. Яркая личность Фейнмана и его сокрушительные суждения вызывали как восхищение, так и враждебность, но несомненно одно: современная физика не была бы такой, какой она является сегодня, без участия этого удивительного человека.

Прим. OCR: Врезки текста выделены жирным шрифтом. Символ "корень квадратный" заменен в тексте SQRT().

Miguel Angel Sabadell

Введение

Глава 1

Загадки и революции

Опыт с двумя щелями

Мир, увиденный в МТИ

 Спасатель и купальщик

Революция в действии

Глава 2

Первые шаги к атомной бомбе

Неоконченное путешествие

Поле, заполняющее пространство

Проблемы электрона

Диссертация и жена

Принцип наименьшего квантового действия

В любви и на войне

Новое солнце в небе

Глава 3

Падение и подъем

К бесконечности и дальше

Конференция на острове Шелтер

Перенормировка

Назад в будущее

Мир глазами Фейнмана

От непонимания до успеха

Глава 4

Девушка из Копакабаны

Нулевая вязкость

Квантовая гидродинамика

Ротоны и турбулентные потоки

Две жидкости в одной

Глава 5

Странность

Влево или вправо?

Симметрии

Электрон, движущийся влево

Слабая теория

Внутрь протона

Глава 6

Учитель для учителей

Нобелевская премия

Точное предсказание

Что есть наука?

Список рекомендуемой литературы

Указатель

Miguel Angel Sabadell

Наука. Величайшие теории: выпуск 6: Когда фотон встречает электрон. Фейнман. Квантовая электродинамика.

Пер. с франц. — М.: Де Агостини, 2015. — 176 с.

ISSN 2409-0069

© Miguel Angel Sabadell, 2012 (текст)

© RBA Collecionables S.A., 2013

© ООО «Де Агостини», 2014-2015

Еженедельное издание

Введение

Вот несколько фактов из моей жизни: я родился в 1918 году в маленьком городке под названием Фар-Рокуэй, недалеко от Нью-Йорка, рядом с океаном. Я прожил там 17 лет до 1935 года. Четыре года я проучился в Массачусетском технологическом институте (МТИ), после чего, в середине 1939 года, я поступил в Принстонский университет. В период моей учебы в Принстоне я начал работать над Манхэттенским проектом, а затем, в апреле 1943 года, переехал в Лос-Аламос. Там я жил примерно до октября или ноября 1945 года, пока не получил приглашение от Корнелльского университета. Я женился на Арлин в 1941 году. Она умерла от туберкулеза в 1945 году, в тот момент я находился в Лос-Аламосе. Я пробыл в Корнелле до 1951 года. В 1950 году я отправился в Бразилию и оставался там около шести месяцев. Наконец, я был принят в Калифорнийский технологический институт (Калтех), в котором работаю до сих пор. Две недели в конце 1951 года я провел в Японии, а через несколько лет сочетался браком с Мэри Лу. В настоящее время я женат на Гвинет, она англичанка, и у нас двое детей, Карл и Мишель.

Именно в такой лаконичной манере Ричард Филлипс Фейнман (его еще называют Дик Фейнман) рассказал свою историю в 1985 году при публикации своей книги «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!», где были собраны анекдоты из жизни ученого. Данное произведение 14 недель оставалось на пике славы, находясь в списке бестселлеров New York Times; сейчас оно значится в перечне уникальных научных книг, которые продолжают переиздавать. Так же, как и другая автобиография Фейнмана под названием «Какое тебе дело до того, что думают другие?», эта книга раскрывает характер одинокого человека, владеющего незаурядной интуицией в области физики. Свидетельством признания его исключительных способностей стало и то, что его интервью 1979 года журналу Omni было озаглавлено как «Самый умный человек в мире». Молва утверждает, что когда мать Фейнмана прочитала это название, она не смогла сдержаться и воскликнула: «Наш Ричард? Самый умный человек в мире? В хорошенькое же положение мы попали!»

В декабре 1999 года журнал Physics World направил анкету 250 физикам, где их просили, между прочим, указать пять человек, внесших, по их мнению, важнейший вклад в физическую науку: в результате Фейнман занял седьмое место после Эйнштейна, Ньютона, Максвелла, Бора, Гейзенберга и Галилея. Многие современные физики были поражены, увидев, что их коллега был поставлен на один пьедестал с Эйнштейном. Одним из самых ошеломленных ученых оказался и Марри Гелл- Ман, который тоже являлся лауреатом Нобелевской премии по физике. Давний коллега Фейнмана пришел в физику, чтобы навести порядок в субатомном «зверинце», создав свою теорию о кварках, этих маленьких «осколках», из которых состоят протоны, нейтроны и ряд других частиц. И в течение многих лет одной из любимых тем для разговора в мире физики был вопрос: «Кто умнее? Марри или Дик?»

Достаточно окинуть взглядом библиотеку Калифорнийского технологического института в Пасадене, знаменитого Калтеха, в котором Фейнман проработал до самой смерти, чтобы понять значимость его роли в науке. На стеллажах можно увидеть образцы его незаурядных достижений. Это сочинения человека, которого расценивают как великого физика второй половины XX века. Там также находятся три биографии ученого, два тома его автобиографических воспоминаний, коллекция рисунков, сделанных его рукой, и свидетельства его участия в спектаклях, в которых он играл на бонго, — сложно остановить свой выбор на чем-то одном. С момента смерти физика в 1988 году его дело, которое можно назвать «индустрией Фейнмана», отнюдь не ушло в прошлое. Недавние произведения, такие как «Шесть лекций попроще и шесть посложнее», «Лекция, потерянная Фейнманом» или «Курс физики Фейнмана», сборник задач по элементарной физике в трех томах, который мэтр издал в начале 1960 года (и который был переиздан и дополнен в 2005 году), продолжают демонстрировать, насколько незаурядным ученым был их автор.

Очарованность многих поколений физиков этой личностью отчасти объясняется магнетизмом, неотразимым шармом, которым обладал Фейнман и который не переставал покорять как мужчин, так и женщин, даже после смерти ученого. Выражения признательности, изданные после его кончины, изобилуют такими определениями, как «самый оригинальный физик-теоретик нашей эпохи», «исключительно честный по отношению к самому себе и другим», «он не любил ни церемоний, ни роскоши», «в высшей степени неформальный»... Все это делает несомненным то, что Фейнман являлся физиком-ниспровергателем традиций, самым блестящим и влиятельным во второй половине XX века. Он был одним из тех, кто работал над квантовой теорией, он также изобрел диаграммы, которые сегодня носят его имя. Эксцентричный и веселый, наделенный неутолимым любопытством, он, кроме того, являлся блестящим рассказчиком, особенно когда речь шла о его собственной жизни. Способность Фейнмана видеть мир атомов, позволившая ему заново изобрести квантовую теорию, стала одной из фундаментальных в физике.

Многое было написано о Фейнмане, и его имя сопровождалось широкой гаммой прилагательных, от «эгоцентричный» до «милый». Во время его преподавательской деятельности, когда Фейнман входил в кафетерий Калтеха, все, включая его коллег, замолкали на мгновение, так как хотели услышать, что он говорил. Молодые физики имитировали его манеру писать и его манеру «набрасывать» уравнения на доске. Однажды даже случился шутливый спор о том, человек ли он вообще...