Когда фотон встречает электрон. Фейнман. Квантовая электродинамика

Фейнман исследовал уже пройденные пути, но использовал совокупность искусных математических приемов, которые, совмещенные с сильной интуицией ученого, изменяли представления в этой области. Его несколько хаотичный способ работать никогда не следовал канону «аксиома — теорема — доказательство». На самом деле Фейнман предчувствовал результат, а затем проверял его столько раз, сколько это было необходимо, при любых возможных обстоятельствах. Тем не менее он никогда не старался быть оригинальным, скорее его интересовал способ никогда не ошибаться. «Физика всегда меня неотступно преследовала, — объяснял он. — Если идея казалась мне плохой, я это говорил. И если она казалась мне хорошей, я это также говорил».

Одна из самых удивительных способностей Фейнмана заключалась в умении концентрироваться в течение многих часов на одной и той же проблеме, что не могло не волновать его родителей в те времена, когда он был подростком. В тот период Ричард увлекался починкой радиоприемников. Он их разбирал и долго сидел неподвижно, пытаясь понять, в чем причина поломки. Пожалуй, не вызывает удивления возникший среди его соседей слух, что он чинил радио с помощью мысли... Позднее, когда ученый закончил свою докторскую диссертацию, команда Манхэттенского проекта отправила его в Чикаго, где Фейнман решил проблему, на которую они натолкнулись месяц назад. И, надо сказать, самое большое впечатление на коллег произвел не столько его интеллектуальный подвиг, сколько его не соответствующий образу ученого имидж: «Было очевидно, что Фейнман не относится к большинству послевоенной университетской молодежи. Он имел выразительную пластику танцора и манеру очень быстро говорить, которая напоминала нам Бродвей — фразы как у мошенника, ни с чем не сравнимая говорливость и много апломба».

В конце своей жизни Фейнман приобрел широкую известность вне научного сообщества. Произошло это благодаря его работе в 1986 году, за два года до смерти, в комиссии, созданной НАСА для расследования аварии шаттла «Челленджер». Фейнман, будучи тогда больным, решил следовать тому же принципу, который он применял в науке: пользоваться только собственноручно проверенной информацией. Таким образом, вместо того чтобы читать многочисленные страницы отчетов, он принялся опрашивать инженеров и ученых НАСА и ставить эксперименты, казавшиеся ему необходимыми, чтобы обрести полную уверенность в причинах катастрофы. Звездный час для ученого пробил во время одного из публичных заседаний комиссии, в ходе которого он провел маленький эксперимент. Фейнман предположил, что причиной аварии могла быть неисправность кольцеобразных резиновых уплотнителей, используемых для ракетных ускорителей и топливного бака (известных под техническим термином O-ring по причине их характерной формы). Вследствие переохлаждения эти уплотнители потеряли свою эластичность, из-за чего герметичность была нарушена. Горячие газы прожгли корпус правого ускорителя, что привело к разрушению топливного бака и взрыву топлива. На фотографиях, сделанных во время аварии, можно было увидеть пламя, выходящее из зоны, в которой находились уплотнители. Так, перед всеми журналистами и телевизионными камерами Фейнман сжал пассатижами небольшое резиновое кольцо, а затем оставил его на несколько секунд в стеклянном стакане со льдом, чтобы наглядно объяснить свою теорию: из-за низкой температуры ночью перед стартом уплотнители потеряли упругость. В конце своего выступления Фейнман не был уверен в том, что убедил присутствующих, но он недооценил проницательность журналистов. В эту ночь все телеканалы распространили новость: причина аварии очевидна. Фейнман стал героем для всех американцев.

После смерти физика многие отдавали ему должное и выражали свое восхищение им. Но, наверное, лучше всех о нем сказал Джулиан Швингер, крупный послевоенный ученый, с которым Фейнман разделил Нобелевскую премию и который был его главным соперником: «Честный человек с прекрасной интуицией, самая выдающаяся личность нашей эпохи и лучший пример того, чего может добиться тот, кто осмелится следовать за многообразием барабанных ритмов».

1918 11 мая в Фар-Рокуэй, Нью-Йорк, родился Ричард Ф. Фейнман.

1939 Фейнман выигрывает математический конкурс William Lowell Putnam. Получает диплом МТИ.

1941 Брак с Арлин Гринбаум, больной туберкулезом.

1942 Получение предложения работать над Манхэттенским проектом. Докторская диссертация «Принцип наименьшего действия в квантовой механике».

1945 Смерть Арлин. Взрыв первой атомной бомбы и окончание войны. Поступление в Корнелльский университет в качестве преподавателя.

1948 Участие в конференции в Поконо по теме квантовой электродинамики (КЭД). Публикация диаграмм Фейнмана в статье Фримена Дайсона «Теории излучения Томонаги, Швингера и Фейнмана».

1949 Публикация работы «Пространственно-временной подход к нерелятивистской квантовой механике», в которой он применяет свои диаграммы для фундаментальных взаимодействий между двумя электронами. Успешная презентация своих идей во время третьей конференции по теме КЭД в Oldstone-on-the-Hudson.

1953 Объясняет сверхтекучесть гелия.

1955 Читает свою знаменитую лекцию «О значении науки» в американской Национальной академии наук (НАН).

1958 Вместе с Марри Гелл-Маном публикует свое объяснение слабого взаимодействия — статью «Теория взаимодействия Ферми» в Physical Review.

1960 Выступает с лекцией, посвященной нанотехнологиям, во время ежегодной встречи Американского физического общества.

1961 Исследования в области биохимии, в частности бактериофага T4D.

1961 Издание лекций по физике, которые

1963 делают Фейнмана знаменитым: «Фейнмановские лекции по физике».

1965 Фейнман становится лауреатом Нобелевской премии по физике наряду с Джулианом Швингером и Синъитиро Томонагой.

1985 Публикует книгу «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!» — сборник анекдотов о своей жизни.

1986 Участвует в комиссии по установлению причины аварии космического корабля «Челленджер».

1988 15 февраля — смерть Ричарда Ф. Фейнмана в Лос-Анджелесе, Калифорния, в возрасте 69 лет.

Глава 1

Новый квантовый мир

Попытки понять строение материи имеют долгую историю, которая восходит к античной Греции и Демокриту. Тем не менее только в конце XIX века стало ясно, что есть мир атомов. В 1890 году зародилась революционная концепция, которая достигла пика своего развития в 1930-х: квантовая теория.

Одиннадцатое мая 1918 года. Начало политической полемики: через несколько дней Вудро Вильсон, президент Соединенных Штатов Америки, подпишет закон «О подстрекательстве к мятежу» — «самый строгий закон против свободы слова в американской истории», по словам Джеффри Р. Стоуна, историка, специализирующегося в области американского гражданского права. Этот текст расширяет закон о шпионаже от 1917 года, квалифицируя как правонарушения любое мнение или любую речь, произнесенные на публике с использованием, как напишут в New York Times, «оскорбительной, грубой, нецензурной лексики по отношению к правительству Соединенных Штатов Америки, Конституции, флагу или армии». В целом данный закон был направлен на подавление любого антипатриотического выступления во время войны, которая, к слову сказать, уже подходила к концу. Но в тот день около миллиона амери-. канских солдат еще находились на Западном фронте, и половина из них была в арьергарде. Большая часть из этих солдат прибыла всего лишь несколько месяцев назад на окровавленную европейскую землю. В то время генерал Эрих Людендорф начал на Западном фронте генеральное наступление. Он понимал, что необходимо уничтожить французскую и британскую армии, чтобы помешать американцам закрепиться на боевых позициях. К тому же, прорвав фронт, Германия смогла бы подписать выгодное для себя перемирие. В таких условиях, несмотря на то что закон Вильсона стал ошеломляющим ударом для свободы слова, американские газеты едва ли не единогласно его приветствовали.