Когда фотон встречает электрон. Фейнман. Квантовая электродинамика

Коллектив авторов

«Что происходит между тобой и твоей семьей? Что тебя отдалило? Мое сердце тоскует по тебе. [...] Это, наверное, моя вина. [...] Ты нужен мне. Я люблю тебя. Я никогда не опущу руки. Даже сама смерть не может разбить то, что нас соединяет. [...] Мой дорогой, о мой дорогой, что еще а могу сказать тебе? Я тебя обожаю и буду обожать всегда».

Джулиан Швингер

Родившийся в Нью-Йорке, Джулиан Швингер (1918-1994) рано увлекся наукой. Но, в отличие от Фейнмана, он знал, где раздобыть учебники по математике и физике: у букинистов, между 4-й и 5-й Авеню. В возрасте 14 лет Джулиан поступает в Городской колледж Нью-Йорка, где его наставником становится первооткрыватель ядерного магнитного резонанса Исидор Айзек Раби. Последний никогда не упускал

случая рассказать о том, как он познакомился со Швингером: однажды Раби зашел в свой кабинет и увидел там молодого человека, который, вскочив, начал излагать идею, пришедшую ему в голову, о парадоксе Эйнштейна — Подольского — Розена в квантовой механике. Швингер редко посещает занятия и проводит все свое время, обычно по ночам, за изучением квантовой физики; поэтому нет ничего удивительного в том, что совет университета оказывается недоволен его поведением. Исидор Раби помогает своему ученику отправить его документы в Колумбийский университет. После того как перевод совершен, любимым развлечением Раби станут звонки профессорам Швингера с целью заставить их преодолеть свой страх и завалить его на экзаменах: «Кто ты? Человек или мышь? Поставь ему F (в англо-саксонских университетах F является самой низкой оценкой. — Ред.)», — скажет он однажды профессору химии. Он знает, что такая оценка будет терзать того больше, чем Швингера.

Всегда впереди

В 1936 году, в возрасте 18 лет, Швингер уже прекрасно знаком с новой физикой, которую Фейнману еще только предстоит открыть для себя. Этот молодой, крайне застенчивый человек проводит многие часы в библиотеке, скрупулезно разбирая статьи Поля Дирака в журнале Proceedings of the Royal Society of London. В этом году он пишет свою первую работу по физике: «О взаимодействии нескольких электронов». Его докторская диссертация готова еще до получения диплома, и он сотрудничает с элитой физики той эпохи: Ферми, Тейлором, Бете. В это время Фейнман учится на первом курсе в МТИ. В тот момент, когда Фейнман принимает решение отложить свою диссертацию, Швингер напрямую сотрудничает с Оппенгеймером в Беркли. Во время войны он предпочитает радиационную лабораторию в МТИ Лос-Аламосу и работает, в том числе, над улучшением радара — изобретением, которое англичане уступили американцам. На своих лекциях и семинарах он всегда говорит монотонным голосом, чтобы заставить публику размышлять.

Фейнман провел Рождество 1945 года у родителей. Душевная рана начинала заживать. Между прочим, он снова решил взяться за теоретическую работу, которую оставил неоконченной, когда покидал Принстон. Однако многочисленные попытки заняться ей не увенчались успехом. Фейнман был интеллектуально «вне игры» и изо всех сил пытался сосредоточиться. Его мужество терялось в какой-то непроходимой темноте, из которой он не мог или не хотел выбраться. Весной у него появилось ощущение, что его профессиональная жизнь закончилась. В Лос-Аламосе Фейнман сталкивался со значительными математическими трудностями, но его работа основывалась на своде хорошо известных физических законов, там он был далек от исследования неведомого. Он снова начал решать проблемы, которые возникли в процессе написания его диссертации, но они касались фундаментальных вопросов, требующих напряженной работы мысли, и ему казалось, что он не сможет справиться с ними. Фейнман считал себя неспособным конкурировать с теми, кто не бросил свои исследования, как это сделал он, и кто был на три года впереди него. Среди его соперников был американский физик, его ровесник, молчаливый мужчина, который любил носить дорогую одежду и водить кадиллак: Джулиан Швингер.

Когда Фейнман приехал в Корнелл, им обоим было по 29 лет, но тогда как Фейнман был занят преподаванием одной из ординарных дисциплин (математические методы в физике), Швингер сразу стал профессором Гарварда, самым молодым из когда-либо преподававших в этом университете. Его лекции по ядерной физике пользовались популярностью в среде его коллег не только из Гарварда, но и из соседнего МТИ.

Падение и подъем

Жизнь нанесла Фейнману новый удар 8 октября 1946 года. Прошло около полутора лет после смерти его жены, и у его отца, Мелвилла, случился сердечный приступ. Однажды ночью, девять дней спустя, находясь в глубокой депрессии, Фейнман схватил ручку и лист бумаги и написал единственному человеку, который был в состоянии ему помочь, своей умершей жене:

«Я люблю тебя, моя дорогая.

Знаю, как тебе

нравится это слышать, но я пишу не только затем, чтобы порадовать тебя. Я пишу потому, что и сам таким образом получаю утешение. [...] Мне сложно понять, что означает любить тебя, после того как ты умерла, но я до сих пор хочу утешать тебя и заботиться о тебе; хочу, чтобы ты любила меня и заботилась обо мне. Я хочу иметь возможность обсудить с тобой свои проблемы, планировать с тобой всякие мелочи. [...] Когда ты заболела, ты переживала, что не сможешь подарить мне то, о чем мечтала и что казалось тебе необходимым для меня. Не нужно было переживать. Как я тебе тогда объяснил, этого не требовалось, так как я очень тебя любил. И я до сих пор уверен: пусть ты больше ничего не сможешь мне дать, но я тебя обожаю и из-за своих чувств к тебе не смогу полюбить кого-то другого, и я не желаю перемен. Пусть ты ушла, но все равно ты гораздо важнее, чем любая другая живая женщина. Я знаю, ты подумаешь, что я сошел с ума. Ты хочешь, чтобы я был счастлив, и не желаешь быть препятствием на моем пути. Держу пари, тебя удивило бы, что у меня не было никого (кроме тебя, мое сокровище), даже мимолетного увлечения, в течение двух лет. [...] Я не понимаю, почему так. Я встречал много очень милых женщин, и у меня нет цели остаться одному, но после двух-трех встреч становилось ясно: они для меня — пустое место.

Для меня остаешься только ты. Ты — реальна.

Моя дорогая жена, я тебя обожаю.

Я люблю свою жену. Моя жена умерла.

Ричи.

P.S.: прости меня, если я не отправлю это письмо, ведь я не знаю твой новый адрес».

Подавленный Фейнман выглядит чуть счастливей, чем кто-либо другой, полный энтузиазма.

Ханс Бете о Фейнмане, переживавшем смерть своей жены

Письмо, найденное впоследствии значительно истрепанным (Фейнман часто его перечитывал), скользнуло в конверт, а конверт — в ящик стола. Никто ничего не знал о нем до смерти физика. Оно никогда не было темой анекдотов, которые сопровождали Фейнмана всю его жизнь.

Фейнман чувствовал себя одиноким. Он проводил часть времени в библиотеке, читая «Книгу тысячи и одной ночи», и вел себя так, словно снова вернулся в свою юность: ел в студенческом кафе, участвовал в праздниках и вечеринках. Ничего удивительного в том, что девушки, которых Фейнман приглашал танцевать, смотрели на него с подозрением, когда он объяснял им, что был физиком и что недавно создал атомную бомбу... Тем не менее перед тем как покинуть Лос-Аламос, он стал походить на настоящего Казанову, всегда находясь в многочисленном обществе молодых красивых женщин.

Фейнману, который переживал худший период своей жизни, было особо нечего сказать в профессиональном плане, он потерял интерес к физике. Поэтому, когда он почти одновременно получил приглашения из университета Принстона и Института перспективных исследований, то сказал себе: «Они совсем с ума сошли». Ученый не понимал, почему он оказался востребованным, он даже не видел причины, по которой Корнелл принял его на работу. Уилсон посоветовал ему не волноваться, считая, что в данном случае рискует университет, а не Фейнман. «Если профессора должным образом проводят лекции, они выполняют свои обязательства»,— добавил он. Никто не отдавал себе отчет в том, насколько Фейнману было плохо.

И тем не менее настало время перемен. Однажды, когда он ел в студенческом кафе, он увидел, как летит тарелка:

«Когда тарелка летела и вращалась, я заметил на ней эмблему Корнелла. Тарелка вращалась и раскачивалась, и было заметно, что эмблема поворачивается быстрей, чем качается. Мне было скучно, и тогда я начал делать расчет, каким было бы движение тарелки при вращении».

Его интуиция подсказывала ему, что два движения должны быть связаны, и он начал играть с уравнениями. Он использовал лагранжев формализм, с которым был так хорошо знаком, и получил отношение 2 к 1 между скоростью вращения и качания. Так как ученый хотел решить задачу в рамках ньютоновской механики, определив все действующие силы и составив уравнение движения, он принялся за работу. Окончив работу, он показал свои результаты Бете, который заявил: «Все это очень хорошо, Дик. Но зачем это нужно?» На что Фейнман ответил: «Низачем. Я сделал это, исключительно чтобы развлечься».

Он снова загорелся страстью к физике:

«И я продолжал разрабатывать уравнения покачиваний. Затем я подумал о том, как орбиты электронов начинают двигаться в общей теории относительности. Затем уравнение Дирака в электродинамике. И уже потом — квантовая электродинамика. И, еще не осознав этого (понимание пришло очень быстро), я «играл» — в действительности работал — с той самой старой задачей, которую я так любил и которую забросил, когда уехал в Лос-Аламос».