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

• Название: Наука. Величайшие теории: выпуск 6: Когда фотон встречает электрон. Фейнман. Квантовая электродинамика
• Автор: Мигуэль Сабадел
• Издательство: Де Агостини
• Жанр: Научпоп
• Год: 2013
• ISBN: 2409-0069

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().

---

Курс Фейнмана стал настоящим событием. Даже профессора и дипломированные студенты посещали его в поисках нового и мотивирующего подхода к «вечной» физике, начиная с основных принципов, что было характерно для метода работы Фейнмана. Оглядываясь назад, можно сказать, что эти занятия не очень подходили для студентов первого курса, скорее они предназначались для тех, кто уже владел некоторыми знаниями. Мэтью Сэндс, участвовавший в сборе и публикации данных лекций в виде книги, написал в прологе: «Это был подарок со стороны того, кто стал замечательным учителем для учителей».

Фейнман не являлся типичным преподавателем. Каждый день он встречал студентов с улыбкой, готовый предложить им абсолютно разную манеру изучения физики: не важно, шла ли речь о классической или квантовой механике, об электромагнетизме, о термодинамике или гидромеханике... Его лекции всегда были настоящим спектаклем, «руководством для озадаченных», как ему нравилось их называть, и он не хотел, чтобы пробелы в знаниях у студентов влияли на их понимание предмета.

Он никогда не заканчивал свое выступление словами «мы вернемся к этому завтра». Он устраивал нечто похожее на театральную пьесу, с прологом, развитием и эпилогом. В любом случае, это было слишком для студентов, только недавно поступивших в институт. Понемногу они покидали аудиторию, которая тут же заполнялась профессорами и дипломированными студентами, желающими изучать физику с помощью свежего, стимулирующего работу мысли способа. Лекции Фейнмана были записаны, расшифрованы и изданы в трех томах. В отличие от большинства учебников, «Фейнмановские лекции по физике» переиздаются до сих пор, и огромное количество студентов покупают их и начинают читать: это уже становится частью определенного ритуала, открывающего карьеру физика.

Нобелевская премия

Факс от Вестерн Юнион, полученный 21 октября 1965 года в девять часов утра, уведомлял о внесении в список научного пантеона Фейнмана, Швингера и Томонаги: они получили Нобелевскую премию по физике за «их фундаментальную работу в квантовой электродинамике со значительными результатами для физики элементарных частиц». Опыт предыдущих нобелевских лауреатов говорил о том, что ученым следовало готовиться к глобальным переменам в их жизни. Такая перспектива совсем не нравилась Фейнману, который испытывал отвращение ко всему гламурному и пафосному. Он считал, что Нобелевский комитет должен был сначала наедине проинформировать будущих лауреатов, чтобы дать им возможность втихомолку отказаться от премии, не делая из этого события. Фейнман утверждал, что был не единственным, кто придерживался такого мнения: его кумир, Поль Дирак, разделял его точку зрения.

Нобелевская премия никак не изменила его личность: он продолжал интересоваться всеми аспектами физики и вел привычный образ жизни. Фейнман настолько не ценил полагающиеся ему почести и значительные посты, что поспорил на десять долларов с Виктором Вайскопфом, бывшим в то время директором ЦЕРНа, что в отличие от всех знаменитых ученых, он не будет занимать никакой руководящей должности ни в каком институте в течение следующих десяти лет. Не стоит и говорить о том, что Фейнман выиграл это пари.

Именно Фейнману мы обязаны великими открытиями, а я был словно пресс-секретарь при нем. И я был хорошо вознагражден за свою работу, потому что занял потрясающую должность в Институте [перспективных исследований в Принстоне], самую важную в моей жизни.

Мне не на что жаловаться.

Заявление Фримена Дайсона после того, как стало известно, что он не был включен в список нобелевских лауреатов 1965 года

Вручение Нобелевской пермии создателям КЭД не обошлось без небольшого скандала. Завещание Альфреда Нобеля уточняет, что премия может быть поделена максимум между тремя лауреатами. Таким образом, Фримен Дайсон оказался жертвой данного ограничительного условия. Некоторые усмотрели в этом глубокую несправедливость: Дайсон стал первым, кто опубликовал статьи, привлекшие внимание к формализму Фейнмана. Выступая в роли первопроходца, он помог всему миру понять КЭД. Тем не менее, если Дайсон и был раздосадован своим исключением из списка лауреатов Нобелевской премии, он никогда этого не показывал. Также можно добавить, что, по некоторым предположениям, имя Дайсона не вошло в список из-за того, что его вклад был принципиально математическим, а члены Нобелевского комитета математику не жалуют.

Любопытно, что в 1950-х годах Фейнман стал членом престижной Национальной академии наук (НАН). Он был избран тайным голосованием действующих академиков. Подобный статус рассматривался как один из самых почетных, который только мог получить американский ученый. Когда Фейнман получил Нобелевскую премию, он в течение пяти лет пытался покинуть НАН, так как, по его мнению, главной задачей академии было определить, кто достоин в нее войти, а кто — нет. «Мне психологически очень неприятно, что я должен судить «заслуги» других ученых». Мучаясь этой мыслью, он перестал упоминать членство в НАН среди своих отличий. Но такой долгожданный выход из Академии все не наступал: Фейнман должен был терпеть еще пять лет, пока его исключение не подтвердили официально. Он также отказался от почетных званий (таких как почетный доктор наук), присвоенных университетами Чикаго и Колумбия, и отклонил множество других предложений с резкостью, которая удивила даже его секретаря, Хелен Трак, ответственную за прием посетителей. Фейнман находил утомительным то, что простое решение покинуть Академию заставляет его «кормить» всю прессу. Когда он захотел аннулировать свою подписку на журнал Physics Today, то получил длинное письмо от редактора, просившего его детально обосновать мотивы своего поступка. Ответ Фейнмана был следующим:

«Уважаемый Господин,

Я — не другие «физики»; я это я. Я не читаю ваш журнал и даже не знаю, что в нем публикуют. Возможно, он и хорош, я не знаю. Просто перестаньте мне его отправлять. Прошу вас вычеркнуть мое имя из перечня подписчиков. Мне нечего сказать о том, нужен он физиками или нет, желают они его читать или не желают... Я не собираюсь заставлять вас сомневаться в своем журнале и не предлагаю его больше не публиковать. Я только прошу вас больше мне его не присылать. Надеюсь, это возможно?»

Его самоизоляция от академической политики была практически абсолютной. Только в редких случаях Фейнман принимал участие в решениях департамента о приеме на работу профессоров или о политике оплаты труда. Многие его коллеги усматривали в этом эгоизм. Он сам называл себя «активно безответственным».

Точное предсказание

В декабре 1959 года Фейнман прочитал лекцию по случаю ежегодной встречи Американского физического общества, которая в том году проходила в Калтехе. Как всегда, он всех удивил, предлагая анализ множества новых возможностей, связанных с физикой элементарных частиц. Фейнман начал свое выступление такими словами:

«Я хотел бы вам рассказать об одной области, в которой до сегодняшнего дня сделано было очень мало, но в которой можно, в принципе, достичь больших результатов. Еще важнее то, что эта область могла бы иметь широкий диапазон практического применения. Вопрос, который я хотел бы рассмотреть, касается обработки и контроля объектов очень маленьких размеров».

Компьютер будущего

Будущее информационных технологий связано с созданием квантового компьютера; некоторые из идей, относящихся к его разработке и эксплуатации, уже находят практические применения в настоящее время. Передача информации по квантовым каналам позволяет установить абсолютно надежную систему сообщения. Между 1982 и 1984 годами Чарльз Беннет и Жилль Брассард разработали первую систему квантовой криптографии в мире, ВВ84, сегодня вышедшую из употребления. Квантовая криптография гарантирует безопасность сообщения до такой степени, что перехват информации иностранным агентом в системе не только фиксируется между передатчиками, но «шпион», наряду с этим, не может расшифровать сообщение. На практике уже была осуществлена передача информации с помощью квантового канала через оптическое волокно на дистанцию нескольких десятков километров. И сегодня стоит вопрос о повторении подобного опыта на более длинные расстояния, в частности из земной лаборатории на борт самолета. Эта область быстро прогрессирует: за последние годы уже были созданы процессоры и мышки, основанные на квантовой информатике и оптике. 10 млрд атомов могут быть сейчас объединены в систему, что является необходимым в исчислении. Появилась сверхпроводниковая интегральная схема. А в апреле 2012 года был создан первый базовый квантовый компьютер на два кубита (или квантовых бита).