Известные люди

»

Ричард Фейнман

По окончании средней школы в 1935 г. Ф. поступил в Массачусетский технологический институт (МТИ) и в 1939 г. окончил его с дипломом бакалавра по физике. В МТИ, вспоминал потом Ф., он осмыслил, что наиболее важной проблемой того времени было неудовлетворительное состояние квантовой теории электричества и магнетизма (квантовой электродинамики). Квантовая электродинамика занимается изучением взаимодействий между элементарными частицами и между частицами и электромагнитным полем.

Множество положений существовавшей тогда теории, созданной Вернером Гейзенбергом, Вольфгангом Паули и П.А. М. Дираком, получили блестящее подтверждение, но в ее структуре были и не совершенно ясные моменты, к примеру бесконечная масса и бескрайний заряд электрона. Ф. начал разрабатывать радикально новые теоретические подходы к решению этих проблем. Он назвал допущение о действии электрона на самого себя (а аккурат оно было источником появления бесконечностей, или расходимостей) глупым и предложил полагать, что электроны испытывают действо только со стороны других электронов, причем с запаздыванием из-за разделяющего их расстояния. Такой подход позволял вытурить само понятие поля и тем самым освободиться от других бесконечностей, доставлявших много хлопот. Хотя Ф. и не удалось достичь удовлетворительных результатов, нетрадиционность мышления он сберег на все последующие годы.

В 1939 г. Ф. поступил в аспирантуру Принстонского университета и получил Прокторскую стипендию. В аспирантуре он продолжил эксперименты с различными подходами к квантовой электродинамике, учась на ошибках, отбрасывая неудачные схемы и пробуя уймище новых идей, количество которых рождалась в беседах с его руководителем Джоном А. Уиллером. Ф. стремился сберечь принцип запаздывающего действия одного электрона на другой: электрон, испытывающий действо со стороны другого электрона, в свою очередность воздействует на него с определенным дополнительным запаздыванием, аналогично свету, отражающемуся обратно, к своему источнику. По совету Уиллера Ф. предположил, что такое отображение состоит в испускании не только обычной запаздывающей волны, но и опережающей, достигающей электрон до того, как начинается его возмущающее действо на иной электрон. Парадоксальный ход времени, текущего не только вперед, но и вспять, его не беспокоил, как признавался попозже Ф.: К тому времени я уже в достаточной мере стал физиком, чтобы не говорить: О нет, это нереально!

После многих месяцев математических прикидок, неудач и попыток отыскать новые подходы Ф. преуспел в преобразовании понятий и уравнений с различных точек зрения. Ему удалось выискать оригинальные пути включения квантовой механики в классическую электродинамику и разработать методы, позволяющие нетрудно и одним духом обретать результаты, требующие при традиционном подходе громоздких вычислений. Одной из наиболее удачных его идей было использование принципа наименьшего действия, основанного на предположении о том, что натура выбирает для достижения определенной цели наиболее экономичный тракт. Хотя Ф. и не был удовлетворен своими достижениями, при всем при том он сознавал, что ему удалось существенно продвинуться в решении проблемы, а его служба получила признание. Ф. опубликовал свою диссертацию Принцип наименьшего действия в квантовой механике (The Principle of Least Action in Quantum Mechanics) и в 1942 г. получил докторскую уровень по физике.

Незадолго до завершения диссертации Ф. получил приглашение на работу от группы принстонских физиков, занимавшихся разделением изотопов урана для нужд Манхэттенского проекта, т.е. для создания атомной бомбы. С 1942 по 1945 г. Ф. возглавлял в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико) группу, работавшую в отделе Ханса А. Бете. Даже в эти годы он находил время раздумывать во время поездок в автобусе, производя необходимые вычисления на клочках бумаги, над дальнейшим развитием предложенного им варианта квантовой электродинамики. В Лос-Аламосе Ф. общался с Нильсом Бором, Ore Бором, Энрико Ферми. Робертом Оппенгеймером и другими ведущими физиками. Он был посреди тех, кто присутствовал при первых испытаниях атомной бомбы в Алмогордо (штат Нью-Мексико).

После окончания войны лето 1945 г. Ф. провел, работая с Хансом А. Бете в компании Дженерал электрик в Скенектади (штат Нью-Йорк). Затем он стал адъюнкт-профессором теоретической физики в Корнеллском университете. Тем временем перед квантовой электродинамикой встали новые вопросы. Так, в 1947 г. Уиллис Э. Лэмб с помощью прецизионных опытов показал, что два энергетических уровня, которые, по теории Дирака, должны были бы подобать одному и тому же значению энергии, в реальности немного отличаются (лэмбовский сдвиг). Другое расхождение между теорией и экспериментом было установлено Поликарпом Кушем, обнаружившим, что личный магнитный миг электрона больше чем на 0,1 % превышает его орбитальный магнитный миг.

Опираясь на основополагающие работы Бете, Ф. начал было к решению этих фундаментальных проблем, но вскоре у него наступил отрезок времени застоя, вызванный, по его собственному мнению, тем, что физика перестала доставлять ему удовольствие как интеллектуальная развлекуха. По прошествии какого-то времени он ненароком оказался свидетелем того, как в кафетерии Корнеллского университета некто развлекался, подбрасывая тарелку в воздух, и заинтересовался зависимостью между скоростью вращения тарелки и ее рысканием. Ф. удалось вывести уравнения, описывающие полет тарелки. Это упражнение позволило ему воссоздать душевные силы, и он возобновил свою работу над квантовой электродинамикой. То, что я делал, казалось, не имело особого значения, писал позже Ф., но в реальности в этом был заложен большой толк. Диаграммы и все иное, за что я получил Нобелевскую премию, берут родное начало в той, казалось бы, бессмысленной возне с летающей тарелкой.

Все прочее было новым вариантом теории, в котором квантовоэлектродинамические взаимодействия рассматривались с новой точки зрения траектории в пространстве-времени. Говорят, что частица распространяется из начальной точки траектории в конечную; возможные взаимодействия по дороге выражаются в терминах их относительных вероятностей. Эти вероятности суммируются в ряды (подчас комплексные), для вычисления которых Ф. разработал правила и графическую технику (диаграммы Фейнмана). Внешне простые, но крайне удобные, диаграммы обширно используются во многих областях физики. Ф. удалось втолковать лэмбовский сдвиг, магнитный миг электрона и другие свойства частиц.

Независимо от Ф. и дружбан от друга, исходя из других теоретических подходов, Джулиус С. Швингер и Синьитиро Томонага без малого вместе с тем предложили свои варианты квантовой электродинамики и сумели осилить основные трудности. Используемая ими математическая операция получила наименование перенормировки. Доставивших столь неприятностей расходимостей удалось избежать, постулируя положительные и отрицательные бесконечности, которые без малого всецело компенсируют товарищ друга, а остаток (к примеру, заряд электрона) соответствует экспериментально измеренным значениям. Квантовая электродинамика Фейнмана Швингера Томонаги считается наиболее точной из известных в настоящий момент физических теорий. Правильность ее подтверждена экспериментально в широком диапазоне масштабов от субатомных до астрономических.

Совместно со Швингером и Томонагой Ф. была присуждена Нобелевская премия по физике 1965 г. за фундаментальные работы по квантовой электродинамике, имевшие глубокие последствия для физики элементарных частиц. В речи на церемонии вручения премии Ивар Валлер из Шведской королевской академии наук отметил, что лауреаты привнесли новые идеи и методы в старую теорию и создали новую, занимающую теперь центральное положение в физике. Она не только объясняет прежние расхождения между теорией и экспериментом, но и позволяет глубже постичь поведение мю-мезона и других частиц в ядерной физике, проблемы твердого тела и статистической механики.

Ф. оставался в Корнеллском университете до 1950 г., вслед за тем чего перешел в Калифорнийский технологический институт на место профессора теоретической физики. Там же в 1959 г. он занял почетную пост, учрежденную в память Ричарда Чейса Толмена. Помимо работ по квантовой электродинамике, Ф. предложил атомное пояснение теории жидкого гелия, развитой советским физиком Львом Ландау. Гелий, переходящий в жидкое состояние при 4К (269С), становится сверхтекучим примерно 2К. Динамика сверхтекучего гелия грубо контрастирует с законами, которым удовлетворяют обычные жидкости: при течении он остывает, а не нагревается; вольно протекает через микроскопически узкие отверстия, презрев силу тяжести, вползает вверх по стенкам сосуда. Ф. вывел ротоны, постулированные Ландау для объяснения необычного поведения сверхтекучего гелия. Это пояснение состоит в том, что атомы сильно холодного гелия агрегируют в ротоны, образуя нечто словно бы дымовых колец.

Вместе со своим сотрудником Марри Гелл-Манном Ф. привнес значимый вклад в создание теории слабых взаимодействий, таких, как испускание бета-частиц радиоактивными ядрами. Эта доктрина родилась из диаграмм Ф., позволяющих графически представить взаимодействия элементарных частиц и их возможные превращения. Последние работы Ф. посвящены сильному взаимодействию, т.е. силам, удерживающим нуклоны в ядре и действующим между субъядерными частицами, или партонами (в частности, кварками), из которых состоят протоны и нейтроны.

Оригинальность мышления и артистизм Ф. как лектора оказали воздействие на целое поколение студентов-физиков. Его алгоритм интуитивного угадывания формулы и последующего доказательства ее правильности находит больше подражателей, чем критиков. Влияние как его теорий, так и его личности ощущается в каждом разделе современной физики элементарных частиц.

Ф. был трижды женат. Арлен X. Гринбаум, с которой он вступил в брак в 1941 г., умерла от туберкулеза в 1945 г., когда Ф. был в Лос-Аламосе. Его брак с Мэри Луиз Белл, отбывающий наказание в 1952 г., закончился разводом. В 1960 г. он женился в Англии на Гвенет Ховарт. У них родились наследник и дочка. Искренний и непочтительный к авторитетам, Ф. входил в состав президентской комиссии, расследовавшей обстоятельства взрыва космического корабля многоразового использования Челенджер в 1986 г. Он составил личный тринадцатистраничный доклад, в котором критиковал ответственных сотрудников Национального управления аэронавтики и космических исследований (НАСА) за то, что те дали одурачить себя, не заметив существенных недостатков в конструкции космического корабля. Человек неуемной любознательности и разносторонних интересов, Ф. с удовольствием играл на барабанах бонго, изучал японский язык, рисовал и занимался живописью, принимал участие в дешифровке текстов майя и выказывал активный заинтересованность к чудесам парапсихологии, относясь к ним, при всем при том, с изрядной долей скепсиса.

Помимо Нобелевской премии, Ф. был удостоен премии Альберта Эйнштейна Мемориального фонда Льюиса и Розы Страусе (1954), премии по физике Эрнеста Орландо Лоуренса Комиссии по атомной энергии Соединенных Штатов Америки (1962) и международной золотой медали Нильса Бора Датского общества инженеров-строителей, электриков и механиков (1973). Ф. был членом Американского физического общества. Бразильской академии наук и Лондонского королевского общества. Он был избран членом Национальной академии наук США, но позднее вышел в отставку.

Так же читайте биографии известных людей:

Ричард Смоллей Richard Smalley

Профессор Университета Райса Ричард Смолли, получивший в 1996 году Нобелевскую премию по химии за открытие так называемых "бакиболов", умер в..
читать далее →

Ричард Майерс Richard Myers

Налетал более 4 тысяч часов на самолетах разного типа. С ноября 1993 года по июнь 1996 года руководил размещенными в Японии войсками США. Затем до..
читать далее →

Ричард Эвелл Richard Evell

Кадровый офицер армии США и генерал армии Конфедерации в годы гражданской войны. Прославился своей службой под командованием Джексона Каменная Стена..
читать далее →

Ричард ДиДжеймс Richard DiDgeims

Есть области человеческого стремления, где отмечаются талантливые дети - математика, шахматы и музыка. Говорят, что за это отвечает определенная..
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий