Пол Халперн - Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность [litres]

Но в соответствии с квантовыми принципами, установленными еще Максом Планком и Альбертом Эйнштейном, определенная частота соотносилась с определенным крошечным количеством энергии. Так что Лэмб и Резерфорд доказали существование небольшого, но заметного различия в энергии. Оно получило имя «Лэмбовского сдвига».

По поводу этого открытия поползли слухи, и Лэмб начал готовить отчет для надвигающейся конференции на Шелтер-Айленд. В изучении электронов внутри атома он добился куда большей точности, чем когда-либо удавалось другим исследователям, и сумел обнаружить такие крохотные различия в уровне энергии, о каких ранее и не мечтали.

Вайскопф базировался только на собственных вычислениях, но у него было подозрение по поводу энергетического различия двух состояний. Он думал, что взаимодействия между электронами и квантовый вакуум могут создавать такую «щель». Но он ждал экспериментальных результатов и поэтому не торопился публиковать свои выводы.

Позже он пожалел о своей медлительности и счел, что она стоила ему Нобелевской премии.

Презентация Лэмба со всей откровенностью продемонстрировала то, на что Вайскопф, Крамерс и другие только намекали – квантовая электродинамика Дирака отчаянно нуждалась в пересмотре. Много позже, на шестьдесят пятый день рождения Лэмба, физик Фримен Дайсон сказал: «Ваша работа по тонкой структуре сдвинула с места прогресс в квантовой электродинамике… Те годы, когда Лэмбовский сдвиг был центральной темой в физике, стали золотым временем для ученых моего поколения. Именно вы оказались первым, кто увидел, что крохотный сдвиг, незаметный, сложный для обнаружения, может прояснить наши фундаментальные взгляды на частицы и поля» 55.

Существует множество путей, позволяющих попасть в одно и то же место.

Возьмите дюжину блестящих мыслителей, и они, вероятнее всего, выдумают две дюжины разных способов для решения одной-единственной проблемы. Работа же с проблемами квантовой электродинамики требует сконцентрированных усилий множества специалистов. Три конференции, проведенные Национальной академией наук США, одна на острове, другая в горах и третья в долине, предложили три разных взгляда на мир элементарных частиц, и только впоследствии теоретики смогли их, к счастью, совместить.

Ричард Фейнман всегда шел собственным путем, и его версия квантовой электродинамики потребовала нового лексикона – диаграмм Фейнмана, – который полностью изменил ситуацию в этой отрасли науки. Поначалу казавшиеся бессмысленными закорючки стали сущностью скорописи, применяемой чтобы моделировать поведение частиц.

В процессе их создания, позаимствовав подход интеграла по траекториям из собственной диссертации, Фейнман кардинально трансформировал понятие времени в квантовой физике. Гибкость, существующую в нашем мире в плане выбора маршрута, он приложил к миру частиц, вот только последние, в отличие от людей, могут пройти всеми путями одновременно.

В солнечный, мягкий уикенд после Дня поминовения [9] 28 мая. 1947 года физики собрались в штаб-квартире Американского физического общества на Манхэттене, чтобы отправиться на экскурсию. Штаб-квартира находилась неподалеку от Пенсильванского вокзала, а поскольку многие прибыли на поезде, выглядела хорошим местом для встречи.

Затем, словно школьники на прогулке, они погрузились в ветхий автобус и покатили в сторону поселка Гринпорт на Лонг-Айленд, где им предстояло пересесть на паром до Шелтер-Айленд.

За спиной остались месяцы планирования, и Джон Уилер предвкушал дискуссии по поводу взаимодействия между электронами, позитронами и другими частицами. Конференция давала отличную возможность вовлечь в обсуждение величайшие умы современности, включая неофициального лидера американских физиков, Роберта Оппенгеймера.

Может быть, удастся обратить кого-нибудь в свою веру «все – это электроны», и уж точно интересно будет понаблюдать за реакцией других на такую точку зрения.

Виктор Вайскопф и Джулиан Швингер не могли дождаться встречи с Лэмбом. Неофициально они уже знали об ошеломляющих результатах его экспериментов, а в поезде из Бостона обсуждали потенциальные возможности приложения формулы Вайскопфа, касающейся определения энергии электрона, к каждому из двух состояний, которые изучал Лэмб. Эта формула приводила к бесконечности не так быстро, и выглядела более перспективной, чем нерелятивистский эквивалент.

Вычитание этих двух энергий привело бы к конечному сдвигу того сорта, который обнаружил Лэмб.

А где был Фейнман?

Он либо пропустил автобус 56, либо решил не ехать на нем (в интервью более позднего времени он не был уверен, почему так случилось; возможно, он навещал семью). Ричард, само собой, прекрасно знал Лонг-Айленд, поскольку вырос в Фар-Рокэуэй, поэтому он собрался ехать до Гринпорта на машине.

Автобус неспешно тащился через разные боро Нью-Йорка, затем через округ Саффолк, пропуская множество автомобилей, двигавшихся в обратном направлении. Праздничные выходные подходили к концу, и народ массово возвращался в город с пляжей.

Наверняка водители удивились бы, знай они, что в автобусе едут многие из создателей атомной бомбы.

Но едва физики прибыли в Гринпорт, как местные поняли, что происходит нечто. Полицейские на мотоциклах проводили гостей через поселок, перекрыв все движение на перекрестках, а затем автобус добрался до отеля, где ученым предстояло провести ночь.

Фейнман присоединился к группе в ресторане, где физиков накормили до отвала. Когда с трапезой было покончено, хозяин отеля поднялся и поблагодарил ученых за то, что они выиграли войну; его сын служил на Тихом океане, когда Япония сдалась, и вернулся домой живым и здоровым.

На следующий день ученые пересели на паром, и в конечном итоге прибыли в «Рэмз Хеад Инн».

Конференция длилась три дня, со 2 по 4 июня, и каждое утро начиналось с речи одного из лидеров дискуссий – последовательно Оппенгеймер, Крамерс и Вайскопф. Затем разворачивались собственно обсуждения.

Кое-кто вспоминал, что давящее присутствие Оппенгеймера ощущалось все время.

Доклад Лэмба, как и предвидели Швингер и Вайскопф, вызвал большое оживление, но и сообщения о других экспериментах дали теоретикам много пищи для размышлений. Исидор Раби, работавший в двух разных лабораториях Колумбийского университета, побудил двух своих аспирантов, Джона Нейфа и Эдварда Нельсона, провести высокоточный эксперимент, нацеленный на то, чтобы измерить «магнитный момент» электрона, физический параметр, связанный с тем, как частица реагирует на магнитное поле.