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

На конференции были новые люди, не посетившие первую, в том числе Нильс Бор (и его сын Оге), Юджин Вигнер и Дирак.

Исторический отель, прозванный «Знатной дамой гор», обеспечил комфорт. Оппенгеймер вновь всем руководил, ведь для американских физиков он все так же оставался бесспорным лидером.

Гости конференции проводили дни в беседах, особенно насыщенным оказался день, когда выступил Швингер. Он говорил почти восемь часов, рисовал на доске уравнение за уравнением, описывая свой подход к квантовой электродинамике, который соответствовал новым экспериментальным данным. Джулиан исходил из концепции Крамерса о перенормировке, о переопределении массы и заряда с целью исключения бесконечных значений, но в то же время не принимал полный отказ от Дирака, на котором настаивал голландец.

Вместо этого Швингер обобщал релятивистский квантовый концепт электрона, предложенный британцем, чтобы включить электромагнитные взаимодействия и получить имеющие смысл конечные ответы. Манипуляции с массой и зарядом представали нужным трюком, чтобы исчезли те самые величины, которые создавали проблемы, рассеялись темные облака расходимости, и остались лишь чистые небеса.

Получить конечный результат из бесконечной суммы на первый взгляд кажется невозможным. Тем не менее иногда ответ лежит в том, как распределить все по группам. Альтернативные пути группировки и подсчета могут показать, что внешне бесконечная сумма на самом деле конечна.

Давайте рассмотрим для примера причудливую ситуацию, в которой Питер Пэн и Венди бесконечно долго живут вместе в Неверлэнде и каждый день меняются подарками. Предположим, что он дает ей три золотых побрякушки по утрам, а она ему – шесть серебряных безделушек вечером. Поскольку шесть серебряных стоят ровно столько же, сколько три золотых в валюте Неверлэнда, то это честный обмен.

По любому разумному расчету потери и приобретения Питера каждый день сводятся к нулю.

Предположим, что однажды Питер теряет собственное отражение, настроение его портится, и он решает подвести итог собственной жизни. Он складывает количество золотых побрякушек, подаренных Венди на протяжении бесконечности, и понимает, что это будет бесконечная сумма. После того как он ссорится с Венди, она тоже проводит подсчет и понимает, что отдала ему бесконечное количество цацек. Они бесконечно сердиты друг на друга, но тут, к счастью, прибывает фея Швингер-Белл… ой, извините, Тинкер-Белл, и показывает им, как сгруппировать предметы по дням так, чтобы получить конечный ответ.

Каждый день, указывает Тинкер-Белл, сальдо обмена сводится к нулю. Следовательно, складывая эти нули вместе день за днем, мы получаем конечный ответ: нуль. Бесконечности возникали просто из-за неудачных методов подсчета. Удовлетворенные таким результатом Питер и Венди живут счастливо до конца вечности в покое и роскоши.

У нас нет свидетельств того, что во время марафонской речи Швингера кто-то утомился до такой степени, что заснул и видел подобные эксцентричные сновидения. Математика, описанная Джулианом, пусть убедительная и разложенная по полочкам, могла казаться волшебством, а продвинутая техника расчета известных экспериментальных значений, таких как Лэмбовский сдвиг и аномальный магнитный момент электрона, выглядела настоящим чудом. А уж презентация такой длины была и вовсе подвигом.

Уилер, делавший подробные заметки о конференции, посвятил сорок страниц тому, что говорил Швингер, это куда больше, чем отведено любому из докладчиков.

Достижение Швингера стало результатом многомесячных усилий и смотрелось впечатляюще. С сентября 1947-го он превратился в человека-электростанцию, работающую ради одной теории. Свадьба и медовый месяц остались позади, и он позволил себе направить всю мощь интеллекта на одну цель, на создание работающих формул квантовой электродинамики.

Догадки Вайскопфа по поводу роли вакуумной поляризации и концепция Крамера о «дистилляции» чистой массы электрона из экспериментальной с помощью перенормировки стали основой его вычислений. Швингер извлек много пользы из областей математики, именуемых «теория групп» и «калибровочная теория», исследованных Вигнером, математиком Германом Вейлем и др.

Выступая перед коллегами, Джулиан показал, насколько глубоко и полно он разбирается в теме.

Необычным было то, что Швингер хотел в своей работе добиться всего в одиночку. Никаких соавторов, один-единственный исследователь. Забавно, но на протяжении карьеры он принимал огромное количество аспирантов, намного больше, чем тот же Фейнман, и всегда побуждал учеников к тому, чтобы они полагались только на себя.

Другие ученые шутили, что Швингер желает воцариться в квантовой физике с помощью оригинальной методологии. «Журнал юмористической физики», серия шуточных выпусков, которые готовили к дням рождения Бора, включал сатирический путеводитель по успешным публикациям в физике. Шаблон насмешки начинался с фразы «Согласно Швингеру…» и советовал исследователям самим заполнить лежащий ниже бланк.

Искусно подготовленное выступление Швингера на конференции в Поконо свидетельствовало о такой попытке «занять трон».

К концу эпического доклада Швингера слушатели были утомлены настолько же, насколько и впечатлены. Увы, но следующим в расписании оказался Фейнман. Обычно яркий лектор, в этот раз он недостаточно хорошо подготовился к тому, чтобы объяснять новые идеи. Вместо того, чтобы начать с основ, с принципа наименьшего действия, интегралов по разным путям и т. д., он стартовал так, словно все знают теорию и можно переходить к примерам.

Поэтому остальные почувствовали себя так, будто они пропустили первую часть курса продвинутой физики и оказались на второй части, посвященной решению конкретных проблем. Гости конференции ощутили не только усталость, но и потерянность в пространстве и времени.

Для основного примера Фейнман выбрал два электрона, которые взаимодействуют с помощью виртуального фотона. После того как Ричард быстро попытался объяснить, как рассчитывать их поведение, используя его диаграммный метод, толпа осоловевших ученых просто перестала понимать, что он делает.

Фейнман мчался через концепцию интеграла по траекториям, упоминал, что позитроны – это путешествующие назад во времени электроны. Уилер, продолжавший делать заметки, по крайней мере, мог разобраться в этой части… но остальные вовсе нет!

Собравшиеся в большинстве своем знали о том, как много Ричард сделал в Манхэттенском проекте, кое-кто был в курсе его трагической потери и осознавал, какую душевную травму принесла ему война и принятые в ее годы суровые решения. Наверняка в некоторых головах шевелились подозрения, не пострадал ли Фейнман душевно… может быть, гений просто слетел с катушек?