Julian Schwinger se neúčastnil jen kvantové revoluce. Pomohl vytvořit motor, který jej pohání. Narodil se v New Yorku 12. února 1918 a byl zázračným dítětem, které vydalo svou první práci z fyziky v pouhých 16 letech. V tomto věku se většina lidí stále rozhoduje, co si dát k večeři. Schwinger se už potýkal se základní povahou reality.
Získal bakalářský a doktorský titul na Kolumbijské univerzitě a poté se přestěhoval na Kalifornskou univerzitu v Berkeley, kde pracoval s Robertem Oppenheimerem. Válka změnila trajektorii jeho kariéry a odvedla ho z čistého akademického prostředí do drsné reality vojenského výzkumu. Strávil čas na Purdue University a poté nastoupil do Radiation Laboratory na MIT, kde pomáhal zlepšovat radarovou technologii. Bylo to aplikované, nutná práce, ale jeho mysl zůstala zaměřena na teorii.
V roce 1945 se vrátil na akademickou půdu a zaujal pozici na Harvardově univerzitě. Během dvou let se ve svých 29 letech stal jedním z nejmladších řádných profesorů v historii školy. V roce 1972 se konečně usadil na Kalifornské univerzitě v Los Angeles (UCLA), kde zůstal až do své smrti v roce 1994. Jeho nejvýznamnější okamžik však přišel o mnoho let později, v létě 1947.
Průlom na Shelter Island
Setkání v Shelter Island na Long Islandu mělo být neformálním setkáním. Místo toho odhalil trhlinu v základech fyziky. Experimentální data zde prezentovaná přímo odporovala předpovědím Paula Diraca, anglického fyzika, jehož relativistická kvantová teorie elektronu byla téměř dvě desetiletí považována za standard.
Dirac předpověděl, že některé elektronové stavy v atomu vodíku by měly být degenerované, to znamená, že mají stejné energetické hladiny. Nová data naznačují opak. Odchýlila se i hodnota magnetického momentu elektronu. Teorie byla porušena.
Schwinger viděl problém jasně. Zatímco ostatní hledali řešení, on aplikoval novou metodu na kvantovou elektrodynamiku. Použil koncepty renormalizace hmoty a náboje k překlenutí propasti mezi teorií a chaotickou, protichůdnou realitou experimentálních dat.
“Byl to klíčový průlom, který zahájil novou éru v teorii kvantového pole.”
Nebyla to jen úprava. Bylo to přepisování. Díky Schwingerovým výpočtům se teorie shoduje s pozorováním. Fungovalo to.
Na Nobelově scéně s ostatními
Schwinger nebyl sám, kdo tento problém vyřešil. Richard Feynman a Shinichiro Tomonaga nezávisle dospěli k podobným řešením pomocí různých matematických cest. Feynmanovy dráhové integrály se proslavily svou vizuální čistotou. Tomonagova práce byla přísná a precizní. Schwingerův přístup byl hutný, abstraktní a neuvěřitelně silný.
V roce 1965 uznal Nobelova komise zásluhy tohoto tria. Podělili se o cenu za zavedení nových nápadů do kvantové elektrodynamiky. Jejich společná práce vytvořila robustní kvantově mechanický popis toho, jak elektricky nabité objekty interagují s elektromagnetickým polem. Důležité je, že se tak stalo v souladu s teorií speciální relativity Alberta Einsteina. Předtím se tato dvě paradigmata – kvantová mechanika a teorie relativity – často dostávala do konfliktu. Schwinger a jeho kolegové je nutili ke společnému tanci.
Dědictví vlivu
Schwingerův vliv sahal daleko za hranice jeho vlastních rovnic. Dotkl se téměř všech špičkových hranic moderní teoretické fyziky. Ale možná jeho nejtrvalejším odkazem jsou jeho studenti.
Je školitelem více než 70 doktorandů a více než 20 postdoktorandů. Mnozí z nich se stali předními teoretiky své generace. Neučil jen fyziku. Přenesl jejího ducha.
Matematika, kterou vyvinul, je složitá. Koncepty jsou husté. Ale výsledek je jednoduchý: vysvětluje svět s nebývalou přesností. Na tuto přesnost spoléháme pokaždé, když používáme laser, tranzistor nebo GPS zařízení. Schwinger viděl trhliny ve staré teorii a zaplnil je novými. Zemřel v Los Angeles 16. července 1994. Rovnice, které po sobě zanechal, stále fungují. Stále funkční. Stále čeká, až se další generace zeptá, co bude dál.
