Джуліан Швінгер не просто брав участь у квантовій революції. Він допоміг створити двигун, що її рухає. Народившись у Нью-Йорку 12 лютого 1918 року, він був вундеркіндом, який опублікував свою першу статтю з фізики у віці всього 16 років. У цьому віці більшість людей ще тільки вирішують, щоб їм поїсти на вечерю. Швінгер уже боровся з фундаментальною природою реальності.
Він отримав ступінь бакалавра та докторський ступінь у Колумбійському університеті, а потім переїхав до Каліфорнійського університету в Берклі, де працював із Робертом Оппенгеймером. Війна змінила траєкторію його кар’єри, ведучи його з чистого академічного середовища до суворої реальності військових досліджень. Він провів час в Університеті Пердью, а потім приєднався до Лабораторії випромінювання в Массачусетському технологічному інституті, допомагаючи вдосконалювати технології радіолокації. Це була прикладна, необхідна робота, але його розум залишався зосередженим на теорії.
До 1945 року він повернувся до академії, обійнявши посаду в Гарвардському університеті. Протягом двох років, у віці 29 років, він став одним із наймолодших професорів повного складу історії школи. У 1972 році він остаточно влаштувався в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі (UCLA), де залишався до своєї смерті у 1994 році. Але його найвизначніший момент настав через багато років, влітку 1947 року.
Прорив у Шелтер-Айленді
Зустріч у Шелтер-Айленді, Лонг-Айленд, мала стати неформальними зборами. Натомість вона оголила тріщину в фундаменті фізики. Представлені там експериментальні дані прямо суперечили пророцтвам Поля Дірака, англійського фізика, чия релятивістська квантова теорія електрона вважалася еталоном протягом майже двох десятиліть.
Дірак передбачив, що деякі стани електрона в атомі водню повинні бути виродженими, тобто мати однакові рівні енергії. Нові дані говорили про інше. Також відхилялося значення магнітного моменту електрона. Теорію було порушено.
Швінгер чітко побачив проблему. У той час як інші металися в пошуках рішень, він застосував новий метод до квантової електродинаміки. Він використовував концепції перенормування маси та заряду, щоб подолати розрив між теорією та хаотичною, суперечливою реальністю експериментальних даних.
«Це був ключовий прорив, який започаткував нову епоху теоретично квантових полів».
Це було не просто коригування. Це було переписування. Розрахунки Швінгера змусили теорію узгоджуватися зі спостереженнями. Це спрацювало.
На нобелівській сцені разом з іншими
Швінгер не був самотній у вирішенні цього завдання. Річард Фейнман і Сіньїтіро Томонага незалежно один від одного дійшли аналогічних рішень, використовуючи різні математичні шляхи. Інтеграли траєкторій Фейнмана стали знамениті своєю візуальною наочністю. Робота Томонаги була суворою та точною. Підхід Швінгер був щільним, абстрактним і неймовірно потужним.
1965 року Нобелівський комітет визнав заслуги цієї трійки. Вони розділили премію за введення нових ідей у квантову електродинаміку. Їхня спільна робота створила надійний квантово-механічний опис того, як електрично заряджені об’єкти взаємодіють з електромагнітним полем. Важливо те, що це було зроблено з дотриманням спеціальної теорії відносності Альберта Ейнштейна. До цього ці дві парадигми — квантова механіка і теорія відносності — часто вступали в конфлікт. Швінгер та його колеги змусили їх танцювати разом.
Спадщина впливу
Вплив Швінгер вийшов далеко за межі його власних рівнянь. Він торкнувся практично всіх передових рубежів сучасної теоретичної фізики. Але, можливо, його довговічною спадщиною є його учні.
Він був науковим керівником для більш ніж 70 докторантів і більш ніж для 20 постдоків. Чимало їх ми стали провідними теоретиками свого покоління. Він не просто викладав фізику. Він передавав її дух.
Математика, що він розробив, складна. Концепція щільна. Але результат простий: він пояснює світ із безпрецедентною точністю. Ми покладаємося на цю точність щоразу, коли використовуємо лазер, транзистор або пристрій GPS. Швінгер побачив тріщини в старій теорії та заповнив їх новими. Він помер у Лос-Анджелесі 16 липня 1994 року. Рівняння, які він залишив по собі, все ще працюють. Досі функціонують. Ще чекають, коли наступне покоління запитає, що буде далі.
