Джулиан Швингер не просто участвовал в квантовой революции. Он помог создать двигатель, который её движет. Родившись в Нью-Йорке 12 февраля 1918 года, он был вундеркиндом, опубликовавшим свою первую статью по физике в возрасте всего 16 лет. В этом возрасте большинство людей ещё только решают, что бы им поесть на ужин. Швингер же уже боролся с фундаментальной природой реальности.
Он получил степень бакалавра и докторскую степень в Колумбийском университете, а затем переехал в Калифорнийский университет в Беркли, где работал с Робертом Оппенгеймером. Война изменила траекторию его карьеры, увёдши его из чистой академической среды в суровую реальность военных исследований. Он провёл время в Университете Пердью, а затем присоединился к Лаборатории излучения в Массачусетском технологическом институте, помогая совершенствовать радиолокационные технологии. Это была прикладная, необходимая работа, но его ум оставался сосредоточенным на теории.
К 1945 году он вернулся в академию, заняв должность в Гарвардском университете. В течение двух лет, в возрасте 29 лет, он стал одним из самых молодых профессоров полного состава в истории школы. В 1972 году он окончательно обосновался в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA), где оставался до своей смерти в 1994 году. Но его самый определяющий момент наступил много лет спустя, летом 1947 года.
Прорыв в Шелтер-Айленде
Встреча в Шелтер-Айленде, Лонг-Айленд, должна была стать неформальным собранием. Вместо этого она обнажила трещину в фундаменте физики. Представленные там экспериментальные данные прямо противоречили предсказаниям Поля Дирака, английского физика, чья релятивистская квантовая теория электрона считалась эталоном на протяжении почти двух десятилетий.
Дирак предсказал, что некоторые состояния электрона в атоме водорода должны быть вырожденными, то есть обладать одинаковыми уровнями энергии. Новые данные говорили об обратном. Также отклонялось значение магнитного момента электрона. Теория была нарушена.
Швингер чётко увидел проблему. В то время как другие метались в поисках решений, он применил новый метод к квантовой электродинамике. Он использовал концепции перенормировки массы и заряда, чтобы преодолеть разрыв между теорией и хаотичной, противоречивой реальностью экспериментальных данных.
«Это был ключевой прорыв, положивший начало новой эре в теории квантовых полей».
Это была не просто корректировка. Это было переписывание. Расчёты Швингера заставили теорию согласоваться с наблюдениями. Это сработало.
На нобелевской сцене вместе с другими
Швингер не был одинок в решении этой задачи. Ричард Фейнман и Синъитиро Томонага независимо друг от друга пришли к аналогичным решениям, используя разные математические пути. Интегралы по траекториям Фейнмана стали знамениты своей визуальной наглядностью. Работа Томонаги была строгой и точной. Подход Швингера был плотным, абстрактным и невероятно мощным.
В 1965 году Нобелевский комитет признал заслуги этой тройки. Они разделили премию за введение новых идей в квантовую электродинамику. Их совместная работа создала надёжное квантово-механическое описание того, как электрически заряженные объекты взаимодействуют с электромагнитным полем. Важно то, что это было сделано с соблюдением специальной теории относительности Альберта Эйнштейна. До этого две эти парадигмы — квантовая механика и теория относительности — часто вступали в конфликт. Швингер и его коллеги заставили их танцевать вместе.
Наследие влияния
Влияние Швингера вышло далеко за пределы его собственных уравнений. Он затронул практически все передовые рубежи современной теоретической физики. Но, возможно, его самым долговечным наследием являются его ученики.
Он был научным руководителем более чем для 70 докторантов и более чем для 20 постдоков. Многие из них стали ведущими теоретиками своего поколения. Он не просто преподавал физику. Он передавал её дух.
Математика, которую он разработал, сложна. Концепции плотны. Но результат прост: он объясняет мир с беспрецедентной точностью. Мы полагаемся на эту точность каждый раз, когда используем лазер, транзистор или устройство GPS. Швингер увидел трещины в старой теории и заполнил их новыми. Он умер в Лос-Анджелесе 16 июля 1994 года. Уравнения, которые он оставил после себя, всё ещё работают. Всё ещё функционируют. Всё ещё ждут, когда следующее поколение спросит, что будет дальше.
