Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность

После завершения семинара Дайсон решил еще немного попутешествовать по стране. Он выбрал маршрут в стиле бумеранга, отправился сначала на запад в Сан-Франциско через Скалистые горы, а затем помчался обратно на Восточное побережье. Долгое путешествие дало ему много времени на размышления по поводу того, как совместить два подхода.

На последнем отрезке маршрута – несколько дней и ночей движения на восток по хайвею – в его мозгу кристаллизовалась унифицированная версия квантовой электродинамики. К собственному удовольствию, Дайсон сообразил, что он может записать формульную систему Швингера так, что она естественным образом распадается на серию диаграмм Фейнмана.

Другими словами, обозначения могли быть выражены как интеграл по траекториям… он фейнманизировал Швингера!

Фримен Дайсон в институте перспективных исследований в Принстоне, Нью-Джерси.

Источник: AIP Emilio Segre Visual Archives, Physics Today Collection.

Ну а работа Томонаги имела много общего с теориями Швингера, поэтому встраивалась в общее представление без проблем. На борту грохочущего «Грейхаунда», пока другие пассажиры занимали места, читали романы или корпели над кроссвордами, Дайсон решал глубочайшую на тот момент загадку физики частиц, проблему ее унификации.

И решил.

В конечном итоге после воодушевляющего лета из открытий и путешествий Дайсон прибыл в Принстон, чтобы провести год в институте перспективных исследований. Оппенгеймер, новый директор института, принял британца на временную должность с осени 1948-го по весну 1949-го, дав ему хорошую возможность завершить работу над унификацией разных вариантов квантовой электродинамики.

Дайсон начал думать над заголовком статьи, которую он собирался написать: «Теории излучения Томонаги, Швингера и Фейнмана». Быстро завершив работу над ней, он передал текст в Physical Review в октябре 1948-го, а в следующем году статья вышла из печати и оказала большое влияние на дальнейшее развитие физики.

В институте перспективных исследований Дайсон имел возможность обсудить свои идеи с другими блестящими молодыми учеными, например с физиком и математиком родом из Франции Сесиль Моретт, удивительно независимой женщиной. Она поддержала метод интеграла по траекториям и помогла подтвердить его обоснованность.

Интегральные истины

Подобно Фейнману, Моретт пережила трагедию в молодом возрасте, она столкнулась со смертью дорогих людей, будучи совсем юной.

Во время нацистской оккупации она жила с семьей в Кане, городе в Нормандии. Движимая желанием посетить Париж ради «приключений», она решила записаться на математические курсы продвинутого уровня в столичном университете. Иного способа преодолеть наложенные оккупационным режимом ограничения, мешающие путешествовать, тогда не было.

Пока Моретт училась в Париже, началась высадка в Нормандии, и союзники бомбили Кан, где стояли немецкие войска. К сожалению, погибли тысячи гражданских, и в их числе оказались мать, сестра и бабушка девушки, как раз сдававшей в это время экзамен.

Ей был тогда двадцать один год.

Моретт оказалась перед необходимостью справляться с жизненными трудностями в одиночку. Она защитила диссертацию, написав работу по математической физике, и темой выбрала рассеивание мезонов. Она посетила Дублин и Копенгаген, где трудилась в качестве исследователя, после чего Оппенгеймер пригласил ее на временную должность в институт перспективных исследований, где она проработала с 1948 по 1950 годы.

Первый год в ИПИ Дайсон тоже имел статус временного сотрудника (постоянное место он получил позже). Он оставался преданным поклонником диаграмм Фейнмана и интеграла по траекториям, несмотря на шаткость математического основания того и другого.

Он обсуждал свои тревоги с Моретт, у которой было другое мнение, она полагала, что достоверность методов можно доказать. Как вспоминал Дайсон: «После переезда в Принстон в 1948-м я часто разговаривал с Сесиль Моретт (позже – Девитт), и она убеждала меня, что ей вполне по силам сделать интеграл по траекториям математически строгим методом. Я постоянно спорил с ней, но все же прислушивался»⁶⁶.

Несомненно, Моретт могла использовать свои знания математики, чтобы поставить на более прочное основание технику, формально известную под названием «интеграл по траекториям». Математические физики, знакомые с ее работами, использовали метод для решения многих проблем, справиться с которыми иначе не удавалось.

Как говорил Барри Саймон, написавший книгу по теме «Выглядело все так, что интеграл по траекториям был очень мощным инструментом, который в качестве секретного оружия использовала небольшая группа математических физиков»⁶⁷.

В октябре 1948-го Дайсон и Моретт совершили десятичасовую поездку на поезде из Принстона в Итаку, чтобы провести уикенд в компании Фейнмана. Он встретил гостей на станции в пятницу вечером, отвез к себе и увеселял до часу ночи, выстукивая разные ритмы на индейских барабанах, добытых в Нью-Мексико.