Книга: Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность
Назад: Глава пятая Остров и горы: нанося на карту ландшафт из частиц
Дальше: Трюки на вечеринках
Остров мечты
В солнечный, мягкий уикенд после Дня поминовения 1947 года физики собрались в штаб-квартире Американского физического общества на Манхэттене, чтобы отправиться на экскурсию. Штаб-квартира находилась неподалеку от Пенсильванского вокзала, а поскольку многие прибыли на поезде, выглядела хорошим местом для встречи.
Затем, словно школьники на прогулке, они погрузились в ветхий автобус и покатили в сторону поселка Гринпорт на Лонг-Айленд, где им предстояло пересесть на паром до Шелтер-Айленд.
За спиной остались месяцы планирования, и Джон Уилер предвкушал дискуссии по поводу взаимодействия между электронами, позитронами и другими частицами. Конференция давала отличную возможность вовлечь в обсуждение величайшие умы современности, включая неофициального лидера американских физиков, Роберта Оппенгеймера.
Может быть, удастся обратить кого-нибудь в свою веру «все – это электроны», и уж точно интересно будет понаблюдать за реакцией других на такую точку зрения.
Виктор Вайскопф и Джулиан Швингер не могли дождаться встречи с Лэмбом. Неофициально они уже знали об ошеломляющих результатах его экспериментов, а в поезде из Бостона обсуждали потенциальные возможности приложения формулы Вайскопфа, касающейся определения энергии электрона, к каждому из двух состояний, которые изучал Лэмб. Эта формула приводила к бесконечности не так быстро, и выглядела более перспективной, чем нерелятивистский эквивалент.
Вычитание этих двух энергий привело бы к конечному сдвигу того сорта, который обнаружил Лэмб.
А где был Фейнман?
Он либо пропустил автобус56, либо решил не ехать на нем (в интервью более позднего времени он не был уверен, почему так случилось; возможно, он навещал семью). Ричард, само собой, прекрасно знал Лонг-Айленд, поскольку вырос в Фар-Рокэуэй, поэтому он собрался ехать до Гринпорта на машине.
Автобус неспешно тащился через разные боро Нью-Йорка, затем через округ Саффолк, пропуская множество автомобилей, двигавшихся в обратном направлении. Праздничные выходные подходили к концу, и народ массово возвращался в город с пляжей.
Наверняка водители удивились бы, знай они, что в автобусе едут многие из создателей атомной бомбы.
Но едва физики прибыли в Гринпорт, как местные поняли, что происходит нечто. Полицейские на мотоциклах проводили гостей через поселок, перекрыв все движение на перекрестках, а затем автобус добрался до отеля, где ученым предстояло провести ночь.
Фейнман присоединился к группе в ресторане, где физиков накормили до отвала. Когда с трапезой было покончено, хозяин отеля поднялся и поблагодарил ученых за то, что они выиграли войну; его сын служил на Тихом океане, когда Япония сдалась, и вернулся домой живым и здоровым.
На следующий день ученые пересели на паром, и в конечном итоге прибыли в «Рэмз Хеад Инн».
Конференция длилась три дня, со 2 по 4 июня, и каждое утро начиналось с речи одного из лидеров дискуссий – последовательно Оппенгеймер, Крамерс и Вайскопф. Затем разворачивались собственно обсуждения.
Кое-кто вспоминал, что давящее присутствие Оппенгеймера ощущалось все время.
Доклад Лэмба, как и предвидели Швингер и Вайскопф, вызвал большое оживление, но и сообщения о других экспериментах дали теоретикам много пищи для размышлений. Исидор Раби, работавший в двух разных лабораториях Колумбийского университета, побудил двух своих аспирантов, Джона Нейфа и Эдварда Нельсона, провести высокоточный эксперимент, нацеленный на то, чтобы измерить «магнитный момент» электрона, физический параметр, связанный с тем, как частица реагирует на магнитное поле.
Физики на конференции в Шелтер-Айленд, 1947 год. Слева направо: Уиллис Лэмб, Абрахам Пайс, Джон Уилер, Ричард Фейнман, Герман Фешбах и Джулиан Швингер.
Источник: AIP Emilio Segre Visual Archives.
Раби объявил на конференции, что его команда добилась несколько большего, чем они ожидали. Он доложил об аномальных результатах в измерении той же величины, полученных его коллегой Поликарпом Кушем, который использовал другие методы.
Грегори Брейт, сотрудничавший с Раби в том, что касалось интерпретации экспериментальных данных, сделал доклад по поводу понимания затронутой темы. Продемонстрировал, что расхождение между исходным и скорректированным магнитным моментом выглядит пропорциональным к важному теоретическому параметру, именуемому «постоянная тонкой структуры». Ее обычно обозначают греческой буквой альфа, а равняется она 1/137. Постоянная тонкой структуры характеризует величину электромагнитной силы, она определяет, как будут взаимодействовать между собой заряженные частицы, такие как электроны и фотоны.
Если принять, что такая пропорциональность не является просто совпадением, эта связь между расхождением и постоянной тонкой структуры может продемонстрировать, как виртуальные фотоны вакуума каким-то образом оказывают влияние на магнитные свойства электронов.
Лэмбовский сдвиг и аномальный магнитный момент электрона указывали, что нужно пересмотреть модель электрона. Поэтому большая часть дискуссий на конференции крутилась вокруг этого вопроса.
Вайскопф предложил свои соображения, базирующиеся на гипотезе, что окружение электрона влияет на его свойства. Швингер согласился с этой точкой зрения и принялся размышлять о том, как переписать квантовую электродинамику, чтобы принять во внимание взаимодействие с вакуумом.
В голове он держал план последовательно воспроизвести все экспериментальные результаты. Но личные дела отвлекли его, ведь уже через несколько дней после завершения конференции Швингер вступил в брак с Клэрис Кэррол. Затем последовало длинное свадебное путешествие вокруг Соединенных Штатов, и лишь потом он смог вернуться к науке. Только в сентябре Джулиан приступил к переработке квантовой электродинамики в своей систематической и математически выразительной манере.
Фейнман выступил в последний день встречи на Шелтер-Айленд, когда все собирались домой. Он обнародовал то, что начал именовать «временно-пространственным подходом» к квантовой механике: в сущности, математические методы из диссертации Ричарда, примененные, чтобы описывать взаимодействия между электронами, и среди них интеграл по траекториям.
На этой стадии методика не могла объяснить феномен Лэмбовского сдвига. Концепция не выглядела зрелой, поэтому коллеги встретили доклад без воодушевления. После конференции Фейнман внес несколько важных изменений, более успешно применил свое представление и, в конце концов, добился цели – создал теорию, способную конкурировать со швингеровской, но совершенно с иным языком и уникальным взглядом на время.
