Юлиан Швингер

Юлиан Швингер
Рожденный	Джулиан Сеймур Швингер ( 1918-02-12 )12 февраля 1918 г. Нью-Йорк, Нью-Йорк, США
Умер	16 июля 1994 г. (1994-07-16)(76 лет) Лос-Анджелес, Калифорния, США
Национальность	Соединенные Штаты
Альма-матер	Городской колледж Нью-Йорка Колумбийского университета
Известен	Квантовая электродинамика Электрослабое взаимодействие Теория возмущений резонатора Теорема спин-статистики Теорема Мак-Магона Основная теорема Взаимно несмещенные основы Формализм Келдыша Список вещей, названных в честь Джулиана Швингера
Супруг (а)	Кларис Кэррол (м. 1947)
Награды	Премия Альберта Эйнштейна (1951), Национальная медаль науки (1964), Нобелевская премия по физике (1965)
Научная карьера
Поля	Квантовая теория поля
Учреждения	Калифорнийский университет, Беркли, Университет Пердью, Массачусетский технологический институт, Гарвардский университет, Калифорнийский университет, Лос-Анджелес
Докторант	Исидор Исаак Раби
Докторанты	Ричард Арновитт Рой Глаубер Бен Р. Моттельсон Ойген Мерцбахер Шелдон Ли Глэшоу Уолтер Кон Брайс ДеВитт Дэниел Клейтман Сэм Эдвардс Гордон Бэйм Лоуэлл С. Браун Стэнли Дезер Лоуренс Пол Хорвиц Маргарет Г. Кивельсон Тунг-Моу Ян Чарльз М. Соммерфилд

Джулиан Швингер, лауреат Нобелевской премии по физике 1965 года . Оригинальная подпись: «Его лаборатория - его шариковая ручка».

Джулиан Сеймур Schwinger ( / ʃ ж ɪ ŋ ər / ; 12 февраля 1918 - 16 июля 1994) был Нобелевской премии известный американский физик - теоретик . Он наиболее известен своей работой по квантовой электродинамике (КЭД), в частности, разработкой релятивистски инвариантной теории возмущений и перенормировкой КЭД до одного петлевого порядка. Швингер был профессором физики в нескольких университетах.

Швингер признан одним из величайших физиков двадцатого века, ответственным за большую часть современной квантовой теории поля, включая вариационный подход и уравнения движения для квантовых полей. Он разработал первую электрослабую модель и первый пример ограничения в измерениях 1 + 1. Он отвечает за теорию множественных нейтрино, термины Швингера и теорию поля со спином 3/2.

Биография [ править ]

Джулиан Сеймур Швингер родился в Нью-Йорке в семье евреев-ашкенази , Белль (урожденная Розенфельд) и Бенджамина Швингера, производителя одежды, ^[1] эмигрировавших из Польши в США. И его отец, и родители его матери были преуспевающими производителями одежды, хотя семейный бизнес пришел в упадок после краха на Уолл-стрит в 1929 году . Семья следовала ортодоксальным еврейским традициям. Швингер учился в средней школе Таунсенд-Харрис, а затем в Городском колледже Нью-Йорка в качестве студента, прежде чем перейти в Колумбийский университет , где он получил степень бакалавра в 1936 году и докторскую степень (под руководствомИсидор Исаак Раби ) в 1939 году в возрасте 21 года. Он работал в Калифорнийском университете в Беркли (под руководством Дж. Роберта Оппенгеймера ), а позже был назначен на должность в Университете Пердью .

Карьера [ править ]

После работы с Оппенгеймером Швингер впервые получил регулярное академическое назначение в Университете Пердью в 1941 году. Во время отпуска из Пердью он работал в Радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, а не в Национальной лаборатории Лос-Аламоса во время Второй мировой войны. Он оказал теоретическую поддержку развитию радара . После войны Швингер покинул Purdue и поступил в Гарвардский университет , где преподавал с 1945 по 1974 год. В 1966 году он стал профессором физики Юджина Хиггинса в Гарварде.

Швингер развил близость к функциям Грина из своей работы с радарами, и он использовал эти методы, чтобы сформулировать квантовую теорию поля в терминах локальных функций Грина релятивистски инвариантным способом. Это позволило ему однозначно вычислить первые поправки к магнитному моменту электрона в квантовой электродинамике. Ранние нековариантные работы давали бесконечные ответы, но дополнительная симметрия в его методах позволила Швингеру выделить правильные конечные поправки.

Швингер разработал перенормировку , однозначно сформулировав квантовую электродинамику до однопетлевого порядка.

В той же эпохе, он ввел непертурбативные методы в квантовую теорию поля, путем вычисления скорости , с которой электрон - позитронные пары создаются путем туннелирования в электрическом поле, процесс теперь известен как «эффект швингеровского.» Этот эффект нельзя было увидеть ни в каком конечном порядке в теории возмущений.

Основополагающая работа Швингера по квантовой теории поля построила современную структуру корреляционных функций поля и их уравнений движения . Его подход начался с квантового действия и впервые позволил рассматривать бозоны и фермионы одинаково, используя дифференциальную форму интегрирования Грассмана . Он дал изящные доказательства для спин-статистики теоремы и теоремы CPT , и отметил , что поле алгебра привела к терминам аномальных швингеровских в различных классических идентичностях, из - за короткие особенности расстояния. Это были фундаментальные результаты теории поля, способствующие правильному пониманию аномалий .

В другой известной ранней работе Рарита и Швингер сформулировали абстрактную теорию Паули и Фирца поля спина 3/2 в конкретной форме, как вектор спиноров Дирака, уравнение Рариты-Швингера . Для того, чтобы поле со спином 3/2 взаимодействовало согласованно, требуется некоторая форма суперсимметрии , и Швингер позже сожалел, что он не продвинулся в этой работе достаточно далеко, чтобы обнаружить суперсимметрию.

Швингер обнаружил, что нейтрино бывают нескольких разновидностей, одна для электрона, другая для мюона . В настоящее время известно три легких нейтрино; третий - партнер тау-лептона .

В 1960-х Швингер сформулировал и проанализировал то, что сейчас известно как модель Швингера , квантовую электродинамику в одном пространстве и одном измерении времени, первый пример теории ограничения . Он также был первым, кто предложил теорию электрослабой калибровки - калибровочную группу, спонтанно разрушающуюся до электромагнитных на больших расстояниях. Его ученик Шелдон Глэшоу расширил это до общепринятой модели электрослабого объединения. Он попытался сформулировать теорию квантовой электродинамики с точечными магнитными монополями , программа, которая имела ограниченный успех, потому что монополи сильно взаимодействуют, когда квант заряда мал.${\ displaystyle SU (2)}$${\ Displaystyle U (1)}$

Под его руководством 73 докторские диссертации ^[2] Швингер известен как один из самых плодовитых советников по физике. Четверо его учеников получили Нобелевские премии: Рой Глаубер , Бенджамин Рой Моттельсон , Шелдон Глэшоу и Уолтер Кон (по химии).

У Швингера были смешанные отношения со своими коллегами, потому что он всегда проводил независимые исследования, отличные от основной моды. В частности, Швингер разработал теорию источников ^[3], феноменологическую теорию физики элементарных частиц, которая является предшественницей современной эффективной теории поля . Он рассматривает квантовые поля как явления на больших расстояниях и использует вспомогательные «источники», которые напоминают токи в классических теориях поля. Теория источников - это математически последовательная теория поля с четко выведенными феноменологическими результатами. Критика со стороны его коллег из Гарварда вынудила Швингера покинуть факультет в 1972 году в Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе . Широко распространена история о том, что Стивен Вайнберг, который унаследовал отделанный панелями офис Швингера в лаборатории Лаймана , там была обнаружена пара старых туфель с подразумеваемым сообщением: "Думаешь, ты сможешь их заполнить?" В Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и до конца своей карьеры Швингер продолжал развивать теорию источников и ее различные приложения.

После 1989 года Швингер проявил большой интерес к неосновным исследованиям холодного синтеза . Он написал об этом восемь теоретических работ. Он ушел из Американского физического общества после отказа опубликовать его статьи. ^[4] Он чувствовал, что исследования холодного синтеза подавляются, а академическая свобода нарушается. Он писал: «Давление в пользу соответствия огромно. Я испытал это, когда редакторы отвергли представленные статьи, основанные на ядовитой критике анонимных рецензентов. Замена беспристрастного рецензирования цензурой будет смертью науки».

В своих последних публикациях Швингер предложил теорию сонолюминесценции как квантового излучения на больших расстояниях, связанного не с атомами, а с быстро движущимися поверхностями в схлопывающемся пузыре, где есть разрывы диэлектрической проницаемости. Механизм звуколюминисценции теперь поддерживается экспериментами фокусируется на перегретом газе внутри пузырька в качестве источника света. ^[5]

Швингер был совместно удостоен Нобелевской премии по физике в 1965 году за свою работу по квантовой электродинамике (КЭД) вместе с Ричардом Фейнманом и Синъитиро Томонага . Швингер получил множество наград и почестей еще до его Нобелевской победы. Среди них первая премия Альберта Эйнштейна (1951 г.), Национальная медаль науки США (1964 г.), почетный доктор наук. степени от Университета Пердью (1961 г.) и Гарвардского университета (1962 г.), а также премии «Природа света» Национальной академии наук США (1949 г.). В 1987 году Швингер получил премию «Золотая тарелка» Американской академии достижений . ^[6]

Швингер и Фейнман [ править ]

Как известного физика Швингера часто сравнивали с другим легендарным физиком его поколения, Ричардом Фейнманом . Швингер был более склонен к формальным взглядам и предпочитал символические манипуляции в квантовой теории поля . Он работал с операторами локального поля и обнаружил связи между ними, и он чувствовал, что физики должны понимать алгебру локальных полей, как бы парадоксально это ни было. Напротив, Фейнман был более интуитивным, полагая, что физику можно полностью извлечь из диаграмм Фейнмана , которые давали картину частиц. Швингер прокомментировал диаграммы Фейнмана следующим образом:

Как и кремниевые чипы последних лет, диаграмма Фейнмана приносила вычисления в массы. ^{[7] [8]}

Швингеру не нравились диаграммы Фейнмана, потому что он чувствовал, что они заставляют ученика сосредоточиться на частицах и забыть о локальных полях, что, по его мнению, препятствует пониманию. Он зашел так далеко, что полностью запретил им посещать свой класс, хотя прекрасно их понимал. Однако настоящая разница глубже, и Швингер выразил ее в следующем отрывке:

В конце концов, эти идеи привели к лагранжианам или формулировкам действия квантовой механики, появившимся в двух различных, но связанных формах, которые я различаю как дифференциальную и интегральную . Последний, возглавляемый Фейнманом, получил все освещение в прессе, но я по-прежнему считаю, что дифференциальная точка зрения более общая, более элегантная и более полезная. ^[9]

Несмотря на то, что Швингер и Фейнман разделили Нобелевскую премию, у них был другой подход к квантовой электродинамике и к квантовой теории поля в целом. Фейнман использовал регулятор , а Швингер смог формально перенормировать его до одного цикла без явного регулятора. Швингер верил в формализм локальных полей, а Фейнман верил в траектории частиц. Они внимательно следили за работой друг друга и уважали друг друга. После смерти Фейнмана Швингер описал его как

Честный человек, выдающийся интуиционист нашего времени и яркий пример того, что может быть уготовано каждому, кто осмелится следовать за ударами другого барабана. ^[10]

Смерть [ править ]

Швингер умер от рака поджелудочной железы . Он похоронен на кладбище Маунт-Оберн ; , где - постоянная тонкой структуры , выгравировано над его именем на его надгробии. Эти символы относятся к его расчету поправки («аномальной») к магнитному моменту электрона .${\ displaystyle {\ frac {\ alpha} {2 \ pi}}}$${\ displaystyle \ alpha}$

См. Также [ править ]

• Список вещей, названных в честь Юлиана Швингера

Избранные публикации [ править ]

• Швингер, J (1948). «О квантовой электродинамике и магнитном моменте электрона» . Phys. Ред . 73 (4): 416–417. Полномочный код : 1948PhRv ... 73..416S . DOI : 10.1103 / PhysRev.73.416 .
• Швингер, J (1948). «Квантовая электродинамика. I. Ковариантная формулировка». Phys. Ред . 74 (10): 1439–1461. Bibcode : 1948PhRv ... 74.1439S . DOI : 10.1103 / PhysRev.74.1439 .
• Швингер, J (1949). «Квантовая электродинамика. II. Поляризация вакуума и собственная энергия». Phys. Ред . 75 (4): 651–679. Полномочный код : 1949PhRv ... 75..651S . DOI : 10.1103 / PhysRev.75.651 .
• Швингер, J (1949). "Квантовая электродинамика. III. Электромагнитные свойства электронных радиационных поправок к рассеянию". Phys. Ред . 76 (6): 790–817. Bibcode : 1949PhRv ... 76..790S . DOI : 10.1103 / PhysRev.76.790 .
• Feshbach, H., Schwinger, J. и JA Harr. «Эффект тензорного диапазона в ядерных двухчастичных задачах» , вычислительная лаборатория Гарвардского университета , Министерство энергетики США (через предшествующее агентство - Комиссию по атомной энергии ) (ноябрь 1949 г.).
• Швингер, Дж (1951). «О калибровочной инвариантности и поляризации вакуума». Phys. Ред . 82 (5): 664–679. Bibcode : 1951PhRv ... 82..664S . DOI : 10.1103 / PhysRev.82.664 .
• Швингер Дж. «Об угловом моменте» , Гарвардский университет , Nuclear Development Associates, Inc., Министерство энергетики США (через предшествующее агентство - Комиссию по атомной энергии ) (26 января 1952 г.).
• Швингер, Дж. «Теория квантованных полей. II» , Гарвардский университет , Министерство энергетики США (через предшествующее агентство - Комиссию по атомной энергии ) (1951).
• Швингер, Дж. «Теория квантованных полей. Часть 3» , Гарвардский университет , Министерство энергетики США (через предшествующее агентство - Комиссию по атомной энергии ) (май 1953 г.).
• Швингер, Наследие Эйнштейна (1986). Научная американская библиотека. Электронная книга 2012 года

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Мехра, Джагдиш и Милтон, Кимбалл А. (2000) Восхождение на гору: научная биография Джулиана Швингера . Издательство Оксфордского университета.
• Милтон, Кимбалл (2007). «Джулиан Швингер: ядерная физика, радиационная лаборатория, перенормированная КЭД, теория источников и не только». Физика в перспективе . 9 (1): 70–114. arXiv : физика / 0610054 . Bibcode : 2007PhP ..... 9 ... 70M . DOI : 10.1007 / s00016-007-0326-6 . S2CID  684471 .Пересмотренная версия опубликована как (2007) «Джулиан Швингер: от ядерной физики и квантовой электродинамики к теории источников и не только», Physics in Perspective 9 : 70–114.
• Швебер, Сильван С. (1994). QED и люди, которые сделали это: Дайсон, Фейнман, Швингер и Томонага . Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0-691-03327-3.
• Нг, Й. Джек, изд. (1996) Джулиан Швингер: физик, учитель и человек . Сингапур: World Scientific. ISBN 981-02-2531-8 . 
• Джулиан Сеймур Швингер (2000), Кимбалл А. Милтон (редактор), Квантовое наследие: основополагающие статьи Джулиана Швингера , Мировая научная серия по физике 20-го века, 26 , World Scientific, Bibcode : 2000qlsp.book ..... K , ISBN 978-981-02-4006-6

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме Джулиана Швингера .

В Wikiquote есть цитаты, связанные с: Джулианом Швингером

• Джулиан Швингер на Nobelprize.org, включая Нобелевскую лекцию, 11 декабря 1965 г. Релятивистская квантовая теория поля
• О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Джулиан Швингер" , архив истории математики MacTutor , Сент-Эндрюсский университет.