По окончании средней школы в 1935 г. успешно поступил в Массачусетский технологический институт (МТИ) и в 1939 г. окончил его с дипломом бакалавра по физике. В МТИ, как говорил впоследствии Фейнман в своей нобелевской речи, он впервые осознал, что наиболее важной проблемой того времени было неудовлетворительное состояние квантовой теории электричества и магнетизма – квантовой электродинамики, занимавшейся изучением взаимодействия между элементарными частицами и между частицами и электромагнитным полем.
В 1942 г. Фейнман защитился в Принстонском университете, получив степень доктора философии, продолжив там работать свободным исследователем. В 1940-х гг. принял самое непосредственное участие в создании ядерного оружия, проведя много уникальных исследований в Лос-Аламосской лаборатории. В 1950-х гг. – профессор на кафедрах физики Корнелльского университета и Калифорнийского технологического института в Пасадене. Основные работы Фейнмана связаны со специальными вопросами квантовой электродинамики, квантовой механики и статистической физики. С помощью созданной Фейнманом современной версии квантовой электродинамики удалось успешно преодолеть многие трудности, связанные с применением квантовой механики в теории взаимодействия электронов и других заряженных элементарных частиц с электромагнитным полем. В конце 1940-х гг. ученому удалось разработать оригинальные схемы, иллюстрирующие возможные превращения элементарных частиц, названные «диаграммы Фейнмана». В 1958 г. совместно с М. Гелл-Манном он предложил новую количественную теорию слабых взаимодействий, а в 1969 г. – новую модель нуклона. В 1972 г. Фейнман создал полуфеноменологическую картину генерации новых частиц при их столкновениях и создал метод интегрирования по траекториям квантовых объектов. В последние годы он занимался разработкой теории квантованных вихрей в сверхтекучем гелии и настойчиво делал попытки применить методы теории возмущений в задаче квантования гравитационных полей. Кроме всего прочего Фейнман был замечательным педагогом и одним из создателей знаменитого университетского курса лекций по физике.
Нобелевский лауреат 1965 г. по физике «За фундаментальный вклад в развитие квантовой электродинамики, имевший глубокие последствия для физики элементарных частиц».
Словарь терминов
Аннигиляция – процесс столкновения частицы и ее античастицы, при котором происходит рождение новых частиц и взрывное выделение энергии, а исходные частицы взаимно уничтожают друг друга.
Античастица – у каждой частицы материи есть соответствующая античастица. При соударении частицы и античастицы происходит их аннигиляция, в результате которой выделяется энергия и рождаются другие частицы.
Атмосфера – газовая оболочка, окружающая Землю. Атмосферой принято считать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землей как единое целое. Атмосфера обеспечивает возможность жизни на Земле и оказывает большое влияние на разные стороны жизни человечества.
Атмосферное электричество – совокупность электрических явлений и процессов в атмосфере. Раздел физики атмосферы, изучающий электрические явления в атмосфере и ее электрические свойства. При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, ее ионизацию и проводимость, электрические токи в ней, объемные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое другое. Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой, и на их развитие сильно влияют метеорологические факторы – облака, осадки, метели и т. п. К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере – нижнем и стратосфере – верхнем слое атмосферы.
Атом – наименьшая частица каждого химического элемента. Атом состоит из ядра, занимающего крайне незначительную часть общего условного объема и состоящего из нуклонов – протонов и нейтронов, вокруг которых обращаются электроны.
Бета-распад – радиоактивное превращение атомных ядер с генерацией электронов, позитронов, нейтрино и антинейтрино.
Вакуум (вакуумное состояние) – в квантовой физике представляет собой «физический вакуум» как основное состояние с минимальной энергией, нулевыми импульсом, угловым моментом, электрическим зарядом и другими квантовыми числами квантованных полей. В математической физике используется понятие «математического вакуума», определяемого как состояние, в котором отсутствуют какие-либо реальные частицы и действие на который операторов уничтожения дает нулевой результат. По современным представлением, вакуум перенаселен виртуальными частицами, участвующими в виртуальных процессах, проявляющихся в специфических эффектах взаимодействия с реальными частицами.
Векторное поле – физическое поле, состоящее из трех независимых компонент, преобразующихся при поворотах координатных осей или преобразованиях Лоренца как компоненты вектора или 4-вектора. Примером векторного поля может служить поле скоростей или электромагнитное поле, описываемое четырехмерным вектор-потенциалом. В квантовой теории поля квантами векторного поля являются векторные частицы с единичным спином. При этом действительному векторному полю соответствует электрически нейтральная частица, а комплексному – заряженная частица (и ее античастица с зарядом противоположного знака). По поведению относительно пространственной инверсии с заменой координат векторные поля делят на собственно векторные, меняющие знак при инверсии, и аксиальные, или аксиально-векторные, не меняющие знака.
Гравитационная волна – возмущение метрики пространства-времени в виде гравитационного поля, распространяющееся со скоростью света. Образ гравитационных волн возник в теоретической физике при поиске решений волновых уравнений, входящих в общую теорию относительности. Гравитационные волны представляют собой поперечный процесс и описываются двумя независимыми поляризационными компонентами. В теории гравитационные волны должны излучать любые ускоренно движущиеся массы, а в реальности для их детектирования существенной амплитуды требуются чрезвычайно большие массы и ускорения, поскольку амплитуды гравитационных колебаний прямо пропорциональны данным параметрам. Астрофизики предполагают, что идеальными генераторами возмущений метрики пространства-времени могут быть гипотетические космические объекты – гравитационные коллапсары, или черные дыры. При слиянии и вращении пар подобных объектов от них должна распространяться существенная «рябь» пространства-времени, которую можно было бы зафиксировать в окрестностях нашей планеты с помощью строящихся космических обсерваторий.
Гравитация (всемирное тяготение, притяжение) – одно из главных фундаментальных природных взаимодействий сверхуниверсального типа, которому подвержены абсолютно все материальные тела, называемые гравитирующей материей. По современным данным, тяготение не только абсолютно универсально, но и всем телам, состоящим из гравитирующей материи, вне всякой зависимости от их массы сообщает совершенно одинаковое ускорение. Гравитационное взаимодействие входит в четыре фундаментальных силовых поля: электромагнитное, сильное и слабое. В классической механике гравитация описывается законом всемирного тяготения, установленным Ньютоном и гласящим, что сила притяжения между двумя телами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. При этом сила всемирного притяжения всегда приводит только к притяжению любых тел. Современная концепция тяготения описывается теорией гравитации Эйнштейна, или общей теорией относительности (ОТО). Согласно ОТО любое массивное тело искажает метрику пространства-времени, что и определяет видимое действие гравитационного поля. Гигантские космические объекты, такие как звезды и их компактные скопления – галактики, составляют колоссальные массы, создавая очень значительные даже по космическим масштабам гравитационные поля. Гравитация, будучи слабейшим из известных полей, в то же время является важнейшей силой во Вселенной, поскольку в отличие от других взаимодействий она универсальна при действии на любую материю и энергию. До сих пор в природе не обнаружены негравитирующие и антигравитирующие объекты.
