кэд - странная теория света и вещества

РИЧАРД ФЕЙНМАН Издательство АСТ Москва УДК 53(092)(73) ББК 22.3г Ф31 Серия «Наука: открытия и первооткрыватели» Richard P. Feynman QED: THE STRANGE THEORY OF LIGHT AND MATTER Перевод с английского С. Г. Тиходеева, О. Л. Тиходеевой Под редакцией действительного члена Российской академии наук Л. Б. Окуня Серийное оформление и компьютерный дизайн В. А. Воронина Печатается с разрешения издательства Princeton University Press при содействии литературного агентства Synopsis. Ф31 Фейнман, Ричард. КЭД — странная теория света и вещества / Ричард Фейнман ; [пер. с англ. С. Г. Тиходеева, О. Л. Тиходеевой]. — Москва : Издательство АСТ, 2018. — 192 с. – (Наука: открытия и первооткрыватели). ISBN 978-5-17-112577-6 В основу этой книги легли знаменитые лекции Ричарда Фейнмана, прочитанные им в Калифорнийском университете. В этих лекциях прославленный физик рассказывает о квантовой электродинамике — теории, в создании которой принимал участие он сам, — рассказывает простым и доступным языком, понятным даже самому обычному читателю. Не зря даже о самом первом, принстонском издании «КЭД» критики писали: «Книга, которая полностью передает захватывающий и остроумный стиль Фейнмана, сделавшего квантовую электродинамику не только понятной, но и занимательной». УДК 53(092)(73) ББК 22.3г ISBN 978-5-17-112577-6 © Richard P. Feynman, 1985 © New Introduction by A. Zee Copyright 2006 by Princeton University Press © Перевод. С.Г. Тиходеев, 2017 © Издание на русском языке AST Publishers, 2018 Уникальный автограф знаменитой диаграммы Фейнмана, подписанный самим Фейнманом; изображение любезно предоставил Дж. М. Пасачофф (Jay M. Pasachoff, Fields Memorial Professor of Astronomy at Williams College). Диаграмма была изображена на первых страницах его экземпляра первого издания КЭД. 3 ПРЕДИСЛОВИЕ К ЗАРУБЕЖНОМУ ПОСЛЕСЛОВИЕ ИЗДАНИЮ 2006 ГОДА История того, как мы поняли, что такое свет, — это захватывающая драма, полная и неожиданностей, и поворотов судьбы. Фотон — наиболее часто наблюдаемая из всех элементарных частиц: зайдите солнечным днем в пыльную комнату с одним маленьким окном и вы увидите сонм пересекающих комнату маленьких козявок. Ньютон совершенно естественно предположил, что свет состоит из потока частиц («корпускул»), но уже он испытывал некоторые сомнения; ведь даже в семнадцатом столетии можно было наблюдать дифракцию света. В конце концов дифракция и другие эффекты, казалось бы, убедительно показали, что свет является электромагнитной волной. В квинтэссенции физики девятнадцатого века, уравнениях электромагнетизма Максвелла, свет рассматривался исключительно как волна. Потом появился Эйнштейн и объяснил фотоэффект, запостулировав, что свет есть сумма маленьких порций («квантов») энергии. Тут возникли и слово «фотон», и квантовая теория света. (Я не буду здесь отвлекаться и обсуждать знаменитое недовольство Эйнштейна квантовой механикой, хоть он и способствовал ее рождению.) Тем временем с 1920-х по 1940-е годы физики весьма глубоко поняли квантовое поведение материи («атомов»). При этом самым удивительным оказалось то, что квантовое поведение света и его взаимодействия с электронами не поддавались усилиям сильнейших и ярчайших физиков, таких как Поль Дирак и Энрико 4178 170 Ферми. Физике пришлось дожидаться появления трех молодых людей — Фейнмана, Швингера и Томонаги, получивших заряд как оптимизма, так и пессимизма, возможно благодаря Второй мировой войне, — чтобы возникла правильная формулировка квантовой электродинамики, или КЭД. Ричард Фейнман (1918—1988) был не только экстраординарным физиком, но экстраординарной и нетривиальной личностью. Подобных ему теоретическая физика не видела ни до, ни после. Иногда в свободную минуту физики-теоретики любят сравнить вклад в науку Фейнмана и Швингера — двух блестящих еврейских мальчиков из Нью-Йорка и почти ровесников. Это совершенно ни