Джулиан Швингер - Julian Schwinger

Джулиан Швингер
Родившийся	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 Колумбийский университет
Известен	Квантовая электродинамика Электрослабое взаимодействие Теория возмущений резонатора Теорема спин-статистики Теорема Мак-Магона Мастер Взаимно объективные основы Формализм Келдыша Список вещей, названных в честь Юлиана 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 в Беркли Университет Пердью Массачусетский Институт Технологий Гарвардский университет Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе
Докторант	Исидор Исаак Раби
Докторанты	Ричард Арновитт Рой Глаубер Бен Р. Моттельсон Евгений Мерцбахер Шелдон Ли Глэшоу Уолтер Кон Брайс ДеВитт Даниэль Клейтман Сэм Эдвардс Гордон Бэйм Лоуэлл С. Браун Стэнли Дезер Лоуренс Пол Хорвиц Маргарет Г. Кивельсон Тунг-Моу Ян

Джулиан Швингер, победитель конкурса 1965 г. Нобелевская премия по физике. Оригинальная подпись: «Его лаборатория - его шариковая ручка».

Джулиан Сеймур Швингер (/ˈʃшɪŋər/; 12 февраля 1918 - 16 июля 1994) был Нобелевская премия победивший американский физик-теоретик. Он наиболее известен своей работой над квантовая электродинамика (QED), в частности, для разработки релятивистски инвариантного теория возмущений, а также для перенормировки КЭД на один петлевой порядок. 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 первые электрослабый модель, и первый пример заключения в 1 + 1 измерениях. Он отвечает за теорию множественных нейтрино, термины Швингера и теорию поля со спином 3/2.

биография

Джулиан Сеймур Швингер родился в Нью-Йорке, в Евреи ашкенази родители, Белль (урожденная Розенфельд) и Бенджамин Швингер, производитель одежды,^[1] кто эмигрировал из Польша В Соединенные Штаты. И его отец, и родители его матери были преуспевающими производителями одежды, хотя семейный бизнес пришел в упадок после Крах Уолл-стрит 1929 года. Семья следила за Ортодоксальный еврей традиция. Швингер посетил Таунсенд Харрис средней школы а затем Городской колледж Нью-Йорка как студент перед переводом в Колумбийский университет, где он получил степень бакалавра искусств. в 1936 г. и его докторскую степень (под руководством Исидор Исаак Раби ) в 1939 году в возрасте 21 года. Работал в Калифорнийский университет в Беркли (под Дж. Роберт Оппенгеймер ), а позже был назначен на должность в Университет Пердью.

Карьера

После работы с Оппенгеймером Швингер получил первое регулярное академическое назначение в Университет Пердью в 1941 году. Находясь в отпуске из Purdue, он работал в Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института вместо Лос-Аламосская национальная лаборатория во время Второй мировой войны. Он оказал теоретическую поддержку развитию радар. После войны Швингер покинул Purdue, чтобы Гарвардский университет, где он преподавал с 1945 по 1974 год. В 1966 году он стал профессором физики Юджина Хиггинса в Гарварде.

Швингер проявил склонность к Функции Грина из своей радиолокационной работы, и он использовал эти методы для формулировки квантовой теории 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 перенормировка, формулируя квантовая электродинамика однозначно к однопетлевому порядку.

В ту же эпоху он ввел непертурбативные методы в квантовую теорию поля, вычислив скорость, с которой электрон –позитрон пары создаются туннелирование в электрическом поле - процесс, известный теперь как «эффект Швингера». 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 уравнения движения. Его подход начался с квантовое действие и впервые позволил рассматривать бозоны и фермионы одинаково, используя дифференциальную форму Интеграция Грассмана. Он дал элегантные доказательства теорема спиновой статистики и CPT теорема, и отметил, что алгебра поля привела к аномальным членам Швингера в различных классических тождествах из-за коротких особенностей расстояния. Это были фундаментальные результаты в теории поля, способствующие правильному пониманию аномалии.

В других известных ранних работах Рарита и Швингер сформулировали абстрактное Паули и Фирц теория поля спина 3/2 в конкретной форме, как вектора спиноров Дирака, Уравнение Рариты – Швингера. Для того чтобы поле спина 3/2 взаимодействовало согласованно, необходимо использовать некоторую форму суперсимметрия требуется, и Швингер позже сожалел, что не продвинул эту работу достаточно далеко, чтобы обнаружить суперсимметрию.

Швингер обнаружил, что нейтрино бывают нескольких разновидностей, одна для электрон и один для мюон. В настоящее время известно три легких нейтрино; третий - партнер тау лептон.

В 1960-х годах Швингер сформулировал и проанализировал то, что сейчас известно как Модель Швингера, квантовая электродинамика в одном пространстве и одном измерении времени, первый пример ограничивающая теория. Он также был первым, кто предложил теорию электрослабой калибровки, ${ displaystyle SU (2)}$ группа датчиков самопроизвольно сломалась до электромагнитного ${ Displaystyle U (1)}$ на большие расстояния. Это было продлено его учеником Шелдон Глэшоу в принятую схему электрослабой унификации. Он попытался сформулировать теорию квантовой электродинамики с точечной магнитные монополи, программа, которая имела ограниченный успех, потому что монополи сильно взаимодействуют, когда квант заряда мал.

Под защитой 73 докторских диссертаций,^[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] феноменологическая теория физики элементарных частиц, которая является предшественницей современной эффективная теория 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 г. UCLA. Это широко рассказанная история, что Стивен Вайнберг, который унаследовал отделанный панелями офис Швингера в Лаборатория Лимана, там была найдена пара старых туфель с подразумеваемым сообщением "Думаешь, ты сможешь их заполнить?" В UCLA и до конца своей карьеры Швингер продолжал развивать теорию источников и ее различные приложения.

После 1989 года Швингер проявил большой интерес к неосновным исследованиям холодный синтез. Он написал об этом восемь теоретических работ. Он ушел из Американское физическое общество после их 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 отклонили представленные статьи на основе ядовитой критики анонимных рецензентов. Замена беспристрастного рецензирования цензурой будет смертью науки».

В своих последних публикациях Швингер предложил теорию сонолюминесценция как квантовое излучение на больших расстояниях, связанное не с атомами, а с быстро движущимися поверхностями в схлопывающемся пузыре, где наблюдаются скачки диэлектрической проницаемости. В механизм сонолюминесценции теперь подтвержденный экспериментами фокусируется на перегретом газе внутри пузыря как на источнике света.^[5]

Швингер был совместно награжден Нобелевская премия по физике в 1965 г. за его работу по квантовой электродинамике (КЭД) вместе с Ричард Фейнман и Синъитиро Томонага. Швингер получил множество наград и наград еще до его Нобелевской победы. К ним относятся первые Премия Альберта Эйнштейна (1951), США Национальная медаль науки (1964), почетный доктор наук. степени от Университета Пердью (1961 г.) и Гарвардского университета (1962 г.), а также премии США «Природа света». Национальная Академия Наук (1949). В 1987 году Швингер получил премию Golden Plate Award Американская академия достижений.^[6]

Швингер и Фейнман

Как известного физика Швингера часто сравнивали с другим легендарным физиком его поколения. Ричард Фейнман. Швингер был более склонен к формальным взглядам и предпочитал символические манипуляции в квантовая теория 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 Диаграммы Фейнмана, что дало 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 дифференциально-интегральный. Последний, возглавляемый Фейнманом, получил все освещение в прессе, но я по-прежнему считаю, что дифференциальная точка зрения является более общей, более элегантной и более полезной.^[9]

Несмотря на разделение Нобелевской премии, Швингер и Фейнман придерживались другого подхода к квантовой электродинамике и к квантовой теории поля в целом. Фейнман использовал регулятор, в то время как Швингер смог формально перенормировать 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 в запасе для любого, кто осмелится следовать за ударами другого барабана.^[10]

Смерть

Надгробие Юлиана Швингера на горе. Обернское кладбище в Кембридже, Массачусетс.

Швингер умер от панкреатический рак. Он похоронен в Кладбище Mount Auburn; ${ displaystyle { frac { alpha} {2 pi}}}$, куда ${ displaystyle alpha}$ это постоянная тонкой структуры, выгравировано над его именем на его надгробии. Эти символы относятся к его расчету поправка («аномальная») к магнитному моменту электрона.

Смотрите также

• Список вещей, названных в честь Юлиана Швингера

Избранные публикации

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

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Мехра, Джагдиш, и Милтон, Кимбалл А. (2000) Восхождение на гору: научная биография Юлиана 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:2007ТФ ..... 9 ... 70М. Дои: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», Физика в перспективе 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, Ю. 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 ХХ века, 26, World Scientific, Bibcode:2000qlsp.book ..... K, ISBN  978-981-02-4006-6

внешняя ссылка

• 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.