Julian Schwinger - Julian Schwinger
Julian Seymour Schwinger ( / ʃ w ɪ ŋ ər / ; február 12, 1918 - július 16, 1994) volt a Nobel- díjas amerikai elméleti fizikus . Legismertebb a kvantumalektrodinamikával (QED) foglalkozó munkájáról , különösen a relativisztikailag invariáns perturbációs elmélet kifejlesztéséről és a QED egy hurok sorrendre való normalizálásáról. Schwinger több egyetem fizika professzora volt.
Schwingert a huszadik század egyik legnagyobb fizikusának tartják számon, aki felelős a modern kvantummező -elmélet nagy részéért, beleértve a variációs megközelítést és a kvantummezők mozgási egyenleteit. Kidolgozta az első elektromos gyenge modellt, és az első példát a bezárásra 1+1 dimenziókban. Felelős a több neutrínó elméletéért, a Schwinger-kifejezésekért és a spin-3/2 mező elméletéért.
Életrajz
Korai élet és karrier
Julian Seymour Schwinger New Yorkban született, askenázi zsidó szülők, Belle (szül. Rosenfeld) és Benjamin Schwinger ruhagyártó társaságában, akik Lengyelországból emigráltak az Egyesült Államokba. Apja és anyja szülei is virágzó ruházati gyártók voltak, bár a családi vállalkozás hanyatlott az 1929 -es Wall Street -i összeomlás után . A család az ortodox zsidó hagyományokat követte . Julian bátyja, Harold Schwinger 1911 -ben született, hét évvel Julian 1918 -as születése előtt.
Schwinger korán tanuló volt. 1932 és 1934 között a Townsend Harris Gimnáziumba járt , amely akkor nagyra becsült középiskola volt a tehetséges diákok számára. A középiskola alatt Julian már elkezdte olvasni a Physical Review papírokat, olyan szerzőktől, mint Paul Dirac a New York -i City College könyvtárában , amelynek campusán akkor Townsend Harris található.
1934 őszén Schwinger egyetemi hallgatóként belépett a New York -i City College -ba. A CCNY automatikusan elfogadta az összes Townsend Harris diplomást annak idején, és mindkét intézmény ingyenes tandíjat ajánlott fel. A fizika és a matematika iránti erős érdeklődése miatt Julian nagyon jól teljesített ezekben a tárgyakban, annak ellenére, hogy gyakran kihagyta az órákat, és közvetlenül könyvekből tanult. Másrészt, mivel nem érdeklődött más témák, például az angol iránt, akadémiai konfliktusokhoz vezetett e tárgyak tanáraival.
Miután Julian csatlakozott a CCNY-hez, testvére, Harold, aki korábban végzett a CCNY-n, felkérte volt osztálytársát, Lloyd Motzot, hogy "ismerkedjen meg [Juliannal]". Lloyd a CCNY fizika oktatója és Ph.D. a Columbia Egyetem akkori jelöltje . Lloyd megismerkedett, és hamarosan felismerte Julian tehetségét. Lloyd észrevette Schwinger akadémiai problémáit, és úgy döntött, hogy segítséget kér Isidor Isaac Rabitól, akit a Columbia -ban ismert. Rabi az első találkozásukkor azonnal felismerte Schwinger képességeit, majd intézkedett arról, hogy Schwingert ösztöndíjjal jutalmazza a Columbia -i tanulmányokhoz. Eleinte Julian rossz minősítései a CCNY egyes tantárgyaiban megakadályozták az ösztöndíj odaítélését. De Rabi kitartott, és megmutatott egy publikálatlan könyvet a kvantum -elektrodinamikáról , amelyet Schwinger írt Hans Bethe -nek , aki véletlenül New York mellett haladt el. Bethe jóváhagyása a lapnak és hírneve ezen a területen elég volt ahhoz, hogy biztosítsák az ösztöndíjat Juliannak, aki ezután Kolumbiába költözött. Tudományos helyzete Kolumbiában sokkal jobb volt, mint a CCNY -ben. Elfogadta a Phi Beta Kappa társaságot, és 1936 -ban megszerezte a BA diplomáját.
Schwinger posztgraduális tanulmányai során Rabi úgy érezte, hogy jó lenne Juliannak meglátogatni más intézményeket szerte az országban, és Julian 37/38 évre utazási ösztöndíjat kapott, amelyet Gregory Breit és Eugene Wigner társaságában töltött . Ez idő alatt Schwinger, akinek korábban már szokása volt késő estig dolgozni, tovább ment, és teljesebbé tette a nappali/éjszakai kapcsolást, éjszaka dolgozott és nappal aludt, ezt a szokást egész karrierje során megtartotta. Schwinger később megjegyezte, hogy ez a váltás részben a nagyobb szellemi függetlenség megőrzésének módja, és annak elkerülése, hogy Breit és Wigner „uralja” őket.
Schwinger 1939 -ben, 21 éves korában szerezte meg doktori címét Rabi felügyelete alatt.
A 1939 őszén Schwinger kezdett el dolgozni a University of California, Berkeley szerint J. Robert Oppenheimer , ahol maradt két évig, mint egy NRC fickó.
Karrier
Miután Oppenheimerrel dolgozott együtt, Schwinger első rendes akadémiai kinevezését 1941 -ben a Purdue Egyetemen végezte. Purdue szabadságáról a második világháború alatt a Los Alamos Nemzeti Laboratórium helyett az MIT Sugárzási Laboratóriumában dolgozott . Elméleti támogatást nyújtott a radar fejlesztéséhez . A háború után Schwinger elhagyta Purdue -t a Harvard Egyetemre , ahol 1945 és 1974 között tanított. 1966 -ban Eugene Higgins fizika professzora lett a Harvardon.
Schwinger radarmunkájából affinitást fejlesztett ki Green funkciói iránt , és ezekkel a módszerekkel relativisztikusan változatlan módon fogalmazta meg a kvantummező elméletet a helyi Green funkciói szempontjából. Ez lehetővé tette számára, hogy egyértelműen kiszámítsa az elektronmágneses momentum első korrekcióit a kvantumelektrodinamikában. A korábbi nem kovariáns munka végtelen válaszokat kapott, de módszereiben tapasztalt extra szimmetria lehetővé tette Schwinger számára a helyes véges korrekciók elkülönítését.
Schwinger kifejlesztette a renormalizációt , és a kvantum-elektrodinamikát egyértelműen egyhurkos sorrendbe fogalmazta meg .
Ugyanebben korban, ő vezetett be a nem-perturbatív módszerekkel kvantumtérelmélet, hogy kiszámítjuk a sebességet, amellyel elektron - pozitron párok által létrehozott tunneling egy elektromos mező, amely folyamat most már ismert, mint a „Schwinger hatást.” Ezt a hatást a perturbációelméletben semmilyen véges sorrendben nem lehetett látni.
Schwinger kvantummező -elméletre vonatkozó alapozó munkája megalkotta a mezőkorrelációs függvények és azok mozgásegyenleteinek modern keretét . Megközelítése kvantumakcióval kezdődött, és lehetővé tette, hogy a bozonokat és a fermionokat először egyenlően kezeljék, a Grassman integráció differenciált formáját használva . Elegáns bizonyítékokat adott a spin-statisztika tételhez és a CPT-tételhez , és megjegyezte, hogy a mezőalgebra anomális Schwinger-kifejezésekhez vezetett a különböző klasszikus identitásokban, a rövid távú szingularitások miatt. Ezek a terepelmélet alapvető eredményei voltak, amelyek az anomáliák megfelelő megértéséhez szolgáltak .
Más nevezetes korai munkákban Rarita és Schwinger a spin-3/2 mező absztrakt Pauli és Fierz elméletét konkrét formában, Dirac-spinorok, Rarita – Schwinger-egyenlet vektoraként fogalmazta meg . Ahhoz, hogy a spin-3/2 mező következetesen kölcsönhatásba léphessen, szükség van a szuperszimmetria valamilyen formájára , és Schwinger később megbánta, hogy nem követte nyomon ezt a munkát annyira, hogy felfedezze a szuperszimmetriát.
Schwinger felfedezte, hogy a neutrínók többféle változatban kaphatók, az egyik az elektronhoz , a másik a muonhoz . Manapság ismert, hogy három könnyű neutrínó létezik; a harmadik a tau lepton partnere .
A hatvanas években Schwinger megfogalmazta és elemezte az úgynevezett Schwinger -modellt , a kvantum -elektrodinamikát egy térben és egy idődimenzióban, ami egy korlátozó elmélet első példája . Ő volt az első, aki elektromosan gyenge szelvény elméletet javasolt, egy mérőcsoportot, amely spontán módon elektromágnesesre tört nagy távolságokon. Ezt tanítványa, Sheldon Glashow kiterjesztette az elektromos gyenge egyesítés elfogadott mintájára. Megpróbálta megfogalmazni a kvantum -elektrodinamika elméletét pontmágneses monopólusokkal , egy olyan programmal, amely korlátozott sikerrel járt, mert a monopólusok erős kölcsönhatásban állnak egymással, ha a töltéskvantum kicsi.
Schwinger 73 doktori disszertáció felügyelete után a fizika egyik legtermékenyebb diplomás tanácsadójaként ismert. Négy tanítványa kapott Nobel -díjat: Roy Glauber , Benjamin Roy Mottelson , Sheldon Glashow és Walter Kohn (kémia).
Schwinger vegyes kapcsolatban állt kollégáival, mert mindig független kutatásokat folytatott, eltérően a mainstream divattól. Különösen Schwinger dolgozta ki a forráselméletet, az elemi részecskék fizikájának fenomenológiai elméletét, amely a modern hatékony mezőelmélet elődje . A kvantummezőket nagy távolságú jelenségekként kezeli, és kiegészítő „forrásokat” használ, amelyek a klasszikus mezőelméletekben az áramokhoz hasonlítanak. A forráselmélet matematikailag konzisztens terepelmélet, egyértelműen származtatott fenomenológiai eredményekkel. Harvard -i kollégáinak kritikája arra késztette Schwingert, hogy 1972 -ben otthagyja a karot az UCLA -ban . Ez egy olyan történet, amelyet széles körben elmeséltek, hogy Steven Weinberg , aki örökölte Schwinger Lyman Laboratóriumban található panellakás irodáját , talált egy pár régi cipőt, a hallgatólagos üzenettel: "Gondolod, hogy meg tudod tölteni ezeket?" Schwinger az UCLA -n és karrierje végéig folytatta a forráselmélet és különféle alkalmazásainak fejlesztését.
1989 után Schwinger élénken érdeklődött a hidegfúzió nem mainstream kutatásai iránt . Nyolc elméleti dolgozatot írt erről. Lemondott az Amerikai Fizikai Társaságtól, miután megtagadták a lapok közzétételét. Úgy érezte, hogy a hidegfúziós kutatást elnyomják, és megsértik az akadémiai szabadságot. Azt írta: "Óriási a nyomás a megfelelőségre. Azt tapasztaltam, hogy a szerkesztők elutasították a beadott dolgozatokat, a névtelen bírók mérges kritikája alapján. A pártatlan felülvizsgálat cenzúrával való felváltása a tudomány halála lesz."
Schwinger legutóbbi publikációiban a szonolumineszcencia elméletét javasolta, mint nagy távolságú kvantum-sugárzási jelenséget, amely nem atomokkal, hanem az összeomló buborék gyorsan mozgó felületeivel van összefüggésben, ahol a dielektromos állandóban megszakítások vannak. A kísérletekkel alátámasztott szonolumineszcencia mechanizmusa a buborékon belüli túlhevített gázra összpontosít, mint a fény forrása.
Schwingert 1965 -ben fizikailag Nobel -díjjal közösen elnyerték kvantumalektrodinamikai (QED) munkásságáért, Richard Feynman és Shin'ichirō Tomonaga mellett . Schwinger díjai és kitüntetései már Nobel -díja előtt is számtalanak voltak. Ezek közé tartozik az első Albert Einstein -díj (1951), az Egyesült Államok Nemzeti Medál Tudománya (1964), tiszteletbeli D.Sc. diplomákat a Purdue Egyetemen (1961) és a Harvard Egyetemen (1962), valamint az USA Nemzeti Tudományos Akadémia Fény Természete Díját (1949). 1987 -ben Schwinger megkapta az American Academy of Achievement Aranylemez díját .
Schwinger és Feynman
Híres fizikusként Schwingert gyakran összehasonlították generációjának másik legendás fizikusával, Richard Feynmannal . Schwinger formailag hajlamosabb volt és a szimbolikus manipulációkat részesítette előnyben a kvantumtér -elméletben . Dolgozott a helyi terepi operátorokkal, és kapcsolatokat talált közöttük, és úgy érezte, hogy a fizikusoknak meg kell érteniük a helyi mezők algebráját, bármennyire is paradox. Ezzel szemben Feynman intuitívabb volt, és úgy vélte, hogy a fizika teljes egészében kiolvasható a Feynman -diagramokból , amelyek részecske -képet adtak. Schwinger a következőképpen kommentálta a Feynman -diagramokat:
Az elmúlt évek szilíciumforgácsaihoz hasonlóan a Feynman -diagram is számításokat hozott a tömegeknek.
Schwinger nem szerette a Feynman -diagramokat, mert úgy érezte, hogy ezek arra késztették a diákot, hogy a részecskékre összpontosítson, és megfeledkezzen a helyi mezőkről, ami szerinte gátolta a megértést. Olyan messzire ment, hogy kitiltotta őket az osztályából, bár tökéletesen megértette őket. Az igazi különbség azonban mélyebb, és ezt Schwinger fejezte ki a következő részben:
Végül ezek az elképzelések a kvantummechanika lagrangiás vagy cselekvési megfogalmazásaihoz vezettek, amelyek két különböző, de egymással rokon formában jelentek meg, amelyeket differenciálnak és integrálnak különböztetek meg . Ez utóbbi, amelyet Feynman vezetett, minden sajtóvisszhangot kapott, de továbbra is úgy gondolom, hogy a differenciált nézőpont általánosabb, elegánsabb, hasznosabb.
Annak ellenére, hogy megosztották a Nobel -díjat, Schwinger és Feynman eltérő megközelítést alkalmaztak a kvantum -elektrodinamika és általában a kvantumtér -elmélet tekintetében. Feynman szabályzót használt , míg Schwinger formálisan újraformázhatott egy hurkot kifejezett szabályozó nélkül. Schwinger hitt a helyi mezők formalizmusában, míg Feynman hitt a részecskeutakban. Szorosan követték egymás munkáját, és tiszteletben tartották egymást. Feynman halálakor Schwinger úgy jellemezte
Egy becsületes ember, korunk kiemelkedő intuíciós szakembere, és kiváló példa arra, hogy mit várhat mindenki, aki egy másik dob ütését követni meri.
Halál
Schwinger hasnyálmirigyrákban halt meg . A Mount Auburn temetőben van eltemetve ; , ahol a finom szerkezet állandó , a neve fölé van vésve sírkövébe. Ezek a szimbólumok az elektron mágneses momentumára vonatkozó korrekció kiszámítására vonatkoznak ("rendellenes") .
Lásd még
Válogatott kiadványok
- Schwinger, J. (1948). "A kvantum-elektrodinamikáról és az elektron mágneses momentumáról" . Phys. Rev . 73 (4): 416–417. Bibcode : 1948PhRv ... 73..416S . doi : 10.1103/PhysRev.73.416 .
- Schwinger, J. (1948). "Kvantumelektrodinamika. I. Kovariáns készítmény". Phys. Rev . 74 (10): 1439–1461. Bibcode : 1948PhRv ... 74.1439S . doi : 10.1103/PhysRev.74.1439 .
- Schwinger, J. (1949). "Kvantumelektrodinamika. II. Vákuum polarizáció és önenergia". Phys. Rev . 75 (4): 651–679. Bibcode : 1949PhRv ... 75..651S . doi : 10.1103/PhysRev.75.651 .
- Schwinger, J. (1949). "Kvantummelektrodinamika. III. Az elektronsugárzási szóródáskorrekciók elektromágneses tulajdonságai". Phys. Rev . 76. (6): 790–817. Bibcode : 1949PhRv ... 76..790S . doi : 10.1103/PhysRev.76.790 .
- Feshbach, H., Schwinger, J. és JA Harr. "Effect of Tensor Range in Nuclear Two-Body Problems" , Számítási Laboratórium a Harvard Egyetemen , Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (elődje, az Atomenergia Bizottság ) (1949. november).
- Schwinger, J. (1951). "A mérőinvarianciáról és a vákuum polarizációról". Phys. Rev . 82. (5): 664–679. Bibcode : 1951PhRv ... 82..664S . doi : 10.1103/PhysRev.82.664 .
- Schwinger, J. "On Angular Momentum" , Harvard University , Nuclear Development Associates, Inc., Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (elődje, az Atomenergia Bizottság ) (1952. január 26.).
- Schwinger, J. "A kvantált mezők elmélete. II" , Harvard Egyetem , Amerikai Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (elődje, az Atomenergia Bizottság ) (1951).
- Schwinger, J. "A kvantált mezők elmélete. 3. rész" , Harvard Egyetem , Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (elődje, az Atomenergia Bizottság ) (1953. május).
- Schwinger, J. Einstein öröksége (1986). Tudományos Amerikai Könyvtár. 2012-es e-könyv
Hivatkozások
További irodalom
- Mehra, Jagdish és Milton, Kimball A. (2000) Hegymászás: Julian Schwinger tudományos életrajza . Oxford University Press.
- Milton, Kimball (2007). "Julian Schwinger: Nukleáris fizika, sugárzási laboratórium, Renormalizált QED, forráselmélet és azon túl". Fizika perspektívában . 9. (1): 70–114. arXiv : fizika/0610054 . Bibcode : 2007PhP ..... 9 ... 70M . doi : 10.1007/s00016-007-0326-6 . S2CID 684471 .A javított változat (2007) néven jelent meg "Julian Schwinger: A nukleáris fizikától és kvantumelektrodinamikától a forráselméletig és azon túl", Physics in Perspective 9 : 70–114.
- Schweber, Silvan S. (1994). QED és a férfiak, akik készítették: Dyson, Feynman, Schwinger és Tomonaga . Princeton University Press. ISBN 978-0-691-03327-3.
- Ng, Y. Jack, szerk. (1996) Julian Schwinger: A fizikus, a tanár és az ember . Szingapúr: World Scientific. ISBN 981-02-2531-8 .
- Julian Seymour Schwinger (2000), Kimball A. Milton (szerk.), A quantum örökség: Julian Schwinger szeminal papers , World Scientific series in 20th century physics, 26 , World Scientific, Bibcode : 2000qlsp.book ..... K , ISBN 978-981-02-4006-6
Külső linkek
-
Julian Schwinger a Nobelprize.org oldalon,
beleértve a Nobel -előadást, 1965. december 11. Relativisztikus kvantumtér -elmélet
- O'Connor, John J .; Robertson, Edmund F. , "Julian Schwinger" , MacTutor matematikatörténeti archívum , St Andrews Egyetem