Schwinger, Julian

Julian Schwinger
engelsk  Julian Seymour Schwinger

Julian Schwinger, 1965
Födelsedatum 12 februari 1918( 1918-02-12 ) [1] [2] [3] […]
Födelseort New York , USA
Dödsdatum 16 juli 1994( 1994-07-16 ) [1] [2] [3] […] (76 år)
En plats för döden Los Angeles , USA
Land  USA
Vetenskaplig sfär fysik
Arbetsplats Berkeley (1939-1941)
Purdue (1941)
MIT (1941-1945)
Harvard (1945-1972)
UCLA (1972-1994)
Alma mater City College
Columbia University
vetenskaplig rådgivare Isidore Rabi
Studenter Roy Glauber
Sheldon Glashow
Bryce DeWitt
Walter Cohn
Ben Mottelson
Samuel Edwards
Utmärkelser och priser US National Medal of Science ( 1964 ) Nobelpriset i fysik ( 1965 )
Nobelpriset
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Julian Seymour Schwinger ( eng.  Julian Seymour Schwinger ; 12 februari 1918 , New York , USA  - 16 juli 1994 , Los Angeles , USA ) - amerikansk fysiker , vinnare av Nobelpriset i fysik 1965 "För grundläggande arbete med kvantelektrodynamik , som hade djupgående konsekvenser för partikelfysik" med Richard Feynman och Shinichiro Tomonaga .

Schwinger gjorde ett betydande bidrag till sådana områden av teoretisk fysik som kärnfysik , atomfysik , elementär partikelfysik , statistisk mekanik , klassisk elektrodynamik , kvantfältteori , allmän relativitetsteori .

Medlem av US National Academy of Sciences (1949) [4] , American Physical Society (1941).

Biografi

Tidiga år

Julian Seymour Schwinger föddes i New York i en familj bestående av ashkenazijudar Belle (född Rosenfeld, engelska  Belle Rosenfeld , 1892, Lodz  - 1974, New York) och Benjamin Schwinger ( engelska  Benjamin Schwinger , 1882, Nowy Sanch  - 1953, New York) , en klädtillverkare som emigrerade i unga år från Polen till USA [5] . Både hans far och hans mors föräldrar var framgångsrika klädtillverkare, även om familjeföretaget sjönk efter Wall Street-kraschen 1929 . Familjen var en anhängare av ortodoxa judiska traditioner [6] . Julians äldre bror Harold Schwinger föddes  1911, sju år före Julian, som föddes 1918 [7] .

Schwinger var ett brådmogen barn - vid tre års ålder kunde han läsa [6] . Han gick på Townsend Harris High School från 1932 till 1934, som vid den tiden ansågs vara en gymnasieskola för begåvade elever. I gymnasiet hade Julian redan börjat läsa vetenskapliga artiklar från Physical Review av författare som Paul Dirac på biblioteket vid City College of New York (CCNY), på vars campus hans skola då låg [8] .

Hösten 1933 gick Schwinger in på City College i New York som student [9] . Vid den tiden accepterade CCNY automatiskt alla Townsend Harris-alumner, och båda institutionerna erbjöd gratis undervisning [10] . På grund av sitt starka intresse för fysik och matematik lyckades Julian mycket bra i dessa ämnen, trots att han ofta hoppade över klasser och studerade direkt från böcker. Å andra sidan ledde hans bristande intresse för andra ämnen som engelska till akademiska konflikter med lärare i dessa ämnen [11] .

Efter att Julian gick med i CCNY bad hans bror Harold, som också tidigare hade tagit examen från CCNY, sin tidigare klasskamrat Lloyd Motz att "lära känna [Julian]". Lloyd var en fysikinstruktör vid CCNY vid den tiden och en doktorand vid Columbia University [12] . Lloyd träffade och kände snart igen Julians talang. Lloyd lade märke till Schwingers akademiska problem och bestämde sig för att be om hjälp från Isidor Isaac Raby , som han kände från sitt arbete vid Columbia University. Rabi kände också omedelbart igen Schwingers förmågor vid deras första möte och flyttade sedan för att ge Schwinger ett stipendium för att studera vid Columbia University. Till en början hindrade Julians dåliga betyg i vissa ämnen vid CCNY att stipendiet delas ut. men Rabi insisterade och visade en opublicerad artikel om kvantelektrodynamik , skriven av Schwinger till Hans Bethe , som råkade vara på väg genom New York. Godkännandet av Bethes artikel och hans rykte inom området var tillräckligt för att säkra ett stipendium till Julian, som sedan flyttade till Columbia. Hans akademiska prestation på universitetet var mycket bättre än på CCNY. Han valdes in i Phi Beta Kappa-samhället och fick sin kandidatexamen 1936 [13] .

Under Schwingers forskarstudier kände Rabi att det skulle vara fördelaktigt för Julian att besöka andra institutioner runt om i landet, och Julian tilldelades ett resestipendium för det 37/38 år han arbetade med Gregory Breit och Eugene Wigner . Under denna tid gick Schwinger, som tidigare hade en vana att arbeta långt in på natten, längre och gjorde bytet mellan dag och natt mer komplett, arbetade på natten och sova på dagen, en vana han behöll under hela sin karriär [14] . Schwinger anmärkte senare att denna övergång delvis var ett sätt att upprätthålla ett större intellektuellt oberoende och undvika "dominansen" av Breit och Wigner, helt enkelt genom att förkorta varaktigheten av kontakten med dem genom att arbeta vid olika tidpunkter [15] .

Schwinger tog sin doktorsexamen (PhD) från Rabi 1939 vid 21 års ålder [16] .

Hösten 1939 började Schwinger arbeta vid University of California, Berkeley under J. Robert Oppenheimer , där han tillbringade två år som NRC- stipendiat [17] .

Karriär och bidrag till vetenskapen

Efter att ha arbetat med Oppenheimer, var Schwingers första ordinarie akademiska utnämning vid Purdue University 1941. Medan han var ledig från Purdue arbetade han på MIT:s strålningslaboratorium istället för Los Alamos National Laboratory under andra världskriget. Tillhandahöll teoretiskt stöd för utveckling av radar . Efter kriget lämnade Schwinger Purdue för Harvard University , där han undervisade från 1945 till 1974 [16] . 1966 blev han Eugene Higgins professor i fysik vid Harvard.

Schwinger härledde Greens funktioner medan han arbetade med radar och använde dessa metoder för att formulera kvantfältteori i termer av lokala Greens funktioner på ett relativistiskt oföränderligt sätt. Detta gjorde det möjligt för honom att entydigt beräkna de första korrigeringarna av det magnetiska momentet hos en elektron i kvantelektrodynamik. Tidigare arbete använde icke-kovarianska metoder som ledde till oändliga svar, men den extra symmetrin i hans metoder gjorde det möjligt för Schwinger att extrahera de korrekta ändliga korrigeringarna.

Schwinger utvecklade renormalisering genom att formulera kvantelektrodynamik unikt för en-loop-ordningen av störningsteorin.

Under samma tid introducerade han icke-perturbativa metoder för kvantfältteorin genom att beräkna hastigheten med vilken elektron  - positronpar skapas genom tunnling i ett elektriskt fält, en process som nu kallas "Schwinger-effekten". Denna effekt kunde inte ses i någon ändlig ordning i störningsteorin.

Schwingers arbete med fältens korrelationsfunktioner och deras rörelseekvationer utgjorde grunden för kvantfältteorin. Hans tillvägagångssätt är baserat på kvantverkan och tillät för första gången att bosoner och fermioner behandlades på samma sätt, med hjälp av Grassmanns differentiella form av integration . Han gav eleganta bevis för spinstatistiksatsen och CPT-satsen och noterade att fältoperatöralgebra leder till anomala Schwinger-bidrag i olika klassiska identiteter på grund av singulariteter på korta avstånd. Dessa var de grundläggande resultaten inom fältteori som behövs för att korrekt förstå anomalier .

I ett annat berömt tidigt verk formulerade Rarita och Schwinger den abstrakta teorin om Pauli och Firtz spin 3/2-fält i konkret form som Dirac-spinorvektorn, Rarita–Schwinger-ekvationen . För att ett spin 3/2-fält ska interagera konsekvent krävs någon form av supersymmetri , och Schwinger ångrade senare att han inte hade kommit tillräckligt långt i detta arbete för att upptäcka supersymmetri.

Schwinger upptäckte att neutriner finns i flera varianter, en för elektronen och en för myonen . Tre lätta neutrinos är för närvarande kända; den tredje är partnern till tau leptonen .

På 1960-talet formulerade och analyserade Schwinger det som nu är känt som Schwinger-modellen , kvantelektrodynamik i en rums- och en tidsdimension, det första exemplet på en teori med inneslutning . Han var också den första som föreslog en teori för elektrosvag mätare baserad på en mätgrupp med spontant bruten symmetri till elektromagnetisk på långa avstånd. Hans elev Sheldon Glashow utvidgade denna modell till den konventionella modellen för elektrosvag förening. Han försökte formulera en teori om kvantelektrodynamik med punktmagnetiska monopol , ett program som fick begränsad framgång eftersom monopolerna interagerar starkt när laddningskvanten är liten.

Med 73 doktorsavhandlingar [18] är Schwinger känd som en av de mest produktiva konsulterna inom fysik. Fyra av hans elever har fått Nobelpris: Roy Glauber , Benjamin Roy Mottelson , Sheldon Glashow och Walter Cohn (i kemi).

Senare år

Schwinger hade ett blandat förhållande till sina kollegor, eftersom han alltid gjorde oberoende forskning, vilket skilde sig från den nuvarande trenden. Speciellt utvecklade Schwinger teorin om källor [19] , en fenomenologisk teori för elementarpartikelfysik, som är föregångaren till den moderna effektiva fältteorin [16] . Den behandlar kvantfält som fenomen över långa avstånd och använder hjälp "källor" som liknar strömmar i klassiska fältteorier. Källteori är en matematiskt konsekvent fältteori med tydligt härledda fenomenologiska resultat. Kritik från hans kollegor vid Harvard tvingade Schwinger att lämna fakulteten 1972 och flytta till UCLA . En mycket spridd historia är att Steven Weinberg , som ärvde Schwingers panelklädda kontor i Lymans laboratorium , hittade ett par gamla stövlar där med förslaget "tror du att du får plats i dem?". Vid UCLA och fram till slutet av sin karriär fortsatte Schwinger att utveckla källteori och dess olika tillämpningar [16] .

Efter 1989 visade Schwinger stort intresse för icke-traditionell forskning om kall fusion . Han skrev åtta teoretiska artiklar om det. Han avgick från American Physical Society efter att de vägrat att publicera hans papper [20] . Han kände att kall fusionsforskning undertrycktes och akademisk frihet kränktes. Han skrev: "Konformitet är fruktansvärt. Jag upplevde detta från första hand när inskickade artiklar avvisades av redaktörer baserat på svepande kritik från anonyma recensenter. Att ersätta opartisk granskning med censur blir vetenskapens död .

I sina senaste publikationer föreslog Schwinger teorin om sonoluminescens som ett fenomen av långväga kvantstrålning associerad inte med atomer, utan med snabbt rörliga ytor i en kollapsande bubbla, där det finns diskontinuiteter i permittiviteten. Mekanismen för sonoluminescens , som för närvarande bekräftas av experiment, är baserad på den överhettade gasen inuti bubblan som en ljuskälla [21] .

Schwinger tilldelades Nobelpriset i fysik 1965 för sitt arbete med kvantelektrodynamik (QED), tillsammans med Richard Feynman och Shinichiro Tomonaga . Schwingers utmärkelser och utmärkelser var många redan innan han fick Nobelpriset. Bland dem finns det första Albert Einstein-priset (1951), US National Medal of Science (1964), en hedersdoktor i vetenskap. grader från Purdue University (1961) och Harvard University (1962), samt Nature of Light Award från US National Academy of Sciences (1949). 1987 mottog Schwinger American Academy of Achievement 's Gold Plate Award [22] .

Schwinger och Feynman

Som en berömd fysiker jämfördes Schwinger ofta med en annan legendarisk fysiker i sin generation, Richard Feynman . Schwinger var mer formalistisk och gynnade symboliska manipulationer i kvantfältteorin . Han arbetade med lokala fältoperatörer, hittade kopplingar mellan dem och ansåg att fysiker måste förstå algebra för lokala fält, hur paradoxalt det än må vara. Däremot var Feynman mer intuitiv och trodde att fysiken helt kunde extraheras från Feynman-diagram , vilket gav en bild av partiklar. Schwinger kommenterade Feynman-diagram enligt följande [23] [24] :

Precis som de senaste årens mikrochip har Feynman-diagrammet demokratiserat datoranvändning.

Originaltext  (engelska)[ visaDölj] Liksom de senaste årens kiselchips tillförde Feynman-diagrammet beräkningar till massorna.

Schwinger ogillade Feynman-diagram eftersom han kände att de fick eleven att fokusera på partiklar och glömma lokala fält, som han trodde hindrade förståelsen. Han gick så långt att han helt och hållet uteslöt dem från sin klass, även om han förstod dem perfekt. Den verkliga skillnaden ligger dock djupare, vilket uttrycktes av Schwinger i följande avsnitt [25] :

Så småningom ledde dessa idéer till att kvantmekaniken, uttryckt i termer av Lagrangian eller handling, uppträdde i två distinkta men besläktade former, som jag särskiljer som "differentiell och integral". Den senare, med Feynman i spetsen, fick mycket pressbevakning, men jag fortsätter att tro att den differentiella synen är mer allmän, elegantare och mer användbar.

Originaltext  (engelska)[ visaDölj] Så småningom ledde dessa idéer till lagrangiska eller kvantmekaniska handlingsformuleringar, som uppträdde i två distinkta men besläktade former, som jag särskiljer som differentiella och integrerade . Den senare, med Feynman i spetsen, har haft all pressbevakning, men jag fortsätter att tro att den differentiella synvinkeln är mer allmän, elegantare, mer användbar.

Även om de delade Nobelpriset, närmade sig Schwinger och Feynman kvantelektrodynamik och kvantfältteori i allmänhet på olika sätt. Feynman använde regularisering och Schwinger kunde formellt renormalisera enslingsteorin utan en explicit kontrollant. Schwinger trodde på formalismen i lokala fält, medan Feynman trodde på partikelbanor. De följde noga varandras arbete och respekterade varandra. Efter Feynmans död beskrev Schwinger honom som [26]

En ärlig man, vår tids framstående intuitionist och ett utmärkt exempel på vad som kan förväntas av alla som vågar gå en viss väg.

Originaltext  (engelska)[ visaDölj] En ärlig man, vår tids enastående intuitionist och ett utmärkt exempel på vad som kan ligga i beredskap för alla som vågar följa takten från en annan trumma.

Död

Schwinger dog av cancer i bukspottkörteln . Han är begravd i Mount Auburn Cemetery ; , där  är den fina strukturen konstant , ingraverad ovanför hans namn på hans gravsten. Dessa symboler hänvisar till hans beräkning av korrigeringen till elektronens magnetiska moment [16] .

Utmärkelser

Utvalda verk

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 MacTutor History of Mathematics Archive
  2. ↑ 1 2 Julian Schwinger // Solomon Guggenheim-museet - 1937.
  3. ↑ 1 2 Julian Seymour Schwinger // Brockhaus Encyclopedia  (tyska) / Hrsg.: Bibliographisches Institut & FA Brockhaus , Wissen Media Verlag
  4. ↑ Julian  Schwinger . nasonline.org. Tillträdesdatum: 15 maj 2019.
  5. ↑ Mehra & Milton, 2000 , sid. ett.
  6. ↑ 1 2 Mehra & Milton, 2000 , sid. 2.
  7. ↑ Schweber, 1994 , sid. 275.
  8. ↑ Schweber, 1994 , sid. 276.
  9. ↑ Mehra & Milton, 2000 , sid. 7.
  10. ↑ Mehra & Milton, 2000 , sid. 5.
  11. ↑ Schweber, 1994 , s. 278-279.
  12. ↑ Mehra & Milton, 2000 , sid. 11-12.
  13. ↑ Schweber, 1994 , s. 277-279.
  14. ↑ Mehra & Milton, 2000 , sid. 41.
  15. ↑ Schweber, 1994 , sid. 285.
  16. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Lobanov, A. E. Julian Schwinger - ett inslag som inte går att ta bort (2018). Hämtad: 14 juli 2022.
  17. ↑ Schweber, 1994 , sid. 288.
  18. ↑ Julian Schwinger Foundation . nus.edu.sg _ Hämtad 1 maj 2018. Arkiverad från originalet 26 mars 2016.
  19. ↑ Schwinger, Julian. Partiklar, källor och fält. - CRC Press, 2018. - Vol. I. - P. 444. - ISBN 9780738200538 .
  20. ↑ Jagdish Mehra , K. A. Milton, Julian Seymour Schwinger (2000), Oxford University Press , red., Climbing the Mountain: The Scientific Biography of Julian Schwinger (illustrerad utg.), New York: Oxford University Press, sid. 550, ISBN 978-0-19-850658-4 , < https://books.google.com/books?id=9SmZSN8F164C&pg=PA550 >  , Also Close, 1993 , s. 197–198
  21. ↑ Brenner, MP (2002). "Sonoluminescens med en bubbel". Recensioner av modern fysik . 74 (2): 425-484. Bibcode : 2002RvMP...74..425B . CiteSeerX  10.1.1.6.9407 . DOI : 10.1103/RevModPhys.74.425 .
  22. ↑ Golden Plate Awardees av American Academy of Achievement . www.achievement.org . American Academy of Achievement .
  23. ↑ Schwinger, J. (1982). "Quantum Electrodynamics-En Individual View" . Le Journal de Physique Colloques . 43 (C-8): 409. Bibcode : 1982JPhys..43C.409S . doi : 10.1051/ jphyscol :1982826 .
  24. ↑ Schwinger, J. (1983) "Renormalization Theory of Quantum Electrodynamics: An Individual View", i The Birth of Particle Physics , Cambridge University Press, sid. 329. ISBN 0521240050
  25. ↑ Schwinger, J. (1973). "En rapport om kvantelektrodynamik". I J. Mehra (red.), The Physicist's Conception of Nature. Dordrecht: Reidel. ISBN 978-94-010-2602-4
  26. ↑ Beaty, Bill. Dr. Richard P. Feynman (1918–1988) . amasci.com. Hämtad 21 maj 2007. Arkiverad från originalet 7 maj 2007. ; "A Path to Quantum Electrodynamics," Physics Today, februari 1989

Litteratur

På ryska På engelska

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk
Släktforskning och nekropol