Πώς τα Διαγράμματα Φάινμαν έφεραν επανάσταση στη Φυσική
Ως ένας από τους πιο διάσημους φυσικούς του 20ου αιώνα, ο Richard Feynman ήταν γνωστός για πολλά. Στην αρχή της καριέρας του, συνέβαλε στην ανάπτυξη της πρώτης ατομικής βόμβας ως επικεφαλής ομάδας του Manhattan Project. Ο Hans Bethe, ο επιστημονικός ηγέτης του έργου που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1967 (δύο χρόνια μετά το Feynman), αναφέρθηκε στο τι ξεχώρισε τον προστατευόμενό του:«Υπάρχουν δύο τύποι ιδιοφυΐας. Οι απλές ιδιοφυΐες κάνουν σπουδαία πράγματα, αλλά σου αφήνουν περιθώριο να πιστέψεις ότι θα μπορούσες να κάνεις το ίδιο μόνο αν δουλέψεις αρκετά σκληρά. Έπειτα, υπάρχουν μάγοι και δεν μπορείτε να έχετε ιδέα πώς το κάνουν. Ο Φάινμαν ήταν μάγος.»
Στη βιογραφία του το 1993 Genius , ο Τζέιμς Γκλίκ αποκάλεσε τον Φάινμαν «θρασύδειλο», «καταιγιστικό» και «τον πιο λαμπρό, εικονομάχο και με επιρροή φυσικό της σύγχρονης εποχής». Ο Φάινμαν αιχμαλώτισε τη λαϊκή φαντασία όταν έπαιζε μπόνγκο ντραμς και τραγούδησε για τον χυμό πορτοκαλιού. Ήταν ένας διασκεδαστικός, χαρισματικός πρακτικός τζόκερ που περιόδευε την Αμερική σε μακρινά οδικά ταξίδια. Ο συνάδελφός του Freeman Dyson τον περιέγραψε ως «μισό ιδιοφυή και μισό μπουφόν». Μερικές φορές, η αλαζονεία του που ρουφούσε οξυγόνο έτριβε μερικούς με λάθος τρόπο και ο επιτελεστικός σεξισμός του φαίνεται πολύ διαφορετικός στα σύγχρονα μάτια. Ο Φάινμαν θα μείνει επίσης στη μνήμη για τη διδασκαλία του:Οι διαλέξεις που παρέδωσε σε πρωτοετείς και δευτεροετής φοιτητές του Caltech το 1962 έθεσαν το χρυσό πρότυπο στη διδασκαλία της φυσικής και, όταν αργότερα δημοσιεύτηκε ως σύνολο τριών τόμων, πούλησαν εκατομμύρια αντίτυπα σε όλο τον κόσμο.
Αυτό που οι περισσότεροι άνθρωποι εκτός της κοινότητας της φυσικής είναι πιθανό να γνωρίζουν λιγότερο είναι το έργο που θεωρείται το κορυφαίο επιστημονικό επίτευγμα του Φάινμαν. Με τους φυσικούς στα τέλη της δεκαετίας του 1940 να αγωνίζονται να αναδιατυπώσουν μια σχετικιστική κβαντική θεωρία που περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων, ο Feynman επινόησε κάποια μαγεία που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ. Εισήγαγε μια οπτική μέθοδο για την απλοποίηση των φαινομενικά αδύνατων υπολογισμών που απαιτούνται για την περιγραφή των βασικών αλληλεπιδράσεων σωματιδίων. Όπως το έθεσε ο Gleick στο Genius , «Πήρε τις μισοφτιαγμένες αντιλήψεις των κυμάτων και των σωματιδίων στη δεκαετία του 1940 και τις διαμόρφωσε σε εργαλεία που οι απλοί φυσικοί μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν και να κατανοήσουν». Μέσα από το έργο των Feynman, Dyson, Julian Schwinger και Sin-Itiro Tomonaga, γεννήθηκε μια νέα και βελτιωμένη θεωρία της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής.
Οι γραμμές και τα squiggles του Feynman, που έγιναν γνωστά ως διαγράμματα Feynman, έκτοτε «έφεραν επανάσταση σχεδόν σε κάθε πτυχή της θεωρητικής φυσικής», έγραψε ο ιστορικός της επιστήμης David Kaiser το 2005. Επιτρέποντας μια γονιδιωματική επανάσταση, τα διαγράμματα Feynman βοήθησαν να μεταμορφωθεί ο τρόπος με τον οποίο οι φυσικοί έβλεπαν τον κόσμο και τη θέση τους σε αυτόν."
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα διαγράμματα Feynman και πώς έχουν αλλάξει τον τρόπο εργασίας των φυσικών, παρακολουθήστε το νέο μας In Theory βίντεο:
Δεκαετίες αργότερα, όπως ανέφερε η Natalie Wolchover το 2013, «έγινε προφανές ότι η συσκευή του Feynman ήταν μια μηχανή Rube Goldberg». Ακόμη και η σύγκρουση δύο υποατομικών σωματιδίων που ονομάζονται γκλουόνια για την παραγωγή τεσσάρων λιγότερο ενεργητικών γκλουονίων, ένα γεγονός που συμβαίνει δισεκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο κατά τη διάρκεια συγκρούσεων στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, έγραψε, «περιλαμβάνει 220 διαγράμματα, τα οποία συνεισφέρουν συλλογικά χιλιάδες όρους στον υπολογισμό. του πλάτους σκέδασης». Τώρα, μια ομάδα φυσικών και μαθηματικών μελετά ένα γεωμετρικό αντικείμενο που ονομάζεται "amplituhedron" που έχει τη δυνατότητα να απλοποιήσει περαιτέρω τους υπολογισμούς των αλληλεπιδράσεων σωματιδίων.
Εν τω μεταξύ, άλλοι φυσικοί ελπίζουν ότι οι αναδυόμενες συνδέσεις μεταξύ των διαγραμμάτων Feynman και της θεωρίας αριθμών μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό μοτίβων στις τιμές που παράγονται από πιο περίπλοκα διαγράμματα. Όπως ανέφερε ο Kevin Hartnett το 2016, η κατανόηση αυτών των μοτίβων θα μπορούσε να κάνει τους υπολογισμούς των σωματιδίων πολύ πιο απλούς, αλλά όπως και η προσέγγιση του αμπλιτούεδρου, αυτό είναι ακόμα ένα έργο σε εξέλιξη.
«Τα διαγράμματα Feynman παραμένουν ένα πολύτιμο πλεονέκτημα στη φυσική γιατί συχνά παρέχουν καλές προσεγγίσεις στην πραγματικότητα», έγραψε πριν από τρία χρόνια ο νομπελίστας φυσικός Frank Wilczek. "Μας βοηθούν να φέρουμε τις δυνάμεις της οπτικής μας φαντασίας σε κόσμους που στην πραγματικότητα δεν μπορούμε να δούμε."
Αν σας άρεσε το πέμπτο και τελευταίο επεισόδιο από τη δεύτερη σεζόν του Quanta's In Theory σειρές βίντεο, μπορείτε επίσης να απολαύσετε τα προηγούμενα βίντεό μας σχετικά με την καθολικότητα, την κβαντική βαρύτητα, την ανάδυση και τις αναταράξεις.
