Bất biến gauge - Gauge invariance 4 .

Bất biến gauge -  Gauge invariance .

Trần hồng Cơ .

Ngày 15 tháng 7 năm 2012 .

Dịch , tổng hợp biên soạn và tham khảo tài liệu từ các nguồn 

1. Wikipedia .

2. The Encyclopedia of Science .

3. http://science-documentaries.com/ .

4. http://www.newscientist.com/ .

5. Scholarpedia

 -------------------------------------------------------------------------------------------

Phần 1 .

Phần 2 .

Phần 3 .

Phần 4 .

-------------------------------------------------------------------------------------------

 Người có học biết mình ngu dốt. The learned man knows that he is ignorant.

 Victor Hugo.

Albert Einstein: Đỉnh cao của khoa học và nhân văn .

Albert Einstein : Đỉnh cao của khoa học và nhân văn .

 - Đây là bài viết của tác giả Chu Hảo trên tạp chi Tia Sáng . Xin phép được đăng lại trên Blog Toán - Cơ học ứng dụng .
Trân trọng cảm ơn .





Steven Weinberg (nhà vật lý Mỹ, giải thưởng Nobel 1979), đã kết thúc cuốn sách "Ba phút đầu tiên – một cách nhìn hiện đại về vũ trụ” bằng một ý tưởng độc đáo: "Sự cố gắng hiếu biết về Vũ trụ là một trong rất ít cái làm cho đời sống con người được nâng lên cao hơn trình độ của một hài kịch và cho nó một phần nào dáng đẹp của một bi kịch”.
Albert Einstein đã cống hiến trọn vẹn cuộc đời đầy bi kịch của mình cho "sự cố gắng hiểu biết về vũ trụ” ấy với cả một vầng hào quang các giai thoại hài hước, cùng với dáng điệu ngộ nghĩnh không trộn lẫn vào đâu được, nhưng gần gũi với tất cả mọi người, như kiểu vua hề Charlie Chaplin.
Sự hiểu biết về Vũ trụ mênh mông, huyền bí luôn luôn là khát vọng cháy bỏng của con người. Ta là ai? Ta từ đâu tới và sẽ đi về đâu? Đâu là điểm tựa của Đức Tin duy trì sự trương tồn của nhân loại? Nhũng câu hỏi huyết mạch muôn thuở ấy đã thôi thúc con người tìm hiểu nguồn gốc của Vũ trụ, của vật chất, của không gian và thời gian. Và chính những quan niệm (hay là sự hiểu biết) ấy là nguồn gốc của mọi nền Văn minh và Văn hóa.
Trong suốt hơn năm trăm nghìn năm lịch sử của mình, loài người mới chỉ có hai lần may mắn được chứng kiến những thay đối có tính cách mạng trong những quan niệm đó. Lần thứ nhất do nhà thiên văn học Ba Lan kiệt xuất, Copernic (1473- 1543), mở đầu bằng một kết luận khoa học bác bỏ quan điểm "Trái đất là trung tâm Vũ trụ!". Kết luận ấy đã xé tan bức màn đen của đêm dài Trung cổ, đưa loài người sang thời kỳ Phục hưng. Đó chính là cuộc cách mạng khoa học lần thứ nhất với sự hình thành và phát triển vật lý - thiên văn cổ điển do công lao sáng tạo của nhiều thế hệ các nhà khoa học, mà tiêu biểu là Kepler (Ba Lan), Galilée (Ý) và Newton (Anh).

Newton

Kepler

Galileo

Einstein là người đột phá trong cuộc cách mạng khoa học lần thứ hai, đúng vào lúc khoa học cổ điển tương chừng như sắp có thể hoàn chỉnh sự mô tả toàn bộ Vũ trụ bằng giả thuyết chất ête (ether) tràn ngập không gian. Với trí tưởng tượng , siêu đẳng và trực giác bẩm sinh, Einstein đã làm đố vỡ nền móng của khoa học cổ điển bằng lập luận khoa học xác đáng phủ nhận sụ tồn tại của chất ête, và do đó phủ nhận luôn cả hai cái tuyệt đối của khoa học cổ điển (không gian tuyệt đối. Và thời gian tuyệt đối) bằng Thuyết tương đối bất hủ của mình. Lúc đó, cả thế giới triết học lẫn khoa học đã chao đảo như có ai đó, (hẳn là Einstein rồi!), rút mạnh tấm thảm dưới chân mình. Cùng với Thuyết lượng trang Einstein cũng đóng góp một phần không nhỏ, Thuyết tương đối của riêng Einstein là phiến đá tảng của nền khoa học và công nghệ hiện đại - một trong vài ba nét đặc trưng quan trọng nhất của thế kỷ XX. Vì thế, Einstein đã được cộng đồng các nhà khoa học thế giới chọn làm biểu tượng của thế kỷ vừa qua - thế kỷ của khoa học và cồng nghệ (xin xem Tạp chí "Time", số 31/12/1999).



Cuộc đời của Einstein đã không suôn sẻ ngay từ nhỏ. Bên cạnh người mẹ độc đoán, cậu bé Einstein chậm biết nói và hay "nổi loạn" chỉ có được một niềm an ủi duy nhất: bà đã khuyến khích con mình ham mê âm nhạc cổ điển và chơi đàn viôlông. Với người bố dễ dãi và thất bại liên tục trong kinh doanh, Einstein chỉ còn giữ một kỷ niệm duy nhất về một món quà đã gây cho cậu thú vui tò mò đầu tiên: chiếc la bàn (vì sao đầu kim của nó luôn quay về phương Bắc ?). Einstein đã phải tự quyết định con đường học tập của mình từ năm 15 tuổi. Từ bỏ trường trung học có khuynh hướng quân sự, Einstein sang Thụy Sĩ và tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Zurich rồi làm việc tại cơ quan đăng ký sáng chế - phát minh. Chính ở đây, vào năm 1905, ông đã công bố các kết quả nghiên cứu khoa học của mình (khi 26 tuổi). Chỉ với hai bài báo rất ngắn gọn, trình bày hai công trình nghiên cứu quan trọng nhất, Einstein đã trở thành một trong các nhà vật lý hàng đầu thế giới. Một trong hai bài báo đó trình bày kết quả nghiên cứu về hiện tượng quang - điện mà sau này, vào năm 1921, đã mang lại cho ông giải thưởng Nobel. Trớ trêu thay, công trình nghiên cứu mang lại cho ông niềm vinh quang bất diệt lại đã không hề nhận được bất kỳ giải thưởng nào: công trình về Thuyết tương đối hợp với những kết quả làm đảo lộn toàn bộ khái niệm đương thời về không gian, thời gian và thực tại (Reality).

Einstein vào lúc nhận giải Nobel vật lý 1921 .

Trong công trình này, Einstein đã đặt ra bài toán: nếu ta trưởng một con tàu chuyển động với vận tốc bằng tốc độ ánh sáng thì ta sẽ thấy sóng ánh sáng thế nào? Liệu ta có thấy không gian và thời gian khác đi so với bình thường ta vẫn thấy? ông đã giải bài toán ấy một cách chính xác và đi đến các kết luận kinh hoàng đối với khoa học thời đó: tốc độ ánh sáng là không đổi , gần bằng 300.000 km/giây, bất kể ta chuyển động về phía nguồn sáng hay ngược lại. Và không gian cũng như thời gian là tương đối: nếu tốc độ chuyển động của con tầu gần bằng tốc độ ánh sáng, thì thời gian trên con tầu chậm hơn so với lúc nó đứng yên (hoặc chuyển động chậm hơn), đồng thời chính con tầu cũng sẽ trở nên ngắn hơn và nặng hơn. Nói cách khác, không tồn tại chất ête và không có cái gì là tuyệt đối cả. Quan điểm này về sau đã lan truyền sang các lĩnh vực văn học, nghệ thuật... thậm chí cả đạo đức trong suốt thế kỷ XX.
Đi xa hơn nữa, Einstein còn chứng minh rằng năng lượng và vật chất (khối lượng) là hai mặt khác nhau của cùng một thục thể. Quan hệ giữa chúng được mô tả bằng một phương trình rất đơn giản nhưng lại cực kỳ lợi hại: E = mc2 (E là năng lượng được giải phóng khi vật chất bị hụt đi một khối lượng bằng m, c là tốc độ ánh sáng). Đây chính là nguồn gốc của năng lượng nguyên tử, và đau đớn thay (như sau này ông tùng than thở) của cả bom nguyên tử nữa!



Ngay từ năm 1907, ông đã nhận thấy Thuyết tương đối hẹp của mình tuy phù hợp với các định luật Điện - Từ trường (đã được xác lập một cách hoàn chỉnh), nhưng không tương thích với Định luật Trọng trường của Newton (đã được xác lập một cách còn có vẻ như hoàn chỉnh hơn!). Định luật Newton đã dẫn đến kết quả là: nếu ta thay đổi sự phân bố vật chất ở một vùng nào đó trong không gian thì trọng trường trong toàn bộ Vũ trụ tức thời thay đổi. Có nghĩa là về nguyên tắc có thể truyền tín hiệu với vận tốc lớn hơn vận tốc ánh sáng, và hơn thế nữa, thời gian là tuyệt đối. Điều đó mâu thuẫn với Thuyết tương đối hẹp. Để khắc phục mâu thuẫn này, Einstein đã lập luận rằng, ắt phải có một mối liên hệ nào đó giũa trọng trường và chuyển động gia tốc. Mối liên hệ đó được ông -mô tả bằng sự uốn cong của không- thời gian bốn chiều (ba - chiều không gian và một chiều thời gian) dưới tác động gian) dưới tác động của khối lượng (năng lượng).



Đó chính là Thuyết tương đối tổng quát, khác với Thuyêt tương đối hẹp ở chỗ có sự hiện diện của trọng trường. Einstein đã công bố công trình đồ sộ này của mình vào năm 1916, có lẽ đó là đỉnh cao nhất trong cuộc đời sáng tạo của ông.
Từ đây cho đến khi qua đời, Einstein không làm được gì đáng kể hơn cho khoa học nữa, mặc dầu ông đã dồn tất cả tinh lực của mình cho niềm đam mê cuồng nhiệt: tìm hiểu chân lý khoa học về nguồn gốc vũ trụ. Cũng bắt đầu từ đây, cuộc sống riêng của ông gặp nhiều trắc trở, và như để bù lại , tiếng tăm của ông càng ngày càng nổi như sóng cồn.
Tình duyên lỡ dở với người bạn gái thông minh cùng lớp, cùng mê say cả vật lý lẫn âm nhạc là bi kịch nặng nề của đời ông. Sau khi đứa con ngoài pháp luật của họ chết ngay sau khi ra đời. Einstein vẫn cưới người yêu của mình mặc cho gia đình phản đối. Họ đã chia tay nhau sau một thời gian ngắn, rồi lại chung sống, để rồi lại vĩnh viên chia tay vào năm 1919. Khi chia tay, Einstein hứa dành tiền thưởng của giải Nobel, mà ông tin chắc là sẽ có được, cho vợ và hai người con trai của họ. Hai năm sau, khi nhận giải thưởng, ông đã làm đúng như điều đã hứa.



Trong khoa học, Einstein cũng không còn may mắn nữa. Ông đã tự mình làm hồng phần nào vẻ đẹp toàn bích của Thuyết tương đối tổng quát bằng cách thêm vào phương trình nguyên thuỷ "hằng số vũ trụ” một cách vô căn cứ hòng chứng minh vũ trụ là "vô thủy vô chung" (như mọi người, kể cả ông, tưởng thế!). Giá như ông không “bịa" ra cái hằng số quái quỷ ấy, thì phương trình của ông đã mô tả đúng: Vũ trụ đang nở sau một vụ nổ lớn Bia Bang, đúng như mô hình chuẩn của vũ trụ mà ngày nay được coi là gần với hiện thực nhất. Trong lúc cả gan “bịa" ra "hằng số vũ trụ” thì Einstein lại không thể nào chấp nhận nổi sự mập mờ “bất khả trị” của cơ học lượng tử (xin xem bài “Bohr chưa hắn đã sai” của tác giả, Tạp chí Tia Sáng số 6/1999). Nhiều lần trong khi tranh luận với Bohr, người bênh vực một cách không nhân nhượng hệ thức bất định Heisenberg, Einstein cứ lúc lắc cái đầu to với mớ tóc bù xù và lẩm bẩm: “Thượng đế không chơi trò xúc xắc!". Có lần Bohr nổi giận, vặc lại: “Thôi đi  Einstein , đừng bảo Thượng đế phái làm gì ?” Điều đó đã giày vò Einstein suốt đời, đến nỗi trước khi mất một năm, năm 1954, ông còn than vãn: "Tôi chắc giống như con đà điểu, rúc đầu mãi vào đông cát thấy con quỷ “tương đối” để khỏi phải tìm thấy con quỷ “Lượng tử” . Khốn thay trong đống cát 'Tương đối" ấy ông càng trở nên bất hạnh hơn: suốt ba mươi năm cuối đời ông đã sa lầy vào cái "bẫy" Lý thuyết trường thống nhất (chứa đựng cả điện - từ trường và trọng trường) mà không sao thoát ra được. Ngày nay, Lý thuyết trường thống nhất vẫn còn là giấc mơ xa vời của các nhà vật.
Trong những năm 20, Einstein đã sống trong hoàn cảnh bị kìm kẹp bởi chủ nghĩa bài Do thái của Đức quốc xã, nhất là sau khi ông cùng ba nhà khoa học Đức khác, ông sang Mỹ năm 1933 và làm việc cho đến cuối đời tại Viện nghiên cứu cao cấp ở Princeton N.Y.

Viện Princeton .

Trong suốt 20 năm, Einstein là linh hồn của Viện này. Với tính tình bộc trực, hồn nhiên, giản dị là vô cùng hóm hỉnh, ông à bạn của mọi người trong thành phố, tù các nhà khoa lọc lớn đến các cháu nhỏ da mầu con của các gia đình lao động nghèo. Chuyện kề rằng, khi ông tới Princeton, có người hỏi: “Sao ông không thay cái áo măng tô này đi ? Nó sờn cũ rồi". Ông trả lời: "Ôi dào! Ở đây có ai biết tôi là ai đâu mà lo!”. Mấy năm sau người ta vẫn thấy ông mặc chiếc áo đó, ông lại biện bạch: ( Vẽ ! ở đây ai người ta chê mà tôi, thay làm gì!". Tấm áo cũ kỹ ấy ấp ủ một tấm lòng vị tha và một trái tim nhân hậu. Với tấm lòng vị tha và trái tim nhân hậu ấy, Einstein đã trở thành một nhà hoạt động xã hội nhiệt thành và hơn thế nữa, một nhà hoạt động chính trị nhân văn cao độ.
Năm 1939, khi được biết Đức quốc xã âm mưu phát triển vũ khí nguyên tử, ông đã viết thư thúc giục Tổng thống F.D. Roosevelt phê duyệt đề án chế tạo bom nguyên tử của Mỹ. Thế nhưng, khi được biết hai quả bom nguyên tử đã rơi xuống Hiroshima và Nagasaki vào cuối Thế chiến thứ hai thì Einstein đã vô cùng hối hận. Ông thú nhận: "Có lẽ đó là sai lầm lớn nhất của đời tôi”.

Từ đó, ông đã trở thành một chiến sỹ hòa bình tích cực, ra sức chống chiến tranh phi nghĩa và chống phổ biến vũ khí nguyên tử. Tuy vậy chính trị “thực sự” thì Einstein không màng. Khi nhà nước Do thái được thành lập năm 1952, người ta ngỏ lời mới ông làm Tổng thống, ông từ chối với một quan điểm rất rõ ràng: "Chính trị là nhất thời, phương trình là vĩnh cửu”. Ít ra là về sau của lời tuyên bố ấy đã rất đúng: những phương trình của Thuyết tương đối tổng quát chắc chắn sẽ trường tồn cùng vũ trụ.
Ba năm sau đó, Einstein qua đời với sự bình tĩnh và thanh thản lạ thường. Ông nói với những người thân vây quanh giường bệnh: "Đừng bối rối thế! Ai mà chẳng phải chết một lần!". Trước đó ông đã từng viết: "Nỗi lo sợ về cái chết là nét phổ quát rất dễ thương của loài người. Đó là một trong những phương thức mà tạo hóa dùng để duy trì sự sống của muôn loài. Nhưng công bằng mà nói, nỗi lo sợ ấy thật là khó biện minh, bởi vì chẳng có rủi ro tai họa nào có thể xảy ra đối với một người đã chết”. Những người thực hiện di chúc đã đưa ông trở về với cát bụi bằng cách rắc nắm tro thi hài lòng ông vào thinh không. Họ đã không ngờ rằng, có một nhà bệnh lý học táo tợn dám cất giấu bộ não của Einstein và bảo quản cho đến tận ngày nay. Nhờ thế mà gần đây, các nhà khoa học Canađa mới có điều kiện thông báo rằng: thùy não dưới (trung tâm tư duy toán học và hình tượng không gian) của con người vĩ đại ấy lớn hơn nhiều so với bình thường.



Einstein đã vĩnh biệt chúng ta gần nửa thế kỷ rồi, nhưng tên tuổi và hình ảnh của ông sẽ mãi mãi sống cùng thời gian. Người đời sau sẽ vẫn cứ luôn luôn kinh ngạc trước trí tuệ siêu phàm của Einstein . Đồng thời, cũng sẽ mãi lưu truyền những câu cách ngôn hóm hỉnh mà lúc nào ông cũng có thể úng khẩu .một cách cũng dễ dàng tựa như làm toán vậy. Chẳng hạn: "Khoa học là một thứ tuyệt vời nếu như ta không phải kiếm sống bằng khoa học!”.



Nguồn

Chu Hảo, Tạp chí Tia Sáng

Theo http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/Albert_Einstein

 ------------------------------------------------------------------------------------------- 

 Khoa học là một điều tuyệt vời khi không phải dùng nó để kiếm sống. 

 Albert Einstein .

Richard Feynman và vật lý học hiện đại - Bài 3 .Các bài giảng của Richard P. Feynman .

Richard Feynman và vật lý học hiện đại .

Bài 3 . 


Các bài giảng của Richard P. Feynman .

1. Đặc trưng của định luật vật lý .


























2. Cơ học lượng tử - Điện động lực học lượng tử .






















3. Máy tính điện tử - Kỹ thuật nano .










4. Các bài phỏng vấn và chia xẻ ý tưởng của Richard Feynmann .
























 -------------------------------------------------------------------------------------------

 Toán học thuần túy, theo cách của riêng nó, là thi ca của tư duy logic.
 Pure mathematics is, in its way, the poetry of logical ideas.
 Albert Einstein .

Richard Feynman và vật lý học hiện đại - Bài 2 .Điện động lực học lượng tử - Tái chuẩn hóa .

Richard Feynman và vật lý học hiện đại .

Bài 2 .  



Tiểu sử  Richard Feynman - Điện động lực học lượng tử - Tái chuẩn hóa . 


Richard Phillips Feynman sinh ra tại Brooklyn (New York) năm 1918 trong một gia đình Do Thái. Richard Feynman tốt nghiệp Học viện kỹ thuật Massachusetts (MIT) vào năm 1939, bảo vệ bằng tiến sỹ tại Đại học Princeton dưới sự hướng dẫn của John Wheeler vào năm 1942. Ngay sau đó, ông bị lôi kéo vào dự án Manhattan. Ở đó, ông nổi tiếng về tính cách cởi mở và hài hước – tại Phòng thí nghiệm Los Alamos, ông rất thích phá các hệ thống bảo mật – và để trở thành một nhà vật lý khác thường: ông trở thành người đóng góp chủ yếu cho lý thuyết bom nguyên tử. Thói quen liên tục tìm tòi khám phá của Feynman về thế giới chính là gốc rễ của con người ông. Nó không chỉ là cái máy làm nên các thành công khoa học mà còn dắt ông đến rất nhiều khám phá kỳ thú ví như giải mã những chữ tượng hình của người Maya. Sau dự án Manhattan, Feynman làm việc cho Đại học Cornell một thời gian trước khi chuyển đến làm việc lâu dài cho Học viện kỹ thuật California (Caltech). Ông không chỉ là một nhà khoa học thiên tài mà còn là một nhà sư phạm tuyệt đỉnh, ông giảng giải các vấn đề vật lý phức tạp cho hầu hết mọi người đều có thể hiểu được.

Vào những năm sau Thế chiến thứ hai, Feynman tìm ra một phương pháp mới rất hiệu quả trong việc nhận thức cơ học lượng tử. Và chính điều đó mang giải Nobel năm 1965 đến với ông. Ông thách thức giả thuyết cổ điển cơ bản là mỗi hạt có một lịch sử đặc biệt. Thay vào đó, ông cho rằng các hạt di chuyển từ nơi này đến nơi khác theo tất cả các lộ trình khả dĩ trong không-thời gian. Mỗi lộ trình Feynman liên hệ với hai con số, con số thứ nhất là kích thước, biên độ của sóng, và con số thứ hai là pha sóng, cho biết đó là đỉnh hoặc hõm sóng (bụng sóng). Xác suất của một hạt đi từ A đến B cho bởi tổng các sóng liên quan đến lộ trình khả dĩ đi qua A và B. Tuy vậy trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thấy dường như các vật thể đi theo một lộ trình duy nhất từ điểm đầu đến điểm cuối. Điều này phù hợp với ý tưởng đa lịch sử (hoặc tổng theo các lịch sử), vì đối với các vật thể lớn thì qui tắc của ông về gán các con số cho mỗi lộ trình đảm bảo tất cả các lộ trình (trừ một lộ trình duy nhất) phải triệt tiêu lẫn nhau khi đóng góp của chúng được kết hợp lại. Chỉ có một trong số vô hạn các lộ trình có ý nghĩa đối với chuyển động của các vật thể vĩ mô là được xem xét và đó chính là lộ trình có được từ các định luật chuyển động cổ điển của Isaac Newton.
Ông còn áp dụng thuyết lượng tử để giải thích tính siêu chảy của helium lỏng và đây là cơ sở cho việc xây dựng lý thuyết siêu dẫn sau này.
Ông còn đưa ra biểu đồ Feynman, rất hữu ích trong việc tính toán tương tác của các hạt trong không-thời gian và là cơ sở của thuyết dây và thuyết M. Năm 1959, Feynman có bài phát biểu nổi tiếng There is a plenty room at the bottom mở ra hướng về công nghệ nanô và được coi là khai sinh ra ngành khoa học và công nghệ nanô.

Sách của Feynman về vật lý


*Elementary Particles and the Laws of Physics : The 1986 Dirac Memorial Lectures
*Six Easy Pieces: Essentials of Physics Explained by Its Most Brilliant Teacher
*Six Not So Easy Pieces: Einstein's Relativity, Symmetry and Space-Time
*The Feynman Lectures on Physics (with Leighton and Sands). 3 volumes 1964, 1966. Library of Congress Catalog Card No. 63-20717
*The Character of Physical Law ISBN 0-262-56003-8
*Quantum Electrodynamics ISBN 0-8053-2501-8
*QED: The Strange Theory of Light and Matter
Statistical Mechanics ISBN 0-8053-2509-3
*Theory of Fundamental Processes ISBN 0-8053-2507-7
*Quantum Mechanics and Path Integrals (with Albert Hibbs) ISBN 0-07-020650-3
*Lectures on Gravitation 1995 ISBN 0-201-62734-5
*Lectures on Computation ISBN 0-201-48991-0
*Feynman's Lost Lecture: The Motion of Planets Around the Sun ISBN 0-09-973621-7
*The Feynman Processor : Quantum Entanglement and the Computing Revolution ISBN 0-7382-0173-1


Sách về Feynman

*Feynman, Richard Phillips. (1999). The Meaning of It All: Thoughts of a Citizen Scientist. Perseus Publishing. (Paperback Edition ISBN 0-7382-0166-9)
*The Pleasure of Finding Things Out
*Surely You're Joking, Mr. Feynman! ISBN 0-393-01921-7
*What Do You Care What Other People Think?
*Genius: The Life and Science of Richard Feynman (by James Gleick)
*Most of the Good Stuff: Memories of Richard Feynman (edited by Laurie M. Brown and John S. Rigden)
*No Ordinary Genius: The Illustrated Richard Feynman (edited by Christopher Sykes)
*Tuva Or Bust! (by Ralph Leighton)
*QED and the Men Who Made It: Dyson, Feynman, Schwinger, and Tomonaga (Princeton Series in Physics) (by Silvan S. Schweber)
*Selected Papers on Quantum Electrodynamics (Fermi, Jordan, Heisenberg, Dyson, Weisskopf, Lamb, Dirac, Oppenheimer, Retherford, Pauli, Bethe, Bloch, Klein, Schwinger, Tomonaga, Feynman, Wigner, and many others) (by Julian Schwinger (Editor))
*Richard Feynman: A Life in Science (by John Gribbin and Mary Gribbin)
*The Beat of a Different Drum: The Life and Science of Richard Feynman (by Jagdish Mehra)
*Feynman's Rainbow: A Search for Beauty in Physics and in Life (by Leonard Mlodinow) ISBN 0-446-69251-4
*Perfectly Reasonable Deviations from the Beaten Track: The *Letters of Richard P. Feynman - Edited by Michelle Feynman (Basic Books, ISBN 0-7382-0636-9, April 2005).


Xem thêm

Vật lý học
Giải thưởng Nobel về vật lý
Liên kết ngoài

Richard Feynman
*Richard P. Feynman - Nobel Lecture
*Feynman Online!
*Unique freeview videos of Feynman's lectures on QED courtesy of *The Vega Science Trust and The University of Auckland
*Los Alamos National Laboratory Richard Feynman page
The Nobel Prize Winners in Physics 1965
*About Richard Feynman
*Feynman's classic 1959 talk:There's Plenty of Room at the Bottom
*Richard Feynman and The Connection Machine
Infinity tại Internet Movie Database
*PhysicsWeb review of the play QED
*BBC Horizon: The Pleasure of Finding Things Out — with Richard Feynman. A 50-minute documentary interview with Feynman recorded in 1981
*Richard Feynman, Winner of the 1965 Nobel Prize in Physics
Feynman's Scientific Publications
*The Letters of Richard P. Feynman Online

Nguồn : http://vi.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman


*****************************************************************************************************************


Điện động lực học lượng tử
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia


Bản mẫu  :  Lý thuyết trường lượng tử 

Trong vật lý hạt, điện động lực học lượng tử (QED) là lý thuyết trường lượng tử tương đối tính của điện động lực học. Về cơ bản, nó miêu tả cách ánh sáng và vật chất tương tác với nhau và là lý thuyết đầu tiên kết hợp được các tính chất của cơ học lượng tử và thuyết tương đối hẹp. QED miêu tả bằng toán học mọi hiện tượng có sự tham gia của các hạt mang điện tương tác với nhau thông qua trao đổi các photon ảo và biểu diễn các tính chất lượng tử của điện từ học cổ điển mang lại một lý thuyết đầy đủ về tương tác vật chất và ánh sáng. Một trong những cha đẻ của QED, Richard Feynman, gọi nó là "viên ngọc của vật lý học" do khả năng tiên đoán chính xác các đại lượng như mômen từ dị thường của electron, dịch chuyển Lamb đối với mức năng lượng của hiđrô.[1]
Theo thuật ngữ kĩ thuật, QED là lý thuyết nhiễu loạn của chân không lượng tử điện từ.



Lịch sử


Lý thuyết lượng tử đầu tiên miêu tả tương tác giữa bức xạ và vật chất do nhà khoa học người Anh Paul Dirac đưa ra, mà (trong thập niên 1920) ông là người đầu tiên tính được hệ số phát xạ tự phát cho một nguyên tử.[2]

Paul Dirac

Dirac miêu tả sự lượng tử hóa của trường điện từ giống như các dao động tử điều hòa và giới thiệu khái niệm toán tử sinh và hủy của hạt. Trong những năm sau, với các đóng góp của Wolfgang Pauli, Eugene Wigner, Pascual Jordan, Werner Heisenberg và hình thức điện động lực học lượng tử sáng rõ nêu bởi Enrico Fermi,[3] các nhà vật lý tin rằng, về nguyên lý, có thể tính toán bất kỳ một quá trình vật lý nào có sự tham gia của các photon và các hạt điện tích. Tuy nhiên, những nghiên cứu chi tiết hơn của Felix Bloch và Arnold Nordsieck,[4] và Victor Weisskopf,[5] trong năm 1937 và 1939, cho thấy những tính toán này chỉ tin cậy đối với xấp xỉ bậc nhất của lý thuyết nhiễu loạn, mà Robert Oppenheimer đã chỉ ra trước đó.[6] Những chuỗi vô hạn xuất hiện khi tính đến số hạng bậc cao hơn , khiến cho các tính toán trở lên vô nghĩa và dấy lên những nghi ngờ về tính nhất quán nội tại của lý thuyết. Trong thời gian này chưa có một giải pháp nào được nêu ra, và dường như nó không thể tương thích hoàn toàn đối với cả thuyết tương đối hẹp và cơ học lượng tử.


Những khó khăn trong lý thuyết tăng lên vào cuối thập niên 1940. Với kỹ thuật mới dựa trên sóng vi ba cho phép thực hiện các thí nghiệm đo chính xác hơn mức dịch chuyển năng lượng đối với nguyên tử hiđrô,[7] mà ngày nay gọi là dịch chuyển Lamb và mômen từ dị thường của electron.[8] Những thí nghiệm này cho thấy những giá trị kỳ lạ xuất hiện mà lý thuyết lúc đó không thể giải thích được.

Hans Bethe

Hans Bethe là người đầu tiên nêu ra giải pháp khắc phục những trở ngại này. Năm 1947, trên chuyến xe lửa từ New York đến Schenectady,[9] sau khi tham gia hội nghị tổ chức tại Đảo Shelter về chủ đề này, Bethe đã hoàn thành tính toán phi tương đối tính đầu tiên về sự dịch chuyển của các vạch quang phổ của nguyên tử hiđrô mà trước đó Lamb và Retherford đo được.[10] Mặc dù có những hạn chế trong cách tính của ông, kết quả thu được khớp tuyệt vời so với thực nghiệm. Ý tưởng đơn giản nhằm triệt tiêu các giá trị vô hạn để hiệu chỉnh khối lượng và điện tích thu về giá trị hữu hạn như đo bằng các thí nghiệm. Theo cách này, những giá trị vô hạn sinh bởi chuỗi số bị hấp thụ bởi các hằng số và cho kết quả hữu hạn khớp với giá trị đo được từ thí nghiệm. Thủ tục này sau đó gọi là tái chuẩn hóa.

Dựa trên trực giác của Bethe và những bài báo cơ sở về lĩnh vực này của Sin-Itiro Tomonaga,[11] Julian Schwinger,[12][13] Richard Feynman[14][15][16] và Freeman Dyson,[17][18] các nhà vật lý cuối cùng đã có thể tìm ra được những công thức hiệp biến cho giá trị hữu hạn tại bậc xấp xỉ bất kỳ trong chuỗi số miêu tả bằng lý thuyết nhiễu loạn của điện động lực học lượng tử. Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger và Richard Feynman cùng nhận giải Nobel Vật lý năm 1965 cho những công trình cơ bản trong ngành này.

Feynman (giữa) và Oppenheimer (phải) tại Los Alamos.

[19] Những đóng góp của họ, cùng với của Freeman Dyson, về khuôn khổ lý thuyết hiệp biến và bất biến chuẩn (gauge invariant) của điện động lực học lượng tử cho phép những tính toán về các đại lượng quan sát được tại những bậc xấp xỉ bất kỳ trong lý thuyết nhiễu loạn. Kỹ thuật toán học của Feynman, dựa trên các biểu đồ của ông, ban đầu dường như rất khác lạ so với cách tiếp cận theo lý thuyết trường, và toán tử của Schwinger và Tomonaga, nhưng sau đó Freeman Dyson chứng tỏ rằng hai cách tiếp cận này tương đương với nhau.

[17] Tái chuẩn hóa, sự đòi hỏi gắn các đại lượng vật lý tại những phép phân kỳ nhất định xuất hiện trong lý thuyết thông qua các tích phân, sau đó trở thành một trong những công cụ cơ bản của lý thuyết trường lượng tử và mang lại sự chấp thuận rộng rãi của các nhà vật lý đối với lý thuyết. Ngay cả khi kỹ thuật tái chuẩn hóa hoạt động khá hiệu quả trong thực hành, Feynman không bao giờ cảm thấy dễ chịu hoàn toàn về tính đúng đắn toán học của nó, và ông coi tái chuẩn hóa giống như "trò xóc đĩa" (shell game) và "hocus pocus" (ma thuật).[20]
QED đã trở thành hình mẫu và khuôn khổ cho những lý thuyết trường lượng tử về sau. Một trong những lý thuyết đó là Sắc động lực học lượng tử QCD, hình thành từ đầu thập niên 1960 và có mô hình như ngày nay kể từ những công trình năm 1975 thực hiện bởi H. David Politzer, Sidney Coleman, David Gross và Frank Wilczek. Dựa trên các công trình tiên phong của Schwinger, Gerald Guralnik, Dick Hagen, và Tom Kibble,[21][22] Peter Higgs, Jeffrey Goldstone, và những nhà vật lý khác, Sheldon Glashow, Steven Weinberg và Abdus Salam độc lập với nhau chứng minh được lực hạt nhân yếu và điện động lực học lượng tử có thể thống nhất với nhau thành một lý thuyết chung là lý thuyết lực điện - yếu.



Tham khảo

[1]. Feynman 1985, tr. 6
[2]. P.A.M. Dirac (1927). “The Quantum Theory of the Emission and Absorption of Radiation”. Proceedings of the Royal Society of London A 114 (767): 243–265. Bibcode:1927RSPSA.114..243D. doi:10.1098/rspa.1927.0039.
[3] E. Fermi (1932). “Quantum Theory of Radiation”. Reviews of Modern Physics 4: 87–132. Bibcode:1932RvMP....4...87F. doi:10.1103/RevModPhys.4.87.
[4] F. Bloch; A. Nordsieck (1937). “Note on the Radiation Field of the Electron”. Physical Review 52 (2): 54–59. Bibcode:1937PhRv...52...54B. doi:10.1103/PhysRev.52.54.
[5] V. F. Weisskopf (1939). “On the Self-Energy and the Electromagnetic Field of the Electron”. Physical Review 56: 72–85. Bibcode:1939PhRv...56...72W. doi:10.1103/PhysRev.56.72.
[6] R. Oppenheimer (1930). “Note on the Theory of the Interaction of Field and Matter”. Physical Review 35 (5): 461–477. Bibcode:1930PhRv...35..461O. doi:10.1103/PhysRev.35.461.
[7] W. E. Lamb; R. C. Retherford (1947). “Fine Structure of the Hydrogen Atom by a Microwave Method,”. Physical Review 72 (3): 241–243. Bibcode:1947PhRv...72..241L. doi:10.1103/PhysRev.72.241.
[8] P. Kusch; H. M. Foley (1948). “On the Intrinsic Moment of the Electron”. Physical Review 73 (3): 412. Bibcode:1948PhRv...73..412F. doi:10.1103/PhysRev.73.412.
[9] Schweber, Silvan (1994). “Chapter 5”. QED and the Men Who Did it: Dyson, Feynman, Schwinger, and Tomonaga. Princeton University Press. tr. 230. ISBN 978-0-691-03327-3.
[10] H. Bethe (1947). “The Electromagnetic Shift of Energy Levels”. Physical Review 72 (4): 339–341. Bibcode:1947PhRv...72..339B. doi:10.1103/PhysRev.72.339.
[11] S. Tomonaga (1946). “On a Relativistically Invariant Formulation of the Quantum Theory of Wave Fields”. Progress of Theoretical Physics 1 (2): 27–42. doi:10.1143/PTP.1.27.
[12] J. Schwinger (1948). “On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron”. Physical Review 73 (4): 416–417. Bibcode:1948PhRv...73..416S. doi:10.1103/PhysRev.73.416.
[13] J. Schwinger (1948). “Quantum Electrodynamics. I. A Covariant Formulation”. Physical Review 74 (10): 1439–1461. Bibcode:1948PhRv...74.1439S. doi:10.1103/PhysRev.74.1439.
[14] R. P. Feynman (1949). “Space–Time Approach to Quantum Electrodynamics”. Physical Review 76 (6): 769–789. Bibcode:1949PhRv...76..769F. doi:10.1103/PhysRev.76.769.
[15] R. P. Feynman (1949). “The Theory of Positrons”. Physical Review 76 (6): 749–759. Bibcode:1949PhRv...76..749F. doi:10.1103/PhysRev.76.749.
[16] R. P. Feynman (1950). “Mathematical Formulation of the Quantum Theory of Electromagnetic Interaction”. Physical Review 80 (3): 440–457. Bibcode:1950PhRv...80..440F. doi:10.1103/PhysRev.80.440.
[17] a b F. Dyson (1949). “The Radiation Theories of Tomonaga, Schwinger, and Feynman”. Physical Review 75 (3): 486–502. Bibcode:1949PhRv...75..486D. doi:10.1103/PhysRev.75.486.
[18] F. Dyson (1949). “The S Matrix in Quantum Electrodynamics”. Physical Review 75 (11): 1736–1755. Bibcode:1949PhRv...75.1736D. doi:10.1103/PhysRev.75.1736.
[19] “The Nobel Prize in Physics 1965”. Nobel Foundation. Truy cập ngày 9 tháng 10 năm 2008.
[20] Feynman 1985, tr. 128
[21] G.S. Guralnik, C.R. Hagen, T.W.B. Kibble (1964). “Global Conservation Laws and Massless Particles”. Physical Review Letters 13 (20): 585–587. Bibcode:1964PhRvL..13..585G. doi:10.1103/PhysRevLett.13.585.
[22]G.S. Guralnik (2009). “The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles”. International Journal of Modern Physics A 24 (14): 2601–2627. arXiv:0907.3466. Bibcode:2009IJMPA..24.2601G. doi:10.1142/S0217751X09045431.



Sách phổ thông


Feynman, Richard (1985). QED: The Strange Theory of Light and Matter. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-12575-6.


Sách đại học


*De Broglie, Louis (1925). Recherches sur la theorie des quanta [Research on quantum theory]. France: Wiley-Interscience.
*Feynman, Richard Phillips (1998). Quantum Electrodynamics. Westview Press; New Ed edition. ISBN 978-0-201-36075-2.
*Jauch, J.M.; Rohrlich, F. (1980). The Theory of Photons and Electrons. Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-07295-1.
*Greiner, Walter; Bromley, D.A.,Müller, Berndt. (2000). Gauge Theory of Weak Interactions. Springer. ISBN 978-3-540-67672-0.
*Kane, Gordon, L. (1993). Modern Elementary Particle Physics. Westview Press. ISBN 978-0-201-62460-1.
*Miller, Arthur I. (1995). Early Quantum Electrodynamics : A Sourcebook. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-56891-3.
*Milonni, Peter W., (1994) The quantum vacuum - an introduction to quantum electrodynamics. Academic Press. ISBN 0-12-498080-5
*Schweber, Silvian, S. (1994). QED and the Men Who Made It. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-03327-3.
*Schwinger, Julian (1958). Selected Papers on Quantum Electrodynamics. Dover Publications. ISBN 978-0-486-60444-2.
*Tannoudji-Cohen, Claude; Dupont-Roc, Jacques, and Grynberg, Gilbert (1997). Photons and Atoms: Introduction to Quantum Electrodynamics. Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-18433-1.


Tạp chí

*Dudley, J.M.; Kwan, A.M. (1996). “Richard Feynman's popular lectures on quantum electrodynamics: The 1979 Robb Lectures at Auckland University”. *American Journal of Physics 64 (6): 694–698. Bibcode:1996AmJPh..64..694D. doi:10.1119/1.18234.


Liên kết ngoài  

*Feynman's Nobel Prize lecture describing the evolution of QED and his role in it
*Feynman's New Zealand lectures on QED for non-physicists
*qed.wikina.org - Animations demonstrating QED

Nguồn : http://vi.wikipedia.org/wiki/ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC LƯỢNG TỬ


Vài thông tin về Tái chuẩn hóa .

Nguồn : http://www.physics.ohio-state.edu/~ntg/srg/

Vào cuối những năm 1920, Dirac,Pauli,Weiskopff và Jordan xây dựng lí thuyết lượng tử cho tương tác giữa điện tử và photon ,mở rộng lí thuyết điện động lực trước đây của Maxwell. Lí thuyết điện động lực lượng tử sớm này đã rất thành công trong tính toán các quá trình tán xạ lượng tử khác nhau trong gần đúng bậc thấp nhất của lí thuyết nhiễu loạn. Đáng tiếc là  tất cả những xây dựng này cho S-ma trận trong xấp xỉ bậc cao đều cho kết quả phân kì .

Julian Schwinger
Born: 12 February 1918, New York, NY, USA
Died: 16 July 1994, Los Angeles, CA, USA
Affiliation at the time of the award: Harvard University, Cambridge, MA, USA
Prize motivation: "for their fundamental work in quantum electrodynamics, with deep-ploughing consequences for the physics of elementary particles"
Field: Quantum mechanics, quantum electrodynamics

Sin-Itiro Tomonaga
Born: 31 March 1906, Kyoto, Japan
Died: 8 July 1979, Tokyo, Japan
Affiliation at the time of the award: Tokyo University of Education, Tokyo, Japan
Prize motivation: "for their fundamental work in quantum electrodynamics, with deep-ploughing consequences for the physics of elementary particles"
Field: Quantum mechanics, quantum electrodynamics

( Nguồn : http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/   )



Đến cuối năm 1940,Tomonaga,Schwinger và Feynman tìm được cách xử lí vấn đề phân kì này bằng sự tái chuẩn hóa . Những nét cơ bản của tái chuẩn hoá  là cộng thêm vào  một thành phần chống lại sự phân kỳ ( counterterm ) trong phiếm hàm Hamilton của QED trước đây .Việc làm này đã đem lại kết quả phù hợp với 2 nguyên lí vật lí :

+Thứ nhất ,khối lượng điện tử trên lí thuyết phù hợp với khối lượng đo đạc.
+Thứ hai,tương tác giữa 2 điện tử trong khoảng cách lớn được quy về cổ điển .
Hai yêu cầu này đã dẫn đến 2 loại thành phần kháng phân kỳ về khối lượng và điện tích trong phiếm hàm Hamilton .

Hình 1. Tái chuẩn hóa trong điện động lực học lượng tử: Sự tương tác đơn giản điện tử - photon  xác định điện tích của điện tử tại một điểm tái chuẩn hóa được phát hiện bao gồm các tương tác phức tạp hơn tại một điểm khác .

Như đã nói ở trên,những phần chống lại này tuy vô hạn , nhưng chúng lại loại bỏ được phần vô hạn của S-ma trận trong ký thuyết QED ban đầu  . Sự loại trừ này vẫn để lại một vài thành phần thặng dư hữu hạn gọi là radiative corrections ( điều chỉnh bức xạ ). Những bước tính toán Tái chuẩn hóa của điều chỉnh bức xạ đối với các phần quá trình tán xạ (và năng lượng trạng thái cơ bản) sẽ cho kết quả trong mỗi bậc nhiễu  loạn ,và những kết quả này phù hợp với thực nghiệm một cách đáng ngạc nhiên .

Hình 2. Một sơ đồ góp phần tán xạ electron-electron  trong QED.
Vòng lặp có sự phân kỳ cực tím.

Hạn chế còn lại chủ yếu của lý thuyết Tái chuẩn hóa ( renormalized ) là phiếm hàm Hamilton QED với phần kháng phân kỳ là vô hạn . Mặc dù mọi thành phần vô hạn đều bị loại ra trong các công thức đối với các phần tử của S-ma trận nhưng chúng không hoàn toàn mất đi nếu ta muốn tính toán , chẳng hạn như sự tiến triển của vector hàm sóng và các quan sát . Sự thiếu hụt này có thể được điều chỉnh bởi một thủ thuật khác gọi  là phép biến đổi thẳng hàng Unitar  ( "unitary dressing transformation” ) được đề nghị đầu tiên trong O. W. Greenberg and S. S. Schweber, "Clothed particle operators in simple models of quantum field theory", Nuovo Cim. 8 (1958), 378 .

Trong lý thuyết sắp thẳng  ( dressed ) ,cả phiếm hàm Hamiltonian và S-ma trận đều hữu hạn . Hơn nữa , những đặc trưng phi vật lý của Tái chuẩn hóa trong QED như " đám mây của các hạt ảo " bao quanh các điện tử và phân cực chân không sẽ không có mặt trong các nghiên cứu về các hạt được sắp thẳng ( "dressed particle " )  .




< In the end of 1920's Dirac, Pauli, Weiskopff, and Jordan formulated a quantum theory of interactions between electrons and photons in a loose analogy with Maxwell's classical electrodynamics. This early quantum electrodynamics (QED) was very successful in calculations of various scattering processes in lowest orders of the perturbation theory. Unfortunately, all contributions to the S-matrix in higher orders came out infinite.

In late 1940's Tomonaga, Schwinger and Feynman found the way to fix this problem of infinities by renormalization. The renormalization basically adds certain infinite counterterms to the Hamiltonian of the early QED. The form of these counterterms was selected such that the resulting theory satisfied two physical principles. First, the calculated electron's mass should be equal to the measured electron's mass. Second, the calculated interaction energy between two electrons at large distances should be equal to the classical expression . These two requirements lead to two types of renormalization counterterms in the Hamiltonian - the mass and charge renormalization counterterms.

As I said above, these counterterms are formally infinite, however, it appears that they exactly cancel the S-matrix infinities present in the original early QED. This cancelation leaves some residual finite terms called radiative corrections. Renormalized calculations of radiative corrections for scattering processes (and energies of bound states) yield finite results in each perturbation order, and these results agree with experiment to an astonishing precision.

The main remaining drawback of the renormalized theory is that the QED Hamiltonian with counterterms is infinite. Although, as I said, all infinities cancel out in formulas for S-matrix elements, they do not cancel out if you want to calculate, for example, the time evolution of state vectors and observables. This deficiency can be fixed by another trick called "unitary dressing transformation" first suggested in O. W. Greenberg and S. S. Schweber, "Clothed particle operators in simple models of quantum field theory", Nuovo Cim. 8 (1958), 378 .
In the "dressed" theory both the Hamiltonian and the S-matrix are finite. Moreover, such unphysical features of the renormalized QED as "clouds of virtual particles" surrounding electrons and "vacuum polarization" are absent in the "dressed particle" approach. >

Nguồn :  Physics Forum .





 -------------------------------------------------------------------------------------------

 Toán học thuần túy, theo cách của riêng nó, là thi ca của tư duy logic.
 Pure mathematics is, in its way, the poetry of logical ideas.
 Albert Einstein .

Richard Feynman và vật lý học hiện đại - Bài 1.Richard Feymann và cuộc cách mạng trong vật lý học .

Richard Feynman và vật lý học hiện đại .


Bài 1 .

Richard Feymann và cuộc cách mạng trong vật lý học .

Richard Feynman là một nhân vật đầy màu sắc theo bất kỳ tiêu chuẩn nào được đưa ra . Thật phi thường khi ông vừa là một người truyền đạt đặc biệt, vừa là một trong những nhà vật lý có ảnh hưởng nhất của mọi thời đại. Ông không chỉ là một trong rất ít người có thể dẫn đến một cuộc cách mạng trong vật lý mà còn là nhân vật để lại cho chúng ta sự chia sẻ niềm vui trong việc tìm kiếm những khám phá và sáng tạo .



Feynman đã rất may mắn. Ông là một nhà cách mạng, người đạt được đỉnh cao phong độ của mình đúng ngay khi xuất hiện một cuộc cách mạng trong vật lý đang đòi hỏi hết sức cấp thiết  .

Các nhà vật lý, thế kỷ 20 đã bắt đầu với một cuộc cách mạng tư tưởng năm 1900, khi Max Planck giới thiệu "lượng tử" như một đại lượng tối thiểu , mặc dù vẫn hữu hạn , của năng lượng mà một hệ dao động có thể trao đổi với môi trường xung quanh.



Những "dợn sóng" này trong việc chuyển dịch năng lượng là một bước đột phá lớn đối với các chuyển dịch đại lượng liên tục đã rất quen thuộc với vật lý cổ điển trước kia . Tuy nhiên, đó mới chỉ là bước khởi đầu.

Quy mô thực sự của cuộc cách mạng lượng tử đã không trở nên rõ ràng cho đến những năm 1920, khi một nhóm các nhà vật lý châu Âu, trong đó có Max Born, Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger và Paul Dirac, chỉ ra sự tham gia của lượng tử , có nghĩa là một hình thái mới của cơ học ra đời - cơ học lượng tử - với những quy luật đã thực sự mang tính cách mạng .


Cơ học cổ điển Newton dự đoán chính xác sự di chuyển của các đối tượng vĩ mô , bao gồm cả các hành tinh và mặt trăng nhưng đã thất bại trong việc giải thích cơ chế hoạt động của các nguyên tử.

Cơ học lượng tử mới có thể miêu tả thành công hành vi ở cấp độ nguyên tử ( nhỏ hơn một phần tỷ mét)  chỉ với cái giá bằng việc xóa đi những nguyên tắc ấp ủ từ lâu, chẳng hạn như ý tưởng cho rằng tất cả các hạt của vật chất đều có một vị trí nhất định và một vận tốc nhất định tại mọi thời điểm . Ngành cơ học mới này là một "trò chơi chao đảo"  khi mà trong đó sự chắc chắn đã rất gần với kết quả đạt được tại thời điểm quan sát nhưng, thậm chí sau đó, lại bị hạn chế một cách nghiêm ngặt.



Feynman là người luôn có một mong muốn sâu sắc tìm kiếm con đường riêng của mình trong sự hiểu biết, đã phát triển một cách tiếp cận hoàn toàn mới trong cơ học lượng tử. Để tránh những sự phức tạp về toán học của cơ học ma trận Heisenberg, và sự hấp dẫn trực quan của cơ học sóng Schrodinger, Feynman dựa trên cách nghiên cứu của mình về sự tổng hợp tất cả đóng góp các đường đi khả dĩ mà một hạt không có vị trí nhất định đã được dùng giữa các lần quan sát.



Ba mươi năm sau, cách tiếp cận của Feynman đã chứng minh là điều đó cực kỳ quan trọng đối với "cách mạng chuẩn " , nó bao trùm suốt một thế kỷ của cuộc cách mạng vật lý bằng cách cung cấp cho chúng ta  lý thuyết lượng tử của các lực cơ bản hoạt động ở quy mô dưới một phần nghìn tỷ mét.



Tuy nhiên, trước đó, một cuộc cách mạng khác đã diễn ra,  có liên quan trực tiếp với Feynman, và dẫn đến việc ông đoạt giải Nobel - đó là công trình xây dựng lý thuyết đo đầu tiên , điện động lực học lượng tử ( viết tắt QED : Quantum Electro Dynamics ) - lý thuyết lượng tử của lực điện từ giải thích sự ràng buộc của điện tử lên một nguyên tử, và nhiều hạt khác nữa .



Sự cần thiết của QED là hiển nhiên đối với các nhà vật lý. Ngành khoa học này đã từng được thảo luận từ những năm 1920 nhưng đó đã là một thử thách khó khăn mà những tiến bộ đạt được rất ít kể từ năm 1930. Nó đòi hỏi các nhà vật lý lượng tử phải vượt qua cơ học lượng tử để đến với lý thuyết trường lượng tử, cũng giống như vật lý cổ điển đã được mở rộng từ cơ học cổ điển Newton đến lý thuyết trường điện từ cổ điển của Faraday và Maxwell.



Mặc dù gặp không ít khó khăn, những tiến bộ vẫn được thực hiện, ngay cả trong Thế chiến II, đặc biệt như Sin-Itiro Tomonaga, tuy đã làm việc trong sự cô lập nhưng rất hiệu quả tại Nhật Bản. Sau chiến tranh, vấn đề xây dựng một lý thuyết lượng tử khả dĩ cho điện từ đã sẵn sàng mở rộng.

Trí tuệ sắc sảo của Julian Schwinger đã có một khởi đầu ấn tượng với cách tiếp cận rõ ràng nhưng rất chuẩn xác , sớm cho phép ông thực hiện những hiện tượng vật lý bất thường , được đo gần đây bằng sự tương tác của một electron và từ trường.

Feynman gần như đồng thời , với tài năng của mình cho việc tìm kiếm các bước đi tắt và cách tiếp cận bất ngờ, đã giới thiệu lược đồ Feymann mà nhờ đó công lao ông sẽ luôn luôn được ghi nhớ - đó là những viết tắt toán học có giá trị to lớn mà lại tránh được việc sử dụng các công thức phức tạp.

A Feynman diagram showing the radiation of a gluon when an electron and positron are annihilated.

Đột nhiên, những tính toán trước đây đã đòi hỏi phải lao động đến hàng tháng trời để thu được kết quả nay lại có thể được thực hiện trong ngày hoặc thậm chí vài giờ. Một lĩnh vực hoàn toàn mới đã được đã được mở ra để thăm dò và thám hiểm . Ngay cả những vấn đề của vô hạn - xu hướng của tất cả, nhưng các tính toán QED đơn giản nhất dẫn đến những đại lượng vô hạn mang tính vật lý vô nghĩa trước đây - đã sớm được giải quyết.

Bộ mặt của vật lý đã được cách mạng hóa, và Richard Feynman là trung tâm của hoạt động cách mạng này .

Trần hồng Cơ 
 trích dịch - tham khảo 

Theo : Revolutionising physics
By: Dr Robert Lambourne (Department of Physical Sciences, The Open University)


Discover how Richard Feynman was right at the heart of revolutionising physics 
Dr Robert Lambourne (Department of Physical Sciences, The Open University)
Published on: Thursday 11th April 2013Introductory LevelPosted under: Science, Maths & Technology, Science, Across the Sciences, Physics and Astronomy, Physics



Nguồn :  http://www.open.edu/openlearn/science-maths-technology/science/physics-and-astronomy/revolutionising-physics


 -------------------------------------------------------------------------------------------
 Toán học thuần túy, theo cách của riêng nó, là thi ca của tư duy logic. 
 Pure mathematics is, in its way, the poetry of logical ideas. 

 Albert Einstein .