В рубрике «Взгляд читателя» La Vanguardia опубликован подробный очерк о том, как создавалась квантовая электродинамика (QED) — одна из самых точных физических теорий в истории науки. Автор материала, читатель издания Хуан Мигель Ибаньес де Альдекоа Кинтана, прослеживает путь от первых идей до стройной теории, за которую в 1965 году была присуждена Нобелевская премия.

Всё началось с вопроса: как описать электрон, одновременно учитывая квантовую механику, теорию относительности и электромагнетизм? Первый прорыв совершил Поль Дирак, который в 1928 году вывел уравнение, объединяющее квантовую механику и специальную теорию относительности применительно к электрону. Однако при попытке провести более точные вычисления теория давала абсурдные результаты — в расчётах появлялись бесконечности.

Ситуация обострилась в 1947 году, когда физики-экспериментаторы Поликарп Куш и Уиллис Лэмб с коллегой Робертом Резерфордом обнаружили微小ные отклонения от предсказаний теории Дирака: магнитный момент электрона оказался чуть иным, а в спектре водорода был зафиксирован так называемый лэмбовский сдвиг. Эти результаты требовали новой теории.

После Второй мировой войны три физика независимо друг от друга работали над решением проблемы. Син-Итиро Томонага в Японии разработал релятивистскую формулировку теории поля. Джулиан Швингер в США создал математически строгий ковариантный формализм и процедуру перенормировки, позволяющую «убирать» бесконечности из промежуточных вычислений и получать конечные предсказания. Ричард Фейнман предложил наглядный метод — знаменитые диаграммы Фейнмана, которые стали мощным инструментом для расчётов квантовых процессов.

Недостающее звено добавил Фримен Дайсон: в 1949 году он показал эквивалентность формулировок Фейнмана и Швингера и создал единый систематический подход к теории. Благодаря перенормировке стало возможным вычислять наблюдаемые свойства электрона — его массу и заряд — с колоссальной точностью.

«Томонага, Швингер и Фейнман нашли разные пути построения coherentной теории электромагнитного взаимодействия, а Дайсон помог доказать эквивалентность и согласованность этих формулировок, — отмечает автор. — Из этих коллективных усилий родилась современная QED — теория, которая не только объясняет, как свет взаимодействует с материей, но и делает это с точностью, превратившей её в одну из самых успешных физических теорий из когда-либо созданных».

В очерке подчёркивается, что в квантовой электродинамике электроны и фотоны рассматриваются не как крошечные классические объекты, а как возбуждения квантовых полей — материального и электромагнитного, — взаимодействующих по строгим математическим правилам.