КЭД — странная теория света и вещества

КЭД: Странная теория света и вещества (англ. QED: The Strange Theory of Light and Matter) — адаптация для широкой публики четырёх лекций по квантовой электродинамике (КЭД), прочитанных в 1985 году американским физиком и нобелевским лауреатом Ричардом Фейнманом.

Книга написана в научно-популярном, остроумном стиле и содержит достаточно математики для того, чтобы образованные непрофессионалы могли понять достаточно просто изложенные проблемы квантовой электродинамики. Это необычно для научно-популярной книги, так как уровень математической детализации позволяет читателю решать простые задачи по оптике, которые можно найти в учебнике. В отличие от типичного учебника, математика даётся в очень простых терминах, без попыток эффективного и специфического решения проблем, без использования стандартной научной терминологии или перспективы дальнейшего развития этой области. Вместо этого основное внимание уделяется формированию базового концептуального понимания того, что на самом деле происходит в подобных расчётах. Комплексные числа, например, объясняются на простом примере: читателю предлагается представить, что к субатомным частицам прикреплены крошечные часы.

Книга была впервые опубликована в 1985 году издательством Принстонского университета. На русском языке книга опубликована в 1988 году издательством «Наука» в серии «Библиотечка журнала „Квант“» (выпуск 66)^[1].

В предисловии Фейнман написал:^[2]

Эта книга является записью лекций по квантовой электродинамике, которые я прочитал в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, их транскрибировал и редактировал мой хороший друг Ральф Лейтон. На самом деле рукопись претерпела значительные изменения. Опыт г-на Лейтона в преподавании и литературной деятельности имел большое значение в попытке представить центральную часть физики более широкой аудитории.

Люди всегда спрашивают о последних достижениях, например, насколько эта теория совместима с другой теорией, и в результате они не дают нам возможности рассказать о том, в чём мы хорошо разбираемся. Они хотят знать то, чего мы сами не знаем.

Оригинальный текст (англ.)

People are always asking for the latest developments in the unification of this theory with that theory, and they don't give us a chance to tell them anything about what we know pretty well. They always want to know the things we don't know.

Большая часть примеров, приводимых в книге, касается повседневных явлений: например, отражение света от оконного стекла. Фейнман также воздаёт должное деятельности Исаака Ньютона по исследованию природы света.

Лекции Фейнмана были первоначально прочитаны как лекции сэра Дугласа Робба в Университете Окленда, Новая Зеландия, в 1979 году. Видеозаписи этих лекций были обнародованы на некоммерческой основе в 1996 году и позднее были размещены в сети Научным фондом Vega^[3].

Книга основана на публикации Фейнманом первой серии мемориальных лекций в память Аликса Маутнера для широкой публики в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA) в 1983 году. Различия между книгой и оригинальными лекциями Окленда обсуждались в июне 1996 года в Американском журнале физики.

В 2006 году издательство Princeton University Press опубликовало новое издание с новым вступлением Энтони Зи. Он говорит о своеобразном взгляде Фейнмана на популяризацию физики и цитирует: «Согласно Фейнману, для изучения КЭД у вас есть два варианта: вы можете пройти семь лет обучения физике или прочитать эту книгу».

1. Фотоны — корпускулы света

   В первой лекции, которая служит популярным введением в тему квантовой электродинамики, Фейнман описывает основные свойства фотонов. Он обсуждает, как определить вероятность того, что фотон будет отражаться или проходить через частично отражающий кусок стекла.

2. Отражение и прохождение — квантовое поведение

   Во второй лекции Фейнман рассматривает различные пути, по которым может распространяться фотон, перемещаясь из одной точки в другую, и как это влияет на такие явления, как отражение и дифракция.

3. Электроны и их взаимодействия

   Третья лекция описывает квантовые явления, такие как знаменитый эксперимент с двумя щелями и принцип неопределённости Вернера Гейзенберга, тем самым описывая прохождение и отражение фотонов. В ней также представлены его знаменитые «диаграммы Фейнмана» и то, как квантовая электродинамика описывает взаимодействия субатомных частиц.

4. Нерешённые вопросы

   В четвёртой лекции Фейнман обсуждает значение квантовой электродинамики и некоторые её проблемы. Затем он описывает «остальную физику», давая краткий обзор квантовой хромодинамики, слабого взаимодействия и гравитации, и то, как они связаны с квантовой электродинамикой.

• Dean, Chris. Richard Feynman — Science Videos (англ.). The Vega Science Trust. Дата обращения: 26 октября 2016.
• Dudley, J. M.; A. M. Kwan. Richard Feynman's popular lectures on quantum electrodynamics: The 1979 Robb Lectures at Auckland University (англ.) // American Journal of Physics : journal. — 1996. — June (vol. 64, no. 6). — P. 694—698. — doi:10.1119/1.18234. — Bibcode:1996AmJPh..64..694D.
• Richard Feynman. QED: The strange theory of light and matter (англ.). — Princeton University Press, 1985. — ISBN 0-691-08388-6.
• Richard Feynman. QED: The strange theory of light and matter (англ.). — Princeton University Press, 2006. — ISBN 0-691-12575-9.
• The Douglas Robb Memorial Lectures. Video of the four public lectures in New Zealand of which the four chapters of this book QED: The Strange Theory of Light and Matter are transcripts.

• Feynman QED lectures in New Zealand — Vega Science Trust streaming video.
• The Strange Theory of Light — Computer programs inspired by the Czech translation of this book.