Richard Feynman e John Wheeler revolucionaram o tempo, a realidade e nosso universo quântico
Uma visualização do QCD ilustra como os pares partícula/antipartícula saem do vácuo quântico por períodos de tempo muito pequenos como consequência da incerteza de Heisenberg. Nossa compreensão do universo quântico continua a evoluir ao longo do tempo, e Feynman e Wheeler foram dois dos jogadores que empurraram a agulha para a frente como nunca antes. Crédito da imagem: Derek A. Leinweber.
Um novo olhar sobre as vidas entrelaçadas de duas das maiores mentes do século 20.
Nos anos anteriores à Segunda Guerra Mundial, a física estava em um estado pós-revolucionário estranho. A mecânica quântica e a Relatividade Geral de Einstein viraram nossa imagem de um universo clássico e determinístico de cabeça para baixo. Foi substituído por estados indeterminados, funções de onda em vez de partículas, e um tecido de espaço-tempo que pode ser dobrado, distorcido e pode até ter buracos nele. No entanto, havia muitas perguntas em aberto que não tinham respostas sensatas. Encontrando-se em Princeton no final da década de 1930, o estudante de pós-graduação Richard Feynman e seu jovem orientador, John Wheeler, iniciariam uma relação de trabalho que traria algumas das maiores ideias da física moderna, juntamente com uma amizade que duraria a vida toda. Em seu novo livro, O Labirinto Quântico , Paul Halpern dá vida à história completa desses homens de uma maneira brilhante, diferente de tudo que eu já vi antes.
Um diagrama de Feynman representando o espalhamento elétron-elétron, que requer a soma de todas as histórias possíveis das interações partícula-partícula. A ideia de que um pósitron é um elétron se movendo para trás no tempo surgiu da colaboração entre Feynman e Wheeler. Crédito da imagem: Dmitri Fedorov.
Ao longo de suas respectivas carreiras, Feynman e Wheeler trouxeram algumas das ideias mais incríveis que a física moderna já viu. As contribuições de Feynman para o desenvolvimento da teoria quântica de campos, incluindo seu desenvolvimento da eletrodinâmica quântica (QED) ganhador do Prêmio Nobel e seus diagramas intuitivos de Feynman, suas contribuições para o ensino, o projeto Manhattan, a física das ondas gravitacionais, o desastre do Challenger e muito mais não são apenas cobertos, eles são explicados de maneira gloriosamente profunda e simultaneamente compreensível.
Cálculos teóricos prevêem um horizonte de eventos para todos os buracos negros, obscurecendo a região central de acordo com a Relatividade Geral. Wheeler não apenas trabalhou nesses objetos ultradensos, ele cunhou o termo “buraco negro” e trouxe um renascimento do interesse pela Relatividade Geral de uma perspectiva não cosmológica. Crédito da imagem: Ute Kraus, grupo de ensino de física Kraus, Universität Hildesheim; Axel Mellinger (fundo).
Wheeler, embora menos conhecido entre o público em geral, trouxe contribuições para a Relatividade Geral, de buracos negros e universos paralelos à gravidade quântica, buracos de minhoca e teoria da informação. Embora Halpern tenha o dom de quebrar esses conceitos complexos para torná-los acessíveis a um não especialista, talvez a parte mais espetacular e única deste livro seja sua capacidade de entrar em suas mentes. Feynman era inseguro, conservador em suas ideias, cuidadoso em seus cálculos e cético em relação a qualquer noção que estivesse longe demais. Wheeler, ao contrário, estava cheio de ideias malucas, desde a existência de apenas um elétron no Universo até a visão da antimatéria como matéria normal viajando para trás no tempo até a ideia de que não havia partículas, apenas informação.
Richard Feynman e sua família com sua van pintada sob medida em Altadena, Califórnia. Embora Wheeler nunca se apresentasse publicamente assim, quando se tratava de ideias, ele era o selvagem. Crédito da imagem: Revista Symmetry.
No entanto, em sua essência, esses dois foram praticamente feitos sob medida para colaborar um com o outro. As ideias malucas de Wheeler sempre continham componentes que eram espetacularmente errados e impraticáveis, mas muitas vezes continham um núcleo de verdade profunda que pavimentaria o caminho para um entendimento que de outra forma seria inatingível. A ideia de uma integral de caminho, a ferramenta essencial usada para calcular observáveis físicos na teoria quântica de campos, surgiu da insistência de Wheeler em uma soma sobre as histórias, mas foi Feynman quem elaborou os detalhes corretamente e os aplicou adequadamente ao nosso universo físico. .
Alguns termos que contribuem para a energia do ponto zero na eletrodinâmica quântica. O desenvolvimento desta teoria, devido a Feynman, Schwinger e Tomonaga, levou a um Prêmio Nobel para todos os três. Crédito da imagem: R. L. Jaffe, de https://arxiv.org/pdf/hep-th/0503158.pdf .
A capacidade de Feynman de conectar as ideias loucas ao universo físico, nunca muito distante do que poderia ser medido, era o complemento perfeito para a imaginação de Wheeler. Juntos e separados, eles assumiram a gravitação, a natureza quântica da realidade e até o próprio espaço e tempo. E tanto quanto qualquer físico já fez, eles não apenas adotaram essas ideias; eles ganharam.
Suas vidas pessoais também são contadas como nunca antes, nem mesmo pelo próprio Feynman em seus escritos autobiográficos. Na superfície, Feynman e Wheeler não poderiam ser mais diferentes. Feynman era ultrajante, extrovertido, casual, barulhento e parecia disposto a tentar absolutamente qualquer coisa, só para saber como era a experiência. Wheeler era o oposto: de fala mansa, abotoado e nunca sem paletó e gravata. Você nunca adivinharia, por suas aparências externas, qual deles abraçaria as imaginações mais ultrajantes sobre o Universo e qual estava inextricavelmente ligado a mensuráveis e calculáveis, observáveis do mundo real.
A ideia de universos paralelos, aplicada ao experimento mental do gato de Schrödinger. Hugh Everett, um aluno de Wheeler, é creditado com a invenção da interpretação de muitos mundos da mecânica quântica, estimulada pelo próprio Wheeler. Crédito da imagem: Christian Schirm.
No entanto, seu amor compartilhado por ensinar, explorar, possibilidades e assumir novos desafios aparece neste relato intensamente pessoal da vida de ambos. Ao longo da história, um conjunto incontável de titãs no campo da física aparecem, de Hugh Everett (da interpretação de muitos mundos) a Kip Thorne (do buraco negro e fama do LIGO) a Ken Ford (codescobridor da matéria escura nas galáxias) a Oppenheimer, DeWitt, Schwinger, Dyson, Dirac, Pauli, Bohr (mentor de Wheeler), Einstein e muitos mais. Alguns eram estadistas mais velhos; alguns eram contemporâneos; alguns eram estudantes jovens e ansiosos. Quando você chegar ao fim, você pode ficar chocado ao perceber quantos físicos famosos em quantos campos diferentes foram orientados pelo próprio Wheeler! (Ao todo, Wheeler foi o orientador de 46 doutorados diferentes!)
Ao mapear a coordenada de distância fora do horizonte de eventos, R, com uma coordenada inversa dentro do horizonte de eventos, r = 1/R, você encontra um mapeamento exclusivo de 1 para 1 do espaço. No entanto, conectar dois locais distintos no espaço ou no tempo por meio de um buraco de minhoca continua sendo apenas uma ideia teórica, que Wheeler explorou longamente. Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons Kes47.
Ao longo do livro, há histórias que dão uma visão de cada uma das visões de mundo de Feynman e Wheeler. Ambos lidaram com perdas e sofrimentos significativos desde o início: Feynman perdendo sua primeira esposa, Arline, e Wheeler perdendo seu irmão, Joe, na Segunda Guerra Mundial. Ambos lutaram com suas perdas pelo resto de suas vidas, afetando suas decisões de trabalho e vida pessoal por décadas depois. No mundo da física, ambos eram equivalentes a estrelas do rock; em suas vidas pessoais, ambos enfrentaram as mesmas lutas comuns a grande parte da humanidade. Feynman morreu relativamente jovem após uma batalha de uma década contra o câncer; Wheeler viveu quase 100 anos. Mas ambos permaneceram ativos na física e na resolução de problemas até o fim de suas vidas. Na verdade, Feynman comentou que embora Wheeler pareça um velho louco agora, você deve perceber que ele sempre foi louco.
O estilo de escrita de Halpern é incrivelmente acessível. O livro está repleto de inúmeras anedotas que contam momentos e eventos em suas vidas e aqueles cujas vidas eles tocaram, e pinta um retrato totalmente humano de cada um. Halpern nunca julga as ações de nenhum dos dois, em vez disso, retrata-os da maneira mais generosa possível, lembrando-nos de suas lutas em suas vidas pessoais. Ele não desculpa as décadas de mulherengo de Feynman ou o extenso trabalho de desenvolvimento de armas de Wheeler, mas os coloca no contexto do resto de suas vidas. Ele deixa para o leitor julgar. O uso de uma mão gentil por Paulo em um mundo onde julgamentos pesados são a norma é tão revigorante que é uma surpresa bem-vinda.
The Quantum Labyrinth, de Paul Halpern, explora as vidas e as contribuições físicas de Wheeler e Feynman como nunca antes. Crédito da imagem: Livros Básicos.
Se você é fã de física, história e do desenvolvimento da física quântica e da astrofísica, com certeza vai querer uma cópia do O Labirinto Quântico: Como Richard Feynman e John Wheeler revolucionaram o tempo e a realidade . O explicador bem pesquisado, bem escrito e altamente acessível de Paul Halpern sobre esses dois físicos, seu trabalho, suas vidas e seu impacto no mundo ao seu redor é único e obrigatório para os aficionados da ciência (ou viciados) em qualquer lugar. Se você conhece alguém assim em sua vida, será difícil encontrar um presente melhor para a próxima temporada de férias!
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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