FEYNMAN RICHARD PHILLIPS (1918-1988)

L'électrodynamique quantique

À l'automne de 1945, Feynman retourne à la vie civile comme professeur à l'université Cornell, sur l'insistance de Bethe. Commence alors une période de dépression, consécutive aux décès de sa femme et de son père, qui se traduit par un sentiment d'incapacité à la recherche. Les cours qu'il assure alors sont un soutien moral efficace. La personnalité de Feynman est telle que ces difficultés passent inaperçues, même de ses collègues les plus proches. Comme le décrit Bethe, « Feynman déprimé est à peine plus enthousiaste que n'importe qui dans une phase exubérante ! ». Lorsqu'il parvient à reprendre ses activités, Feynman se consacre à des questions soulevées à la suite de sa thèse, sur la thermodynamique des systèmes en interaction électromagnétique et sur la description d'une particule de spin 1/2 relativiste (particule de Dirac), au moyen d'intégrales de chemins. C'est à cette époque qu'il commence à utiliser des graphes – célèbres et devenus indispensables dans le monde des physiciens – comme aide mnémonique dans ses démonstrations lorsqu'il lui est nécessaire de recourir à la théorie des perturbations.

Feynman participe, à Shelter Island, en juin 1947, à l'une des rencontres de physiciens les plus importantes de l'après-guerre. Au retour de cette conférence, Bethe parvient à expliquer le « déplacement Lamb » entre les niveaux excités de l'atome d'hydrogène ; il s'agit là du premier calcul, encore non relativiste, d'un effet d'électrodynamique quantique au-delà du premier ordre de perturbation et avec la soustraction d'une quantité infinie. Passionné par le calcul relativiste de cet effet, Feynman se lance en fait dans une refonte globale de l'électrodynamique quantique. Lors de la conférence de Pocono d'avril 1948, il est en mesure de présenter tout à la fois : sa théorie du positon, des expressions élégantes pour les amplitudes de transition, des règles pour le calcul de celles-ci à chaque ordre de perturbation et qui se résument simplement par des diagrammes (toujours ces fameux graphes de Feynman) et, enfin, des méthodes de coupure invariantes relativistes qui permettent de se débarrasser des divergences qui affectent certaines intégrales. Mais Feynman termine son exposé sur un sentiment d'échec. Encore moins que Julian Schwinger, qui l'a précédé en donnant une présentation très mathématique de sa propre méthode, Feynman n'est parvenu à convaincre son auditoire que son analyse est justifiée par les résultats corrects qu'il en obtient. À vrai dire, Feynman et Schwinger eux-mêmes sont incapables de comprendre mutuellement leurs théories ! Pour remédier à ces difficultés de communication, Feynman se plonge dans un travail intensif de rédaction de ses deux articles fondamentaux sur la théorie des positons et sur l'électrodynamique quantique du point de vue spatio-temporel à l'automne de 1948.

Lors de la réunion de l'American Physical Society de janvier 1949, Feynman prend conscience de la réelle puissance de sa méthode de calcul. Pourtant, bien qu'il dispose selon ses désirs d'un algorithme complet, y compris pour soustraire les divergences, il restera toujours insatisfait de la présence même de celles-ci. Pour cette raison, il n'estimera jamais avoir vraiment résolu son problème et il ne cessera d'espérer parvenir un jour à bâtir une théorie exempte d'infinis.