리처드 파인만
코넬

파인만은 명목상 위스콘신-매디슨 대학교에서 물리학 조교수로 임명되었지만 맨해튼 프로젝트에 참여하는 동안 무급 휴가를 받았다. 1945년에 그는 문과대학의 학장인 마크 잉그라함Mark Ingraham으로부터 다음 학년도에 가르치기 위해 대학으로 복귀할 것을 요청하는 편지를 받았다. 그가 복귀를 약속하지 않았을 때 그의 임명은 연장되지 않았다. 몇 년 후 그곳에서 열린 강연에서 파인만은 "저를 해고할 수 있는 좋은 감각을 가진 유일한 대학으로 다시 돌아와서 정말 기쁘다."라고 말했다.
일찍이 1943년 10월 30일에 베테는 그의 모교인 코넬의 물리학과장에게 편지를 써서 파인만을 고용할 것을 추천했다. 1944년 2월 28일, 이것은 코넬 출신의 로버트 바허Robert Bacher와 로스앨러모스의 가장 선임 과학자 중 한 명에 의해 승인되었다. 이로 인해 1944년 8월에 제안이 이루어졌고 파인만은 이를 수락했다. 오펜하이머는 또한 파인만을 캘리포니아 대학교에 채용하기를 희망했지만 물리학과 책임자인 레이몬드 T. 버지Raymond T. Birge는 내키지 않았다. 그는 1945년 5월에 파인만에게 제안을 했지만 파인만은 이를 거절했다. 코넬은 연봉 3,900달러의 제안과 맞먹었다. 파인만은 1945년 10월에 뉴욕 이타카로 떠나는 로스앨러모스 연구소의 그룹 리더 중 첫번째 사람이 되었다.
파인만은 더 이상 로스앨러모스 연구소에서 일하지 않았기 때문에 그는 더 이상 징집에서 면제되지 않았다. 그의 입회식에서 육군의 정신과 의사들은 파인만이 정신 질환을 앓고 있다고 진단했고 육군은 그에게 정신적 이유로 4-F 면제를 주었다. 그의 아버지는 1946년 10월 8일 갑자기 사망했고, 파인만은 우울증에 시달렸다. 1946년 10월 17일 그는 알린에게 자신의 깊은 사랑과 비탄을 표현하는 편지를 썼다. 편지는 봉인되었고 그가 죽은 후에야 개봉되었다. 편지는 "이것을 우편으로 보내지 못한 것을 사과한다" 편지는 결론짓가를 "하지만 너의 새 주소를 모른다." 연구 문제에 집중할 수 없었던 파인만은 실용이 아니라 자기 만족을 위해 물리학 문제를 다루기 시작했다. 그 중 하나는 코넬의 식당에서 누군가가 저녁 식사 접시를 공중에 던진 사건에서 영감을 받아 빙빙 돌면서 너태이팅하는(nutating) 디스크의 물리학을 분석하는 것과 관련이 있다. 그는 사원수에 대한 윌리엄 로언 해밀턴 경의 연구를 읽고 전자의 상대론적 이론을 공식화하기 위해 이를 사용하려 했지만 실패했다. 다양한 회전 속도를 표현하기 위해 회전의 방정식을 사용하는 이 기간 동안의 그의 연구는 궁극적으로 그의 노벨상 수상한 연구에 중요한 것으로 판명되었지만, 그는 피로감을 느끼고 덜 즉각적이고 실용적인 문제들에 관심을 돌렸기 때문에 프린스턴 고등연구소, 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 및 캘리포니아 대학교 버클리를 포함한 다른 유명 대학교의 교수직 제안에 놀랐다.
파인만만이 전후 초기에 좌절감을 느낀 유일한 이론물리학자가 아니었다. 양자전기역학은 섭동 이론에서 무한 적분으로 인해 어려움을 겪었다. 이는 파인만과 휠러가 연구하려고 시도했던 이론의 명백한 수학적 결함이었다. "이론가들은" 머레이 겔만이 언급하기를, "망신을 당했다." 1947년 6월 미국의 저명한 물리학자들이 쉘터 아일랜드 회의(Shelter Island Conference)에서 만났다. 파인만에게 있어 이번 회담은 그의 "첫 번째 큰 사람들과의 큰 회의였다 ... 나는 평화시에 이런 곳에 가본 적이 없다." 양자전기역학을 둘러싼 문제들이 논의되었지만, 이론가들은 램 이동의 발견, 전자의 자기 모멘트의 측정 및 로버트 마삭Robert Marshak의 2-중간자 가설을 보고한 실험가들에 의해 완전히 가려졌다.
베테는 헨드릭 크라머르스의 연구로부터 주도했고 램 이동에 대한 재규격화된 비상대론적 양자 방정식을 도출했다. 다음 단계는 상대론적 버전을 만드는 것이었다. 파인만은 그가 이것을 할 수 있다고 생각했지만, 그가 그의 해법을 가진 베테에게 돌아갔을 때, 그것은 수렴하지 않았다. 파인만은 자신의 논문에서 사용한 경로 적분 공식을 적용하여 문제를 다시 신중하게 해결했다. 베테처럼 그는 컷오프 항을 적용하여 적분을 유한하게 만들었다. 결과는 베테의 버전과 일치했다. 파인만은 1948년 포코노 회의(Pocono Conference)에서 동료들에게 자신의 연구를 발표했다. 줄리언 슈윙거는 양자전기 역학에 대한 자신의 연구에 대해 긴 프레젠테이션을 했고 파인만은 "양자전기역학의 대안 공식화(Alternative Formulation of Quantum Electrodynamics)"라는 제목의 버전을 제안했다. 처음 사용된 생소한 파인만 도형는 청중을 어리둥절하게 했다. 파인만은 자신의 요점을 전달하는 데 실패했고 폴 디랙, 에드워드 텔러 및 닐스 보어는 모두 이의를 제기했다.
프리먼 다이슨에게 적어도 한 가지는 분명했다: 토모나가 신이치로, 슈윙거 그리고 파인만은 그들이 말하는 것을 이해했지만, 다른 사람은 알지 못했고, 그러나 아무것도 출판하지 않았다. 그는 파인만의 공식이 더 이해하기 쉽다고 확신했고, 결국 오펜하이머에게 이것이 사실이라는 것을 확신시켰다. 다이슨은 1949년에 논문을 발표했는데, 파인먼에 재규격화를 어떻게 구현해야 하는지에 대한 새로운 규칙을 추가했다. 파인만은 3년에 걸쳐 일련의 논문에 자신의 아이디어를 《피지컬 리뷰》에 발표하도록 권유받았다. 1948년에 출판된 "고전 전기역학을 위한 상대론적 차단 (A Relativistic Cut-Off for Classical Electrodynamics)"에 관한 논문에서는 포코노 회의에서 그가 이해시킬 수 없었던 것을 설명하고자 하였다. 1949년에 발표한 "양전자 이론(The Theory of Positrons)" 논문은 슈뢰딩거 방정식과 디랙 방정식을 다루었으며, 파인만 전파 인자라고 불리는 것을 도입하였다. 마침내 그는 1950년의 "전자기 상호작용 양자 이론의 수학 공식화(Mathematical Formulation of the Quantum Theory of Electromagnetic Interaction)"와 1951년의 "양자전기역학에 응용한 연산자 미적분학(An Operator Calculus Having Applications in Quantum Electrodynamics)"에 관한 논문에서 그의 아이디어의 수학적 기초와 친숙한 공식을 도출했고 또한 새로운 것들을 발전시켰다.
다른 사람들의 논문들은 처음에는 스윙거를 인용했지만, 파인만을 인용하고 파인만 도형을 사용하는 논문들이 1950년에 나타났고 곧 널리 퍼졌다. 학생들은 파인만이 만든 강력한 새 도구를 배우고 사용했다. 컴퓨터 프로그램은 나중에 파인만 도형을 계산하기 위해 작성되어 전례 없는 능력의 도구를 제공했다. 파인만 도형은 형식 문법을 가진 형식 언어를 구성하기 때문에 이러한 프로그램을 작성할 수 있다. 마크 카츠Marc Kac은 포물선 편미분 방정식이 현재 파인먼-카츠 공식으로 알려진 다른 역사(즉, 기대 연산자)에서 합으로 다시 표현될 수 있음을 보여줌으로써 역사에서 합산의 형식적 증명을 제공했다. 이것의 사용은 물리학을 넘어서 확률론적 과정의 많은 응용으로 확장된다. 그러나 스윙거에게 파인만 도형은 "물리학이 아니라 교육학"이었다.
1949년 파인만은 코넬 대학에서 안절부절못하게 되었다. 그는 "이러한 합의들이 성적으로 변덕스러워지기 전까지는" 게스트하우스나 학생 거주지에 살거나 결혼한 친구들과 함께 살았고, 결코 특정한 집이나 아파트에 정착하지 않았다. 그는 학부생과 데이트하고, 매춘부를 고용하고, 친구의 아내와 자는 것을 좋아했다. 그는 이타카의 추운 겨울 날씨를 좋아하지 않았고 따뜻한 기후를 원했다. 무엇보다 코넬에서 그는 항상 한스 베테의 그늘에 있었다. 이 모든 것에도 불구하고, 파인만은 그가 코넬 경력의 상당 기간 동안 거주했던 텔룰라이드 하우스(Telluride House)를 긍정적으로 회상했다. 인터뷰에서 그는 그 하우스를 "장학금 때문에, 영리함이나 무엇 때문에 특별히 선발된 소년들의 그룹이고, 그들의 두뇌 때문에 무료 숙식 등을 제공받는 그룹"이라고 설명했다. 그는 그 하우스의 편리함을 즐겼고 자신이 그로 인해 노벨상을 수상한 "근본적 연구를 거기에서 했다"고 말했다.