Richard Feynman at 100

een vooraanstaande twintigste-eeuwse natuurkundige en Nobelprijswinnaar: Richard Feynman was zeker die. Hij was ook veel meer. Als de honderdste verjaardag van zijn geboorte rolt rond op 11 mei, een blik op zijn wetenschappelijke en culturele erfenis herinnert aan zijn rusteloze multidimensionaliteit., Zijn populaire boeken verbrijzelden de vooroordelen van lezers van wetenschappers als Lab-gecoate nerds en vervingen ze met een hipper beeld van een wilde non-conformist; zijn wetenschappelijke boeken introduceerden onderzoekers tot revolutionaire methoden van worstelen met de moderne natuurkunde.Feynman was een meesterconjuror in de natuurkunde. Een wiskundige whizz met uitzonderlijke intuïtie, hij leek oplossingen uit het niets te trekken. Hij ontwierp een lexicon voor particle interactions: iconic squiggles, loops and lines now known as Feynman diagrams (see D. Cressey Nature 489, 207; 2012)., Zijn Nobelprijswinnende werk op het gebied van kwantumelektrodynamica omvatte methoden die zelfs hij zag als een truc-of-hand voor het verwijderen van oneindige termen uit berekeningen. Toch, zijn resultaten — equivalent aan meer systematische, rigoureus uiteengezet wiskundige technieken onafhankelijk voorgesteld door co-laureaten Julian Schwinger en Sin-Itiro Tomonaga — matched Atomic-physics data prachtig.tientallen jaren voor zijn Nobelprijs in 1965 was Feynman al een legende van het Manhattan Project in Los Alamos, New Mexico, waar hij hielp bij de ontwikkeling van de atoombom., Zijn collega ‘ s en supervisors, onder wie wetenschappelijk directeur J. Robert Oppenheimer en hoofd van de theoretische Divisie Hans Bethe, waren verbijsterd door zijn computationele vaardigheden.

toen was er de speelsheid. Zijn grappen, waaronder veilig kraken en sluipen door veiligheidshekken, en zijn passie voor het spelen van de bongo ‘ s, waren waarschijnlijk net zo memorabel als zijn wetenschap. Feynman hield van het vertellen van verhalen over zichzelf en het observeren van de reactie — hoe meer verbijsterd, geamuseerd of geschokt hoe beter., In de jaren tachtig verzamelde zijn vriend en collega-drummer Ralph Leighton een aantal van hen in twee bestsellers: Surely You ‘ re Joking, Mr. Feynman! (1985) en wat maakt het jou uit wat andere mensen denken? (1988).in de eerste, Feynman pronkte met zijn ruwe randen en excentriciteiten, en veel van het boek is hilarisch. (Een verhaal ziet hem een sprinkler-experiment verknoeien in het cyclotron-laboratorium aan de Princeton University in New Jersey, glasbuizen verbrijzelen en de ruimte overspoelen met water., De kronieken van Feynman ‘ s Los Alamos dagen zijn bijzonder grappig, zoals zijn verwijdering van de geheime inhoud van de natuurkundige Edward tellers gesloten bureaulade nadat Teller hem vertelde dat het ondoordringbaar was. Echter, het boek toont zijn leeftijd in verontrustend seksistische secties zoals ” you just ask them?”, over zijn roofzuchtige gedrag jegens vrouwen.zijn relaties met vrouwen waren ingewikkeld. In What Do You Care, legde hij uit hoe hij zijn jongere zus Joan, nu een veelgeprezen astrofysicus, aanmoedigde om in de wetenschap te gaan., Hij vertelde hoeveel van zijn houdingen gevormd waren door zijn liefde voor zijn eerste vrouw, Arline, die stierf aan tuberculose in 1945, een paar jaar na hun huwelijk. Deze verhalen werden meestal geschreven tijdens de laatste stadia van Feynmans leven, nadat hij een behandeling voor kanker had ondergaan. Op dat moment was hij ongetwijfeld meer op de hoogte van zijn nalatenschap.

Onder het mom van zijn clown was Feynman inderdaad een gevoelig man, die leed aan zowel vroege rouw als grote angst over de atoomwapens die hij had helpen voortbrengen. Deze demonen belemmerden zijn onderzoek vanaf het einde van de Tweede Wereldoorlog tot 1947, toen bevindingen gemeld op de Shelter Island conferentie in New York hielp om zijn Nobelprijswinnaar werk vonk., Tijdens de bijeenkomst presenteerde natuurkundige Willis Lamb bewijs van een discrepantie tussen voorspellingen voor bepaalde energieniveaus van het waterstofatoom, berekend met behulp van de Dirac-vergelijking, en experimentele resultaten verkregen met behulp van microgolven om het atoom op te wekken. Geïnspireerd door Bethe ‘ s snelle berekening van deze Lamsverschuiving, ontwikkelde Feynman technieken om dat probleem op te lossen en verder, tot het breedste scala van kwantum elektrodynamische interacties tussen geladen deeltjes.,

gouden jaren

De volgende twee jaar bleken zeer productief in het verspreiden van zijn buitengewone methoden voor het berekenen van interacties in de deeltjesfysica. Feynman publiceerde baanbrekende artikelen zoals ‘Classical electrodynamics in terms of direct interparticle action’ (J. A. Wheeler en R. P. Feynman Rev.Mod. Phys. 21, 425-433; 1949) en ‘ Space-time approach to quantum electrodynamics ‘(R. P. Feynman Phys. Rev. 76, 769-789; 1949)., Deze bouwen op elkaar als openbaringen in een Sherlock Holmes verhaal-met de laatste leveren een volledige resolutie van hoe elektronen interactie met behulp van fotonen. Door middel van zijn diagrammen, die verrassend positief geladen positronen weergeven als elektronen die terug in de tijd bewegen, portretteerde Feynman het gamma van mogelijke wijzen van interactie, elk bijdragend aan het totale beeld in een gewogen telling genaamd “Som over geschiedenissen”., In zijn briljante visie is quantum reality een wolk-achtige uitstrijkje van mogelijke paden van deeltjes, alsof een forens van Essex naar Londen de hele route kan reizen met de trein, bus, auto en fiets tegelijk.Feynman publiceerde twee uitstekende primers die deze kwantummethoden introduceerden. Quantum Mechanics and Path Integrals (1965; coauteur van Albert Hibbs) begint met een van zijn favoriete apparaten, het double-spleet experiment, en gaat snel over op path integratie en andere geavanceerde methoden., De tweede, QED (1985; gebaseerd op een lezingenreeks) is toegankelijker — verklaart dezelfde theorie met behulp van diagrammen en voorbeelden.vanaf de jaren 50 waagde Feynman zich in vele andere gebieden van de theoretische fysica: superfluïden, supergeleiding, zwaartekracht en de bestanddelen van protonen en neutronen, die hij partonen noemde. Twee latere artikelen die een enorme impact hadden waren zijn model van de zwakke interactie, ‘Theory of the Fermi interaction’ (R. P. Feynman en M. Gell-Mann Phys. 109, 193; 1958), en zijn voorstel voor kwantumberekening ,’ simulating physics with computers ‘(R. P., Feynman Int. J. Theor. Phys. 21, 467–488; 1982). In elk, hij sleutelde aan variaties totdat hij definitieve conclusies.Feynman was ook een gerenommeerd onderwijzer. Degenen die het geluk hebben zijn lezingen te hebben bijgewoond hebben het beste gevoel van hoe zijn behendige geest opereerde. Hij doceerde een eerstejaars cursus aan het California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena: ‘Physics X’, waarin studenten hem alles zouden vragen en hij op zijn voeten zou denken. Feynman hield ervan om te verbazen, en weigerde vaak om oplossingen te bieden, om studenten intellectueel aan te sporen., De zorgvuldige notities van de aanwezigen zijn gepubliceerd als boeken en artikelen, die zijn reputatie als master lecturer versterken. Een van deze uit Caltech was de driedelige The Feynman Lectures on Physics (1964). Een andere, 1959 ‘ s The Theory of Fundamental Processes, is gebaseerd op aantekeningen gemaakt door Peter Carruthers en Michael Nauenberg, twee studenten aan de Cornell University in Ithaca, New York, toen Feynman was een gastdocent er in 1958., Nauenberg vertelde me hoe Feynman tijdens de eerste lezing naar binnen liep, naar het schoolbord keek, de vergelijkingen op het bord Wild wiste en verklaarde dat ze allemaal de hele natuurkunde vanaf nul zouden leren. Binnen een paar weken ging de cursus van elementaire kwantummechanica naar Feynman ‘ s regels voor deeltjesfysische berekeningen. The Character of Physical Law (1967), een ander werk van Feynman, kwam voort uit lezingen die hij zes jaar later in Cornell gaf.Feynman ‘ s boeken sporen ons aan om de wereld te verkennen met open-minded nieuwsgierigheid, alsof we er voor het eerst mee geconfronteerd worden., Hij werkte vanuit het idee dat we allemaal dezelfde mentale sprongen konden maken als hij. Maar natuurlijk kan niet elke ambitieuze jonge goochelaar een Harry Houdini zijn. Terwijl andere opvoeders zouden kunnen proberen om degenen die niet konden bijhouden vertroetelen, Feynman nooit toegegeven. De essentie van zijn filosofie was om iets te vinden dat je goed kunt doen, en je hart en ziel erin te steken. Zo niet fysica, dan een andere passie-bongo ‘ s, misschien.