Фейнман, Ричард

gigatos | 21 января, 2022

Post Views: 23

Суммури

Ричард Филлипс Фейнман (11 мая 1918 — 15 февраля 1988) — американский физик-теоретик, известный своими работами в области формулировки интеграла пути квантовой механики, теории квантовой электродинамики, физики сверхтекучести переохлажденного жидкого гелия, а также работами в области физики частиц, для которой он предложил партонную модель. За вклад в развитие квантовой электродинамики Фейнман получил Нобелевскую премию по физике в 1965 году совместно с Джулианом Швингером и Синъитиро Томонага.

Фейнман разработал широко используемую схему наглядного представления математических выражений, описывающих поведение субатомных частиц, которая впоследствии стала известна как диаграммы Фейнмана. При жизни Фейнман стал одним из самых известных ученых в мире. По результатам опроса 130 ведущих физиков мира, проведенного в 1999 году британским журналом Physics World, он занял седьмое место среди величайших физиков всех времен.

Он участвовал в разработке атомной бомбы во время Второй мировой войны и стал известен широкой публике в 1980-х годах как член комиссии Роджерса, которая расследовала катастрофу космического челнока «Челленджер». Наряду с его работой в области теоретической физики, Фейнману приписывается роль первопроходца в области квантовых вычислений и введение концепции нанотехнологий. Он занимал должность профессора теоретической физики Ричарда К. Толмана в Калифорнийском технологическом институте.

Фейнман был активным популяризатором физики, выступая с книгами и лекциями, включая доклад 1959 года о нанотехнологиях «сверху вниз» под названием «Внизу полно места» и трехтомную публикацию его лекций для студентов «Фейнмановские лекции по физике». Фейнман также стал известен благодаря своим автобиографическим книгам «Конечно, вы шутите, мистер Фейнман!» и «Какое вам дело до мнения других людей?», а также книгам, написанным о нем, таким как «Tuva or Bust!» Ральфа Лейтона и биография «Genius: The Life and Science of Richard Feynman» Джеймса Глика.

Фейнман родился 11 мая 1918 года в Квинсе, Нью-Йорк, в семье Люсиль, урожденной Филлипс, домохозяйки, и Мелвилла Артура Фейнмана, менеджера по продажам (тогда это была часть Российской империи). Его семья была ашкеназского еврейского происхождения. Фейнман поздно заговорил и заговорил только после своего третьего дня рождения. Во взрослом возрасте он говорил с нью-йоркским акцентом, достаточно сильным, чтобы восприниматься как жеманство или преувеличение, настолько сильным, что его друзья Вольфганг Паули и Ханс Бете однажды заметили, что Фейнман говорит как «бомж».

На молодого Фейнмана большое влияние оказал его отец, который поощрял его задавать вопросы, чтобы бросить вызов ортодоксальному мышлению, и который всегда был готов научить Фейнмана чему-то новому. От матери он получил чувство юмора, которое сохранил на всю жизнь. В детстве у него был талант к инженерному делу, он содержал экспериментальную лабораторию в своем доме и с удовольствием ремонтировал радиоприемники. Ремонт радиоприемников, вероятно, был первой работой Фейнмана, и в это время он проявил первые признаки склонности к своей последующей карьере в теоретической физике, когда он теоретически анализировал вопросы и находил решения. Когда он учился в начальной школе, он создал домашнюю систему сигнализации от взлома, пока его родители ушли на целый день по делам.

Когда Ричарду было пять лет, его мать родила младшего брата, Генри Филлипса, который умер в возрасте четырех недель. Четыре года спустя родилась сестра Ричарда Джоан, и семья переехала в Фар Роквей, Квинс. Несмотря на разницу в девять лет, Джоан и Ричард были близки, и их объединяло любопытство к окружающему миру. Хотя их мать считала, что женщины не способны понять такие вещи, Ричард поощрял интерес Джоан к астрономии, и в итоге Джоан стала астрофизиком.

Религия

Родители Фейнмана были из еврейских семей, но не были религиозными, и к юности Фейнман называл себя «заклятым атеистом». Много лет спустя, в письме к Тине Левитан, отклоняя просьбу о предоставлении информации для ее книги о еврейских лауреатах Нобелевской премии, он заявил: «Отбирать для апробации особые элементы, происходящие от какой-то якобы еврейской наследственности, значит открывать дверь для всякой чепухи в расовой теории», добавив: «В тринадцать лет я не только обратился к другим религиозным взглядам, но и перестал верить, что еврейский народ является каким-либо образом «избранным народом»». Позже, во время посещения Еврейской теологической семинарии, он впервые столкнулся с Талмудом. Он увидел, что он содержит оригинальный текст в маленьком квадратике на странице, а вокруг него — комментарии, написанные со временем разными людьми. Таким образом, Талмуд развивался, и все, что обсуждалось, было тщательно записано. Несмотря на впечатление, Фейнман был разочарован отсутствием интереса к природе и внешнему миру у раввинов, которых волновали только те вопросы, которые вытекали из Талмуда.

Фейнман учился в средней школе Фар Рокавей, в которой также учились его коллеги, нобелевские лауреаты Бертон Рихтер и Барух Самуэль Блюмберг. Когда Фейнман начал учиться в средней школе, его быстро перевели в более высокий математический класс. Тест на IQ, проведенный в средней школе, оценил его IQ в 125 баллов — высокий, но «просто респектабельный», по словам биографа Джеймса Глика. Его сестра Джоан, набравшая на один балл больше, позже в шутку заявила интервьюеру, что она умнее. Спустя годы он отказался вступить в Mensa International, заявив, что его IQ был слишком низким. Физик Стив Хсу сказал о тесте:

Я подозреваю, что этот тест подчеркивал вербальные, а не математические способности. Фейнман с большим отрывом получил высший балл в Соединенных Штатах на печально известном трудном конкурсном экзамене по математике Путнама… У него также были самые высокие баллы по математике в истории.

В 15 лет Фейнман самостоятельно изучил тригонометрию, алгебру, бесконечные ряды, аналитическую геометрию, дифференциальное и интегральное исчисление. Еще до поступления в колледж он экспериментировал и выводил математические темы, такие как полупроизводная, используя собственные обозначения. Он создал специальные символы для функций логарифма, синуса, косинуса и тангенса, чтобы они не выглядели как три переменные, перемноженные вместе, а для производной, чтобы убрать искушение отменить d{displaystyle d} в d

Фейнман подал заявление в Колумбийский университет, но не был принят из-за квоты на количество принимаемых евреев. Вместо этого он поступил в Массачусетский технологический институт, где вступил в братство Pi Lambda Phi. Хотя первоначально он специализировался на математике, позже он перешел на электротехнику, так как считал математику слишком абстрактной. Заметив, что «зашел слишком далеко», он перешел на физику, которая, по его словам, была «где-то посередине». Будучи студентом, он опубликовал две работы в журнале Physical Review. Одна из них, написанная в соавторстве с Мануэлем Вальяртой, называлась «Рассеяние космических лучей звездами галактики».

Валларта открыл своему ученику секрет публикации работ наставника-протеже: имя старшего ученого стоит первым. Фейнман отомстил несколько лет спустя, когда Гейзенберг завершил целую книгу о космических лучах фразой: «такого эффекта не следует ожидать, согласно Валларте и Фейнману». Когда они встретились в следующий раз, Фейнман с радостью спросил, видел ли Валларта книгу Гейзенберга. Валларта знал, почему Фейнман ухмыляется. «Да», — ответил он. «Вы — последнее слово в космических лучах».

Другая была его дипломной работой, «Силы в молекулах», основанной на идее Джона К. Слейтера, который был достаточно впечатлен этой работой, чтобы опубликовать ее. Сегодня она известна как теорема Хеллмана-Фейнмана.

В 1939 году Фейнман получил степень бакалавра. Он получил отличную оценку на вступительных экзаменах в аспирантуру Принстонского университета по физике — беспрецедентный результат — и отличную оценку по математике, но плохо справился с заданиями по истории и английскому языку. У заведующего кафедрой физики Генри Д. Смита было другое беспокойство: он написал Филипу М. Морсу письмо с вопросом: «Является ли Фейнман евреем? У нас нет определенного правила против евреев, но мы вынуждены поддерживать их долю на нашем факультете на достаточно низком уровне из-за трудностей с их размещением». Морс признал, что Фейнман действительно еврей, но заверил Смита, что «физиономия и манеры Фейнмана, однако, не показывают никаких следов этой характеристики».

На первом семинаре Фейнмана, посвященном классической версии теории поглощения Уилера-Фейнмана, присутствовали Альберт Эйнштейн, Вольфганг Паули и Джон фон Нейман. Паули сделал прозорливое замечание, что теорию будет чрезвычайно трудно квантовать, а Эйнштейн сказал, что можно попытаться применить этот метод к гравитации в общей теории относительности, что сэр Фред Хойл и Джайант Нарликар сделали гораздо позже в виде теории гравитации Хойла-Нарликара. Фейнман получил докторскую степень в Принстоне в 1942 году; его советником по диссертации был Джон Арчибальд Уилер. В своей докторской диссертации под названием «Принцип наименьшего действия в квантовой механике» Фейнман применил принцип стационарного действия к проблемам квантовой механики, вдохновленный желанием квантовать поглощающую теорию электродинамики Уилера-Фейнмана, и заложил основу для формулировки интеграла пути и диаграмм Фейнмана. Ключевым открытием было то, что позитроны ведут себя как электроны, движущиеся назад во времени. Джеймс Глик писал:

Это был Ричард Фейнман в самом расцвете сил. В двадцать три года… возможно, сейчас на земле не было физика, который мог бы сравниться с ним по пылкому владению родным материалом теоретической науки. Это была не просто способность к математике (хотя уже стало ясно… что математический механизм, появившийся в результате сотрудничества Уилера и Фейнмана, был выше способностей самого Уилера). Фейнман, казалось, обладал пугающей легкостью в общении с веществом, стоящим за уравнениями, как Эйнштейн в том же возрасте, как советский физик Лев Ландау — но не многие другие.

Одним из условий получения Фейнманом стипендии в Принстоне было то, что он не мог быть женат; тем не менее, он продолжал встречаться со своей школьной возлюбленной, Арлин Гринбаум, и был полон решимости жениться на ней, как только получит докторскую степень, несмотря на то, что она была серьезно больна туберкулезом. В то время это была неизлечимая болезнь, и ожидалось, что она проживет не более двух лет. 29 июня 1942 года они отправились на пароме на Статен-Айленд, где в городском офисе состоялась их свадьба. На церемонии не присутствовали ни семья, ни друзья, а свидетелями была пара незнакомых людей. Фейнман смог поцеловать Арлин только в щеку. После церемонии он отвез ее в больницу Деборы, где навещал ее по выходным.

В 1941 году, когда в Европе бушевала Вторая мировая война, но Соединенные Штаты еще не были в состоянии войны, Фейнман провел лето, работая над проблемами баллистики во Франкфордском арсенале в Пенсильвании. После нападения на Перл-Харбор США вступили в войну, Фейнман был принят на работу Робертом Р. Уилсоном, который работал над средствами производства обогащенного урана для использования в атомной бомбе, в рамках того, что станет Манхэттенским проектом. В то время Фейнман еще не получил высшее образование. Команда Уилсона в Принстоне работала над устройством под названием изотрон, предназначенным для электромагнитного отделения урана-235 от урана-238. Это делалось совсем не так, как в калютроне, который разрабатывался группой под руководством бывшего наставника Уилсона, Эрнеста О. Лоуренса, в Радиационной лаборатории Калифорнийского университета. На бумаге изотрон был во много раз эффективнее калютрона, но Фейнман и Пол Олум пытались определить, насколько это целесообразно. В конце концов, по рекомендации Лоуренса, от проекта изотрона отказались.

В это время, в начале 1943 года, Роберт Оппенгеймер создавал Лос-Аламосскую лабораторию, секретную лабораторию на горе в Нью-Мексико, где будут разрабатываться и создаваться атомные бомбы. Принстонской команде было предложено перевестись туда. «Как кучка профессиональных солдат», — вспоминал позже Уилсон, — «мы массово записались, чтобы отправиться в Лос-Аламос». Как и многие другие молодые физики, Фейнман вскоре попал под чары харизматичного Оппенгеймера, который позвонил Фейнману из Чикаго и сообщил, что нашел для Арлин пресвитерианский санаторий в Альбукерке, штат Нью-Мексико. Они одними из первых отправились в Нью-Мексико, выехав на поезде 28 марта 1943 года. Железная дорога предоставила Арлин инвалидное кресло, и Фейнман доплатил за отдельную комнату для нее. Там они провели годовщину своей свадьбы.

В Лос-Аламосе Фейнман был назначен в теоретический отдел Ганса Бете (Т) и произвел на Бете достаточное впечатление, чтобы стать руководителем группы. Он и Бете разработали формулу Бете-Фейнмана для расчета выхода делящейся бомбы, которая основывалась на предыдущей работе Роберта Сербера. Будучи младшим физиком, он не занимал центрального места в проекте. Он руководил вычислительной группой человеческих компьютеров в теоретическом отделе. Вместе со Стэнли Френкелем и Николасом Метрополисом он участвовал в создании системы использования перфокарт IBM для вычислений. Он изобрел новый метод вычисления логарифмов, который позже использовал на машине «Связь». Другая работа в Лос-Аламосе включала расчет нейтронных уравнений для лос-аламосского «Водяного котла», небольшого ядерного реактора, для измерения того, насколько сборка делящегося материала была близка к критичности.

По завершении этой работы Фейнман был направлен на Клинтонский машиностроительный завод в Ок-Ридж, штат Теннесси, где в рамках Манхэттенского проекта находилось оборудование для обогащения урана. Там он помогал инженерам разрабатывать процедуры безопасности при хранении материалов, чтобы избежать аварий с критичностью, особенно при контакте обогащенного урана с водой, которая действовала как замедлитель нейтронов. Он настоял на том, чтобы прочитать рядовым сотрудникам лекцию по ядерной физике, чтобы они осознали опасность. Он объяснил, что если любое количество необогащенного урана можно безопасно хранить, то с обогащенным ураном нужно обращаться осторожно. Он разработал ряд рекомендаций по безопасности для различных степеней обогащения. Ему сказали, что если люди в Ок-Ридже будут испытывать трудности с его предложениями, он должен сообщить им, что Лос-Аламос «не может отвечать за их безопасность в противном случае».

Вернувшись в Лос-Аламос, Фейнман возглавил группу, ответственную за теоретическую работу и расчеты по предложенной ураново-гидридной бомбе, которая в конечном итоге оказалась неосуществимой. Его искал физик Нильс Бор для бесед один на один. Позже он выяснил причину: большинство других физиков слишком благоговели перед Бором, чтобы спорить с ним. У Фейнмана не было таких запретов, он энергично указывал на все, что считал недостатками в мышлении Бора. По его словам, он испытывал к Бору такое же уважение, как и к любому другому человеку, но стоило кому-нибудь завести с ним разговор о физике, как он становился настолько сосредоточенным, что забывал о светских любезностях. Возможно, из-за этого Бор так и не полюбил Фейнмана.

В Лос-Аламосе, который был изолирован в целях безопасности, Фейнман развлекался тем, что исследовал комбинации замков на шкафах и столах физиков. Он часто обнаруживал, что они оставляли комбинации замков на заводских настройках, записывали комбинации или использовали легко угадываемые комбинации, например, даты. Он нашел комбинацию одного шкафа, пробуя числа, которые, по его мнению, мог бы использовать физик (оказалось, что это 27-18-28 после основания натуральных логарифмов, e = 2,71828 …), и обнаружил, что три картотеки, в которых коллега хранил научные заметки, имеют одну и ту же комбинацию. В качестве шутки он оставил записки в шкафах, напугав своего коллегу Фредерика де Гофмана, который решил, что к ним получил доступ шпион.

Ежемесячная зарплата Фейнмана в 380 долларов (эквивалент 6000 долларов в 2020 году) составляла примерно половину суммы, необходимой для скромных расходов на жизнь и оплату медицинских счетов Арлин, и они были вынуждены прибегнуть к ее сбережениям в 3300 долларов (эквивалент 49 000 долларов в 2020 году). По выходным он одалживал машину у своего друга Клауса Фукса, чтобы ездить в Альбукерке к Арлин. На вопрос о том, кто в Лос-Аламосе может быть шпионом, Фукс упомянул о взломе сейфа Фейнмана и частых поездках в Альбукерке; сам Фукс позже признался, что шпионил в пользу Советского Союза. ФБР собиралось составить обширное досье на Фейнмана, особенно с учетом того, что Фейнман имел допуск Q.

Узнав, что Арлин умирает, Фейнман поехал в Альбукерке и просидел с ней несколько часов, пока она не умерла 16 июня 1945 года. Затем он погрузился в работу над проектом и присутствовал при ядерном испытании «Тринити». Фейнман утверждал, что был единственным человеком, который видел взрыв без очень темных очков или линз сварщика, которые ему предоставили, решив, что безопаснее всего смотреть через лобовое стекло грузовика, поскольку оно отсеивает вредное ультрафиолетовое излучение. Огромная яркость взрыва заставила его пригнуться к полу грузовика, где он увидел временное «пурпурное пятно» после взрыва.

Фейнман номинально работал в университете Висконсин-Мэдисон в качестве доцента физики, но во время участия в Манхэттенском проекте находился в неоплачиваемом отпуске. В 1945 году он получил письмо от декана Марка Инграхама из Колледжа литературы и науки с просьбой вернуться в университет и преподавать в следующем учебном году. Его назначение не было продлено, так как он не обещал вернуться. В своей речи, прочитанной несколько лет спустя, Фейнман сказал: «Здорово вернуться в единственный университет, у которого хватило здравого смысла уволить меня».

Еще 30 октября 1943 года Бете обратился к председателю физического факультета своего университета, Корнелла, с письмом, в котором рекомендовал принять Фейнмана на работу. 28 февраля 1944 года эту рекомендацию поддержал Роберт Бачер, один из самых высокопоставленных ученых в Лос-Аламосе. В результате в августе 1944 года было сделано предложение, которое Фейнман принял. Оппенгеймер также надеялся перевести Фейнмана в Калифорнийский университет, но заведующий кафедрой физики Раймонд Т. Бирдж не захотел. Он сделал Фейнману предложение в мае 1945 года, но Фейнман его отклонил. Корнелл удовлетворил его предложение по зарплате в размере 3 900 долларов в год. Фейнман стал одним из первых руководителей групп Лос-Аламосской лаборатории, уехавших в Итаку, штат Нью-Йорк, в октябре 1945 года.

Поскольку Фейнман больше не работал в Лос-Аламосской лаборатории, он больше не был освобожден от призыва. Во время призыва армейские психиатры диагностировали у Фейнмана психическое заболевание, и армия предоставила ему освобождение от призыва по психическим причинам. Его отец внезапно умер 8 октября 1946 года, и Фейнман страдал от депрессии. 17 октября 1946 года он написал письмо Арлин, в котором выразил свою глубокую любовь и сердечную боль. Письмо было запечатано и вскрыто только после его смерти. «Пожалуйста, извините, что я не отправил это по почте, — говорилось в конце письма, — но я не знаю вашего нового адреса». Не имея возможности сосредоточиться на исследовательских проблемах, Фейнман начал решать задачи по физике, но не для пользы, а для самоудовлетворения. Одна из них включала в себя анализ физики крутящегося диска, движущегося по воздуху, на что его вдохновил случай в кафетерии в Корнелле, когда кто-то подбросил в воздух обеденную тарелку. Он прочитал работу сэра Уильяма Роуэна Гамильтона о кватернионах и безуспешно пытался использовать их для формулировки релятивистской теории электронов. Его работа в этот период, в которой использовались уравнения вращения для выражения различных скоростей вращения, в конечном итоге оказалась важной для его работы, получившей Нобелевскую премию, но поскольку он чувствовал себя перегоревшим и обратил свое внимание на менее насущные практические проблемы, он был удивлен предложениями профессорских должностей от других известных университетов, включая Институт перспективных исследований, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе и Калифорнийский университет в Беркли.

Фейнман был не единственным разочарованным физиком-теоретиком в первые послевоенные годы. Квантовая электродинамика страдала от бесконечных интегралов в теории возмущений. Это были явные математические недостатки теории, которые Фейнман и Уилер безуспешно пытались обойти. «Теоретики», — заметил Мюррей Гелл-Манн, — «были в немилости». В июне 1947 года ведущие американские физики встретились на конференции на острове Шелтер. Для Фейнмана это была его «первая большая конференция с большими людьми… Я никогда не был на такой конференции в мирное время». Обсуждались проблемы квантовой электродинамики, но теоретиков полностью затмили достижения экспериментаторов, которые сообщили об открытии сдвига Лэмба, измерении магнитного момента электрона и двухмезонной гипотезе Роберта Маршака.

Бете взял пример с работы Ганса Крамерса и вывел перенормированное нерелятивистское квантовое уравнение для сдвига Лэмба. Следующим шагом должно было стать создание релятивистской версии. Фейнман думал, что сможет это сделать, но когда он вернулся к Бете со своим решением, оно не сходилось. Фейнман тщательно проработал задачу еще раз, применив формулировку интеграла пути, которую он использовал в своей диссертации. Как и Бете, он сделал интеграл конечным, применив отсекающий член. Результат соответствовал версии Бете. Фейнман представил свою работу коллегам на конференции в Поконо в 1948 году. Она прошла не очень хорошо. Джулиан Швингер выступил с длинным докладом о своей работе по квантовой электродинамике, после чего Фейнман предложил свою версию под названием «Альтернативная формулировка квантовой электродинамики». Незнакомые диаграммы Фейнмана, использованные впервые, озадачили аудиторию. Фейнману не удалось донести свою точку зрения, и Поль Дирак, Эдвард Теллер и Нильс Бор выступили с возражениями.

Для Фримена Дайсона, по крайней мере, одно было ясно: Синъитиро Томонага, Швингер и Фейнман понимали, о чем они говорят, даже если никто другой не понимал, но ничего не опубликовали. Он был убежден, что формулировка Фейнмана проще для понимания, и в конце концов сумел убедить в этом Оппенгеймера. В 1949 году Дайсон опубликовал работу, в которой к формулировке Фейнмана были добавлены новые правила, объясняющие, как осуществить перенормировку. Фейнман был побужден опубликовать свои идеи в журнале Physical Review в серии статей в течение трех лет. Его статья 1948 года «Релятивистское сокращение для классической электродинамики» пыталась объяснить то, что он не смог донести до читателя в Поконо. В работе 1949 года «Теория позитронов» он рассмотрел уравнение Шредингера и уравнение Дирака, а также ввел то, что сейчас называется пропагатором Фейнмана. Наконец, в работах «Математическая формулировка квантовой теории электромагнитного взаимодействия» в 1950 году и «Операторное исчисление, имеющее применение в квантовой электродинамике» в 1951 году он развил математическую основу своих идей, вывел знакомые формулы и предложил новые.

В то время как в работах других авторов сначала цитировался Швингер, в 1950 году появились работы, в которых цитировался Фейнман и использовались диаграммы Фейнмана, и вскоре они получили широкое распространение. Студенты изучали и использовали новый мощный инструмент, созданный Фейнманом. Позднее были написаны компьютерные программы для вычисления диаграмм Фейнмана, что дало инструмент беспрецедентной мощности. Такие программы можно писать, потому что диаграммы Фейнмана представляют собой формальный язык с формальной грамматикой. Марк Кац предоставил формальные доказательства суммирования по истории, показав, что параболическое дифференциальное уравнение может быть перевыражено как сумма по различным историям (то есть оператор ожидания), что сейчас известно как формула Фейнмана-Каца, использование которой выходит за рамки физики и распространяется на многие приложения стохастических процессов. Однако для Швингера диаграмма Фейнмана была «педагогикой, а не физикой».

К 1949 году Фейнману стало неспокойно в Корнелле. Он никогда не селился в определенном доме или квартире, жил в гостевых домах, студенческих общежитиях или у женатых друзей, «пока эти договоренности не становились сексуально неустойчивыми». Он любил встречаться со студентами, снимать проституток и спать с женами друзей. Ему не нравилась холодная зимняя погода Итаки, и он тосковал по более теплому климату. Прежде всего, в Корнелле он всегда находился в тени Ганса Бете. Несмотря на все это, Фейнман положительно отзывался о доме в Теллурайде, где он прожил большую часть своей корнельской карьеры. В одном из интервью он описал дом как «группу мальчиков, которые были специально отобраны из-за их стипендии, из-за их сообразительности или чего бы то ни было, чтобы получить бесплатный пансион и жилье и так далее, из-за их мозгов». Он наслаждался удобством дома и сказал, что «именно там я сделал фундаментальную работу», за которую он получил Нобелевскую премию.

Читайте также, цивилизации — Лидийцы

Личная и политическая жизнь

Фейнман провел несколько недель в Рио-де-Жанейро в июле 1949 года. В том году Советский Союз взорвал свою первую атомную бомбу, что вызвало опасения по поводу шпионажа. Фукс был арестован как советский шпион в 1950 году, а ФБР допрашивало Бете о лояльности Фейнмана. Физик Дэвид Бом был арестован 4 декабря 1950 года и эмигрировал в Бразилию в октябре 1951 года. Из-за опасений ядерной войны подруга сказала Фейнману, что ему тоже следует подумать о переезде в Южную Америку. В 1951-52 годах ему предстоял академический отпуск, и он решил провести его в Бразилии, где читал курсы в Бразильском центре физических исследований. В Бразилии Фейнман был впечатлен музыкой самба и научился играть на фригидейре, металлическом ударном инструменте, основанном на сковороде («фригидейра Он был энтузиастом-любителем игры на барабанах бонго и конга и часто играл на них в оркестре в мюзиклах. Он проводил время в Рио со своим другом Бомом, но Бом не смог убедить Фейнмана изучить идеи Бома по физике.

Фейнман не вернулся в Корнелл. Бачер, который сыграл важную роль в привлечении Фейнмана в Корнелл, переманил его в Калифорнийский технологический институт (Калтех). Частью сделки было то, что первый год он мог провести в отпуске в Бразилии. Он был влюблен в Мэри Луизу Белл из Неодеша, штат Канзас. Они познакомились в кафетерии в Корнелле, где она изучала историю мексиканского искусства и текстиля. Позже она последовала за ним в Калтех, где он читал лекцию. Пока он был в Бразилии, она вела занятия по истории мебели и интерьеров в Мичиганском государственном университете. Он сделал ей предложение по почте из Рио-де-Жанейро, и они поженились в Бойсе, штат Айдахо, 28 июня 1952 года, вскоре после его возвращения. Они часто ссорились, и ее пугал его буйный нрав. Их политические взгляды были разными; хотя он зарегистрировался и голосовал как республиканец, она была более консервативной, и ее мнение о слушаниях по безопасности Оппенгеймера в 1954 году («Где дым, там и огонь») оскорбляло его. Они расстались 20 мая 1956 года. Промежуточное решение о разводе было принято 19 июня 1956 года на основании «крайней жестокости». Развод стал окончательным 5 мая 1958 года.

После кризиса со спутником в 1957 году интерес правительства США к науке на некоторое время возрос. Фейнман рассматривался на место в Консультативном комитете по науке при президенте, но не был назначен. В это время ФБР допросило женщину, близкую к Фейнману, возможно, его бывшую жену Беллу, которая 8 августа 1958 года направила письменное заявление Дж. Эдгару Гуверу:

Я не знаю, но я считаю, что Ричард Фейнман либо коммунист, либо очень сильно прокоммунистически настроен, и как таковой представляет собой очень определенную угрозу безопасности. Этот человек, по моему мнению, чрезвычайно сложная и опасная личность, которую очень опасно иметь на государственной должности… В вопросах интриг Ричард Фейнман, я считаю, чрезвычайно умен — действительно гений — и он, я также считаю, совершенно безжалостен, не ограничен моралью, этикой или религией — и не остановится ни перед чем для достижения своих целей.

Правительство США все же отправило Фейнмана в Женеву на конференцию «Атом за мир» в сентябре 1958 года. На пляже Женевского озера он встретил Гвенет Ховарт, уроженку Риппондена, Йоркшир, которая работала в Швейцарии помощницей по хозяйству. После развода личная жизнь Фейнмана была бурной; его предыдущая девушка ушла с его медалью премии Альберта Эйнштейна и, по совету предыдущей подруги, симулировала беременность и вымогала у него деньги на аборт, а затем использовала деньги на покупку мебели. Когда Фейнман узнал, что Ховарт получает всего 25 долларов в месяц, он предложил ей 20 долларов в неделю, чтобы она работала у него горничной. Фейнман знал, что подобное поведение является незаконным в соответствии с Законом Манна, поэтому он попросил своего друга, Мэтью Сэндса, выступить в качестве ее поручителя. Ховарт отметила, что у нее уже было два бойфренда, но решила принять предложение Фейнмана и в июне 1959 года приехала в Альтадену, штат Калифорния. Она начала встречаться с другими мужчинами, но в начале 1960 года Фейнман сделал ей предложение. Они поженились 24 сентября 1960 года в отеле «Хантингтон» в Пасадене. В 1962 году у них родился сын Карл, а в 1968 году они удочерили дочь Мишель. Кроме дома в Альтадене, у них был пляжный домик в Баха Калифорнии, купленный на деньги, полученные Фейнманом от Нобелевской премии.

Фейнман пробовал марихуану и кетамин в аквариумах сенсорной депривации Джона Лилли, чтобы изучить сознание. Он отказался от алкоголя, когда у него начали проявляться смутные, ранние признаки алкоголизма, поскольку не хотел делать ничего, что могло бы повредить его мозг. Несмотря на любопытство к галлюцинациям, он не хотел экспериментировать с ЛСД.

В 1968 году и в 1972 году были протесты по поводу его предполагаемого сексизма, но нет никаких доказательств того, что он дискриминировал женщин. Фейнман вспоминал, как протестующие вошли в зал и пикетировали лекцию, которую он собирался читать в Сан-Франциско, называя его «сексистской свиньей». Увидев протестующих, как позже вспоминал Фейнман, он обратился к институциональному сексизму, сказав, что «женщины действительно страдают от предрассудков и дискриминации в физике».

Физика

В Калтехе Фейнман исследовал физику сверхтекучести переохлажденного жидкого гелия, в котором гелий при течении демонстрирует полное отсутствие вязкости. Фейнман дал квантово-механическое объяснение теории сверхтекучести советского физика Льва Ландау. Применение уравнения Шредингера к вопросу показало, что сверхтекучесть демонстрирует квантово-механическое поведение, наблюдаемое в макроскопическом масштабе. Это помогло решить проблему сверхпроводимости, но решение ускользнуло от Фейнмана. Она была решена с помощью теории сверхпроводимости БКС, предложенной Джоном Бардином, Леоном Нилом Купером и Джоном Робертом Шриффером в 1957 году.

Фейнман, вдохновленный желанием квантовать поглощающую теорию электродинамики Уилера-Фейнмана, заложил основу для формулировки интеграла пути и диаграмм Фейнмана.

Вместе с Мюрреем Гелл-Манном Фейнман разработал модель слабого распада, которая показала, что токовая связь в этом процессе представляет собой комбинацию векторного и аксиального токов (примером слабого распада является распад нейтрона на электрон, протон и антинейтрино). Хотя Э. К. Джордж Сударшан и Роберт Маршак разрабатывали теорию почти одновременно, сотрудничество Фейнмана с Мюрреем Гелл-Манном считалось основополагающим, поскольку слабое взаимодействие аккуратно описывалось векторным и аксиальным токами. Таким образом, она объединила теорию бета-распада Энрико Ферми 1933 года с объяснением нарушения четности.

Фейнман попытался найти объяснение, названное партонной моделью, сильных взаимодействий, управляющих рассеянием нуклонов. Партонная модель возникла как дополнение к кварковой модели, разработанной Гелл-Манном. Отношения между этими двумя моделями были туманными; Гелл-Манн называл партоны Фейнмана уничижительно «пут-оны». В середине 1960-х годов физики считали, что кварки — это просто устройство для учета чисел симметрии, а не реальные частицы; статистика частицы омега-минус, если ее интерпретировать как три одинаковых странных кварка, связанных вместе, казалась невозможной, если бы кварки были реальными.

После успеха квантовой электродинамики Фейнман обратился к квантовой гравитации. По аналогии с фотоном, который имеет спин 1, он исследовал последствия свободного безмассового поля со спином 2 и вывел полевое уравнение Эйнштейна общей теории относительности, но не более того. Вычислительное устройство, которое Фейнман открыл тогда для гравитации, «призраки», которые являются «частицами» во внутренней части его диаграмм, имеющих «неправильную» связь между спином и статистикой, оказались бесценными при объяснении поведения квантовых частиц в теориях Янга-Миллса, например, в квантовой хромодинамике и электрослабой теории. Он провел работу по всем четырем силам природы: электромагнитной, слабой, сильной и гравитационной. Джон и Мэри Гриббин в своей книге о Фейнмане утверждают: «Никто другой не внес такого влиятельного вклада в исследование всех четырех взаимодействий».

Отчасти для того, чтобы привлечь внимание к прогрессу в физике, Фейнман предложил призы в размере 1000 долларов США за две свои задачи в области нанотехнологий; на одну из них претендовал Уильям Маклеллан, а на другую — Том Ньюман.

Фейнмана также интересовала связь между физикой и вычислениями. Он также был одним из первых ученых, представивших себе возможность существования квантовых компьютеров. В 1980-х годах он начал проводить лето, работая в корпорации Thinking Machines, помогая строить одни из первых параллельных суперкомпьютеров и рассматривая возможность создания квантовых компьютеров. В 1984-1986 годах он разработал вариационный метод для приближенного вычисления интегралов пути, который привел к мощному методу преобразования расходящихся расширений возмущений в сходящиеся расширения сильной связи (вариационная теория возмущений) и, как следствие, к наиболее точному определению критических экспонент, измеренных в экспериментах со спутниками. В Калтехе он однажды написал мелом на своей доске: «То, что я не могу создать, я не понимаю».

Педагогика

В начале 1960-х годов Фейнман откликнулся на просьбу «улучшить» обучение студентов в Калтехе. После трех лет, посвященных этой задаче, он подготовил серию лекций, которые впоследствии стали «Фейнмановскими лекциями по физике». В начале книги он хотел поместить изображение барабанной головки, посыпанной порохом, чтобы показать режимы колебаний. Обеспокоенные тем, что из этого изображения могут быть сделаны выводы о связи с наркотиками и рок-н-роллом, издатели заменили обложку на обычную красную, хотя и включили в предисловие фотографию Фейнмана, играющего на барабанах. В «Фейнмановских лекциях по физике» два физика, Роберт Б. Лейтон и Мэтью Сэндс, несколько лет работали в качестве соавторов по совместительству. Несмотря на то, что эти книги не были приняты университетами в качестве учебников, они продолжают хорошо продаваться, поскольку дают глубокое понимание физики. Многие из его лекций и различных выступлений были превращены в другие книги, включая «Характер физического закона», «QED: Странная теория света и материи», «Статистическая механика», «Лекции по гравитации» и «Фейнмановские лекции по вычислениям».

Фейнман писал о своем опыте преподавания физики студентам старших курсов в Бразилии. Привычки студентов к обучению и учебники на португальском языке были настолько лишены какого-либо контекста или применения информации, что, по мнению Фейнмана, студенты вообще не изучали физику. В конце года Фейнмана пригласили прочитать лекцию о своем преподавательском опыте, и он согласился, при условии, что сможет говорить откровенно, что он и сделал.

Фейнман выступал против заучивания или бездумного запоминания и других методов обучения, которые подчеркивали приоритет формы над функцией. Ясное мышление и четкое изложение были основными предпосылками его внимания. Неподготовленным к нему подходить было опасно, а дураков и притворщиков он не забывал. В 1964 году он работал в Комиссии по учебным программам штата Калифорния, которая отвечала за утверждение учебников, используемых в школах Калифорнии. Он не был впечатлен тем, что обнаружил. Многие учебники по математике охватывали темы, полезные только для чистых математиков, как часть «новой математики». Учеников начальных классов учили о множествах, но:

Возможно, большинство людей, изучавших эти учебники, удивятся, узнав, что символ ∪ или ∩, обозначающий объединение и пересечение множеств, специальное использование скобок { } и так далее, все сложные обозначения для множеств, которые приводятся в этих книгах, почти никогда не встречаются в работах по теоретической физике, в технике, в деловой арифметике, в компьютерном дизайне или в других местах, где используется математика. Я не вижу никакой необходимости или причины для того, чтобы все это объяснялось или преподавалось в школе. Это не полезный способ самовыражения. Это не убедительный и простой способ. Утверждается, что он точен, но для чего он точен?

В апреле 1966 года Фейнман выступил с обращением к Национальной ассоциации преподавателей естественных наук, в котором предложил, как заставить учеников думать как ученые, быть непредвзятыми, любопытными и особенно сомневаться. В ходе лекции он дал определение науки, которая, по его словам, возникла в несколько этапов. Эволюция разумной жизни на планете Земля — существ, таких как кошки, которые играют и учатся на собственном опыте. Эволюция людей, которые стали использовать язык для передачи знаний от одного человека к другому, чтобы знания не терялись после смерти человека. К сожалению, неправильные знания могли передаваться так же, как и правильные, поэтому потребовался еще один шаг. Галилей и другие начали сомневаться в истинности того, что было передано, и исследовать ab initio, на собственном опыте, какова истинная ситуация — это и была наука.

В 1974 году Фейнман выступил с речью на церемонии вручения дипломов в Калифорнийском технологическом институте на тему карго-культовой науки, которая имеет видимость науки, но является псевдонаукой из-за отсутствия «своего рода научной честности, принципа научного мышления, соответствующего своего рода абсолютной честности» со стороны ученого. Он наставлял выпускников: «Первый принцип заключается в том, что вы не должны обманывать себя, а вы — самый легкий человек, которого можно обмануть. Поэтому вы должны быть очень осторожны в этом вопросе. После того, как вы не обманули себя, вам будет легко не обмануть других ученых. После этого нужно просто быть честным в обычных условиях».

Фейнман был консультантом по докторским диссертациям для 31 студента.

В 1977 году Фейнман поддержал свою коллегу Джениджой Ла Белль, которая была принята на работу в качестве первой женщины-профессора в Калтехе в 1969 году и подала иск в Комиссию по равным возможностям трудоустройства после того, как в 1974 году ей было отказано в получении статуса профессора. EEOC вынесла решение против Калтеха в 1977 году, добавив, что Ла Белле платили меньше, чем коллегам-мужчинам. В 1979 году Ла Белль наконец получила право на работу. Многие коллеги Фейнмана были удивлены тем, что он встал на ее сторону, но он узнал Ла Белль поближе, она ему нравилась и он ею восхищался.

Читайте также, биографии — Эпикур

Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!

В 1960-х годах Фейнман задумался о написании автобиографии и начал давать интервью историкам. В 1980-х годах, работая с Ральфом Лейтоном (сыном Роберта Лейтона), он записывал главы на аудиопленку, которую Ральф переписывал. Книга была опубликована в 1985 году под названием «Конечно, вы шутите, мистер Фейнман!» и стала бестселлером.

Гелл-Манн был расстроен тем, что Фейнман рассказал в книге о работе по слабому взаимодействию, и пригрозил подать в суд, в результате чего в последующие издания была внесена поправка. Этот инцидент был лишь последней провокацией в десятилетиях неприязни между двумя учеными. Гелл-Манн часто выражал разочарование по поводу того внимания, которое уделялось Фейнману; он был великим ученым, но тратил много сил на создание анекдотов о себе».

Фейнмана критиковали за главу в книге под названием «You Just Ask Them», где он описывает, как научился соблазнять женщин в баре, куда он зашел летом 1946 года. Наставник научил его спрашивать женщину, согласна ли она переспать с ним, прежде чем купить ей что-нибудь. В своих мыслях он называет женщин в баре «суками» и рассказывает историю о том, как он сказал женщине по имени Энн, что она «хуже шлюхи», после того как Энн уговорила его купить ей сэндвичи, сказав, что он может съесть их у нее дома, а затем, после того как он купил их, сказала, что они не могут есть вместе, потому что придет другой мужчина. Позже в тот же вечер Энн вернулась в бар, чтобы пригласить Фейнмана к себе. В конце главы Фейнман утверждает, что такое поведение не было для него типичным: «Значит, это сработало даже с обычной девушкой! Но каким бы эффективным ни был этот урок, после этого я никогда им не пользовался. Мне не нравилось делать это таким образом. Но было интересно узнать, что все работает совсем не так, как меня воспитывали».

Катастрофа «Челленджера

Фейнман сыграл важную роль в президентской комиссии Роджерса, которая расследовала катастрофу «Челленджера». Он не хотел принимать в ней участие, но его уговорила жена. Фейнман несколько раз вступал в конфликт с председателем комиссии Уильямом П. Роджерсом. Во время перерыва в одном из слушаний Роджерс сказал члену комиссии Нилу Армстронгу: «Фейнман становится занозой в заднице».

Во время телевизионного слушания Фейнман продемонстрировал, что материал, используемый в уплотнительных кольцах шаттла, становится менее упругим в холодную погоду, сжав образец материала в зажиме и погрузив его в ледяную воду. В конечном итоге комиссия определила, что причиной катастрофы стало то, что основное уплотнительное кольцо не было должным образом герметизировано в необычайно холодную погоду на мысе Канаверал.

Фейнман посвятил вторую половину своей книги «Что вас волнует, что думают другие люди?» своему опыту работы в комиссии Роджерса, отступив от своей обычной традиции кратких, легкомысленных анекдотов, чтобы представить расширенное и трезвое повествование. В своем рассказе Фейнман обнаружил разрыв между инженерами и руководителями НАСА, который оказался гораздо более поразительным, чем он ожидал. Его интервью с высокопоставленными руководителями НАСА выявили поразительное непонимание элементарных понятий. Например, руководители НАСА утверждали, что вероятность катастрофического отказа на борту «Шаттла» составляет 1 к 100 000, но Фейнман обнаружил, что инженеры НАСА оценивают вероятность катастрофы как 1 к 200. Он пришел к выводу, что оценка руководством НАСА надежности космического челнока была нереалистичной, и был особенно возмущен тем, что НАСА использовало ее для привлечения Кристы МакОлифф к программе «Учитель в космосе». В своем приложении к отчету комиссии (которое было включено только после того, как он пригрозил не подписывать отчет) он предупреждал: «Для успешной технологии реальность должна превалировать над связями с общественностью, ибо природу нельзя обмануть».

Признание и награды

Первое публичное признание работы Фейнмана произошло в 1954 году, когда Льюис Штраус, председатель Комиссии по атомной энергии (AEC), сообщил ему, что он выиграл премию Альберта Эйнштейна, которая стоила 15 000 долларов и сопровождалась золотой медалью. Из-за действий Штрауса, лишившего Оппенгеймера допуска, Фейнман не хотел принимать награду, но Исидор Исаак Раби предостерег его: «Вы никогда не должны обращать щедрость человека как меч против него самого. Любая добродетель, которой обладает человек, даже если у него много пороков, не должна использоваться как орудие против него». После этого в 1962 году AEC присудила ему премию имени Эрнеста Орландо Лоуренса. Швингер, Томонага и Фейнман разделили Нобелевскую премию по физике 1965 года «за фундаментальную работу в области квантовой электродинамики, имеющую глубокие последствия для физики элементарных частиц». В 1965 году он был избран иностранным членом Королевского общества, в 1972 году получил медаль Орстеда, а в 1979 году — Национальную медаль науки. Он был избран членом Национальной академии наук, но в конце концов вышел из ее состава и больше в ней не числится.

В 1978 году Фейнман обратился за медицинской помощью из-за болей в животе, и ему поставили диагноз «липосаркома», редкая форма рака. Хирурги удалили опухоль размером с футбольный мяч, которая раздавила одну почку и селезенку. Дальнейшие операции были проведены в октябре 1986 и октябре 1987 года. 3 февраля 1988 года он снова был госпитализирован в Медицинский центр Калифорнийского университета. Прободение язвы двенадцатиперстной кишки вызвало почечную недостаточность, и он отказался от диализа, который мог бы продлить его жизнь на несколько месяцев. Под присмотром жены Гвенет, сестры Джоан и кузины Фрэнсис Льюин он умер 15 февраля 1988 года в возрасте 69 лет.

Когда Фейнман был близок к смерти, он спросил своего друга и коллегу Дэнни Хиллиса, почему Хиллис выглядит таким грустным. Хиллис ответил, что он думает, что Фейнман скоро умрет. Фейнман сказал, что это иногда беспокоит и его, добавив, что когда тебе столько лет, сколько было ему, и ты рассказал столько историй стольким людям, то даже когда он умрет, он не исчезнет полностью.

Ближе к концу жизни Фейнман попытался посетить Тувинскую Автономную Советскую Социалистическую Республику (АССР) в России, чему помешали бюрократические проблемы времен холодной войны. Письмо от советского правительства, разрешающее поездку, было получено только на следующий день после его смерти. Его дочь Мишель позже совершила это путешествие.

Он был похоронен на кладбище Маунтин-Вью и в мавзолее в Альтадене, Калифорния. Его последними словами были: «Я бы не хотел умирать дважды. Это так скучно».

Аспекты жизни Фейнмана были представлены в различных средствах массовой информации. Фейнмана изобразил Мэтью Бродерик в биографическом фильме 1996 года «Бесконечность». Актер Алан Алда поручил драматургу Питеру Парнеллу написать пьесу из двух персонажей о вымышленном дне из жизни Фейнмана за два года до смерти Фейнмана. Премьера пьесы «QED» состоялась в 2001 году в театре Mark Taper Forum в Лос-Анджелесе, а затем была представлена в театре Vivian Beaumont на Бродвее, причем в обоих случаях в роли Ричарда Фейнмана выступил Альда. Премьера оперы «Фейнман» состоялась в Real Time Opera на фестивале камерной музыки в Норфолке (штат Коннектикут) в июне 2005 года. В 2011 году Фейнман стал темой биографического графического романа «Просто Фейнман», написанного Джимом Оттавиани и проиллюстрированного Лиландом Майриком. В 2013 году роль Фейнмана в комиссии Роджерса была инсценирована BBC в фильме «Челленджер» (американское название: The Challenger Disaster), где роль Фейнмана сыграл Уильям Херт.

Память Фейнмана отмечается различными способами. 4 мая 2005 года Почтовая служба США выпустила памятный набор «Американские ученые» из четырех 37-центовых самоклеящихся марок в нескольких конфигурациях. На них изображены такие ученые, как Ричард Фейнман, Джон фон Нейман, Барбара Макклинток и Джозайя Уиллард Гиббс. На марке Фейнмана с тоном сепии изображена фотография 30-летнего Фейнмана и восемь маленьких диаграмм Фейнмана. Марки были разработаны Виктором Стабином под художественным руководством Карла Т. Херрмана. Главное здание вычислительного отдела в Фермилабе названо «Вычислительным центром Фейнмана» в его честь. Фотография Фейнмана, читающего лекцию, была частью серии плакатов 1997 года, созданных по заказу компании Apple Inc. для рекламной кампании «Think Different». Шелдон Купер, вымышленный физик-теоретик из телесериала «Теория большого взрыва», является поклонником Фейнмана и подражал ему в различных случаях, однажды сыграв на барабанах бонго. 27 января 2016 года Билл Гейтс написал статью «The Best Teacher I Never Had I Never Had», в которой описал таланты Фейнмана как учителя, что вдохновило Гейтса на создание проекта Project Tuva, чтобы разместить видеозаписи лекций Фейнмана «Характер физического закона» на сайте для публичного просмотра. В 2015 году Гейтс снял видео о том, почему он считает Фейнмана особенным. Видео было сделано к 50-летию получения Фейнманом Нобелевской премии в 1965 году в ответ на просьбу Калтеха высказать свои мысли о Фейнмане. В ЦЕРНе, где находится Большой адронный коллайдер, улица в Мейрине названа «Маршрут Фейнмана» в честь физика.

Читайте также, биографии — Келли, Грейс

Учебники и конспекты лекций

Фейнмановские лекции по физике» — это, пожалуй, самая доступная работа Фейнмана для всех, кто интересуется физикой, составленная из лекций для студентов старших курсов Калтеха в 1961-1964 годах. По мере того как распространялась информация о доходчивости лекций, профессиональные физики и аспиранты стали приходить послушать их. Соавторы Роберт Б. Лейтон и Мэтью Сэндс, коллеги Фейнмана, отредактировали и проиллюстрировали их в виде книги. Эта работа сохранилась и полезна по сей день. В 2005 году они были отредактированы и дополнены в книге «Советы Фейнмана по физике: A Problem-Solving Supplement to the Feynman Lectures on Physics» Майкла Готлиба и Ральфа Лейтона (сына Роберта Лейтона) при поддержке Кипа Торна и других физиков.

Читайте также, история — Священный союз

Фильмы и спектакли

Источники