理查德·費曼

理查德·費曼

物理學家
理查德·費曼(1918年5月11日-1988年2月15日),費曼是十九世紀末,俄羅斯和波蘭猶太人移民到美國的後裔。美國物理學家。1965年諾貝爾物理獎得主。提出了費曼圖、費曼規則和重正化的計算方法,是研究量子電動力學和粒子物理學不可缺少的工具。費曼還發現了呼麥這一演唱技法,曾一直期待去呼麥的發源地——圖瓦,但是最終未能成行[1]。被認為是愛因斯坦之後最睿智的理論物理學家,也是第一位提出納米概念的人。理查德·費曼,高中畢業之後進入麻省理工學院學習,最初主修數學和電力工程,後轉修物理學。1939年以優異成績畢業于麻省理工學院,1942年6月獲得普林斯頓大學理論物理學博士學位。同年與高中相識的戀人艾琳結婚。1942年,24歲的費曼加入美國原子彈研究項目小組,參與秘密研制原子彈項目“曼哈頓計劃”。1945年艾琳去世。“曼哈頓計劃”結束,費曼在康奈爾大學任教。1950年到加利福尼亞理工學院擔任托爾曼物理學教授,直到去世。1960年再婚,1962年兒子出世,1968年收養女兒米歇爾·費曼。1986年,參與調查“挑戰者号”航天飛機失事事件。1988年2月15日,費曼因腹膜癌在加州洛杉矶逝世。
    中文名:理查德·費曼 外文名: 别名:Dick 民族:猶太人 出生地:紐約市皇後區小鎮法洛克衛 畢業院校:普林斯頓大學 職業:物理學家 代表作品:《費曼物理學講義》、《物理之美》 主要成就: 英文名:Richard Feynman 籍貫:紐約市皇後區小鎮法洛克衛Far Rockaway 性别:男 出生年月:1918年5月11日 去世年月:1988年2月15日

生平簡介

1918年出生于紐約市皇後區小鎮法洛克衛Far Rockaway。

1939年畢業于麻省理工學院。進入普林斯頓大學念研究生。

1942年6月獲得理論物理學博士學位。同年與阿琳·格林鮑姆結婚。

1943年進入洛斯阿拉莫斯國家實驗室,參與曼哈頓計劃,對原子彈發展貢獻卓絕。

1945年6月16日,第一個妻子阿琳去世。同年開始任教于康奈爾大學。

1951年開始任教于加州理工學院。因其幽默生動,不拘一格的風格深受學生歡迎。

1965年因量子電動力學方面的貢獻獲得諾貝爾物理獎。

1986年調查美國挑戰者号航天飛機一事, 用一杯冰水及一隻橡皮環證明出事原因。

1988年2月15日不幸因癌症逝世。

著作

費曼物理學講義(The Feynman's Lectures on Physics)

物理之美(The Character of Physical Law)

量子電動力學(Q.E.D.: The Strange Theory of Light and Matter)

你管别人怎麼想(What Do You Care What Other People Think?)

别鬧了費曼先生(Surely You're Joking,MR.Feynman!)

這個不科學的年代(The Meaning of It All: Thought of a Citizen Scientist!)

事迹

許多人認為,理查德·費曼(RichardFeynman)是本世紀誕生于美國的最偉大的物理學家,一個獨辟蹊徑的思考者,超乎尋常的教師,盡善盡美的演員,1918年5月11日,理查德·菲利浦·費曼(RichardPhillipsFeynman)出生于紐約市。他的父親是麥爾維爾·阿瑟·費曼,母親是露茜爾·菲利浦。但是費曼是在長島南岸的法羅克維長大的。他有一個妹妹瓊,比他小9歲,兩個人的關系非常親密,瓊後來也成了一名物理學家。雖然麥爾維爾和露茜爾都是猶太人,但是他們對孩子的教育卻沒有狹隘偏執的宗教觀念。

麥爾維爾是1895年和父母一起來到美國的,那時他還是個5歲的孩子。他們是白俄羅斯的明斯克人。年輕的時候他對科學産生了濃厚的興趣,可是他沒有足夠的經濟來源來實現做物理學家的夢想。幹了幾種雜活之後,他成了一個制服加工公司的業務代表。在理查德出生之前,麥爾維爾就對妻子說:“如果生個男孩子,他準能當個科學家。”為了确保自己的預言實現,他盡了最大的努力。

當兒子還坐着幼兒專用的高椅子時,麥爾維爾就買了一套浴室用的白色和藍色瓷磚。他用各種方法來擺放它們,教理查德認識形狀和簡單的算術原理。當孩子長大一點時,麥爾維爾就帶他去博物館,并且給他讀《不列颠百科全書》,然後用自己的語言耐心地解釋。後來費曼愉快地回憶道:“沒有壓力,隻有可愛的、有趣的讨論。”

麥爾維爾教會了理蒂(小理查德的昵稱)怎樣思考。他讓理蒂設想他遇見了火星人,火星人肯定要問很多關于地球的問題。比如說,為什麼人在夜裡睡覺呢?理蒂怎麼回答這個問題呢?

這種培養和教導是很有好處的。年輕的理查德很快就開始自己讀《不列颠百科全書》了,他對上面的科學和數學文章尤其感興趣。他從閣樓上找到一本舊課本,于是就照着課本自學起幾何。

盡管理查德是一個智力早熟的少年,但是他卻覺得人文科學枯燥無味,他對曆史和文學毫無興趣。他認為英語的拼寫太缺乏邏輯性,所以他即使到了成年以後也不擅長拼寫。

高中畢業之後,費曼進入麻省理工學院學習,最初主修數學和電力工程,後來他在物理學中找到了最适合自己的位置。1939年,他以優異的成績畢業于麻省理工學院,又到普林斯頓大學念研究生。1942年6月,他獲得了理論物理學博士學位。費曼最可親的品質之一,是他對于自然的奇迹無休止的好奇心和從全新的角度看問題的能力。費曼喜歡觀察最普通的自然現象,并找出其中的道理,這些現象大部分人,包括物理學家在内,都不會注意到。費曼常說,如果一個人學會了解釋簡單的東西,他就懂得了解釋是什麼;也就是說,他理解了科學本身。

費曼具有一種奇特的性格。第一次遇到費曼的人馬上會為他的才華所傾倒,同時又會對他的幽默感到吃驚。第二次世界大戰後不久,物理學家弗裡曼·戴森在康奈爾大學見到了理查德·費曼,他說他的印象是:“半是天才,半是滑稽演員。”後來,當戴森對費曼非常了解之後,他把原來的評價修改為:“完全是天才,完全是滑稽演員。”

費曼總是用通俗的語言說話,從來不用高深的詞語或者詞組。雖然費曼一直使用通俗的語言,但是如果他願意的話,他可以很雄辯地講話(完全符合語法規範),他還能寫出非常優美的詩句。這也許正是對他的天才和自信的最好注釋。在他的晚年,費曼努力地做好他的前妻阿琳認為重要的事情。他開始繪畫,并畫出了很好的素描和油畫作品。1988年2月15日,他與世長辭,終年69歲。他去世後的第二天,學生們在加州理工學院10層高的圖書館頂樓挂起一條橫幅,上面寫着:“我們愛你,迪克”。

曼哈頓計劃

曼哈頓計劃是費曼研究生涯的起點。在洛斯阿拉莫斯,剛剛研究生畢業的費曼躍躍欲試,他獲得了一個難得的機會,同一批最偉大的物理學家和數學家一起工作,他們包括:奧本海默、漢斯·貝特、恩裡科·費米、愛德華·泰勒,還有約翰·馮·諾曼。

在此之前,費曼發現自己總是跟貝特唱反調。貝特當時已經是一位知名度較高、很受尊敬的物理學家。當貝特說出一個費曼不同意的觀點時,費曼總是公開地強烈地表示反對。經過貝特耐心解釋他的推理過程,費曼才能平靜下來。可是等到下次觀點出現分歧時,這個過程又會重複一遍。貝特一點也不生氣,相反,費曼深入的思維給他留下了很好的印象,因此他對費曼産生了一種尊敬。

貝特讓費曼到自己手下來工作,讓他做了計算組的組長。于是費曼成了幾位組長當中最年輕的一位。在那個時候,所有的計算都是由人工完成的,要使用對數表和笨重的機械計算器。在費曼的領導下,計算組的工作效率大幅度提高,老科學家們的工作都要依賴這些計算結果,所以他們對費曼的工作非常滿意。

讓老科學家們滿意的還有費曼那卓越的能力,他能運用邏輯來分析一切複雜問題,找出主要因素,并簡單明了地說明需要解答的關鍵問題。令他們同樣滿意的是這位年輕的科學家對物理學那富于感染力的熱情。很快,貝特就自豪地宣稱:“費曼能做任何事情,所有的事情。”奧本海默寫道:“他是這裡最才華橫溢的年輕物理學家,……他有着非常吸引人的性格與個性,……他是一個優秀的教師,對物理學的各個方面都有着熱烈的感情。”

戰後,貝特邀請費曼到康奈爾大學跟他一起工作,費曼愉快地接受了。

思考者和天才

獨辟蹊徑的思考者和“天才”

親自參與了釋放毀滅性的核能量,又看到摯愛的妻子去世,這使費曼陷入了深深的憂郁,這種情形持續了差不多兩年。他不知道自己的憂郁在多大程度上來自于原子彈,又在多大程度上來自于他深愛的阿琳的去世。但是他不能進行物理學研究了,他的創造靈感枯竭了。然而,他戴上勇敢的面具繼續教學,并從中獲得了極大的安慰。康奈爾大學給費曼提供了一個避風港,讓他集中精力從事教學,而不要求他拿出研究成果。

1946年10月,麥爾維爾在一次中風後去世,這更加重了費曼的憂郁。但是他既沒有悶悶不樂也沒有與世隔絕。正如貝特解釋的那樣:“費曼憂郁的時候也比任何其他人興高采烈的時候還要高興。”

最終,費曼用一種完全是費曼式的方法打破了憂郁的惡性循環。有一天,他在康奈爾大學的咖啡廳裡看見一個學生抛起了一個餐盤。他給自己提出一個挑戰,用公式來描述盤子的轉動和擺動之間的關系。經過一番努力,他終于能夠證明,就像他觀察到的一樣,當擺動角度很小時,轉動速度是擺動速度的兩倍。當費曼興奮地把這一結果告訴貝特的時候,貝特很有興趣地聽完了他的話,然後問他:這有什麼實際價值呢?

費曼隻好承認這的确沒有任何實際價值。對于費曼來說,這是一次深刻的領悟。他決定從今以後,他隻為了自己的興趣而研究物理。被這個決定激勵着,他重新開始研究量子電動力學的問題,早在普林斯頓大學的時候他就開始涉足這個領域了,最終就是這方面的研究使他獲得了諾貝爾獎。具有諷刺意味的是,他發現他出于感興趣而研究的旋轉餐碟的運動,也适用于電子旋轉的問題。

在康奈爾大學待了四年以後,費曼厭倦了绮色佳城冬季的氣候和小鎮的氣氛。他對那裡學術自由的環境和周圍衆多的人文學科教授也感到不舒服。所以當他接到加利福尼亞理工學院具有吸引力的邀請時,他馬上接受了。此後費曼的全部時間都是在加州理工學院度過的,在那裡他進行了最有成果的研究工作。

在加州理工學院,費曼作為一個傳奇人物的名聲确立起來。随着他越來越顯示出在數學上直覺性的才能和對物理學的深刻的洞察力,“天才”這個詞也越來越多地與他聯系在一起了。

超乎尋常

對于費曼的教學生涯來說,父親對他早年的訓練是無價之寶。最重要的是,麥爾維爾在他身上灌注了一種對于大自然的美的贊歎和欣賞,并使他産生了與他人分享這種感受的灼人的欲望。聽費曼講課确實是一種觸電的經曆。在講台上,他總是處于動态,正如他喜歡談論的原子一樣。他像個舞蹈演員一樣昂首挺胸地在台上走來走去,他的胳膊和雙手劃出複雜而優美的弧線,配合着他的語言。他的聲音時高時低,用來證明他的論點。總而言之,他能牢牢地抓住聽衆的注意力。

費曼從教學當中得到了活力。學生們經常提出一些深刻的問題,這常常會進一步激發他的頭腦,提供研究的課題。有一次他寫道:“教學和學生使我的生命得以延續。如果有人給我創造一個很好的環境,但是我不能教學的話,那我永遠不會接受。永遠不會。”

費曼也相信,人們記住他首先是因為他的教學工作。加州理工學院把他的一系列講座收集在一起,出版了《費曼講物理》,這本書馬上成了經典著作,成了全世界的熱銷書。這本書本來是面向加州理工學院的一二年級學生的,可是最能認識到這本書價值的卻是物理教師,他們從中找到了自己講座的靈感。所以,費曼被稱做“老師的老師”是當之無愧的.

奇特性格

費曼最可親的品質之一,是他對于自然的奇迹無休止的好奇心和從全新的角度看問題的能力。費曼喜歡觀察最普通的自然現象,并找出其中的道理,這些現象大部分人,包括物理學家在内,都不會注意到。費曼常說,如果一個人學會了解釋簡單的東西,他就懂得了解釋是什麼;也就是說,他理解了科學本身。

費曼具有一種奇特的性格。第一次遇到費曼的人馬上會為他的才華所傾倒,同時又會對他的幽默感到吃驚。第二次世界大戰後不久,物理學家弗裡曼·戴森在康奈爾大學見到了理查德·費曼,他說他的印象是:“半是天才,半是滑稽演員。”後來,當戴森對費曼非常了解之後,他把原來的評價修改為:“完全是天才,完全是滑稽演員。”

費曼總是用通俗的語言說話,從來不用高深的詞語或者詞組。他的句子經常不合語法規範。偉大的德國物理學家沃爾夫岡·鮑利曾經表示過對費曼的疑惑:“為什麼這個聰明的年輕人談吐像個無業遊民呢?”費曼喜歡聽到别人這樣描述他。貝特認為費曼經常“模仿布魯克林口音和作派”來故意“掩蓋他那其實很脆弱的靈魂”。确實,人們很容易看出,他是用插科打诨來掩飾因為失去阿琳而帶來的永遠揮之不去的悲傷。

雖然費曼一直使用通俗的語言,但是如果他願意的話,他可以很雄辯地講話(完全符合語法規範),他還能寫出非常優美的詩句。這也許正是對他的天才和自信的最好注釋。在他的晚年,費曼努力地做好阿琳認為重要的事情。他開始繪畫,并畫出了很好的素描和油畫作品。

主要成就

費曼于40年代發展了用路徑積分表達量子振幅的方法,并于1948年提出量子電動力學新的理論形式、計算方法和重正化方法,從而避免了量子電動力學中的發散困難。目前量子場論中的“費曼振幅”、“費曼傳播子”、“費曼規則”等均以他的姓氏命名。

費曼圖表是費曼在四十年代末首先提出的,用于表述場與場間的相互作用,可以簡明扼要地體現出過程的本質,費曼圖表早已得到廣泛運用,至今還是物理學中對電磁相互作用的基本表述形式。它改變了把物理過程概念化和數學化的處理方式。

費曼總是以自己獨特的方式來研究物理學。他不受已有的薛定谔的波函數和海森堡的矩陣這兩種方法的限制,獨立地提出用躍遷振幅的空間-時間描述來處理幾率問題。他以幾率振幅疊加的基本假設為出發點,運用作用量的表達形式,對從一個空間-時間點到另一個空間-時間點的所有可能路徑的振幅求和。這一方法簡單明了,成了第三種量子力學的表述法。

1968年費曼根據電子深度非彈性散射實驗和布約肯(J.D.Bjorken)的标度無關性提出高能碰撞中的強子結構模型。這種模型認為強子是由許多點粒子構成,這些點粒子就叫部分子(parton)。部分子模型在解釋高能實驗現象上比較成功,它能較好地描述有關輕子對核子的深度非彈性散射、電子對湮滅、強子以及高能強子散射等高能過程,并在說明這些過程中逐步豐富了強子結構的物理圖像。

除了量子電動力學方面的卓越貢獻,費曼還建立了解決液态氦超流體現象的數學理論。之後,他和莫雷蓋爾曼在弱相互作用領域,比如β衰變方面,做了一些奠基性工作。費曼通過提出高能質子碰撞過程的層子模型,在誇克理論的發展中,起了重要作用。

費曼有一種特殊能力,就是能把複雜的觀點,用簡單的語言把它表述出來,這使得他成為一位碩果累累的教育家。在獲得的諸多獎項中,他特别感到自豪的,是1972年獲得的奧爾斯特教育獎章。最初出版于1962年的《費曼物理學講義》被《科學美國人》這樣贊譽:“盡管這套教材深奧難懂,但是它的内容豐富而且富有啟發性。在它出版25年後,它已經成為講師、教授和低年級優秀學生的學習指南。”費曼自己則在前言中寫道:“我講授的主要目的,不是幫助你們應付考試,也不是幫你們為工業或國防服務。我最希望做到的是,讓你們欣賞這奇妙的世界以及物理學觀察它的方法”。

為了促進普通公衆對物理學的理解,費曼撰寫了《物理定律的特征》和《量子電動力學:光和物質的奇特理論》等。同時還發表了許多高深的專業論文和著作,這些論文和著作已成為研究者和學生的經典文獻和教科書。費曼還是一位富有建設性的公衆人物。1986年,挑戰者号失事後,費曼做了著名的O型環演示實驗,隻用一杯冰水和一隻橡皮環,就在國會向公衆揭示了挑戰者失事的根本原因-低溫下橡膠失去彈性。20世紀60年代,費曼還在加州課程設計委員會上,為反對教科書的平庸,作出了努力。

社會評價

弗裡曼·戴森:“半是天才,半是滑稽演員。”後來,當戴森對費曼非常了解之後,他把原來的評價修改為:“完全是天才,完全是滑稽演員。”;“費曼不用系統的數學,而以他自己的方式實際上“重新發明了差不多整套的物理學”。

沃爾夫岡·泡利:“為什麼這個聰明的年輕人談吐像個無業遊民呢?”

費曼學生:“正如他喜歡談論的原子微粒一樣總是處于動态之中,像個舞蹈演員,昂首挺胸地走來走去,雙手畫出複雜而優美的弧線。”

紐約時報:"the impossible combination of theoretical physicist barker, all body motion and sound affect."

貝特:世界上有兩種天才:“普通的天才完成偉大的工作,但讓其他的科學家覺得,如果自己努力的話,那樣的工作他們也能完成;另一種天才則像表演魔術一般。而後一種天才,就是費曼。”;“模仿布魯克林口音和作派”來故意“掩蓋他那其實很脆弱的靈魂。”;“費曼憂郁的時候也比任何其他人興高采烈的時候還要高興。”

玻爾:“費曼自信且正直,不畏懼權威,這是唯一一個不怕我,敢于指出我的錯誤的人。”

奧本海默:“他是這裡最才華橫溢的年輕物理學家,他有着非常吸引人的性格與個性,他是一個優秀的教師,對物理學的各個方面都有着熱烈的感情。”

萊頓:”費曼個性鮮明、特立獨行,思想如天馬行空,喜歡自辟蹊徑,且從不固執,求知欲極強,主張做自己的思想領袖增強自我辨析能力。“

福勒:“你隻要告訴他一些線索,他就能在思想和圖解上産生飛躍,他是非常有益于人和給人以激勵的人,他對每件事都有興趣,真正的非同小可。”

古德斯坦:“費曼的科學貢獻既不平凡而又意義深遠,它們與其他人的貢獻沒有相似之處,他用他的人格和觀點來影響科學世界;他重新系統地闡述了量子力學,而實際上是重新發明了它。而且他是以一種如今仍在整個理論物理的每一領域廣為應用的形式提供給我們的。”

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