理查德·費曼 - 生平簡介
1918年出生于紐約市皇后區(qū)小鎮(zhèn)法洛克衛(wèi)Far Rockaway。1939年畢業(yè)于麻省理工學(xué)院。進入普林斯頓大學(xué)念研究生。
1942年6月獲得理論物理學(xué)博士學(xué)位。同年與阿琳·格林鮑姆結(jié)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(fā)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(xué)。
1951年開始任教于加州理工學(xué)院。因其幽默生動,不拘一格的風格深受學(xué)生歡迎。
1965年因量子電動力學(xué)方面的貢獻獲得諾貝爾物理獎。
1986年調(diào)查美國挑戰(zhàn)者號航天飛機一事, 用一杯冰水及一只橡皮環(huán)證明出事原因。
1988年2月15日不幸因癌癥逝世。
理查德·費曼 - 著作
費曼物理學(xué)講義(The Feynman’s Lectures on Physics)
物理之美(The Character of Physical Law)
量子電動力學(xué)(Q.E.D.: The Strange Theory of Light and Matter)
你管別人怎么想(What Do You Care What Other People Think?)
別鬧了費曼先生(Surely You’re Joking,MR.Feynman!)
這個不科學(xué)的年代(The Meaning of It All: Thought of a Citizen Scientist!)
理查德·費曼 - 事跡
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(xué)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(guān)系非常親密,瓊后來也成了一名物理學(xué)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(zhí)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(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣,可是他沒有足夠的經(jīng)濟來源來實現(xiàn)做物理學(xué)家的夢想。干了幾種雜活之后,他成了一個制服加工公司的業(yè)務(wù)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(xué)家。”為了確保自己的預(yù)言實現(xiàn),他盡了最大的努力!當兒子還坐著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(shù)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《不列顛百科全書》,然后用自己的語言耐心地解釋。后來費曼愉快地回憶道:“沒有壓力,只有可愛的、有趣的討論!薄
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(shè)想他遇見了火星人,火星人肯定要問很多關(guān)于地球的問題。比如說,為什么人在夜里睡覺呢?理蒂怎么回答這個問題呢?
這種培養(yǎng)和教導(dǎo)是很有好處的。年輕的理查德很快就開始自己讀《不列顛百科全書》了,他對上面的科學(xué)和數(shù)學(xué)文章尤其感興趣。他從閣樓上找到一本舊課本,于是就照著課本自學(xué)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(xué)枯燥無味,他對歷史和文學(xué)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后也不擅長拼寫!
高中畢業(yè)之后,費曼進入麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí),最初主修數(shù)學(xué)和電力工程,后來他在物理學(xué)中找到了最適合自己的位置。1939年,他以優(yōu)異的成績畢業(yè)于麻省理工學(xué)院,又到普林斯頓大學(xué)念研究生。1942年6月,他獲得了理論物理學(xué)博士學(xué)位。費曼最可親的品質(zhì)之一,是他對于自然的奇跡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(xiàn)象,并找出其中的道理,這些現(xiàn)象大部分人,包括物理學(xué)家在內(nèi),都不會注意到。費曼常說,如果一個人學(xué)會了解釋簡單的東西,他就懂得了解釋是什么;也就是說,他理解了科學(xué)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(zhàn)后不久,物理學(xué)家弗里曼·戴森在康奈爾大學(xué)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。”后來,當戴森對費曼非常了解之后,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,但是如果他愿意的話,他可以很雄辯地講話(完全符合語法規(guī)范),他還能寫出非常優(yōu)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。他去世后的第二天,學(xué)生們在加州理工學(xué)院10層高的圖書館頂樓掛起一條橫幅,上面寫著:“我們愛你,迪克”。
理查德·費曼 - 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(yè)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(xué)家和數(shù)學(xué)家一起工作,他們包括:奧本海默、漢斯·貝特、恩里科·費米、愛德華·泰勒,還有約翰·馮·諾曼。在此之前,費曼發(fā)現(xiàn)自己總是跟貝特唱反調(diào)。貝特當時已經(jīng)是一位知名度較高、很受尊敬的物理學(xué)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(jīng)過貝特耐心解釋他的推理過程,費曼才能平靜下來?墒堑鹊较麓斡^點出現(xiàn)分歧時,這個過程又會重復(fù)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,因此他對費曼產(chǎn)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(shù)表和笨重的機械計算器。在費曼的領(lǐng)導(dǎo)下,計算組的工作效率大幅度提高,老科學(xué)家們的工作都要依賴這些計算結(jié)果,所以他們對費曼的工作非常滿意。
讓老科學(xué)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復(fù)雜問題,找出主要因素,并簡單明了地說明需要解答的關(guān)鍵問題。令他們同樣滿意的是這位年輕的科學(xué)家對物理學(xué)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!眾W本海默寫道:“他是這里最才華橫溢的年輕物理學(xué)家,……他有著非常吸引人的性格與個性,……他是一個優(yōu)秀的教師,對物理學(xué)的各個方面都有著熱烈的感情!
戰(zhàn)后,貝特邀請費曼到康奈爾大學(xué)跟他一起工作,費曼愉快地接受了。
理查德·費曼 - 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(xù)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(xué)研究了,他的創(chuàng)造靈感枯竭了。然而,他戴上勇敢的面具繼續(xù)教學(xué),并從中獲得了極大的安慰。康奈爾大學(xué)給費曼提供了一個避風港,讓他集中精力從事教學(xué),而不要求他拿出研究成果。1946年10月,麥爾維爾在一次中風后去世,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(huán)。有一天,他在康奈爾大學(xué)的咖啡廳里看見一個學(xué)生拋起了一個餐盤。他給自己提出一個挑戰(zhàn),用公式來描述盤子的轉(zhuǎn)動和擺動之間的關(guān)系。經(jīng)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(zhuǎn)動速度是擺動速度的兩倍。當費曼興奮地把這一結(jié)果告訴貝特的時候,貝特很有興趣地聽完了他的話,然后問他:這有什么實際價值呢?
費曼只好承認這的確沒有任何實際價值。對于費曼來說,這是一次深刻的領(lǐng)悟。他決定從今以后,他只為了自己的興趣而研究物理。被這個決定激勵著,他重新開始研究量子電動力學(xué)的問題,早在普林斯頓大學(xué)的時候他就開始涉足這個領(lǐng)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(fā)現(xiàn)他出于感興趣而研究的旋轉(zhuǎn)餐碟的運動,也適用于電子旋轉(zhuǎn)的問題。
在康奈爾大學(xué)待了四年以后,費曼厭倦了綺色佳城冬季的氣候和小鎮(zhèn)的氣氛。他對那里學(xué)術(shù)自由的環(huán)境和周圍眾多的人文學(xué)科教授也感到不舒服。所以當他接到加利福尼亞理工學(xué)院具有吸引力的邀請時,他馬上接受了。此后費曼的全部時間都是在加州理工學(xué)院度過的,在那里他進行了最有成果的研究工作。
在加州理工學(xué)院,費曼作為一個傳奇人物的名聲確立起來。隨著他越來越顯示出在數(shù)學(xué)上直覺性的才能和對物理學(xué)的深刻的洞察力,“天才”這個詞也越來越多地與他聯(lián)系在一起了。
理查德·費曼 - 超乎尋常的教師
對于費曼的教學(xué)生涯來說,父親對他早年的訓(xùn)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
自然的美的贊嘆和欣賞,并使他產(chǎn)生了與他人分享這種感受的灼人的欲望。聽費曼講課確實是一種觸電的經(jīng)歷。在講臺上,他總是處于動態(tài),正如他喜歡談?wù)摰脑右粯。他像個舞蹈演員一樣昂首挺胸地在臺上走來走去,他的胳膊和雙手劃出復(fù)雜而優(yōu)美的弧線,配合著他的語言。他的聲音時高時低,用來證明他的論點。總而言之,他能牢牢地抓住聽眾的注意力。費曼從教學(xué)當中得到了活力。學(xué)生們經(jīng)常提出一些深刻的問題,這常常會進一步激發(fā)他的頭腦,提供研究的課題。有一次他寫道:“教學(xué)和學(xué)生使我的生命得以延續(xù)。如果有人給我創(chuàng)造一個很好的環(huán)境,但是我不能教學(xué)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(xué)工作。加州理工學(xué)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(jīng)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(xué)院的一二年級學(xué)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.
理查德·費曼 - 奇特的性格
費曼最可親的品質(zhì)之一,是他對于自然的奇跡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(xiàn)象,并找出其中的道理,這些現(xiàn)象大部分人,包括物理學(xué)家在內(nèi),都不會注意到。費曼常說,如果一個人學(xué)會了解釋簡單的東西,他就懂得了解釋是什么;也就是說,他理解了科學(xué)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(zhàn)后不久,物理學(xué)家弗里曼·戴森在康奈爾大學(xué)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!焙髞恚敶魃瓕M曼非常了解之后,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(jīng)常不合語法規(guī)范。偉大的德國物理學(xué)家沃爾夫?qū)U利曾經(jīng)表示過對費曼的疑惑:“為什么這個聰明的年輕人談吐像個無業(yè)游民呢?”費曼喜歡聽到別人這樣描述他。貝特認為費曼經(jīng)!澳7虏剪斂肆挚谝艉妥髋伞眮砉室狻把谏w他那其實很脆弱的靈魂”。確實,人們很容易看出,他是用插科打諢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,但是如果他愿意的話,他可以很雄辯地講話(完全符合語法規(guī)范),他還能寫出非常優(yōu)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。
理查德·費曼 - 主要成就
費曼于40年代發(fā)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(xué)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(xué)中的發(fā)散困難。目前量子場論中的“費曼振幅”、“費曼傳播子”、“費曼規(guī)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(xiàn)出過程的本質(zhì),費曼圖表早已得到廣泛運用,至今還是物理學(xué)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(shù)學(xué)化的處理方式。
費曼總是以自己獨特的方式來研究物理學(xué)。他不受已有的薛定諤的波函數(shù)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(shè)為出發(fā)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(xué)的表述法。1968年費曼根據(jù)電子深度非彈性散射實驗和布約肯(J.D.Bjorken)的標度無關(guān)性提出高能碰撞中的強子結(jié)構(gòu)模型。這種模型認為強子是由許多點粒子構(gòu)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(xiàn)象上比較成功,它能較好地描述有關(guān)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(jié)構(gòu)的物理圖像。
除了量子電動力學(xué)方面的卓越貢獻,費曼還建立了解決液態(tài)氦超流體現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論。之后,他和莫雷蓋爾曼在弱相互作用領(lǐng)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(zhì)子碰撞過程的層子模型,在夸克理論的發(fā)展中,起了重要作用。
費曼有一種特殊能力,就是能把復(fù)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,他特別感到自豪的,是1972年獲得的奧爾斯特教育獎?wù)隆W畛醭霭嬗?962年的《費曼物理學(xué)講義》被《科學(xué)美國人》這樣贊譽:“盡管這套教材深奧難懂,但是它的內(nèi)容豐富而且富有啟發(fā)性。在它出版25年后,它已經(jīng)成為講師、教授和低年級優(yōu)秀學(xué)生的學(xué)習(xí)指南!辟M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(yīng)付考試,也不是幫你們?yōu)楣I(yè)或國防服務(wù)。我最希望做到的是,讓你們欣賞這奇妙的世界以及物理學(xué)觀察它的方法”。
為了促進普通公眾對物理學(xué)的理解,費曼撰寫了《物理定律的特征》和《量子電動力學(xué):光和物質(zhì)的奇特理論》等。同時還發(fā)表了許多高深的專業(yè)論文和著作,這些論文和著作已成為研究者和學(xué)生的經(jīng)典文獻和教科書。費曼還是一位富有建設(shè)性的公眾人物。1986年,挑戰(zhàn)者號失事后,費曼做了著名的O型環(huán)演示實驗,只用一杯冰水和一只橡皮環(huán),就在國會向公眾揭示了挑戰(zhàn)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(shè)計委員會上,為反對教科書的平庸,作出了努力。