Richard Feynman

아무도 인생이 무엇인지 알아내지 못하고, 그것도 중요하지 않습니다. 세상을 탐험하세요. 거의 모든 것이 충분히 깊이 들어가면 정말 흥미로워집니다.

Richard Phillips Feynman은 양자역학의 경로 적분 공식, 양자전기역학 이론, 초냉각 액체 헬륨의 초유동성 물리학, 그리고 쿼크 모형을 제안한 입자물리학 분야의 업적으로 알려진 미국의 이론 물리학자입니다. 양자전기역학 발전에 대한 공헌으로 Feynman은 Julian Schwinger, Shin'ichirō Tomonaga와 함께 1965년 노벨 물리학상을 수상했습니다.

Feynman은 아원자 입자의 거동을 설명하는 수학식을 나타내는 광범위하게 사용되는 도식적 표현 방식을 개발했으며, 이는 나중에 Feynman 다이어그램으로 알려지게 되었습니다. Feynman의 생애 동안 그는 세계에서 가장 잘 알려진 과학자 중 한 명이 되었습니다. 영국 저널 Physics World가 1999년 전 세계 130명의 저명한 물리학자들을 대상으로 실시한 여론조사에서 그는 역대 가장 위대한 물리학자 10명 중 한 명으로 평가되었습니다.

그는 제2차 세계대전 중 원자폭탄 개발에 참여했으며, 1980년대에 우주왕복선 챌린저호 재해를 조사한 위원회인 Rogers Commission의 위원으로서 광범위한 대중들에게 알려지게 되었습니다. 이론 물리학의 업적과 함께 Feynman은 양자 컴퓨팅 분야의 개척자로 인정받았으며 나노기술의 개념을 소개했습니다. 그는 California Institute of Technology에서 이론 물리학 Richard C. Tolman 교수직을 맡았습니다.

Feynman은 저서와 강연을 통해 물리학을 대중화하는 데 열정적이었으며, 여기에는 1959년 하향식 나노기술에 관한 "There's Plenty of Room at the Bottom"이라는 강연과 그의 학부 강의 3부작 "The Feynman Lectures on Physics"가 포함됩니다. Feynman은 또한 반자전적 저서인 "Surely You're Joking, Mr. Feynman!"과 "What Do You Care What Other People Think?"로 알려졌으며, Ralph Leighton이 저술한 "Tuva or Bust!"와 James Gleick이 저술한 전기 "Genius: The Life and Science of Richard Feynman" 같은 그에 관한 저서들로도 알려졌습니다.

초기 생애

Feynman은 1918년 5월 11일 뉴욕시의 Queens에서 가정주부인 Lucille née Phillips와 벨라루스의 Minsk에서 온 판매 관리자 Melville Arthur Feynman(당시 러시아 제국의 일부)에게서 태어났습니다. Feynman은 말이 늦었으며 세 번째 생일이 지난 후에야 말을 하기 시작했습니다. 성인이 되었을 때 그는 너무 강한 뉴욕 억양으로 말해서 친구들인 Wolfgang Pauli와 Hans Bethe는 Feynman이 "깡패처럼" 말한다고 언급하기도 했습니다. 젊은 Feynman은 그에게 질문을 하도록 격려하고 정통적인 사고에 도전하도록 권장한 그의 아버지로부터 큰 영향을 받았으며, 아버지는 항상 Feynman에게 새로운 것을 가르칠 준비가 되어 있었습니다. 어머니로부터 그는 평생을 함께한 유머 감각을 얻었습니다. 어린 시절 그는 엔지니어링에 재능이 있었고, 집에 실험 실험실을 유지했으며, 라디오 수리를 즐겼습니다. 그가 초등학교에 다닐 때 부모님이 심부름을 나가신 동안 자기 집에 침입자 경보 시스템을 만들었습니다.

Richard가 다섯 살일 때 어머니는 네 주일의 나이에 사망한 더 어린 형제 Henry Phillips를 낳았습니다. 4년 후 Richard의 누이 Joan이 태어났고 가족은 Queens의 Far Rockaway로 이사했습니다. 9살 차이가 나지만 Joan과 Richard는 친했으며 둘 다 세상에 대한 호기심을 공유했습니다. 어머니는 여성이 그런 것들을 이해할 능력이 없다고 생각했지만, Richard는 Joan의 천문학에 대한 관심을 격려했고, Joan은 결국 천체물리학자가 되었습니다.

종교

Feynman의 부모는 모두 유대인 가정에서 왔지만 종교적이지 않았으며, 청년 시절 Feynman은 자신을 "확실한 무신론자"로 묘사했습니다. 여러 해 후 유대인 노벨상 수상자들에 관한 책을 위한 정보 요청을 거절하는 Tina Levitan에게 보낸 편지에서 그는 "소위 유대인의 유산에서 나온 독특한 요소를 칭찬하기 위해 선택하는 것은 인종 이론에 관한 온갖 종류의 말도 안 되는 것의 문을 여는 것"이라고 말했으며, "13세에 나는 다른 종교적 견해로 개종했을 뿐만 아니라 유대인들이 어떤 방식으로든 '선택받은 민족'이라는 믿음도 그만두었습니다"라고 덧붙였습니다. 나중에 Jewish Theological Seminary를 방문하는 동안 그는 처음으로 탈무드를 만났습니다. 그는 탈무드가 페이지의 작은 사각형에 원문을 포함하고 있었고, 그 주변에는 시간이 지남에 따라 다른 사람들이 작성한 주석이 있었습니다. 이런 방식으로 탈무드는 진화했고, 논의된 모든 것이 신중하게 기록되었습니다. 인상을 받았음에도 불구하고 Feynman은 자연과 외부 세계에 대한 관심이 부족하여 실망했으며, 랍비들은 탈무드에서 나오는 질문들만 신경 썼습니다.

Feynman은 Queens의 Far Rockaway에 있는 Far Rockaway High School에 다녔으며, 이 학교는 노벨상 수상자인 Burton Richter와 Baruch Samuel Blumberg도 다닌 학교입니다. 고등학교를 시작할 때 Feynman은 빠르게 더 높은 수학 반으로 승격되었습니다. 고등학교에서 실시한 IQ 검사에서 그의 IQ는 125로 추정되었으며, 이는 높지만 전기 작가인 James Gleick에 따르면 "단지 존경할 만한" 수준이었습니다. 그의 누이 Joan이 더 잘해서 자신이 더 똑똑하다고 주장할 수 있었습니다. 몇 년 후 그는 자신의 IQ가 너무 낮다며 Mensa International에 가입하기를 거절했습니다. 물리학자 Steve Hsu는 이 검사에 대해 다음과 같이 말했습니다:

이 검사가 수학적 능력이 아닌 언어 능력을 강조했다고 생각합니다. Feynman은 악명 높게 어려운 Putnam 수학 경시대회 시험에서 미국 전역에서 큰 차이로 가장 높은 점수를 받았습니다. 그는 또한 Princeton의 수학/물리학 대학원 입시 시험에서 기록상 가장 높은 점수를 받았습니다. Feynman의 인지 능력은 어느 정도 편향되었을 수 있습니다. 대학생으로 있을 때 Feynman이 유지한 노트에서 발췌한 내용을 본 것으로 기억합니다. [그것은] 여러 개의 철자 오류와 문법 오류를 포함했습니다. Feynman이 그러한 것들에 대해 많이 신경 썼을 것 같지 않습니다.

Feynman이 15살일 때 그는 삼각법, 고등 대수, 무한급수, 해석기하학, 미분과 적분을 스스로 배웠습니다. 대학에 들어가기 전에 그는 자신의 기호법을 사용하여 반미분(half-derivative) 같은 수학 주제들을 실험하고 유도했습니다. 그는 로그, 사인, 코사인, 탄젠트 함수가 세 변수를 곱한 것처럼 보이지 않도록 특수한 기호를 만들었으며, 미분의 경우 d의 약분을 피하기 위해 만들었습니다. Arista Honor Society의 위원으로서 고등학교 마지막 해에 그는 New York University Math Championship에서 우승했습니다. 그의 직접적인 특성화 습관은 때때로 더 통상적인 사고를 하는 사람들을 당황하게 했습니다. 예를 들어, 고양이 해부학을 배울 때 그의 질문 중 하나는 "고양이 지도가 있나요?"였습니다(해부학 차트를 언급).

Feynman은 Columbia University에 지원했지만 입학허가를 받은 유대인 수에 대한 쿼터 때문에 받아들여지지 않았습니다. 대신 그는 Massachusetts Institute of Technology에 다녔으며, Pi Lambda Phi 형제회에 가입했습니다. 처음에 수학을 전공했지만 나중에 수학이 너무 추상적이라고 생각해 전기 공학으로 전공을 바꿨습니다. "너무 멀리 갔다"는 것을 깨닫고, 그는 물리학으로 전공을 바꿨으며 이를 "그 사이 어딘가"라고 주장했습니다. 대학생으로서 그는 Physical Review에 두 편의 논문을 발표했습니다. 이 중 하나는 Manuel Vallarta와 공동으로 저술한 것으로 "The Scattering of Cosmic Rays by the Stars of a Galaxy"라는 제목이었습니다.

Vallarta는 학생에게 멘토와 제자 출판의 비밀을 알려주었습니다: 선임 과학자의 이름이 먼저 나옵니다. Feynman은 몇 년 후 Heisenberg가 우주선에 관한 전체 책을 "그러한 효과는 Vallarta와 Feynman에 따르면 예상되지 않습니다"라는 구절로 마무리했을 때 복수를 했습니다. 그들이 다음번에 만났을 때 Feynman은 Vallarta가 Heisenberg의 책을 봤는지 기쁜 마음으로 물었습니다. Vallarta는 Feynman이 왜 웃고 있는지 알았습니다. "네", 그가 답했습니다. "당신이 우주선의 마지막 말입니다."

다른 하나는 그의 졸업 논문으로 "Forces in Molecules"에 관한 것이었으며, John C. Slater의 아이디어를 바탕으로 했으며, Slater는 논문에 충분히 감명을 받아 출판할 수 있도록 했습니다. 오늘날 이는 Hellmann–Feynman 정리로 알려져 있습니다.

1939년 Feynman은 학사 학위를 받았고 Putnam Fellow로 지명되었습니다. 그는 Princeton University 물리학 대학원 입시에서 전례 없는 완벽한 점수를 얻었으며, 수학에서는 뛰어난 점수를 받았지만 역사와 영어 부분에서는 형편없는 성적을 거두었습니다. 그곳 물리학과의 학과장인 Henry D. Smyth는 다른 우려가 있었으며, Philip M. Morse에게 쓴 편지에서 "Feynman이 유대인인가? 우리는 유대인에 대한 명확한 규칙은 없지만 배치의 어려움 때문에 우리 부서에서 그들의 비율을 합리적으로 작게 유지해야 합니다"라고 물었습니다. Morse는 Feynman이 실제로 유대인임을 인정했지만, Feynman의 "외모와 태도가 이러한 특징의 흔적을 보이지 않는다"고 Smyth를 안심시켰습니다.

Wheeler-Feynman 흡수체 이론의 고전 버전에 관한 Feynman의 첫 번째 세미나 참석자에는 Albert Einstein, Wolfgang Pauli, John von Neumann이 포함되었습니다. Pauli는 이론을 양자화하기가 극히 어려울 것이라는 예지적 의견을 제시했고, Einstein은 이 방법을 일반 상대성 이론에서 중력에 적용해 볼 수 있을 것이라고 말했으며, Sir Fred Hoyle과 Jayant Narlikar는 나중에 이를 Hoyle–Narlikar 중력 이론으로 적용했습니다. Feynman은 1942년 Princeton에서 박사 학위를 받았으며, 그의 박사학위 지도교수는 John Archibald Wheeler였습니다. "The Principle of Least Action in Quantum Mechanics"라는 제목의 박사 논문에서 Feynman은 정상 작용 원리를 양자역학 문제에 적용했으며, Wheeler–Feynman 흡수체 전기역학 이론을 양자화하고자 하는 욕구에서 영감을 받았으며, 경로 적분 공식과 Feynman 다이어그램의 기초를 마련했습니다. 핵심 통찰력은 양전자가 시간을 거슬러 움직이는 전자처럼 행동한다는 것이었습니다. James Gleick은 다음과 같이 썼습니다:

이것은 Richard Feynman이 그의 힘의 정점에 가까워지고 있었습니다. 23세에 ... 이제 이론 과학의 토착 재료에 대한 그의 활기찬 지배력과 맞먹을 수 있는 지구상의 물리학자가 없었을 수도 있습니다. 수학에 대한 편의성만이 아니었습니다(Wheeler-Feynman 협업에서 나타나는 수학 기계가 Wheeler 자신의 능력을 뛰어넘었다는 것은 분명해졌지만). Feynman은 같은 나이의 Einstein, 소비에트 물리학자 Lev Landau처럼 방정식 뒤의 실질에 대한 무섭게도 쉬운 능력을 가지고 있는 것처럼 보였습니다—그러나 다른 사람은 거의 없었습니다.

Princeton에서 Feynman의 장학금의 조건 중 하나는 그가 결혼할 수 없다는 것이었습니다. 그럼에도 불구하고 그는 고등학교 때의 연인 Arline Greenbaum을 계속 만났고, 박사 학위를 받은 후 그녀와 결혼하기로 결심했습니다. 그녀가 결핵으로 심각하게 아프다는 것을 알았음에도 불구하고 이는 당시 불치병이었고 그녀는 2년 이상 살 것으로 예상되지 않았습니다. 1942년 6월 29일 그들은 Staten Island로 페리를 타고 가서 시청에서 결혼했습니다. 식은 가족이나 친구가 참석하지 않았으며 낯선 사람 한 쌍이 증인이 되었습니다. Feynman은 Arline의 뺨에만 입을 맞출 수 있었습니다. 식 후 그는 그녀를 Deborah Hospital로 데려갔으며 주말에 그녀를 방문했습니다.

맨해튼 프로젝트

1941년 제2차 세계대전이 유럽에서 격렬하게 일어나고 있었지만 미국은 아직 전쟁에 참전하지 않았을 때, Feynman은 여름 동안 Pennsylvania의 Frankford Arsenal에서 탄도 문제에 관해 일했습니다. Pearl Harbor 공격으로 미국이 전쟁에 참전한 후, Feynman은 원자폭탄에 사용할 농축 우라늄을 생산하는 수단을 연구하고 있던 Robert R. Wilson에 의해 모집되었으며, 이는 나중에 Manhattan Project의 일부가 되었습니다. 그 당시 Feynman은 아직 대학원 학위를 얻지 못했습니다. Princeton의 Wilson의 팀은 우라늄-235를 우라늄-238로부터 전자기적으로 분리하기 위한 isotron이라는 장치를 연구하고 있었습니다. 이는 Wilson의 전 멘토인 Ernest O. Lawrence가 University of California의 Radiation Laboratory에서 개발 중이던 calutron이 사용하는 방식과는 완전히 다른 방식이었습니다. 종이 위에서 isotron은 calutron보다 수 배 더 효율적이었지만 Feynman과 Paul Olum은 실용적인지 아닌지를 결정하기 위해 투쟁했습니다. 결국 Lawrence의 권고에 따라 isotron 프