没有人能弄清楚生活究竟是什么,但这并不重要。去探索这个世界。几乎所有东西如果你足够深入地研究,都会变得非常有趣。
Richard Phillips Feynman是一位美国理论物理学家,以其在量子力学路径积分表述、量子电动力学理论、超冷液态氦超流动性物理学的工作而闻名,以及他在粒子物理学中的工作,他提出了夸克模型。由于对量子电动力学发展的贡献,Feynman于1965年与Julian Schwinger和Shin'ichirō Tomonaga共同获得诺贝尔物理学奖。
Feynman开发了一套广泛使用的图形表示方案,用于表示描述亚原子粒子行为的数学表达式,后来这套方案被称为Feynman图。在他的一生中,Feynman成为世界上最著名的科学家之一。在1999年英国《物理世界》期刊对全球130位杰出物理学家进行的民意调查中,他被列为有史以来最伟大的十位物理学家之一。
他在第二次世界大战期间协助开发了原子弹,并在20世纪80年代作为Rogers委员会成员为公众所知,该委员会调查了航天飞机挑战者号灾难。除了在理论物理学的工作外,Feynman还被认为是量子计算领域的先驱,并引入了纳米技术的概念。他在加州理工学院担任Richard C. Tolman理论物理学教授。
Feynman是一位热衷于通过书籍和讲座推广物理学的人,包括1959年关于自上而下纳米技术的演讲《底部有很大的空间》和他本科讲座的三卷本出版物《Feynman物理讲义》。Feynman还通过他的半自传体书籍《你一定在开玩笑,Feynman先生!》和《你为什么在乎别人怎么想?》而闻名,以及关于他的书籍,如Ralph Leighton的《图瓦或破产!》和James Gleick的传记《天才:Richard Feynman的生活与科学》。
早年生活
Feynman于1918年5月11日出生在纽约市皇后区,母亲是Lucille Phillips(娘家姓Phillips),一位家庭主妇,父亲是Melville Arthur Feynman,一位销售经理,原籍明斯克(当时为俄罗斯帝国的一部分)。Feynman是一个说话较晚的孩子,直到三岁后才开始说话。长大后,他说话带有足够浓厚的纽约口音,以至于被认为是一种做作或夸大——以至于他的朋友Wolfgang Pauli和Hans Bethe曾评论说Feynman说话像一个"流浪汉"。年轻的Feynman受到父亲的深刻影响,父亲鼓励他提出问题来挑战正统思想,并且总是准备好教Feynman新的东西。从母亲那里,他获得了伴随他一生的幽默感。作为孩子,他具有工程天赋,在家里维持了一个实验室,并喜欢修理收音机。他在小学时,在父母外出跑腿的那天创建了一个家庭防盗报警系统。
Richard五岁时,母亲生下了一个弟弟Henry Phillips,但他在四周大时夭折。四年后,Richard的妹妹Joan出生,全家搬到了皇后区的Far Rockaway。尽管相隔九岁,Joan和Richard关系密切,他们都对世界充满好奇。尽管他们的母亲认为女性缺乏理解这些东西的能力,但Richard鼓励Joan对天文学的兴趣,Joan最终成为了一位天体物理学家。
宗教
Feynman的父母都来自犹太人家庭但不信教,在他年轻时,Feynman将自己描述为"公开的无神论者"。多年后,在给Tina Levitan的一封信中,他拒绝了为她关于犹太诺贝尔奖获得者的书提供信息的请求,他说道:"要选择、赞成那些来自某种所谓犹太血统的特殊元素,就是打开所有种种种族理论荒谬言论的大门",并补充说,"在我十三岁时,我不仅皈依了其他宗教观点,而且还停止了相信犹太民族在任何意义上是'被选中的人民'的想法"。在他人生的晚期,在访问犹太神学院期间,他第一次接触到了《塔木德》。他看到它在页面上的一个小方框内包含了原始文本,周围是不同的人随时间写下的评论。这样《塔木德》就进化了,所有讨论的东西都被仔细记录下来。尽管印象深刻,Feynman对拉比对自然和外部世界缺乏兴趣感到失望,他们只关心来自《塔木德》的问题。
Feynman进入了Far Rockaway高中,这是一所位于皇后区Far Rockaway的学校,也是同样获得诺贝尔奖的Burton Richter和Baruch Samuel Blumberg就读的学校。开始上高中时,Feynman很快被提升到更高级的数学班。在高中进行的智商测试估计他的智商为125——很高但"仅仅令人尊敬",根据传记作家James Gleick的说法。他的妹妹Joan表现更好,让她能够声称她更聪明。多年后他拒绝加入Mensa International,说他的智商太低。物理学家Steve Hsu对这项测试的评论如下:
我怀疑这项测试强调的是言语能力,而不是数学能力。Feynman在臭名昭著的困难的Putnam数学竞赛考试中获得了美国最高分,领先幅度很大……他还在Princeton的数学/物理研究生入学考试中创造了最高分的纪录……Feynman的认知能力可能有点不平衡……我记得查看了Feynman在本科时保存的笔记本摘录……[其中]包含了许多拼写错误和语法错误。我怀疑Feynman对这类事情没有太大的在意。
当Feynman十五岁时,他自学了三角法、高等代数、无穷级数、解析几何,以及微分和积分微积分。在进入大学之前,他正在用自己的符号实验和推导数学话题,如半导数。他为对数、正弦、余弦和正切函数创建了特殊符号,使其看起来不像三个变量相乘,对于导数,他创建了符号以去除抵消d的诱惑。作为Arista荣誉协会的成员,在他高中的最后一年,他赢得了纽约大学数学锦标赛。他直接表征的习惯有时让更传统的思想家感到不安;例如,他在学习猫科动物解剖学时的一个问题是"你有猫的地图吗?"(指的是解剖图)。
Feynman申请了Columbia University但未被录取,因为他们对犹太学生人数有配额限制。相反,他进入了麻省理工学院,在那里他加入了Pi Lambda Phi兄弟会。尽管他最初主修数学,但后来改为电气工程,因为他认为数学太抽象。注意到他"走得太远了",他随后改为物理学,他声称这是"介于两者之间的东西"。作为本科生,他在《物理评论》上发表了两篇论文。其中之一与Manuel Vallarta共同撰写,题为《星系中恒星对宇宙射线的散射》。
Vallarta告诉他的学生一个导师与学生出版的秘密:资深科学家的名字排在前面。Feynman在几年后得到了报复,当Heisenberg在一整部关于宇宙射线的书的结尾得出了以下短语时:"根据Vallarta和Feynman的观点,不应该期望这样的效应"。当他们下次见面时,Feynman欣喜地问Vallarta是否看过Heisenberg的书。Vallarta知道Feynman为什么在笑。"是的,"他回答道。"你是宇宙射线中的最后一句话。"
另一篇是他的本科论文,题为《分子中的力》,基于John C. Slater的想法,他对论文印象深刻,以至于将其发表。今天,它被称为Hellmann–Feynman定理。
1939年,Feynman获得了学士学位,并被命名为Putnam Fellow。他在Princeton University物理学的研究生入学考试中获得了完美分数——一项前所未有的壮举——以及数学方面的优异成绩,但在历史和英语部分表现不佳。该校物理系主任Henry D. Smyth还有另一个担忧,他写信给Philip M. Morse问道:"Feynman是犹太人吗?我们对犹太人没有明确的规则,但由于安置他们的困难,我们必须保持他们在我们部门的比例相当小。"Morse承认Feynman确实是犹太人,但向Smyth保证Feynman的"生理特征和举止没有表现出这一特性的任何迹象"。
Feynman的第一场研讨会的与会者,讨论的是Wheeler-Feynman吸收体理论的经典版本,包括Albert Einstein、Wolfgang Pauli和John von Neumann。Pauli做出了有先见之明的评论,认为该理论将非常难以量化,Einstein说可以尝试将这种方法应用于广义相对论中的重力,Sir Fred Hoyle和Jayant Narlikar后来在Hoyle–Narlikar重力理论中这样做了。Feynman于1942年从Princeton获得了博士学位;他的论文顾问是John Archibald Wheeler。在他的博士论文《量子力学中的最小作用原理》中,Feynman将平稳作用原理应用于量子力学问题,受到量化Wheeler–Feynman电动力学吸收体理论的愿望启发,并为路径积分表述和Feynman图奠定了基础。一个关键的见解是正电子表现得像在时间中向后运动的电子。James Gleick写道:
这是Richard Feynman达到他力量顶峰的时刻。在二十三岁时……地球上可能现在没有物理学家能匹配他对理论科学本质材料的兴高采烈的控制。这不仅仅是数学的便利(尽管这已经很明显……Wheeler–Feynman合作中出现的数学机制超出了Wheeler本身的能力)。Feynman似乎具有一种令人恐惧的对等式背后的物质的轻松理解,就像同年龄的Einstein,就像苏联物理学家Lev Landau——但很少有其他人。
Feynman对Princeton奖学金的一个条件是他不能结婚;尽管如此,他继续与他的高中心上人Arline Greenbaum往来,并决心在获得博士学位后与她结婚,尽管知道她患有严重的肺结核。这在当时是一种不可治愈的疾病,预计她不会活过两年。1942年6月29日,他们乘渡轮前往史坦顿岛,在那里他们在市政办公室举行了婚礼。婚礼既没有家人也没有朋友参加,由一对陌生人见证。Feynman只能在Arline的脸颊上接吻。典礼后,他将她送到Deborah医院,他在周末去探望她。
曼哈顿计划
1941年,第二次世界大战在欧洲肆虐但美国尚未参战,Feynman整个夏天都在宾夕法尼亚州Frankford Arsenal从事弹道问题的工作。在珍珠港事件将美国卷入战争后,Feynman被Robert R. Wilson招募,他正在研究生产浓缩铀用于原子弹的方法,这是后来成为曼哈顿计划的一部分。那时,Feynman还没有获得研究生学位。Wilson在Princeton的团队正在研究一种称为同位素分离器的设备,旨在电磁分离铀-235和铀-238。这与Ernest O. Lawrence团队在University of California Radiation Laboratory下开发的钙铀浓缩器所使用的方式非常不同,而Lawrence是Wilson的前任导师。从纸面上看,同位素分离器的效率比钙铀浓缩器高许多倍,但Feynman和Paul Olum难以确定它是否可行。最终,在Lawrence的建议下,同位素分离器项目被放弃了。
在这一时刻,在1943年初,Robert Oppenheimer正在建立Los Alamos Laboratory,这是一个位于New Mexico高原上的秘密实验室,用于设计和建造原子弹。Princeton团队接到了被重新部署到那里的提议。"就像一群职业军人一样,"Wilson后来回忆说,"我们一起报名去Los Alamos。"像许多其他年轻的物理学家一样,Feynman很快陷入了有魅力的Oppenheimer的魔力中,他从Chicago远程打电话给Feynman告诉他,他在New Mexico Albuquerque找到了一家疗养院给Arline。他们是最早前往New Mexico的人之一,于1943年3月28日乘火车出发。铁路公司为Arline提供了一辆轮椅,Feynman额外支付了一间私人房间的费用。
在Los Alamos,Feynman被分配到Hans Bethe的理论(T)部门,并给Bethe留下了足够的印象,使他成为了一个小组领导。他和Bethe开发了Bethe–Feynman公式,用于计算裂变炸弹的产量,该公式建立在Robert Serber以前工作的基础上。作为一位初级物理学家,他不是该项目的中心。他管理理论部门的人类计算机计算小组。与Stanley Frankel和Nicholas Metropolis一起,他协助建立了一个使用IBM
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