Фейнман из чего всё состоит. Создатель квантовой электродинамики

американский учёный физик

Ричард Фейнман

Краткая биография

Ри́чард Фи́ллипс Фе́йнман (Фа́йнман ) (англ. Richard Phillips Feynman; 11 мая 1918 - 15 февраля 1988) - американский учёный физик. Основные достижения относятся к области теоретической физики. Один из создателей квантовой электродинамики. В 1943-1945 годах входил в число разработчиков атомной бомбы в Лос-Аламосе. Разработал метод интегрирования по траекториям в квантовой механике (1948), а также так называемый метод диаграмм Фейнмана (1949) в квантовой теории поля, с помощью которых можно объяснять превращения элементарных частиц. Предложил партонную модель нуклона (1969), теорию квантованных вихрей. Реформатор методов преподавания физики в вузе. Лауреат Нобелевской премии по физике (1965, совместно с С. Томонагой и Дж. Швингером).Кроме теоретической физики, занимался исследованиями в области биологии.

Детские годы и юность

Ричард Филлипс Фейнман родился в еврейской семье. Его отец, Мелвилл Артур Фейнман (1890-1946), эмигрировал в США из Минска с родителями в 1895 году; родители матери, Люсиль Фейнман (урождённой Филлипс, 1895-1991), эмигрировали в США из Польши. Семья жила в Фар-Рокавей на юге Куинса в Нью-Йорке. Его отец решил, что если у него родится мальчик, то этот мальчик будет учёным. (В те годы от девочек, хоть они и могли де-юре получить академическую степень, не ожидалось научного будущего. Младшая сестра Ричарда Фейнмана, Джоан Фейнман, опровергла это мнение, став известным астрофизиком). Отец старался развить детский интерес Ричарда к познанию окружающего мира, подробно отвечая на многочисленные вопросы ребёнка, используя в ответах знания из областей физики, химии, биологии, часто ссылаясь на справочные материалы. Обучение не было давящим (отец никогда не говорил Ричарду, что он должен быть учёным). От своей матери Фейнман унаследовал зажигательное чувство юмора.

Свою первую работу Фейнман получил в 13 лет, ремонтируя радиоприёмники. Он приобрёл известность среди соседей, потому что, во-первых, чинил радиоприёмники быстро и качественно, а во-вторых, пытался найти причину неисправности логически, по симптомам, перед тем, как приступал к разборке аппарата. Соседи восхищались мальчиком, который думал перед тем, как разобрать радиоприёмник.

Первый брак и работа в Лос-Аламосе

Ричард Фейнман закончил четырёхлетнее обучение в Массачусетском технологическом институте на факультете физики и продолжил обучение в Принстонском университете.

Когда разразилась Вторая мировая война, Фейнман, будучи уже аспирантом Принстона, попытался пойти добровольцем на фронт. Однако, все, что ему смогли предложить в местной призывной комиссии - это строевая подготовка на общих основаниях. После недолгих раздумий Ричард отказался, в надежде, что физику смогут найти в армии лучшее применение. Вскоре он принял участие в разработке последних, перед появлением первых компьютеров, механических счетных машин, которые работали для расчета артиллерийских траекторий.

Во время написания квалификационной работы на соискание степени доктора философии по физике, Фейнман женился на Арлин Гринбаум, в которую был влюблён с тринадцати лет и с которой был помолвлен в 19 лет. К моменту свадьбы Арлин была обречена на смерть от туберкулёза.

Родители Фейнмана были против свадьбы, но Фейнман, тем не менее, поступил по-своему. Церемония бракосочетания была проведена по пути на вокзал для отбытия в Лос-Аламос; свидетелями были счетовод и бухгалтер, служащие мэрии Ричмонда; родственников новобрачных на церемонии не было. По окончании церемонии, когда пришёл черёд мужу целовать невесту, Ричард, помня о болезни жены, запечатлел целомудренный поцелуй на щеке Арлин.

В Лос-Аламосе Фейнман принимал участие в разработке атомной бомбы. На момент набора персонала Фейнман всё ещё учился в Принстоне, и ему подал идею вступить в проект знаменитый физик Роберт Уилсон. Поначалу Фейнман не горел желанием работать над атомной бомбой, но потом подумал, что будет, если нацисты изобретут её первыми, и присоединился к разработке. В то время, когда Фейнман работал в Лос-Аламосе, его жена Арлин находилась в больнице города Альбукерке (Albuquerque ) неподалёку, и каждые выходные Фейнман проводил с ней.

Во время работы над бомбой Фейнман приобрёл неплохие навыки взломщика сейфов. Он убедительно доказал недостаточность принимаемых мер безопасности, выкрадывая всю информацию по разработке атомной бомбы из сейфов других сотрудников - абсолютно всю, от технологии обогащения урана и до руководства по сборке бомбы. Правда, эти документы были нужны ему для работы. В своей автобиографической книге «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!» он рассказывает, что занимался открыванием сейфов из любопытства (как и многим другим в своей жизни) и после долгого изучения предмета нашёл несколько уловок, которыми пользовался для открывания сейфовых шкафов в лаборатории. Также в этом деле ему часто помогала человеческая неосмотрительность, а подчас и везение. Таким образом он заработал репутацию взломщика и недоверие со стороны военного начальства.

Послевоенное время и основной вклад в науку

С 1950-х годов Фейнман работал исследователем в Калифорнийском технологическом институте. После войны и смерти жены Фейнман чувствовал себя опустошённым, поэтому его не переставало удивлять количество писем, предлагающих ему посты на кафедрах университетов. В конце концов он даже получил приглашение в Принстон - а там преподавали такие гении, как Эйнштейн . Фейнман решил, что если мир хочет его, он его получит, а оправдаются ожидания мира заполучить великого физика или нет - это не его [Фейнмана] проблема. Как только Фейнман прекратил сомневаться в себе и ставить себе какие-то рамки и цели, он снова почувствовал прилив сил и вдохновения. Тогда же Фейнман пообещал себе не работать с тем, с чем он не сможет поиграть.

Фейнман продолжил работать над собственной теорией квантовых превращений. Кроме того, он совершил прорыв в понимании физики сверхтекучести, применив к этому явлению уравнение Шрёдингера. Это открытие, вкупе с объяснением сверхпроводимости, полученным тремя другими физиками немного ранее, дало новый толчок в физике низких температур. Помимо этого, Фейнман работал вместе с Мюрреем Гелл-Манном, первооткрывателем кварков, над теорией «слабого распада», лучше всего проявляющегося в бета-распаде свободного нейтрона на протон, электрон и антинейтрино. Эта работа фактически позволила открыть новый закон природы. Фейнман высказал идею квантовых вычислений.

В 1960-х годах по просьбе академии Фейнман потратил три года на создание нового курса физики. Результатом был учебник «Фейнмановские лекции по физике», который и по сей день считается одним из лучших учебников по общей физике для студентов.

Фейнман также сделал важный вклад в методологию научного познания, разъясняя студентам принципы научной честности и публикуя соответствующие статьи (например, о культе карго).

В 1964 году Фейнман прочитал в Корнеллском университете 7 популярных лекций по физике «Характер физических законов», которые легли в основу книги.

Участие в психологических экспериментах

В 1960-х годах Фейнман участвовал в экспериментах своего друга Джона Лилли по сенсорной депривации. В книге «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!» он описывает многократный яркий опыт испытанных галлюцинаций в специальной камере с солёной водой, изолированной от внешних воздействий. В ходе экспериментов Фейнман даже курил марихуану и принимал кетамин, однако провести опыт с ЛСД он отказался, опасаясь повредить свой мозг.

Личная жизнь

В 1950-х годах Фейнман женился повторно, на Мэри Лу (Mary Lou ), но скоро развёлся, поняв, что принял за любовь то, что в лучшем случае было сильным увлечением.

В начале 1960-х годов на конференции в Европе Фейнман встретил женщину, которая в будущем стала его третьей женой - англичанку Гвинет Ховарт (Gweneth Howarth ). У пары Ричард-Гвинет родился ребёнок Карл (Carl ), и они также взяли приёмную дочь, Мишель (Michelle ).

Затем Фейнман заинтересовался искусством, чтобы понять, какое именно влияние искусство оказывает на людей. Он брал уроки рисования. Поначалу его рисунки не отличались красотой, но с течением времени он стал неплохим портретистом. Свои картины он подписывал псевдонимом Офей (Ofey). Ofey (сленг) - так афроамериканцы называли белых. Фейнман достиг успеха в создании картин, это позволило ему провести свою персональную выставку.

В 1970-х годах Фейнман, его жена и их друг Ральф Лейтон (сын физика Роберта Лейтона) задумали поездку в Туву. Поездка не состоялась из-за бюрократических проблем, связанных с политикой холодной войны. Ральф Лейтон позже написал книгу «В Туву любой ценой!», о последних годах жизни Фейнмана и событиях вокруг получения разрешений на поездку.

Работа в комиссии по расследованию катастрофы шаттла «Челленджер»

28 января 1986 года Национальное аэрокосмическое агентство запустило космический челнок многоразового использования «Челленджер». Он взорвался через 73 секунды после отрыва от стартового стола. Для расследования причин катастрофы была создана президентская комиссия, и Гвинет убедила мужа участвовать в расследовании. Причины проблемы: ракетные ускорители первой ступени, поднимавшие сам челнок и огромный топливный бак, состоят из цилиндрических секций, соединения которых были защищены в районе теплозащитного покрытия цинкохроматной мастикой, а металлических оболочек - резиновыми кольцами. При низких температурах окружающего воздуха свойства мастики не обеспечивали надёжной изоляции резиновых уплотнений от воздействия раскалённых газов. Кроме того, из-за так называемой «ротации соединения» в нём образовалась щель, которую резиновые кольца, потерявшие при низкой температуре эластичность, быстро закрыть не смогли. О недостатках этой конструкции и имевших уже место прогарах резины Фейнману рассказали специалисты Лаборатории реактивных двигателей Калтеха, о близкой к 0 °C температуре воздуха при запуске и потере резиной эластичности в этих условиях - члены комиссии генерал ВВС Дональд Кутина и астронавт НАСА доктор Салли Райд. В ходе эффектного эксперимента, проведённого Фейнманом при помощи кольца из уменьшенной модели космического челнока, пассатижей и стакана со льдом, было показано, что при низких температурах кольцо теряло свою эластичность. Нарушение герметичности позволило горячим газам прожечь корпус правого ускорителя и пережечь его соединение с топливным баком. Повернувшись вокруг верхнего соединения, корпус ускорителя ударил по верхней части топливного бака, разрушив его и вызвав взрыв жидкого водорода. Именно это и случилось 28 января, когда низкая температура воздуха повлияла на качество термоизоляции и эластичность резиновых уплотнений.

Эксперимент, продемонстрированный по телевидению в прямом эфире, принёс Фейнману славу человека, разгадавшего тайну катастрофы, на что он, впрочем, и не претендовал. В НАСА знали о том, что запуск ракеты при низкой температуре воздуха чреват катастрофой, но решили рискнуть. Техники и обслуживающий персонал, тоже знавший о возможной катастрофе, были принуждены к молчанию.

Болезнь Фейнмана и его смерть

В конце 1970-х годов выяснилось, что Фейнман болен редкой формой рака. Опухоль в брюшном отделе была удалена, но организм уже невосполнимо пострадал. Одна из почек отказалась работать. Несколько повторных операций не оказали существенного влияния на развитие болезни; Фейнман был обречён.

Состояние Фейнмана постепенно ухудшалось. В 1987 году была обнаружена ещё одна раковая опухоль. Её удалили, но Фейнман был уже очень слаб и постоянно мучился от боли. В феврале 1988 года он был снова госпитализирован, и врачи обнаружили помимо рака ещё и прободную язву. Вдобавок ко всему, отказала оставшаяся почка.

Можно было подключить искусственную почку и подарить Фейнману ещё несколько месяцев жизни, но он подписал отказ от медицинской помощи. 15 февраля 1988 года Ричард Фейнман умер. Он похоронен в простой могиле на кладбище Mountain View в Альтадене. Его жена Гвинет похоронена рядом с ним.

В 1985 году вышла книга, оформленная в виде подборки случившихся с Фейнманом историй, под общим названием «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!». Второй том этого сборника называется «Какое тебе дело до того, что думают другие?». По мотивам этих книг был снят фильм «Бесконечность» с Мэттью Бродериком в главной роли, в эпизодических ролях снялись дочь Фейнмана Мишель и сестра Джоан (астрофизик по профессии).

Автомобиль Фейнмана

В 1975 году Фейнман купил вэн Dodge Tradesman. Автомобиль был раскрашен снаружи в популярные в то время горчичные цвета, а внутри - в оттенки зелёного, и на автомобиле были нарисованы принёсшие их создателю Нобелевскую премию диаграммы Фейнмана. На этом автомобиле было сделано множество длительных поездок. Фейнман заказал также особые номерные таблички, надпись на которых гласила «QANTUM» (то есть «quantum», квант).

Иногда Фейнман ездил в этом автомобиле на работу, но в основном на нём ездила его жена Гвинет. Однажды на светофоре её спросили, почему на её автомобиле нарисованы диаграммы Фейнмана, на что она ответила: «Потому что меня зовут Гвинет Фейнман».

После смерти Ричарда Фейнмана автомобиль был продан другу семьи Ральфу Лейтону за 1 доллар. Продажа за $1 - это способ, которым Ричард обычно избавлялся от старых автомобилей. Автомобиль служил своему новому хозяину ещё долго; в 1993 году он участвовал в марше памяти Ричарда Фейнмана.

МОСКВА, 11 мая — РИА Новости. Ровно 95 лет назад, 11 мая 1918 года, родился Ричард Филипс Фейнман — выдающийся американский физик-теоретик, которого друзья и коллеги за невероятный круг интересов в науке и за ее пределами нередко называли "человеком эпохи Возрождения".

Фейнман присутствовал на первом в мире испытании ядерного оружия, "Тринити", которое провели в июле 1945 года в штате Нью-Мексико — и там ученый отличился тем, что, по собственным словам, был единственным, кто смотрел на взрыв без выданных солнцезащитных очков.

Интересно, что в ходе работы над Манхэттенским проектом Фейнман получил известность не только как одаренный молодой физик, но и как взломщик — благодаря своей наблюдательности и нестандартному мышлению ученый быстро научился вскрывать многочисленные сейфы, в которых хранились бумаги разной степени секретности.

"Ненаучная" страсть Фейнмана, надо полагать, сильно раздражала военное руководство проекта, хотя коллеги считали необычное хобби физика своеобразным развлечением и даже полезным способом достать нужный документ из сейфа, хозяин которого уехал или забыл комбинацию к нему. Впрочем, как отмечает Фейнман в одной из своих книг, после того, как штатный слесарь лаборатории сказал ему, какие комбинации ставятся на заводе "по умолчанию", ему удалось без всякого труда вскрыть каждый пятый сейф в здании.

"Челленджер"

Журналист Джеймс Гляйк в некрологе Фейнмана для New York Times пишет, что тот "за редким исключением, активно избегал разнообразных комитетов, в которые обычно приходится входить известным ученым". Так, однажды в 1960-х годах Фейнман ненадолго стал членом комиссии по учебным планам штата Калифорния, чтобы оценить качество школьных учебников по научным дисциплинам. Комиссии "явно запомнился этот уникальный опыт, потому что Фейнман назвал учебники "отвратительными", "лживыми" и "бесполезными", отмечает Гляйк.

Вместе с тем, в 1986 году Ричард Фейнман, наряду с первым человеком на Луне Нилом Армстронгом и первой женщиной-астронавтом Салли Райд, а также крупными инженерами и учеными, все же вошел в состав так называемой "комиссии Роджерса" под руководством бывшего госсекретаря США Уильяма Роджерса. Комиссия из 14 экспертов должна была найти ответ на очень печальный вопрос — почему 28 января, через 73 секунды после начала своего десятого полета разрушился в воздухе шаттл "Челленджер".

При этом Фейнман и здесь не изменял своему стилю, проводя "независимое" расследование и немало раздражая своим поведением руководство комиссии. Во время телетрансляции официальных слушаний по расследованию катастрофы он положил кусок резины, из которой были сделаны злополучные уплотнительные кольца, в стакан с ледяной водой, и наглядно продемонстрировал, что в таких условиях после сжатия резина не восстанавливает свою форму. Как сейчас уже хорошо известно, "Челленджер" в то утро стартовал при отрицательной температуре воздуха, к которой не был готов — о чем НАСА неоднократно предупреждали и собственные инженеры, и специалисты подрядчика, Morton Thiokol.

В книге "Какое тебе дело до того, что думают другие?" Фейнман подробно рассказывает о своем участии в работе комиссии и о том, насколько сильно его поразило отсутствие нормальной коммуникации между специалистами и руководством агентства, а также непонимание последними простейших технических понятий вроде "запаса прочности". На сайте НАСА можно найти "особое мнение" Фейнмана в виде приложения к итоговому докладу комиссии, которое заканчивается фразой, мгновенно ставшей знаменитой: "Для успешного развития технологии реальность должна быть важнее пиара, ибо природу обмануть нельзя".

Головоломки

Как признается Фейнман в книге "Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!", с самого детства он испытывал "присущую (ему) потребность к разгадыванию головоломок". Причем "головоломками" могло быть что угодно, от школьных загадок и иероглифов майя до сейфов других участников Манхэттенского проекта в Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Сейфы Ричарда Фейнмана привлекли от невероятной скуки, поскольку в Лос-Аламосе "развлекать себя приходилось самому". Похожим образом физик связался и с майя: судя по книге, медовый месяц со второй женой, Мэри Лу, которая интересовалась искусством Мексики, был для Фейнмана очень утомительным — пока он не купил в гватемальском музее копию Дрезденского Кодекса, одной из четырёх рукописных книг майя, которые дожили до наших дней.

Из множества "головоломных" увлечений Фейнмана стоит, пожалуй, отметить и флексагоны — любопытнейшие бумажные головоломки в виде многоугольников, которые при перегибании как бы "показывают" свои скрытые стороны. Флексагон придумал британский студент Артур Стоун, которому в аспирантуре Принстона пришлось привыкать к новому формату бумаги Letter, которую используют в Штатах. Обрезая листы А4 до Letter, Стоун случайно сложил из оставшейся полоски фигуру, которая, как он быстро убедился, обладала любопытными свойствами. Британец и его друзья — Фейнман, Брайант Такерман и Джон Тьюки — образовали "Принстонский флексагонный комитет", который занимался теоретическими и практическими аспектами изготовления этих математических игрушек.

Популярная наука

Фейнман, помимо прочего, был очень хорошим преподавателем, который ненавидел "зубрежку" и считал, что если какой-то вопрос невозможно понятно объяснить студенту первого курса, значит, этот вопрос недостаточно изучен. Знаменитые "фейнмановские" лекции по физике, написанные ученым за три года усиленной работы в начале 1960-х, до сих пор остаются популярными у студентов.

Настоящий ученый, Фейнман терпеть не мог все "ненастоящее" в науке: в знаменитом выступлении перед выпускниками Калтеха в 1974 году он назвал подобные псевдоисследования, лишь имитирующие научный метод, "наукой самолетопоклонников" (cargo cult science). По мнению Фейнмана, главный принцип, которому должен следовать ученый, чтобы не оказаться похожим на островитянина, строящего ритуальную "взлетно-посадочную полосу" из дерева, — быть предельно честным в своих методах и "не дурачить самого себя".

Американский физик Ричард Фейнман был одним из создателей атомной бомбы. Его работы по квантовой электродинамике удостоены Нобелевской премии. Физика была для него всем: ключом к устройству мира, увлекательной игрой, смыслом жизни. Однако это отнюдь не полный ответ на вопрос "Кто такой Ричард Фейнман?". Его незаурядная, многогранная личность выходит далеко за рамки привычного нам образа авторитетного ученого и заслуживает не меньшего внимания, чем его выдающиеся научные достижения. Известный своим пристрастием к розыгрышам, он не давал друзьям и коллегам расслабиться или заскучать. Скептическое отношение к культуре и искусству не помешало ему стать неплохим художником-портретистом и играть на экзотических музыкальных инструментах. Жажда познания постоянно толкала его на неожиданные эксперименты, он с наслаждением примерял на себя роли, солидному профессору никак не подобающие. И вряд ли кто-то способен рассказать об этом лучше, чем сам Фейнман. Мудрость и озорство, хитроумие и...

| | (2)

Жанр:
Книга рассказывает о жизни и приключениях знаменитого ученого-физика, одного из создателей атомной бомбы, лауреата Нобелевской премии, Ричарда Филлипса Фейнмана. Эта книга полностью изменит ваш взгляд на ученых; она рассказывает не об ученом, который большинству людей представляется сухим и скучным, а о человеке: обаятельном, артистичном, дерзком и далеко не таком одностороннем, каковым он смел себя считать. Прекрасное чувство юмора и легкий разговорный стиль автора сделает чтение книги не только познавательным, но и увлекательным занятием. Для широкого круга читателей.

| | (0)

Жанр:
Приведенные в этой книге рассказы накапливались с перерывами и в обстановке самой неформальной за те семь лет, что я имел удовольствие играть вместе с Ричардом Фейнманом на ударных инструментах. Каждая из этих историй забавна, как мне кажется, сама по себе, а собранные воедино, они попросту поражают воображение. Трудно поверить, что с одним-единственным человеком могло за одну-единственную жизнь произойти столько удивительных событий. А то, что один-единственный человек сумел за одну-единственную жизнь учинить такое множество невинных шалостей и проказ, безусловно способно послужить источником вдохновения! Ральф Лейтон

| | (0)

Жанр:
Книга повествует о жизни и приключениях знаменитого ученого-физика, одного из создателей атомной бомбы, лауреата Нобелевской премии, Ричарда Филлипса Фейнмана. Первая часть посвящена двум людям, которые сыграли в жизни Фейнмана очень важную роль: его отцу, который воспитал его именно таким, первой жене, которая, несмотря на их короткий брак, научила его любить. Вторая часть посвящена расследованию Фейнманом катастрофы, которая произошла с космическим шаттлом «Челленджер». Книга будет весьма любопытна тем, кто уже прочел другую книгу Р.Ф. Фейнмана «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!»Для широкого круга читателей.

Данная книга представляет собой перевод лекций, прочитанных Нобелевскими лауреатами Ричардом Фейнманом и Стивеном Вайнбергом на Дираковских чтениях в Кембридже. В живой и увлекательной форме рассматриваются различные аспекты сложной и до конца еще не решенной проблемы объединения квантовой теории с теорией относительности.

В лекции Р. Фейнмана подробно обсуждаются природа античастиц и связь спина со статистикой. Лекция С. Вайнберга посвящена вопросам построения единой теории, объединяющей теорию гравитации с квантовой теорией.

Характер физических законов

Ричард Фейнман — выдающийся физик-теоретик, талантливый педагог, профессор, чьи лекции, прочитанные во время традиционных Мессенджеровских чтений в Корнельском университете в 1964 году, стали настольной книгой нескольких поколений физиков во всем мире.

Какое тебе дело до того, что думают другие?

Книга «Какое тебе дело до того, что думают другие?» повествует о жизни и приключениях знаменитого ученого-физика, одного из создателей атомной бомбы, лауреата Нобелевской премии, Ричарда Филлипса Фейнмана.

Первая часть посвящена двум людям, которые сыграли в жизни Фейнмана очень важную роль: его отцу, который воспитал его именно таким, первой жене, которая, несмотря на их короткий брак, научила его любить.

Вторая часть посвящена расследованию Фейнманом катастрофы, которая произошла с космическим шаттлом «Челленджер».

Книга будет весьма любопытна тем, кто уже прочел другую книгу Р.Ф. Фейнмана «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!»

Радость познания

Великолепная коллекция коротких работ гениального ученого, талантливого педагога, великолепного оратора и просто интересного человека Ричарда Фейнмана — блестящие, остроумные интервью и речи, лекции и статьи.

Вошедшие в этот сборник работы не просто дают читателю представление об энциклопедическом интеллекте прославленного физика, но и равно позволяют заглянуть в его повседневную жизнь и внутренний мир.

Книга мнений и идей — о перспективах науки, об ответственности ученых за судьбы мира, о главных проблемах бытия — познавательно, остроумно и необыкновенно интересно.

Фейнмановские лекции по физике. Том 1

1 том. Современная наука о природе. Законы механики.

Фейнмановские лекции по физике. Том 2

Вниманию читателя предлагается знаменитый курс лекций по общей физике, который выдающийся американский физик, Нобелевский лауреат Ричард Фейнман читал в Калифорнийском технологическом институте.

В рассказе Фейнмана ярко отражаются те причины, которые побуждают физика вести тяжелую работу исследователя, а также те сомнения, которые у него возникают, когда он сталкивается с трудностями, кажущимися непреодолимыми. Эти лекции помогают не только понять, почему интересно заниматься наукой, но и почувствовать, какой дорогой ценой достаются победы и как порой бывают тяжелы дороги, к ним ведущие.

2 том. Пространство. Время. Движение.

Фейнмановские лекции по физике. Том 3

3 том. Излучение. Волны. Кванты.

Фейнмановские лекции по физике. Том 4

4 том. Кинетика. Теплота. Звук.

Фейнмановские лекции по физике. Том 5

5 том. Электричество и магнетизм.

Фейнмановские лекции по физике. Том 6

6 том. Электродинамика.

Фейнмановские лекции по физике. Том 7

7 том. Физика сплошных сред.

Фейнмановские лекции по физике. Том 8

Фейнмановские лекции по физике. Том 9

8 и 9 тома. Квантовая механика.

Фейнмановские лекции по физике. Том 10

Ричард Фейнман считается не только одним из самых значительных физиков XX века, но и одной из самых завораживающих и уникальных фигур современной науки.

Этот ученый внес огромный вклад в изучение квантовой электродинамики — основной области физики, исследующей взаимодействие излучения с веществом, а также электромагнитные взаимодействия заряженных частиц. Кроме того, он широко известен как преподаватель и популяризатор науки.

Яркая личность Фейнмана и его сокрушительные суждения вызывали как восхищение, так и враждебность, но несомненно одно: современная физика не была бы такой, какой она является сегодня, без участия этого удивительного человека.

Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!

Американский физик Ричард Фейнман был одним из создателей атомной бомбы. Его работы по квантовой электродинамике удостоены Нобелевской премии.

Физика была для него всем: ключом к устройству мира, увлекательной игрой, смыслом жизни. Однако это отнюдь не полный ответ на вопрос «Кто такой Ричард Фейнман?». Его незаурядная, многогранная личность выходит далеко за рамки привычного нам образа авторитетного ученого и заслуживает не меньшего внимания, чем его выдающиеся научные достижения.

Известный своим пристрастием к розыгрышам, он не давал друзьям и коллегам расслабиться или заскучать. Скептическое отношение к культуре и искусству не помешало ему стать неплохим художником-портретистом и играть на экзотических музыкальных инструментах. Жажда познания постоянно толкала его на неожиданные эксперименты, он с наслаждением примерял на себя роли, солидному профессору никак не подобающие.

И вряд ли кто-то способен рассказать об этом лучше, чем сам Фейнман. Мудрость и озорство, хитроумие и честность, ядовитый сарказм и детский восторг перед неизведанным удивительным образом сочетаются в каждой его истории.

Великий физик, объяснивший гибель Челленджера

28 января 1986 года Америку, да и весь мир потрясло известие о страшной катастрофе: на глазах тысяч людей взорвался космический шаттл "Челленджер". Миллионы телезрителей разных стран видели страшные кадры в выпусках новостей: ракета отделяется от земли, минута полета... клубы дыма и обломки, разлетающиеся в разные стороны. Погиб экипаж из семи человек; вместе с профессиональными астронавтами - победитель национального конкурса на право отправиться в космос, учительница географии.

Шаттл, казавшийся таким надежным, разрушился без видимых причин. Общество надеялось на тщательное расследование. Для его проведения была создана Президентская комиссия. Через некоторое время состоялась пресс-конференция, на которой предполагалось обнародовать некоторые предварительные итоги. Выступали высшие чины НАСА, астронавты, военные. Расследование только началось, и о конкретных выводах говорить было еще рано. Вдруг один из членов комиссии, взяв слово, неожиданно достал из кармана плоскогубцы, зажим и кусочек резины. Поместив резину в зажим, он опустил ее в один из стаканов со льдом и водой, стоявших на столе. Присутствующие увидели, что вынутая из зажима резина не приняла прежнюю форму после охлаждения. Поначалу мало кто понял, что все это значит. Журналисты обратились за разъяснениями к демонстратору опыта - это был Ричард Фейнман, знаменитый физик, лауреат Нобелевской премии. Выяснилось, что резина взята из уплотнителей, обеспечивающих герметичность топливных баков космического корабля. Резиновые кольца были рассчитаны на плюсовые температуры, но в роковой день при запуске шаттла на космодроме было ниже нуля по Цельсию. Резина потеряла упругость и не обеспечила уплотнения. Это и послужило основной причиной аварии.

Эксперимент, проведенный Фейнманом, показали по всем главным телеканалам - и не только в США. Нобелевский лауреат стал настоящим национальным героем. Выступив перед камерами, Фейнман не позволил бюрократии замять проблемы и представить случившееся как стечение обстоятельств. Кроме того, по словам известного американского физика-теор етика Фримена Дайсона, "люди своими глазами увидели, как творится наука, как великий ученый думает руками, как природа дает четкий ответ, когда ученый задает ей четкий вопрос".

В этом маленьком, но столь эффективном шоу был весь Фейнман, именно таким его знало научное сообщество. Докопаться до истины во что бы то ни стало, не удовлетворяясь какими-то отговорками и туманными предположениями, и сделать эту истину наглядной, очевидной, чтобы ее можно было "потрогать руками", - вот творческое кредо Фейнмана. Его подход был во многом противоположен стилю, распространенному в науке XX века - века гипотез , которые должны быть "достаточно безумными", чтоб хотя бы претендовать на истинность. Квантовая физика отказалась от всяких наглядных представлений и вывела здравый смысл за рамки научных дискуссий. А для Фейнмана понятность оставалась главной ценностью; его не устраивало, что квантовую физику мало кто понимает.

Нечасто бывает, чтобы нобелевского лауреата с пеленок воспитывали как ученого. Но в случае Фейнмана получилось именно так. Его отец, Мелвилл Фейнман, еще до рождения сына предсказал, что тот будет заниматься наукой. Можно сказать, это была семейная мечта: родители самого Мелвилла очень хотели дать ему соответствующее образование, но не имели на это средств. Мелвилл происходил из семьи литовских евреев, он родился в 1890 году в Минске, а через несколько лет Фейнманы эмитировали в Америку. Из-за материальных проблем мечты об учебе пришлось оставить, и Мелвилл занялся предпринимательством. Позже он женился на дочери преуспевающего бизнесмена Люсиль Филлипс. Ее семья тоже имела российские корни: отец Люсиль был родом из польских земель империи, занимался антиправительственной деятельностью, его даже приговорили к смертной казни, но он сумел бежать из тюрьмы и перебрался в Америку. Первенец Мелвилла и Люсиль, Ричард, родился в 1918 году. Мелвилл с первых дней жизни сына применял то, что сейчас называют развивающими играми, а когда Ричард подрос, они с отцом часто беседовали о разных удивительных явлениях природы, ходили в Американский музей естествознания, изучали "Британскую энциклопедию". Неудивительно, что у мальчика вскоре появилась небольшая лаборатория. Младшая сестра Фейнмана Джоан вспоминала, что "дом был просто полон любовью к физике"; сама она тоже приобщалась к науке, исполняя обязанности лаборанта в их детских опытах. Впоследствии Джоан стала профессиональным физиком, хотя и не столь блестящим, как старший брат.

От фокусов с электродами и реактивами, приводивших в восторг сверстников во время домашних представлений, Ричард вскоре перешел к взрослым занятиям: уже в 10 лет он считался мастером по ремонту радиоприемников. В школе Ричард быстро завоевал репутацию самого талантливого ученика: к нему обращались учащиеся старших классов за помощью по математике. Фейнман был незаменимым членом школьной команды на математических олимпиадах, обожал разгадывать всяческие головоломки. Эта страсть завладела им на всю жизнь.

После школы Фейнман продолжил обучение в Массачусетском технологическом институте. Здесь он сделал окончательный выбор в пользу физики и еще до получения диплома опубликовал две статьи в ведущем научном журнале "Physical Review". Юному Ричарду казалось, что МТИ - лучшее заведение для занятий наукой, но с подачи своих наставников он отправился получать докторскую степень в Принстон. Здесь поддерживался околоаристократический стиль, и Ричард поначалу чувствовал себя не очень уверенно. Например, он не знал, что следует выбрать, если на традиционном еженедельном чаепитии жена декана предлагает сливки и лимон, и попросил оба ингредиента. "Вы, конечно, шутите, мист ер Фейнман?" - вежливо изумилась деканша. Этот эпизод дал название одному из автобиографических бестселлеров Фейнмана.

Но отсутствие утонченных манер было легко восполнимым пробелом. Остроумный, дружелюбный и исключительно обаятельный, Фейнман всегда становился душой любой компании. А его авторитет как перспективного физика ни у кого не вызывал сомнений. Фейнман наслаждался широкими техническими возможностями университета (в Принстоне был мощный циклотрон и вообще самое передовое оборудование), общением с первоклассными учеными. Наставником Ричарда был Джон Уиллер, ранее работавший в Копенгагене со знаменитым Нильсом Бором.

Этот период оказался счастливым и в личной жизни Фейнмана. Он готовился к свадьбе со своей школьной подругой Арлин Гринбаум. Они идеально подходили друг другу. Обоих отличали жизнелюбие, юмор, пренебрежение к формальностям. "Какое тебе дело до того, что думают другие?" - эти слова Арлин станут названием еще одной книги Фейнмана. Увы, их счастье оказалось недолгим. У Арлин обнаружили туберкулез - в те годы это был приговор. "Другие" были против их брака - друзья и даже любящие родители отговаривали юношу, опасаясь за его здоровье. Но отказаться от Арлин для Ричарда было невозможно; узнав о диагнозе, он постарался как можно скорее оформить отношения. Они поженились в 1942 году, но большую часть отпущенных им трех лет Арлин провела в больничных палатах. Она держалась мужественно, стараясь не показывать мужу своих страданий, писала ему веселые письма, мастерила подарки, но в июне 1945 года умерла.

Все это время Фейнман постоянно навещал жену, приезжая из Лос-Аламоса, где кипели работы над Манхэттенским проектом - созданием атомной бомбы. Проект объединял несколько секретных лабораторий: в Чикаго команда Энрико Ферми строила первый в мире ядерный реактор, в Окридже возводили завод по разделению изотопов урана, в Лос-Аламосе находился теор етический отдел. Фейнман с его любовью к технике стал незаменимым специалистом среди теор етиков, многие из которых совершенно не умели обращаться с приборами. Он мог не только чинить любые машины - от примитивного калькулятора до сложных установок; но главное, он был способен вдохновлять людей, руководить командой и добиваться коллективного успеха. В атмосфере секретности, порой доходящей до абсурда, Фейнман отвергал все запреты и доходчиво объяснял персоналу, для чего конкретно необходимы результаты их труда. Это сразу поднимало производительность на порядок. Роберт Оппенгеймер, научный руководитель проекта, дал Фейнману такую характеристику: "Не просто блестящий теор етик; человек чрезвычайно здравомыслящий, ответственный и гуманный, великолепный и толковый учитель, а также неутомимый труженик".

Сам Фейнман, рассказывая о Лос-Аламосе, предпочитал вспоминать про свой неутомимый труд по взлому сейфов. В это сверхсекретное учреждение доставлялись сейфы новейших моделей, каждый из которых Фейнман мог открыть за полчаса, проделывая это с присущим ему артистизмом и приводя коллег в изумление. Они не подозревали, что в свободное время Ричард часами возился с каким-нибудь новым замком. Успех в этом необычном хобби складывался из любви к головоломкам, умения работать с числами и усидчивости - удивительно, как в Фейнмане сочетались взрывной темперамент, интеллектуальная глубина и способность к долгой монотонной работе. Если он хотел чему-либо научиться, то готов был тренироваться сутки напролет без устали. А как иначе достичь высокого уровня в игре на бразильских барабанах, вскрытии замков, рисовании или расшифровке манускриптов майя? Фейнман очень гордился, когда люди, не знавшие о его основном занятии, принимали его за профессионала в каком-нибудь деле, далеком от физики.

Наконец "изделие", над которым трудились участники Манхэттенского проекта, было закончено. Испытания "Тринити" прошли успешно. Поначалу всеми овладела эйфория от успешно проведенной работы. Но после военного применения бомбы многих охватили отнюдь не радостные чувства. Для Фейнмана это совпало с семейной драмой, и он испытывал настоящее отчаяние: сидя в кафе или гуляя по улицам, постоянно прикидывал, скольким жителям удастся выжить в случае ядерной атаки. "Когда я видел людей, возводящих мост или новую дорогу, я думал: они сумасшедшие, они просто не понимают. Зачем делать новые вещи? Это же так бесполезно". Только наука могла дать возможность отвлечься, но в творчестве наступил кризис. Фейнману казалось, что он "выгорел" и не может предложить ни одной новой идеи. Тогда он решил, что главное - не считать физику работой. Он будет преподавать, получая от этого процесса удовольствие и деньги, а физику воспринимать только как игру. Эта мысль принесла некоторое облегчение, и Фейнман занял место профессора в Корнелльском университете.

Прошло совсем немного времени, и ему удалось сделать в науку вклад, который позволяет считать Фейнмана одним из создателей современной физической картины мира. Он предложил свою интерпретацию квантовой механики. Фейнмановский подход опирается на классическое понятие траектории движения, что позволяет выстроить мост через казавшуюся непреодолимой пропасть между классическими и квантовыми представлениями. Интегралы по траекториям визуализируют квантовые понятия, придают им столь ценимую Фейнманом наглядность.

Теперь квантовая механика для ученых, работающих в прикладных областях физики, из "акта веры" превратилась в "акт понимания". А когда наука продвинулась дальше, в сферу квантовой теор ии поля, выяснилось, что метод Фейнмана работает гораздо эффективнее: в большинстве случаев намного проще вычислить интегралы по путям, чем пользоваться традиционным операторным методом. Таким образом, метод Фейнмана стал не только способом понимания, но и рабочим инструментом для решения самых сложных задач квантовой физики.

Одной из таких задач в середине прошлого века было создание теор ии, описывающей взаимодействие фотонов и электронов. Речь идет о квантовой электродинамике, "странной теор ии света и вещества", как назвал ее сам Фейнман. Основная проблема заключалась в возникновении бесконечностей при вычислении физических величин, характеризующих это взаимодействие. Фейнман применил перенормировку - вычитание одной бесконечности из другой, приводящее в итоге к конечной величине. Более того, он создал изящный инструмент, позволяющий наглядно показать взаимодействия между элементарными частицами, - диаграммы Фейнмана. По его словам, "эти картинки стали своего рода стенографией для физического и математического описания различных процессов... Я думал, что, наверное, забавно было бы увидеть эти смешные картинки в "Physical Revew". Кроме Фейнмана, попытки решения задачи предпринимали Синъитиро Томонага и Джулиус Швингер - им троим и была присуждена в 1965 году Нобелевская премия.

Когда Фейнман завершил создание КЭД, ему было немногим более тридцати. Даже если бы он не занимался дальнейшими исследованиями, то уже вошел бы в историю науки как один из величайших физиков XX столетия, но Фейнман был не из тех, кто может почивать на лаврах. В науке он искал новых идей, в жизни - новых впечатлений. В 50-х годах Фейнман работал и жил попеременно то в Калифорнии, то в Бразилии, то в Европе, а отдых предпочитал проводить в Лас-Вегасе. За ним закрепилась репутация сердцееда и плейбоя. Мало кто замечал, что на бурных вечеринках Ричард только прикидывался пьяным - от алкоголя он отказался навсегда, испугавшись, что выпивка может повлиять на интеллект, "этот славный механизм, который делает жизнь сплошным удовольствием". Мало кто догадывался, что у него на душе, - ведь внешне, как вспоминали коллеги, "Фейнман в депрессии был несколько более оживлен, чем обычный человек в моменты наивысшего подъема". Он пытался заполнить пустоту, образовавшуюся с уходом Арлин. Однажды ему показалось, что он нашел родственную душу: Мэри Луиза Белл, молодая преподавательница из Мичигана, так же, как и Ричард, увлекалась культур ой майя. Но этот брак, длившийся четыре года, был обречен. Мэри Лу мечтала быть женой "настоящего профессора", заставляла Ричарда носить галстук и строгий костюм. Она не считала нужным вовремя предупредить, что его приглашали пообедать "с каким-то старым занудой", когда в Пасадену, где жили Фейнманы, приехал Нильс Бор.

После их развода в "Лос-Анджелес тайме" появился заголовок: "Барабанный бой достал. Вычисления и африканкие барабаны привели к разводу". Ричард вернулся к привычному образу жизни: путешествуя между научными центрами, "всегда где-то застревал - обычно в Лас-Вегасе". Он умудрялся заводить знакомства с мафиози и их любовницами, конферансье, танцовщицами, игроками, кидалами - ему нравилось наблюдать жизнь, столь непохожую на академическую. С добродушной иронией Фейнман описывает свои приключения в книге "Вы, конечно, шутите...": "Я вошел в зал, держа под руку двух прекрасных танцовщиц, и конферансье объявил: вот входят мисс Такая-то и мисс Такая-то из "Фламинго"! Все оглянулись, чтобы посмотреть, кто пришел. Я чувствовал себя на все сто!"

И все-таки, когда Ричарду уже исполнилось 40, ему посчастливилось встретить женщину, характер и интеллект которой украсили его жизнь. Приехав на конференцию в Женеву, Фейнман познакомился на пляже с молодой англичанкой Гвинет Ховарт, которая путешествовала по Европе, намереваясь посмотреть разные страны и подрабатывая на жилье и еду. Она любила приключения и независимость и уважала "личное пространство" других людей. Ричард предложил ей приехать в качестве домработницы к нему в Америку. Гвинет согласилась, и поначалу их отношения были почти исключительно деловыми, но через несколько недель Ричард сделал предложение. У них родился сын Карл, потом появилась приемная дочь Мишель. Друзья и коллеги Фейнмана, помнившие строптивую Мэри Лу, сначала отнеслись к Гвинет настороженно, но вскоре очень полюбили ее и радовались за Ричарда: всем было видно, что это счастливый брак. Гвинет была моложе мужа на 14 лет, но пережила его меньше чем на два года.

Наступил еще один исключительно плодотворный этап жизни Фейнмана. Ему удалось дать объяснение сверхтекучести гелия - это явление было открыто еще в начале века голландским физиком Гейке Каммерлинг-Оннесом. При температуре около 2 К жидкий гелий проявляет удивительные особенности: коэффициент термического расширения меняет знак, вязкость падает до нуля. Для объяснения этих свойств Фейнман применил испытанный метод интегрирования по путям. Его коллега Дэвид Пайнс описал эту теор ию как "смесь волшебства, математической смекалки и изощренности с физическим пониманием, создать которую мог, наверное, только Фейнман".

Но даже это достижение не закрывает список фундаментальных результатов, полученных Фейнманом в самых разных областях физики. В его активе работы по гравитации, изучению структуры элементарных частиц, теор ии электрослабых взаимодействий. Фейнман никогда не замыкался в рамках одной научной тематики; если он сталкивался с какой-либо интересной проблемой, то просто не мог не сделать попытки в ней разобраться. При этом он далеко не всегда публиковал результаты, порой вспоминая о них, только когда другие ученые пытались двигаться в схожих направлениях. Фейнмана мало волновали проблемы приоритета и признания заслуг; он с легкостью "подбрасывал" свои идеи всем, кто был готов их развивать. Для него главной наградой было удовольствие от научного творчества.

Ландау (который был на 10 лет старше Фейнмана) считал, что опоздал родиться лет на пять. Ведь фундамент современной квантовой физики был практически сформирован уже в 20-х годах - от идей де Бройля до уравнения Дирака; оставалось лишь осмысл ение результатов и прикладные задачи. Для Фейнмана подобных ограничений не существовало. В кругу интеллектуалов высшего уровня он чувствовал себя абсолютно свободным в выборе целей и методов. Именно эта творческая свобода, незашоренность, раскованность позволили Фейнману стать в науке тем, кем он стал.

С начала 60-х годов Фейнман окончательно обосновался в Калифорнийском технологическом институте. "Здесь люди работают в различных областях науки, делятся со мной своими открытиями, и эти открытия приводят в восторг. Да, это было действительно то, что я желал". Помимо мощной физической школы, в Калтехе велись исследования на передовых рубежах биологии. Фейнман не только живо интересовался новейшими достижениями в изучении ДНК, но и сам принимал участие в работе биологических лабораторий. Однако самым значим ым направлением в его профессиональной деятельности, помимо теор етических поисков, стало преподавание физики студентам Калтеха.

В начале 60-х годов курс физики читали по устаревшей схеме; в течение двух первых лет ограничивались изложением классических представлений. Руководители Калтеха решили пойти на эксперимент: впервые ученому столь высокого статуса было предложено читать физику студентам младших курсов. Фейнман предпринял настоящий переворот в преподавании. На втором курсе его слушатели уже изучали на современном уровне квантовую механику. Но дело не только в выборе наиболее актуальных тем; главное - Фейнман применял проблемный подход к изложению любой задачи, будь то классическая механика или новейшие достижения теор ии. Он не заметал мусор под ковер; его студенты могли увидеть многие нерешенные проблемы. Фейнмановские лекции давали возможность почувствовать, как на самом деле работает физика, как действует научный метод. Его курс до сих пор остается источником вдохновения для новых поколений студентов и преподавателей. Ну а те, кому довелось слушать самого Фейнмана, получали незабываемые впечатления. Каждая лекция в его исполнении была блестящим спектаклем, с завязкой, кульминацией и ярким финалом. Студенты очень любили Фейнмана и за глаза назвали его Дик, как близкие друзья. Бурный восторг вызвало среди всех обитателей кампуса известие о присуждении Дику Нобелевской премии.

Вообще-то нобелевского лауреата ожидают не только почести, но и немалый груз протокольных обязанностей. Нередко бывало, что физики-лауреаты погружались в административную работу, лекции, поездки, а к науке уже не возвращались. Фейнман вспоминал, что в первый момент засомневался, стоит ли принимать награду. Ведь он, как никто другой, избегал всякого официоза и публичности. Однако ему объяснили, что отказ от премии вызовет ничуть не меньшее внимание к его персоне.

Став лауреатом, Фейнман тщательно оберегал свой привычный ритм и стиль жизни. Он по-прежнему преподавал, занимался наукой и придумывал разные необычные творческие проекты. Например, его мечтой в 70-е годы было побывать в Туве, что при советском режиме казалось почти неосуществимым. Ученому не удалось посетить СССР, но его друзья все-таки довели до конца это начинание, организовав между странами обмен выставками прикладного искусства коренных народов.

Фейнман отклонял все официальные предложения о присвоении почетных наград и приглашения прочитать лекции, кроме как в тех исследовательских центрах, где он сам хотел побывать. Редким исключением из правила стало и его согласие войти в ту самую Президентскую комиссию по расследованию гибели "Челленджера". Фейнман взялся за эту работу, поскольку надеялся принести реальную пользу, - и это ему удалось на все сто. Лишь немногие знали, что в те дни Ричард уже был тяжело болен. Несколько лет продолжалось лечение онкологического заболевания, сложные операции помогли отсрочить конец, но болезнь все-таки оказалась сильнее. Когда для поддержания жизни пришлось применять постоянный диализ, Дик попросил у жены и сестры согласия на то, чтобы отключить аппарат.

Фейнмана не стало 15 февраля 1988 года. Его последние слова были: "Умирать скучно". Этот человек целиком принадлежал жизни, она интересовала его во всех проявлениях - в тайнах природы, в радостях и разочарованиях творчества, в любви и одиночестве, в вечном и повседневном. Чувствуя приближение смерти, Фейнман сказал одному из друзей: "Меня это огорчает, но не настолько, насколько это может представляться другим, потому что я чувствую, что рассказал другим достаточно историй и оставил в их разуме достаточную частицу себя. Я чувствую себя так, словно нахожусь везде. Так что, возможно, когда я умру, я не исчезну бесследно!" Наверное, эти замечательные "частицы", оставленные такими людьми, как Ричард Фейнман, - самые долгоживущие в нашем мире.