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理查德·費(fèi)曼(美籍猶太裔物理學(xué)家,第一位提出納米概念的人)

理查德·菲利普斯·費(fèi)曼(英文:Richard Phillips Feynman,1918年5月11日—1988年2月15日),美籍猶太裔物理學(xué)家,加州理工學(xué)院物理學(xué)教授,1965年諾貝爾物理學(xué)獎得主?。

理查德·費(fèi)曼,高中畢業(yè)之后進(jìn)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,后轉(zhuǎn)修物理學(xué)。1939年以優(yōu)異成績畢業(yè)于麻省理工學(xué)院,1942年6月獲得普林斯頓大學(xué)理論物理學(xué)博士學(xué)位。同年與高中相識的戀人艾琳結(jié)婚。1942年,24歲的費(fèi)曼加入美國原子彈研究項(xiàng)目小組,參與秘密研制原子彈項(xiàng)目“曼哈頓計(jì)劃”。1945年艾琳去世?!奥D計(jì)劃”結(jié)束,費(fèi)曼在康奈爾大學(xué)任教。1950年到加州理工學(xué)院擔(dān)任托爾曼物理學(xué)教授,直到去世。

提出了費(fèi)曼圖、費(fèi)曼規(guī)則和重正化的計(jì)算方法,這是研究量子電動力學(xué)和粒子物理學(xué)不可缺少的工具。費(fèi)曼還發(fā)現(xiàn)了呼麥這一演唱技法,曾一直期待去呼麥的發(fā)源地——圖瓦,但是最終未能成行。 他被認(rèn)為是愛因斯坦之后最睿智的理論物理學(xué)家,也是第一位提出納米概念的人。

人物生平

早年生活

1918年5月11日,費(fèi)曼出生于美國紐約,父親是麥爾維爾·阿瑟·費(fèi)曼,母親是露茜爾·菲利浦,他父母都是猶太人,他的妹妹瓊,比他小9歲,兩個(gè)人的關(guān)系非常親密,瓊后來也成了一名物理學(xué)家。費(fèi)曼在長島南岸的法羅克維長大?。

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。當(dāng)兒子還坐著幼兒專用的高椅子時(shí),麥爾維爾就買了一套浴室用的白色和藍(lán)色瓷磚。他用各種方法來擺放它們,教理查德認(rèn)識形狀和簡單的算術(shù)原理。當(dāng)孩子長大一點(diǎn)時(shí),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(fèi)曼愉快地回憶道:“沒有壓力,只有可愛的、有趣的討論?!?/p>

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(gè)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(gè)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(rèn)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。

父親對他早年的訓(xùn)練對費(fèi)曼的教學(xué)生涯來說是無價(jià)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。

求學(xué)生涯

1935年進(jìn)入麻省理工學(xué)院(MIT),先學(xué)數(shù)學(xué),后學(xué)物理。

1939年本科畢業(yè),畢業(yè)論文發(fā)表在《物理評論》(Phys.Rev.)上,內(nèi)有一個(gè)后來以他的名字命名的量子力學(xué)公式。

1939年9月在普林斯頓大學(xué)當(dāng)惠勒(J.Wheeler)的研究生,致力于研究量子力學(xué)的疑難問題:發(fā)散困難。

1942年6月獲得普林斯頓大學(xué)理論物理學(xué)博士學(xué)位。

職業(yè)生涯

1942年,24歲的費(fèi)曼加入美國原子彈研究項(xiàng)目小組,參與研制原子彈的秘密項(xiàng)目“曼哈頓計(jì)劃”。

1945年7月16日5時(shí)30分,美國制造的世界上第一顆試驗(yàn)性原子彈在美國新墨西哥沙漠爆炸。同年8月9日,費(fèi)曼在寫給母親的信中,描述了他在爆炸現(xiàn)場看到的景象:“原子彈被安裝在阿拉莫可德沙漠中心一座100英尺高的鋼塔上,天氣看起來不太好。大家都分到了防光輻射的眼鏡。然后,大家都坐下來,邊吃東西邊等待。

“凌晨5時(shí),每個(gè)人都把表調(diào)好,并圍在收音機(jī)旁。當(dāng)收音機(jī)里開始倒數(shù)3分鐘時(shí),人們分散開來,找有利觀看的地點(diǎn),并紛紛拿出防光輻射的眼鏡戴上,有人甚至開始涂抹防曬油。

“我要一個(gè)完全立體的經(jīng)歷,因此我決定不戴眼鏡直接觀看爆炸過程。我繞到了武器載運(yùn)器的擋風(fēng)玻璃后面——如果有紫外線輻射的話不會傷到我的眼睛。一個(gè)聲音說:‘15秒后開始?!?/p>

“一道可怕的銀白色的強(qiáng)光晃了我的眼睛,無論看哪兒視野里都有紫色的斑點(diǎn)出現(xiàn),我的理智告訴我:這是看過強(qiáng)光后產(chǎn)生的殘留影像,并非看到了爆炸。轉(zhuǎn)回頭看到,原子彈所在的地方,一個(gè)明亮的橙色大火球開始上升……”

1943年進(jìn)入洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室,參加了曼哈頓計(jì)劃。理查德·費(fèi)曼是曼哈頓計(jì)劃天才小組成員之一,該研究小組負(fù)責(zé)研制原子彈。在第二次世界大戰(zhàn)期間費(fèi)曼被招募作為普林斯頓大學(xué)的美國原子彈項(xiàng)目職員(他)然后在洛斯阿拉莫斯新的秘密實(shí)驗(yàn)室,新墨西哥(1943-1945)。在洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室,他成為曼哈頓項(xiàng)目在理論上的小組長?。

1945年6月16日,費(fèi)曼的第一個(gè)妻子艾琳·格林鮑姆去世。同年費(fèi)曼開始在康奈爾大學(xué)任教。

1945年7月16日,他觀看了世界第一顆原子彈的在新墨西哥阿拉莫戈多爆炸。

1946年10月,父親麥爾維爾在一次中風(fēng)后去世,使費(fèi)曼變得憂郁。

1949年,費(fèi)曼發(fā)表了“正電子理論”和“量子電動力學(xué)的空時(shí)探討”,就電子與光子的相互作用給出了相應(yīng)的費(fèi)曼圖和費(fèi)曼規(guī)則。

1951年轉(zhuǎn)入加州理工學(xué)院。在加州理工學(xué)院期間,費(fèi)曼因其幽默生動、不拘一格的講課風(fēng)格深受學(xué)生歡迎。加州理工學(xué)院把他的一系列講座收集在一起,出版了《費(fèi)曼物理學(xué)講義》,費(fèi)曼被稱做“老師的老師”。

1961年9月至1963年5月在加州理工學(xué)院講授大學(xué)初等物理課程,錄音在同事幫助下整理編輯為《費(fèi)曼物理學(xué)講義》。

1965年費(fèi)曼因在量子電動力學(xué)方面的貢獻(xiàn)與施溫格(Julian.Schwinger)、朝永振一郎一同獲得諾貝爾物理獎。

1968年提出費(fèi)曼強(qiáng)子結(jié)構(gòu)模型。

1972年獲得奧斯特教育獎?wù)隆?/p>

晚年,費(fèi)曼努力地做好他的前妻艾琳認(rèn)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。

1986年,挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)失事后,費(fèi)曼受委托調(diào)查失事原因。費(fèi)曼做了著名的O型環(huán)演示實(shí)驗(yàn),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。

在生命即將結(jié)束的時(shí)候,費(fèi)曼患了好幾種罕見的癌癥,他的腎也幾乎衰竭。

1988年2月15日,費(fèi)曼因腹膜癌在加州洛杉磯逝世,終年69歲?。

個(gè)人生活

一生摯愛

1941年,費(fèi)曼與艾琳·格林鮑姆結(jié)婚。

理查德·費(fèi)曼和艾琳·格林鮑姆從高中開始相戀,在理查德離開家鄉(xiāng)去上大學(xué)的時(shí)候,兩人互相傾訴,彼此眷戀。約會了六年以后,他們正式訂了婚。盡管兩人的志趣不同,他們卻共同擁有一種天性的幽默。經(jīng)過多年的交往,理查德和艾琳彼此深深地相愛。?當(dāng)理查德去普林斯頓大學(xué)學(xué)習(xí)深造時(shí),兩地分離使兩人的深情牽掛。在這段時(shí)間,艾琳發(fā)現(xiàn)自己頸部有一個(gè)腫塊,并且持續(xù)疲憊和低燒幾個(gè)月,被診斷為結(jié)核病。理查德得知檢查結(jié)果后,認(rèn)為自己應(yīng)該跟她結(jié)婚以便很好地照顧她??墒撬母改竻s反對他結(jié)婚,因?yàn)樗麄兒ε吕聿榈乱矀魅旧辖Y(jié)核。他們建議他撕毀婚約,但費(fèi)曼拒絕這樣做。

于是,就在理查德獲得博士學(xué)位后不久,他設(shè)法讓普林斯頓大學(xué)附近的一所慈善醫(yī)院同意接收艾琳。他在轎車?yán)飻[了一張床,讓艾琳躺在上面,帶她去醫(yī)院。1942年6月29日,在去醫(yī)院的路上,一位治安官員主持了他們的結(jié)婚儀式。盡管這時(shí)理查德已經(jīng)在忙于曼哈頓計(jì)劃的研究工作,他還是盡心竭力地照顧艾琳。從他們結(jié)婚那天直到艾琳去世,她一直在醫(yī)院里臥床休養(yǎng)。

1943年春天,普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家們被轉(zhuǎn)移到洛斯阿拉莫斯的實(shí)驗(yàn)室,理查德非常不放心艾琳。項(xiàng)目主持人羅伯特·奧本海默在洛斯阿拉莫斯以北60英里的阿布奎基找了一所醫(yī)院,讓艾琳住在那里,這樣她的丈夫就可以安心工作。每個(gè)周末,理查德都驅(qū)車趕到那里,與艾琳待在一起。一周當(dāng)中的其他日子,一對年輕夫婦就互相寫信。在這種奇特而充滿悲劇色彩的情況下,兩個(gè)人也從來沒有失去過機(jī)智和幽默。為了避過安全人員的檢查,他們?yōu)樽约旱臅旁O(shè)計(jì)了一套特殊的密碼。

一封封情書如一條條細(xì)流,滋潤著兩個(gè)年輕人的心。在一封信中,費(fèi)曼深情地寫道:“親愛的,你就像是溪流,而我是水庫,如果沒有你,我就會像遇到你之前那樣,空虛而軟弱。而我愿意用你賜予我的片刻力量,在你低潮的時(shí)候給你撫慰?!?/p>

隨著第二次世界大戰(zhàn)進(jìn)入白熱化,費(fèi)曼的工作壓力越來越大,每次看到丈夫那瘦削的臉龐,艾琳都會心疼地問:“親愛的,能不能告訴我,你到底在做什么工作?”每次,費(fèi)曼總是一笑:“對不起,我不能?!?/p>

離試爆越來越近了,艾琳的病情卻在逐步地惡化。

1945年6月16日,她永遠(yuǎn)地閉上了眼睛,那時(shí)他們結(jié)婚才三年,離第一次核爆炸只有一個(gè)月了。彌留之際,她用微弱的聲音對費(fèi)曼說:“親愛的,可以告訴我那個(gè)秘密了嗎?”費(fèi)曼咬了咬牙:“對不起,我不能。

理查德陪她度過了生命的最后一刻,可是他很麻木,仿佛失去了知覺。他對自己的“麻木”感到很吃驚。幾個(gè)星期以后,當(dāng)他路過一家商店的時(shí)候,看到了一件連衣裙,他想要是艾琳穿上一定很美。眼前浮現(xiàn)艾琳教他欣賞藝術(shù)和傾聽音樂的身影,這時(shí)他才突然悲從中來,他失聲痛哭,無法自抑。

1945年7月16日清晨,一處秘密試驗(yàn)基地,費(fèi)曼和同事正神情緊張地守候在那里。5時(shí)29分45秒,一道強(qiáng)光穿透了黑暗,然后,光滅了一會兒,接下來,一片由煙霧和爆炸碎片構(gòu)成的黑云沖天而起,漸漸地形成了蘑菇云……

“親愛的,現(xiàn)在我可以告訴你這個(gè)秘密了……”費(fèi)曼喃喃自語道,這時(shí),他才意識到,艾琳已不在人世,淚水奪眶而出。

半個(gè)月后,在日本的廣島和長崎,再一次升起了蘑菇云,第二次世界大戰(zhàn)也隨之結(jié)束。但費(fèi)曼并沒有興奮,相反卻陷入了深深的憂郁。為了擺脫這可怕的憂郁,他開始學(xué)會欣賞音樂,甚至還學(xué)會了繪畫。這一切,都是艾琳對他的“要求”。

不聽音樂不畫畫的時(shí)候,他就給艾琳寫信,像以前那樣,用只有他們倆才看得懂的文字。和以前不同的是,每次寫完信,他都不忘在信的結(jié)尾加上一句:“親愛的,請?jiān)徫覜]有寄出這封信,因?yàn)槲也恢滥愕男轮??!?/p>

時(shí)光消逝,慢慢地,費(fèi)曼從憂郁中解脫出來,并開始以更大的激情投入工作。

1965年,他因在量子電動力學(xué)方面做出的卓越貢獻(xiàn),獲得諾貝爾物理學(xué)獎。在接受采訪時(shí),費(fèi)曼說:“我要感謝我的妻子……在我心中,物理不是最重要的,愛才是!愛就像溪流、清涼、透亮……”

1960年再婚,1962年兒子出世,1968年收養(yǎng)女兒米歇爾·費(fèi)曼。

主要成就

個(gè)人著作

1.《費(fèi)曼物理學(xué)講義》根據(jù)費(fèi)曼在1961年9月至1963年5月在加利福尼亞工學(xué)院講課錄音整理編輯的《費(fèi)曼講物理》為該書的摘抄版。

2.《物理定律的本性》(The Character of Physical Law)

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

4.《你管別人怎么想》(What Do You Care What Other People Think?)

5.《費(fèi)曼統(tǒng)計(jì)力學(xué)講義》?ISBN?0-8053-2509-3

6.《這個(gè)不科學(xué)的年代》(The Meaning of It All: Thought of a Citizen Scientist!)

7.《基本粒子和物理學(xué)法則》:1986年Dirac回憶講義

8.《量子電動力學(xué)講義》:ISBN: 9787040369601

9.《基本過程理論》:ISBN 0-8053-2507-7

10.《量子力學(xué)和路徑積分》(with Albert Hibbs): ISBN 0-07-020650-3

11.《引力學(xué)講義》:1995年 ISBN 0-201-62734-5

12.《計(jì)算講義》:ISBN 0-201-48991-0

13.《費(fèi)曼最后的講座: 太陽的行星》:ISBN 0-09-973621-7

14.The Feynman Processor : Quantum Entanglement 和計(jì)算革命 ISBN 0-7382-0173-1

15.《費(fèi)曼物理學(xué)訣竅》(Feynman's Tips On Physics)》:中文/原文書的ISBN:978-986-417-998-5 / 0-8053-9063-4

傳記作品

《別鬧了,費(fèi)曼先生》(Surely You're Joking,MR.Feynman!)

《發(fā)現(xiàn)的樂趣》(The pleasure of finding things out : the best short works of Richard P.Feynman)

《費(fèi)曼傳》(James Gleick)

《費(fèi)曼的彩虹頻道》(Leonard Mlodinow)ISBN 0-446-69251-4

《費(fèi)曼手札:不休止的鼓聲 》?Michelle Feynman?( ISBN 0-7382-0636-9, 2005年4月)

論文

QED和創(chuàng)造它的人:戴森,費(fèi)曼,施溫格,朝永振一郎 (普林斯頓物理學(xué)系列) (Silvan S. Schweber)

量子電動力學(xué)被選論文 (費(fèi)米, Jordan,海森堡,戴森, Weisskopf, Lamb,迪拉克,歐本海默, Retherford,泡利, Bethe, Bloch, Klein,施溫格, Tomonaga,費(fèi)曼, Wigner等) (Julian Schwinger (編輯))

The Beat of a Different Drum: The Life and Science of?Richard Feynman?(by Jagdish Mehra)

《量子力學(xué)中的一個(gè)最小作用量原理》(即1948年在《現(xiàn)代物理學(xué)評論》月刊上發(fā)表的《量子力學(xué)的路徑積分方法》)

音頻作品

費(fèi)曼6堂相對論

費(fèi)曼物理學(xué)講義 完整錄音

量子力學(xué) 第一卷

高等量子力學(xué) 第二卷

《從晶體結(jié)構(gòu)到磁》第三卷

電磁性能 第四卷

費(fèi)曼物理學(xué)講義:能量和運(yùn)動 第五卷

費(fèi)曼物理學(xué)講義: 動力學(xué)和熱 第六卷

費(fèi)曼講義: Science and Vision 第七卷

費(fèi)曼講義:引力 相對論和電磁 第八卷

經(jīng)典物理學(xué)基本概念 第九卷

量子物理學(xué)基本概念 第十卷

BBC:The Fantastic Mr. Feynman

公眾講演

量子電動力學(xué)(QED)講座(新西蘭奧克蘭大學(xué))

微小的機(jī)器(Tiny Machines)——費(fèi)曼說納米(加州理工大學(xué))

學(xué)術(shù)思想

費(fèi)曼的學(xué)術(shù)思想伴隨他工作生活的每個(gè)思維觸角,觸及的深度和廣度極為遙遠(yuǎn),從“曼哈頓計(jì)劃”,妻子阿林的去世,加州理工學(xué)院的教學(xué)中得以呈現(xiàn)。

教學(xué)科研

費(fèi)曼主張?jiān)谖锢韺W(xué)習(xí)和研究中大膽探索和創(chuàng)新;物理教學(xué)中要理論聯(lián)系實(shí)際;物理教學(xué)目標(biāo)的多維度.熱愛學(xué)生,熱愛教學(xué);轉(zhuǎn)變教育教學(xué)觀念,追求教育教學(xué)的創(chuàng)新性;追求科學(xué)原創(chuàng),強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際;正確地探究自然的方法;依據(jù)這種方法所獲取的知識,增加了做新事情的能力。費(fèi)曼總結(jié)了學(xué)習(xí)物理學(xué)的五個(gè)理由:第一是學(xué)會測量和計(jì)算,及其在各方面的應(yīng)用(培養(yǎng)工程師);第二是培養(yǎng)科學(xué)家,不僅致力于工業(yè)的發(fā)展,而且貢獻(xiàn)于人類知識的進(jìn)步;第三是認(rèn)識自然的美妙,感受世界的穩(wěn)定和實(shí)在;第四是學(xué)習(xí)由未知到已知的、科學(xué)的求知方法;第五是通過嘗試和糾錯(cuò),學(xué)會有普遍意義的自由探索的創(chuàng)造精神。

費(fèi)曼曾說,教師講不懂別人,是自己沒有真懂;費(fèi)曼往往在審視學(xué)生提出的問題中萌生新思想,思考許多新問題。費(fèi)曼的教學(xué)充滿活力和激情。他說:“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(gè)很好的環(huán)境,但是我不能教學(xué)的話,那我永遠(yuǎn)不會接受,永遠(yuǎn)不會?!辟M(fèi)曼也相信,人們記住他首先是因?yàn)樗慕虒W(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(fèi)曼講物理》(即《費(fèi)曼物理講義》)。

他對這個(gè)領(lǐng)域的主要貢獻(xiàn)是全面發(fā)展了將量子理論應(yīng)用到當(dāng)代前沿研究領(lǐng)域所使用的獨(dú)特的方法,并且由此對這個(gè)領(lǐng)域的當(dāng)代圖景產(chǎn)生重大的影響。費(fèi)曼路徑積分、費(fèi)曼圖和費(fèi)曼規(guī)則都屬于現(xiàn)代理論物理學(xué)家所用的非?;镜墓ぞ咧校@些工具是將量子理論的規(guī)則應(yīng)用到各個(gè)具體領(lǐng)域如電子、質(zhì)子和光子的量子理論時(shí)所必需的,它們構(gòu)成了使量子規(guī)則與愛因斯坦的狹義相對論的要求相一致的處理方法的基本要素。盡管這些概念沒有一個(gè)是輕易就搞得懂的。費(fèi)曼量子力學(xué)路徑積分方法一種“歷史累加”的方法,意義重大。傳統(tǒng)的量子力學(xué)有兩種形式,一種是薛定諤的基于波的形式,另一種是海森堡的基于粒子的形式,而費(fèi)曼找到了量子力學(xué)的第三種形式——基于作用量的路徑積分形式。路徑積分的思想能夠?qū)κ虑榈男袨榻o出一種物理直覺,提供一個(gè)鮮明的智力圖像。這種形式不但能得出與另兩種形式相同的答案,而且它對經(jīng)典力學(xué)同樣有效,使人能夠看出經(jīng)典力學(xué)與量子力學(xué)之間清晰的連接,意味著在更高的層次上二者其實(shí)是統(tǒng)一的世界觀中的一部分。

美學(xué)藝術(shù)

理查德·費(fèi)曼作為一名物理學(xué)家在全世界享有盛名。晚年,理查德先生沉醉于繪畫的線條與結(jié)構(gòu),他覺得他對于藝術(shù)的熱愛是和物理是有密切聯(lián)系的——兩者都是在表達(dá)自然世界的美妙與復(fù)雜。他通過畫筆表達(dá)對于自然之美的情感。他認(rèn)為世界中所有的事物看起來都是那么的不同,但是它們卻驚人地有著相同的組織,遵守著通用的規(guī)律。物理是一種欣賞自然之美的數(shù)學(xué),認(rèn)識到原子之間復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方式,這是何等精彩壯觀的感覺。這是一種敬畏之情——對于科學(xué)的敬畏。他覺得通過繪畫,人們也同樣可以體會這種感受。并可以告訴別人:請?jiān)诖丝?,感受宇宙輝煌的美妙。

社會貢獻(xiàn)

科學(xué)貢獻(xiàn)

費(fèi)曼于40年代發(fā)展了用路徑積分表達(dá)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(jì)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。量子場論中的“費(fèi)曼振幅”、“費(fèi)曼傳播子”、“費(fèi)曼規(guī)則”等均以他的姓氏命名。

費(fèi)曼圖表是費(fèi)曼在四十年代末首先提出,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),至今還是物理學(xué)中對電磁相互作用的基本表述形式被廣泛應(yīng)用。它改變了把物理過程概念化和數(shù)學(xué)化的處理方式。費(fèi)曼總是以自己獨(dú)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(dú)立地提出用躍遷振幅的空間-時(shí)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(diǎn),運(yùn)用作用量的表達(dá)形式,對從一個(gè)空間-時(shí)間點(diǎn)到另一個(gè)空間-時(shí)間點(diǎn)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(fèi)曼根據(jù)電子深度非彈性散射實(shí)驗(yàn)和布約肯(J.D.Bjorken)的標(biāo)度無關(guān)性提出高能碰撞中的強(qiáng)子結(jié)構(gòu)模型。這種模型認(rèn)為強(qiáng)子是由許多點(diǎn)粒子構(gòu)成,這些點(diǎn)粒子就叫部分子(parton)。部分子模型在解釋高能實(shí)驗(yàn)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(qiáng)子以及高能強(qiáng)子散射等高能過程,并在說明這些過程中逐步豐富了強(qiáng)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(xiàn),費(fèi)曼還建立了解決液態(tài)氦超流體現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論。他和默里·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(fèi)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。

教育貢獻(xiàn)

費(fèi)曼有一種特殊能力,就是能把復(fù)雜的觀點(diǎn),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(xiàng)中他自豪的是1972年獲得的奧爾斯特教育獎?wù)隆?/p>

1962年出版的《費(fèi)曼物理學(xué)講義》被《科學(xué)美國人》這樣贊譽(yù):“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(fèi)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(jìn)普通公眾對物理學(xué)的理解,費(fèi)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(shí)發(fā)表了許多高深的專業(yè)論文和著作,這些成為研究者和學(xué)生的經(jīng)典文獻(xiàn)和教科書。

20世紀(jì)60年代,費(fèi)曼還在加州課程設(shè)計(jì)委員會上,為反對教科書的平庸,作出了努力。

人物軼事

費(fèi)曼講座:透視巴西教育

1949年-1952年,費(fèi)曼應(yīng)邀在巴西進(jìn)行了斷斷續(xù)續(xù)的十個(gè)月時(shí)間的教學(xué),年終他應(yīng)邀做一次講演,來評述巴西的教育。其實(shí)費(fèi)曼的巴西之行受到美國政府某個(gè)計(jì)劃的贊助,他到巴西里約大學(xué)教授學(xué)生們電磁學(xué)方面的高級課程。由此他發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)奇怪的現(xiàn)象:

一是學(xué)生們從不提問。二是面對同一個(gè)問題,有時(shí)學(xué)生馬上答得出,有時(shí)卻又一片茫然,完全不知所云。

費(fèi)曼發(fā)現(xiàn),巴西的學(xué)生上課時(shí)唯一要做的就是坐在那里,把教授講的每個(gè)字記下來,確保沒有寫錯(cuò)用以應(yīng)付考試。但除了背下來的東西外,他們什么也不會。

在學(xué)年終了的時(shí)候,費(fèi)曼應(yīng)邀到巴西科學(xué)院做了一次令巴西教育界深受震動的演講---談巴西的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。聽眾將不只是學(xué)生,很多教授、政府官員都跑來聽講,費(fèi)曼先要求他們答應(yīng)自己暢所欲言。他們說:“沒問題,這是個(gè)自由國家。”

他坦率地告訴巴西人,他看到的令人震驚的事實(shí):那么多小學(xué)生在書店里購買物理書,那么多巴西小孩在學(xué)物理,比美國小孩更早起步,可是整個(gè)巴西卻找不出幾個(gè)物理學(xué)家——為什么會這樣?那么多孩子如此用功,卻都是無用功!

費(fèi)曼舉起一本公認(rèn)寫得非常好的大一物理教科書,“在這本書里,從頭到尾都沒有提及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨便把書翻開,指到那一行,我都可以證明書里包含的不是科學(xué),而只是生吞活剝的背誦而已?!?/p>

最后費(fèi)曼說:實(shí)在看不出在這種一再重復(fù)下去的體制中,誰能受到任何教育。大家都努力考試,然后教下一代如何考試,大家什么都不懂?!安贿^,”我說:“我一定是搞錯(cuò)了。在我教的班里有兩個(gè)學(xué)生表現(xiàn)很好,另外有一位我認(rèn)識的物理學(xué)家也是在巴西受教育的。因此,看來雖然制度很爛,有些人還是有辦法成功的?!?/p>

在費(fèi)曼教授結(jié)束演講之后,巴西教育部長站起來痛心疾首地說:“費(fèi)曼先生剛剛說的全是些讓我們坐立難安的事情,但看起來他是真心熱愛科學(xué),而且他的批評也很具誠意。因此,我覺得我們應(yīng)該聽他的。來這里之前,我早已知道我們的教育體制有??;但我現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)我們患了癌!”——說完隨后坐下。

事后,讓費(fèi)曼愜意的是,費(fèi)曼用葡語講稿,卻發(fā)現(xiàn)所有人都在用英語發(fā)言。輪到費(fèi)曼時(shí)候,他說自己不了解巴西科學(xué)院的官方語言是英語,我只能用葡語演講。緊接著,后來的人都開始用葡語演講。費(fèi)曼得意地說:“我居然一舉改變了巴西科學(xué)院做演講的語言傳統(tǒng)?!?/p>

由于費(fèi)曼的巴西之行受到美國政府某個(gè)計(jì)劃的贊助,因此美國外交部要費(fèi)曼把巴西經(jīng)驗(yàn)寫篇報(bào)告,費(fèi)曼就把巴西演講內(nèi)容寫出來。后來費(fèi)曼透過一些渠道,知道外交部有些人的反應(yīng)是:“送費(fèi)曼這樣天真的人去巴西是多么的危險(xiǎn)。這個(gè)笨蛋只會給我們添麻煩,他根本不了解其中的問題。“

恰恰相反,外交部這位仁兄才真夠天真:就因?yàn)樗吹酱髮W(xué)里開了一大堆課、也有種種說明,就以為看到了真相!

社會評價(jià)

弗里曼·戴森:“半是天才,半是滑稽演員?!焙髞恚?dāng)戴森對費(fèi)曼非常了解之后,他把原來的評價(jià)修改為:“完全是天才,完全是滑稽演員

沃爾夫?qū)づ堇骸盀槭裁催@個(gè)聰明的年輕人談吐像個(gè)無業(yè)游民呢?”

費(fèi)曼學(xué)生:“正如他喜歡談?wù)摰脑游⒘R粯涌偸翘幱趧討B(tài)之中,像個(gè)舞蹈演員,昂首挺胸地走來走去,雙手畫出復(fù)雜而優(yōu)美的弧線?!?/p>

紐約時(shí)報(bào):"the impossible combination of theoretical physicist barker, all body motion and sound affect."

漢斯·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(xué)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(shù)一般。而后一種天才,就是費(fèi)曼。”;“模仿布魯克林口音和作派”來故意“掩蓋他那其實(shí)很脆弱的靈魂。”;“費(fèi)曼憂郁的時(shí)候也比任何其他人興高采烈的時(shí)候還要高興?!?

玻爾:“費(fèi)曼自信且正直,不畏懼權(quán)威,這是唯一一個(gè)不怕我,敢于指出我的錯(cuò)誤的人?!?/p>

奧本海默:“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(gè)性,他是一個(gè)優(yōu)秀的教師,對物理學(xué)的各個(gè)方面都有著熱烈的感情?!?/p>

萊頓(費(fèi)曼好友):”費(fèi)曼個(gè)性鮮明、特立獨(dú)行,思想如天馬行空,喜歡自辟蹊徑,且從不固執(zhí),求知欲極強(qiáng),主張做自己的思想領(lǐng)袖增強(qiáng)自我辨析能力?!?/p>

威廉·福勒:“你只要告訴他一些線索,他就能在思想和圖解上產(chǎn)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(fèi)曼的科學(xué)貢獻(xiàn)既不平凡而又意義深遠(yuǎn),它們與其他人的貢獻(xiàn)沒有相似之處,他用他的人格和觀點(diǎn)來影響科學(xué)世界;

后世紀(jì)念

1988年2月16日,費(fèi)曼去世后的第二天,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”?。

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