生平簡介
費曼于1918年5月11日出生于美國紐約。父親是梅爾維爾·亞瑟·費曼,母親是露西爾·菲利普斯。父母都是猶太人。小他9歲的妹妹瓊與他關系非常親密。瓊后來成為一名物理學家。費曼在長島南岸的法洛克威長大。
雖然麥爾維爾和露西爾都是猶太人,但他們在教育孩子時并沒有狹隘的宗教觀念。當兒子還在學步椅上時,麥爾維爾就為浴室買了一套藍白相間的瓷磚,用各種方法排列,教理查德認識形狀和簡單的算術原理。等孩子稍大一些,麥爾維爾就帶他去博物館,給他讀《大英百科全書》,然后用自己的話耐心講解。費曼后來開心地回憶道:“沒有任何壓力,只有可愛有趣的討論。”
梅爾維爾教小理查德思考。他讓小理查德想象自己遇見了一個火星人,火星人會問很多關于地球的問題,比如,為什么人晚上要睡覺?小理查德會怎么回答這個問題?這樣的訓練和教導非常有益。小理查德很快就開始自學《大英百科全書》,他對里面的科學和數學文章特別感興趣。他在閣樓里找到一本舊教科書,從中自學幾何學。理查德雖然在少年時期智力早熟,但覺得人文學科很枯燥,對歷史和文學沒有興趣,認為英文拼寫缺乏邏輯性,所以成年后他的拼寫也不好。
費曼從小受到父親的教育,這對他的教學生涯非常有益。最重要的是,麥爾維爾讓他對大自然之美充滿好奇和欣賞,并渴望與他人分享這種感覺。
學生生活
1935年,他進入麻省理工學院(MIT),先學習數學,然后學習物理。
1939年他獲得學士學位,論文發表在《物理評論》(Phys. Rev.)上,其中包含一個后來以他的名字命名的量子力學公式。
1939年9月,他成為普林斯頓大學惠勒(J.)的研究生,致力于研究量子力學的難題:發散之難。
1942年6月,獲得普林斯頓大學理論物理學博士學位。
職業
1942年,24歲的費曼加入美國原子彈研究項目組,參與研制原子彈的秘密計劃“曼哈頓計劃”。
1945年7月16日凌晨5點30分,美國制造的世界第一顆實驗性原子彈在新墨西哥州的沙漠中爆炸。同年8月9日,費曼在寫給母親的信中描述了他在爆炸現場的所見所聞:“原子彈被安裝在阿拉莫沙漠中心一座100英尺高的鋼塔上。天氣看起來不太好,每個人都戴上了眼鏡以防光輻射。然后,大家坐下來一邊吃飯一邊等待。”
“早上五點,大家對好手表,圍在收音機前。當收音機開始倒計時三分鐘時,人們紛紛散開,尋找合適的收聽位置,戴上防輻射眼鏡,有的甚至開始涂防曬霜。”
“我想要一種完全三維的體驗,所以我決定不戴眼鏡觀看爆炸。我繞到武器運載車的擋風玻璃后面——如果有紫外線輻射,它不會傷害我的眼睛。一個聲音說,‘15秒后開始。’
“恐怖的銀白色光芒刺得我眼花繚亂,目光所及之處,視野中都出現了紫色的斑點。我的大腦告訴我著名物理學家費曼,這是看到強光后的殘影著名物理學家費曼,并不是爆炸。回頭一看,只見一顆明亮的橙色火球從原子彈所在的地方升起……”
1943年,他加入了洛斯阿拉莫斯國家實驗室的曼哈頓計劃。理查德·費曼是曼哈頓計劃的天才團隊成員之一,負責研制原子彈。二戰期間,費曼被招募為普林斯頓大學(他)美國原子彈項目的工作人員,隨后在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯的新秘密實驗室(1943-1945年)工作。在洛斯阿拉莫斯國家實驗室,他成為曼哈頓計劃的理論團隊負責人。
1946 年,費曼位于第二排左起第四位,緊鄰奧本海默。
1945 年 6 月 16 日,費曼的第一任妻子阿琳·格林鮑姆去世。同年,費曼開始在康奈爾大學任教。
1945 年 7 月 16 日,他在新墨西哥州阿拉莫戈多親眼目睹了世界上第一顆原子彈爆炸。
1946年10月,父親梅爾維爾中風去世,費曼因此陷入憂郁。
1949年,費曼發表了《正電子理論》和《量子電動力學的時空方面》,給出了電子與光子相互作用的相應的費曼圖和費曼規則。
1951年,費曼轉入加州理工學院。在加州理工學院任教期間,費曼以幽默活潑的授課風格深受學生歡迎。加州理工學院收集了他的一系列講座,出版了《費曼物理學講義》,被稱為“老師的老師”。
1961年9月至1963年5月,他在加州理工學院教授基礎物理課程,在同事的幫助下,將錄音整理編輯成《費曼物理學講義》。
1965年,費曼因在量子電動力學方面的貢獻,與施溫格、朝永振一郎共同獲得諾貝爾物理學獎。
費曼強子結構模型于1968年提出。
1972年,他獲得了阿爾斯特教育獎章。
費曼晚年試圖做他前妻阿琳認為重要的事情。他開始繪畫,創作了許多偉大的素描和油畫。
1986年,參與挑戰者號航天飛機災難調查。
1986年,挑戰者號航天飛機墜毀后,費曼受命調查墜機原因。費曼做了著名的O形圈演示實驗,僅用一杯冰水和一個橡膠圈,就在國會向公眾揭露了挑戰者號墜毀的根本原因——橡膠在低溫下會失去彈性。
在生命的最后階段,費曼患上了幾種罕見的癌癥,腎臟也瀕臨衰竭。
1988年2月15日,費曼因腹膜癌在美國加州洛杉磯去世,享年69歲。
社會貢獻 科技貢獻
20世紀40年代,費曼發展了用路徑積分表達量子振幅的方法,并于1948年為量子電動力學提出了新的理論形式、計算方法和重正化方法,從而避免了量子電動力學中的發散困難。量子場論中的“費曼振幅”、“費曼傳播子”、“費曼規則”等均以他的名字命名。
費曼圖最早由費曼于20世紀40年代末提出,用于描述場之間的相互作用。它能夠簡潔地反映過程的本質,至今仍被廣泛用作物理學中電磁相互作用的基本表達形式,改變了人們概念化和數學化處理物理過程的方式。費曼一直以自己獨特的方式研究物理,他不局限于薛定諤波函數和海森堡矩陣兩種既有方法,獨立提出用躍遷振幅的時空描述來處理概率問題。他以概率振幅疊加的基本假設為出發點,用作用量的表達式將從一個時空點到另一個時空點的所有可能路徑的振幅相加,這種方法簡潔明了,成為量子力學的第三種表達形式。1968年,費曼基于電子深非彈性散射實驗和(JD)的尺度無關性,提出了高能碰撞中的強子結構模型。 該模型認為強子是由許多點粒子組成,這些點粒子被稱為部分子()。部分粒子模型在解釋高能實驗現象方面相當成功,它能更好地描述輕子對核子的深非彈性散射、電子對湮沒、強子和高能強子散射等高能過程,并在解釋這些過程中逐漸豐富了強子結構的物理圖景。
費曼除了在量子電動力學方面做出杰出貢獻外,還建立了解決液氦超流體現象的數學理論。他和蓋爾曼在β衰變等弱相互作用領域做出了開創性的工作。費曼通過提出高能質子碰撞過程的層子模型,在夸克理論的發展中發揮了重要作用。
教育貢獻
費曼有一種用簡單語言表達復雜思想的特殊能力,這使他成為一名非常成功的教育家。在他獲得的眾多獎項中,最讓他感到自豪的是 1972 年的奧萊斯特教育獎章。
1962年出版的《費曼物理學講義》曾被《科學美國人》雜志如此評價:“這本教科書雖然深奧難懂,但內容豐富,富有啟發性。出版25年后,它已成為講師、教授和優秀低年級學生的學習指南。”費曼本人在序言中寫道:“我講課的主要目的不是幫助你們應付考試,也不是幫助你們為工業或國防服務。我最希望的是讓你們欣賞這個奇妙的世界,欣賞物理學觀察它的方式。”
為了促進廣大民眾對物理學的認識,費曼撰寫了《物理定律的性質》、《量子電動力學:光和物質的一個奇怪理論》等著作,同時發表了許多先進的專業論文和書籍,成為科研人員和學生的經典文獻和教科書。
20 世紀 60 年代,費曼還擔任加州課程設計委員會委員,致力于對抗教科書的平庸。