Tutustu kuuluisan tiedemiehen elämään tässä lyhyessä blogikirjoituksessa.
Millainen oli Richard Feynmanin tarina?
Richard Feynman oli Nobel-palkittu yhdysvaltalainen fyysikko, joka tunnetaan erityisesti panoksestaan kvanttifysiikkaan, kvanttielektrodynamiikkaan ja hiukkasfysiikkaan sekä kvanttilaskentaan ja nanoteknologiaan. Elinaikanaan hän oli yksi maailman tunnetuimmista tiedemiehistä ja fysiikan suuri popularisoija kirjojensa ja luentojensa avulla. Häntä pidettiin myös eräänlaisena eksentrikkona ja vapaamielisenä, ja hän toi työhönsä ilkeän huumorintajun, jota kuvaa hänen kuuluisa sitaattinsa ”I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics.”
Richard Phillips Feynman syntyi 11. toukokuuta 1918 Queensissa, New Yorkissa, alun perin Venäjältä ja Puolasta kotoisin oleville juutalaisille vanhemmille. Lapsena häneen vaikuttivat vahvasti hänen isänsä Melville, joka rohkaisi häntä esittämään kysymyksiä kyseenalaistaakseen ortodoksisen ajattelun, ja hänen äitinsä Lucille, jolta hän peri huumorintajun, jonka hän säilytti koko elämänsä ajan. Myös hänen siskostaan Joanista tuli ammatiltaan fyysikko.
Feynman kuvaili itseään jo varhain ”vannoutuneeksi ateistiksi”. Hän rakasti radioiden korjaamista ja osoitti jo varhain lahjakkuutta insinööritieteisiin. Far Rockaway High Schoolissa Queensissa hän kunnostautui matematiikassa ja voitti New Yorkin yliopiston matematiikan mestaruuden ylivoimaisesti viimeisenä vuotenaan.
Häneltä evättiin pääsy Columbian yliopistoon, joka oli hänen ensimmäinen valintansa, ”juutalaiskiintiön” vuoksi, ja sen sijaan hän kirjoittautui Massachusettsin teknilliseen korkeakouluun, jossa hän suoritti kandidaatin tutkinnon vuonna 1939 ja josta hänestä tehtiin Putnam Fellow. Hän saavutti ennennäkemättömän täydet pisteet Princetonin yliopiston jatko-opintojen pääsykokeissa (vaikka hän menestyi melko huonosti historiassa ja englannissa), jossa hän opiskeli matematiikkaa ja fysiikkaa muiden kuuluisuuksien, kuten Albert Einsteinin, Wolfgang Paulin ja John von Neumannin, kanssa. Hän väitteli tohtoriksi Princetonin yliopistossa vuonna 1942 ohjaajansa John Wheelerin johdolla väitöskirjasta, jossa hän kehitti ”pienimmän vaikutuksen” periaatteen mukaisen lähestymistavan kvanttimekaniikkaan ja korvasi James Clerk Maxwellin kehittämän aaltopainotteisen sähkömagneettisen kuvan täysin avaruuteen ja aikaan kartoitettujen hiukkasten vuorovaikutukseen perustuvalla kuvalla.
Princetonissa ollessaan hän meni naimisiin ensimmäisen vaimonsa Arline Greenbaumin kanssa, mutta tämä kuoli tuberkuloosiin muutamaa vuotta myöhemmin, vuonna 1945. Toinen avioliitto Mary Louise Bellin kanssa kesäkuussa 1952 oli lyhyt ja epäonnistunut.
Fyysikko Robert Wilson taivutteli Feynmanin Princetonissa ollessaan osallistumaan Manhattan-projektiin, Yhdysvaltain armeijan sodanaikaiseen hankkeeseen Los Alamosissa atomipommin kehittämiseksi. Vaikka hän ei ollutkaan projektin ytimessä, hän uppoutui työhön ja nousi pian ryhmänjohtajaksi Hans Bethen alaisuudessa. Hän oli läsnä Trinity-pommikokeessa vuonna 1945. Osana hanketta hän oli mukana perustamassa järjestelmää, jossa IBM:n reikäkortteja käytettiin laskelmissa, ja laskemassa neutroniyhtälöitä ydinreaktoreille. Myöhemmin Yhdysvaltain armeijan Oak Ridgen laitoksessa hän kehitti turvallisuusmenettelyjä atomimateriaalien varastointia varten ja teki teoreettista työtä ehdotetun uraanihydridipommin parissa, joka osoittautui myöhemmin mahdottomaksi toteuttaa. Hän sai myös maineen käytännön vitseistä ja rummutuksesta intiaanien tapaan aavikolla.
Los Alamosissa ollessaan Niels Bohr kävi hänen luonaan keskustelemassa fysiikasta, ja hänestä tuli laboratorion johtajan Robert Oppenheimerin läheinen ystävä, joka yritti tuloksetta houkutella hänet sodan jälkeen Kalifornian yliopistoon Berkeleyhin. Jälkikäteen Feynman uskoo, että hänen päätöksensä työskennellä Manhattan-projektissa oli tuolloin perusteltu, mutta hän suhtautui vakavasti hankkeen jatkamiseen natsi-Saksan kukistumisen jälkeen ja kärsi masennuksesta Hiroshiman tuhon jälkeen.
Sodan jälkeen Feynman kieltäytyi tarjouksesta Institute for Advanced Study -yliopistosta Princetonin yliopistosta New Jerseyssä, vaikka siellä oli nimekkäitä opettajia, kuten Albert Einstein, Kurt Gödel ja John von Neumann. Hän seurasi Hans Betheä Cornellin yliopistoon, jossa hän opetti teoreettista fysiikkaa vuosina 1945-1950. Sen jälkeen Feynman valitsi teoreettisen fysiikan professorin paikan California Institute of Technologysta (osittain ilmaston vuoksi, kuten hän myönsi), vaikka hän sai professuuritarjouksia muista maineikkaista yliopistoista. Siellä hän pysyi uransa loppuun asti.
Kaliforniassa hän meni kolmannen kerran naimisiin englantilaisen Gweneth Howarthin kanssa, joka jakoi hänen innostuksensa elämään ja seikkailunhalunsa. Vuonna 1962 he saivat pojan, Carlin, ja adoptoivat tyttären, Michellen, vuonna 1968. Carl peri isänsä rakkauden ja taipumuksen matematiikkaan, ja hän työskenteli myöhemmin korkealla tasolla tietojenkäsittelytieteen parissa, erityisesti useiden tietokoneiden käytön parissa monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseksi, joka myöhemmin tunnettiin nimellä rinnakkaislaskenta.
Feynman sai maineen siitä, että hän pystyi selittämään teoreettisen fysiikan monimutkaiset osat helposti ymmärrettävällä tavalla, ja häntä kutsuttiin joskus ”suureksi selittäjäksi”. Hän vastusti ulkoa opettelua tai aivotonta ulkoa opettelua, vaikka hän saattoi olla myös tiukka valmistautumattomille opiskelijoille. Hänen vuonna 1964 ilmestynyt kirjansa Feynman Lectures On Physics, joka sisältää luentoja matematiikasta, sähkömagnetismista, newtonilaisesta fysiikasta, kvanttifysiikasta ja jopa fysiikan ja muiden tieteiden välisestä suhteesta, on edelleen klassikko. Myös muista sekalaisista luennoista ja puheista on tehty kirjoja, kuten ”The Character of Physical Law”, ”QED: The Strange Theory of Light and Matter”, ”Statistical Mechanics” ja ”Lectures on Gravity”.
Joulukuussa 1959 Feynman piti Amerikan fysiikan seuran kokouksessa Kalifornian teknologiainstituutissa visionäärisen ja uraauurtavan puheen otsikolla ”There’s Plenty of Room at the Bottom” (Paljon tilaa pohjalla). Siinä hän ehdotti mahdollisuutta rakentaa rakenteita atomi tai molekyyli kerrallaan, ajatus, joka tuntui tuolloin fantastiselta, mutta joka on sittemmin tullut laajalti tunnetuksi nanoteknologiana. Hän tarjosi henkilökohtaisesti 1000 dollarin palkinnot kahdesta nanoteknologiahaasteestaan, jotka William McLellan ja Tom Newman voittivat.
Hän oli myös yksi ensimmäisistä tiedemiehistä, jotka hahmottivat kvanttitietokoneiden mahdollisuuden, ja hänellä oli ratkaiseva rooli ensimmäisen massiivisen rinnakkaistietokoneen kehityksessä, ja hän löysi sille innovatiivisia käyttötarkoituksia numeerisissa laskutoimituksissa, hermoverkkojen rakentamisessa ja fysikaalisissa simuloinneissa, joissa käytettiin soluautomaattia.
Caltechissa viettämiensä vuosien aikana hän työskenteli muun muassa seuraavien aiheiden parissa: kvanttisähködynamiikka (valon ja aineen vuorovaikutuksen teoria), jota hän oli alkanut kehittää Cornellissa ja josta hänelle myönnettiin fysiikan Nobel-palkinto vuonna 1965 yhdessä Julian Schwingerin ja Sin-Itiro Tomonagan kanssa; alijäähdytetyn nestemäisen heliumin supranesteisyyden fysiikka ja sen kvanttimekaaninen käyttäytyminen; heikon hajoamisen malli (kuten neutronin hajoaminen elektroniksi, protoniksi ja antineutriinoksi) yhteistyössä CalTechin professorin Murray Gell-Mannin kanssa; partonimalli korkean energian hadronitörmäysten analysoimiseksi, jonka hän kehitti rinnakkain Murray Gell-Mannin kvarkkiteorian kanssa (vaikka kvarkkimalli onkin laajemmin hyväksytty).
Kvanttielektrodynamiikkaa käsittelevässä työssään hän kehitti tärkeän työkalun, Feynmanin diagrammit, joiden avulla voidaan käsitteellistää ja laskea hiukkasten välisiä vuorovaikutuksia aika-avaruudessa, erityisesti elektronien ja niiden antimateria-vastineiden, positronien, välisiä vuorovaikutuksia. Feynmanin kaaviot, jotka ovat helppolukuisia graafisia analogeja monimutkaisille matemaattisille lausekkeille, joita tarvitaan vuorovaikutuksessa olevien hiukkasjärjestelmien käyttäytymisen kuvaamiseen, ovat läpäisseet monia teoreettisen fysiikan aloja 1900-luvun jälkipuoliskolla. Hänen kunnianhimoinen ajatuksensa oli käyttää kaavioita koko fysiikan mallintamiseen hiukkasten spinien ja perusvoimien avulla ja selittää nukleonien sirontaa ohjaavat vahvat vuorovaikutukset.
Hänestä tehtiin Royal Societyn ulkomainen jäsen vuonna 1965, ja myöhemmin hänelle myönnettiin Oerstedin opetusmitali, josta hän tuntui olevan erityisen ylpeä. Hänestä tuli myös American Physical Societyn, American Association for the Advancement of Science -järjestön ja National Academy of Sciencen jäsen. Myöhemmin elämässään Feynman kiinnostui kvanttigravitaatioteorioista. Vaikka hänen Feynmanin diagrammejaan ei kehitetty tätä tarkoitusta varten, niistä tuli perustavanlaatuisia säieteorian ja M-teorian kehitykselle. Hän ei kuitenkaan ollut täysin vakuuttunut näistä teorioista ja kritisoi säieteoreetikkoja siitä, että he ”eivät laskeneet mitään” eivätkä todenneet ajatuksiaan.
Kaksi vuotta ennen kuolemaansa Feynmanilla oli tärkeä rooli Rogersin komission tutkimuksessa, joka koski Challenger-avaruussukkulan onnettomuutta vuonna 1986. Hän sairastui kahteen harvinaiseen syöpään, liposarkoomaan ja Waldenströmin makroglobulinemiaan, ja kuoli 15. helmikuuta 1988 Los Angelesissa pian sen jälkeen, kun ensin mainittua oli yritetty viimeistä kertaa leikata. Hänen viimeisiksi sanoikseen on merkitty: ”En haluaisi kuolla kahdesti. Se on niin tylsää.”
Löydä seuraava artikkelimme: Kuka oli Paul Dirac?