Ontdek het leven van een beroemde wetenschapper in deze korte blogpost.
Wat was het verhaal van Richard Feynman?
Richard Feynman was een Nobelprijswinnende Amerikaanse natuurkundige, vooral bekend om zijn bijdragen aan de kwantumfysica, kwantumelektrodynamica en deeltjesfysica, maar ook kwantumcomputing en nanotechnologie. Tijdens zijn leven was hij een van de bekendste wetenschappers ter wereld en een groot popularisator van de natuurkunde door zijn boeken en lezingen. Hij werd ook beschouwd als een excentriekeling en een vrije geest, en bracht een ondeugend gevoel voor humor in zijn werk, zoals blijkt uit zijn beroemde uitspraak “Ik denk dat ik gerust kan zeggen dat niemand quantummechanica begrijpt.”
Richard Phillips Feynman werd geboren op 11 mei 1918 in Queens, New York, uit Joodse ouders die oorspronkelijk uit Rusland en Polen kwamen. Als kind werd hij sterk beïnvloed door zijn vader Melville, die hem aanmoedigde vragen te stellen om het orthodoxe denken uit te dagen, en door zijn moeder Lucille, van wie hij een gevoel voor humor erfde dat hij zijn hele leven heeft behouden. Zijn zus Joan werd ook een professionele natuurkundige.
Van jongs af aan beschreef Feynman zichzelf als een “verklaard atheïst”. Hij hield ervan radio’s te repareren en toonde al op jonge leeftijd talent voor techniek. Op Far Rockaway High School in Queens, blonk hij uit in wiskunde en won de New York University wiskunde kampioenschap met een ruime marge in zijn laatste jaar.
Hij werd geweigerd aan Columbia University, zijn eerste keuze, als gevolg van de “Joodse quota”, en in plaats daarvan ingeschreven aan het Massachusetts Institute of Technology, waar hij een bachelor’s degree in 1939 en werd een Putnam Fellow. Hij behaalde een ongekende perfecte score op de toelatingsexamens voor de graduate school aan Princeton University (hoewel hij het nogal slecht deed in geschiedenis en Engels), waar hij wiskunde en natuurkunde studeerde met andere grootheden zoals Albert Einstein, Wolfgang Pauli en John von Neumann. In 1942 promoveerde hij in Princeton onder zijn adviseur John Wheeler op een proefschrift waarin hij een benadering van de kwantummechanica ontwikkelde volgens het principe van de “minste actie”, waarbij hij het golfgeoriënteerde elektromagnetische beeld dat James Clerk Maxwell had ontwikkeld, verving door een beeld dat volledig gebaseerd was op de interacties van deeltjes die in ruimte en tijd in kaart waren gebracht.
Tijdens zijn tijd in Princeton trouwde hij met zijn eerste vrouw, Arline Greenbaum, maar zij stierf een paar jaar later, in 1945, aan tuberculose. Een tweede huwelijk, in juni 1952, met Mary Louise Bell, was kort en onsuccesvol.
Tijdens zijn studie aan Princeton werd Feynman overgehaald door natuurkundige Robert Wilson om deel te nemen aan het Manhattan Project, het project van het Amerikaanse leger in Los Alamos om in oorlogstijd een atoombom te ontwikkelen. Hoewel hij niet tot de kern van het project behoorde, verdiepte hij zich in het werk en werd al snel groepsleider onder Hans Bethe. Hij was aanwezig bij de Trinity bomtest in 1945. Als onderdeel van het project was hij betrokken bij het opzetten van het systeem voor het gebruik van IBM-ponskaarten voor berekeningen en bij het berekenen van neutronenvergelijkingen voor kernreactoren. Later, op de Oak Ridge faciliteit van het Amerikaanse leger, ontwikkelde hij veiligheidsprocedures voor de opslag van atoommaterialen en voerde hij theoretisch werk uit aan de voorgestelde uranium hydride bom, die later onhaalbaar bleek. Hij kreeg ook een reputatie voor practical jokes, en voor drummen op de manier van Indianen in de woestijn.
Tijdens zijn tijd in Los Alamos, Niels Bohr kwam om hem te zien om te bespreken natuurkunde, en hij werd een goede vriend van laboratorium directeur Robert Oppenheimer, die tevergeefs geprobeerd om hem te lokken naar de Universiteit van Californië in Berkeley na de oorlog. Terugkijkend gelooft Feynman dat zijn beslissing om aan het Manhattan Project te werken op dat moment gerechtvaardigd was, maar hij had ernstige bedenkingen over het voortzetten van het project na de nederlaag van Nazi-Duitsland en leed aan depressies na de vernietiging van Hiroshima.
Na de oorlog sloeg Feynman een aanbod af van het Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, ondanks de aanwezigheid van prominente faculteitsleden als Albert Einstein, Kurt Gödel en John von Neumann. Hij volgde Hans Bethe naar Cornell University, waar hij theoretische natuurkunde doceerde van 1945 tot 1950. Feynman koos toen voor de positie van hoogleraar theoretische natuurkunde aan het California Institute of Technology (deels vanwege het klimaat, zoals hij toegaf), ondanks aanbiedingen van hoogleraarschappen van andere gerenommeerde universiteiten. Hij bleef daar tot het einde van zijn carrière.
In Californië trouwde hij voor de derde keer met een Engelse, Gweneth Howarth, die zijn enthousiasme voor het leven en zijn avontuurlijke geest deelde. In 1962 kregen ze een zoon, Carl, en in 1968 adopteerden ze een dochter, Michelle. Carl erfde zijn vaders liefde en neiging voor wiskunde en ging op hoog niveau werken in de computerwetenschap, met name in het gebruik van meerdere computers om complexe problemen op te lossen, later bekend als parallel computing.
Feynman kreeg de reputatie dat hij complexe elementen van de theoretische natuurkunde op een begrijpelijke manier kon uitleggen en werd soms “de grote uitlegger” genoemd. Hij was gekant tegen uit het hoofd leren of hersenloos memoriseren, hoewel hij ook streng kon zijn voor onvoorbereide studenten. Zijn boek Feynman Lectures On Physics uit 1964, met lezingen over wiskunde, elektromagnetisme, Newtoniaanse natuurkunde, kwantumfysica en zelfs de relatie tussen natuurkunde en andere wetenschappen, blijft een klassieker. Van andere lezingen en voordrachten zijn ook boeken gemaakt, waaronder “The Character of Physical Law”, “QED: The Strange Theory of Light and Matter”, “Statistical Mechanics” en “Lectures on Gravity”.
In december 1959 gaf Feynman een visionaire en baanbrekende toespraak getiteld “There’s Plenty of Room at the Bottom” tijdens een bijeenkomst van de American Physical Society aan het California Institute of Technology. Daarin opperde hij de mogelijkheid om structuren per atoom of molecuul op te bouwen, een idee dat toen fantastisch leek, maar sindsdien algemeen bekend is geworden als nanotechnologie. Hij loofde persoonlijk 1000 dollar prijzen uit voor twee van zijn nanotechnologie-uitdagingen, die werden gewonnen door William McLellan en Tom Newman.
Hij was ook een van de eerste wetenschappers die de mogelijkheid van kwantumcomputers bedacht en speelde een cruciale rol in de ontwikkeling van de eerste massaal parallelle computer, waarvoor hij innovatieve toepassingen vond in numerieke berekeningen, de constructie van neurale netwerken en fysische simulaties met behulp van cellulaire automaten.
Tijdens zijn jaren bij Caltech werkte hij onder andere aan de volgende onderwerpen quantumelektrodynamica (de theorie van de wisselwerking tussen licht en materie), die hij bij Cornell was begonnen te ontwikkelen en waarvoor hij in 1965 samen met Julian Schwinger en Sin-Itiro Tomonaga de Nobelprijs voor Natuurkunde kreeg; de fysica van de superfluïditeit van onderkoeld vloeibaar helium en het quantummechanische gedrag ervan; een model van zwak verval (zoals het verval van een neutron in een elektron, een proton en een anti-neutrino) in samenwerking met Murray Gell-Mann, een professor aan CalTech; zijn partonmodel voor de analyse van hoogenergetische hadronenbotsingen, dat hij parallel ontwikkelde aan de quarktheorie van Murray Gell-Mann (hoewel het quarkmodel breder geaccepteerd is).
In zijn werk aan kwantumelektrodynamica ontwikkelde hij een belangrijk hulpmiddel, Feynman-diagrammen, om de interacties tussen deeltjes in ruimtetijd te helpen conceptualiseren en berekenen, in het bijzonder de interacties tussen elektronen en hun antimaterie tegenhangers, positronen. Feynman-diagrammen, die eenvoudig te bekijken grafische analogieën zijn van de complexe wiskundige uitdrukkingen die nodig zijn om het gedrag van op elkaar inwerkende deeltjesstelsels te beschrijven, drongen door in veel gebieden van de theoretische natuurkunde in de tweede helft van de 20e eeuw. Zijn ambitieuze idee was om diagrammen te gebruiken om de hele fysica te modelleren in termen van deeltjesspins en fundamentele krachten, en om de sterke interacties te verklaren die de nucleonverstrooiing bepalen.
Hij werd in 1965 benoemd tot Foreign Fellow van de Royal Society en ontving daarna de Oersted Medal for Teaching, waar hij bijzonder trots op leek te zijn. Hij werd ook fellow van de American Physical Society, de American Association for the Advancement of Science en de National Academy of Science. Later in zijn leven, Feynman raakte geïnteresseerd in de theorieën van de kwantumzwaartekracht. Hoewel niet ontwikkeld voor dit doel, zijn Feynman diagrammen werd fundamenteel voor de ontwikkeling van snaartheorie en M-theorie. Hij was echter niet helemaal overtuigd van deze theorieën en bekritiseerde snaartheoretici voor “niets berekenen” en het niet verifiëren van hun ideeën.
Twee jaar voor zijn dood speelde Feynman een belangrijke rol in het onderzoek van de Rogers Commissie naar de ramp met het ruimteveer Challenger in 1986. Hij ontwikkelde twee zeldzame vormen van kanker, liposarcoom en Waldenström’s macroglobulinemia, en overleed op 15 februari 1988 in Los Angeles, kort na een laatste poging tot een operatie voor de eerste. Zijn laatste opgenomen woorden zijn: “Ik haat het om twee keer dood te gaan. Het is zo saai.”
Vind ons volgende artikel: Wie was Paul Dirac?