«ریچارد فاینمن»، فیزیکدان برجسته قرن بیستم، یکی از بنیان‌گذاران نظریه الکترودینامیک کوانتومی شناخته می‌شود. او با اصلاح نظریههای پیشین و معرفی نمودارهای فاینمن، تعاملات ذرات زیراتمی را سادهسازی کرد و ابزارهای محاسباتی جدیدی را در فیزیک معرفی کرد. او به پاس دستاوردهایش در این زمینه، موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیک شد. در این مقاله از دیجیاتو قصد داریم زندگی شخصی و دستاوردهای این دانشمند بزرگ را مرور کنیم.
ریچارد فاینمن 11 مه 1918 در نیویورک، در خانواده‌ای یهودی به دنیا آمد. پدرش، «ملویل»، فروشنده یونیفرم نظامی و مادرش، «لوسیل»، خانه‌دار بود. بااینکه خانواده‌اش یهودی‌تبار بودند، آن‌قدر مذهبی به حساب نمی‌آمدند و ملویل، برخلاف لوسیل، خداناباور بود. به گفته فاینمن، دیدگاه مذهبی پدرش تأثیر زیادی بر او گذاشت و او نیز در زندگی‌اش به مذهبی نبودن خود اعتراف می‌کرد.
به غیر از گرایش مذهبی، فاینمن به لحاظ طرز تفکر نیز تحت‌تأثیر پدرش بود. او به تشویق پدر، همیشه کنجکاو و پرسشگر بود و به علوم مهندسی علاقه داشت. ریچارد فقط 10 سال داشت که آزمایشگاه خانگی کوچکی برای خودش ساخته بود و در آن آزمایش‌های فیزیکی انجام می‌داد و وسایل برقی مثل رادیو را تعمیر می‌کرد. او حتی خواهر کوچک‌ترش، «جوآن»، را نیز در نقش دستیار خود استخدام کرده بود!
هنگام تولد ریچارد، پدرش تصمیم گرفته بود که اگر فرزندش پسر باشد، دانشمند بشود! رؤیایی که بعدها به حقیقت پیوست. البته ملویل هیچ‌گاه ریچارد را مجبور به کاری نمی‌کرد؛ او با تشویق، مفاهیم علمی و فیزیک را از طریق تصویرسازی و مثال‌های ساده از طبیعت به او آموزش می‌داد و نقش مهمی در شکل‌گیری ذهن علمی ریچارد ایفا کرد.
فاینمن دبیرستان را در مدرسه فار راک‌اوی گذراند. آنجا علاوه‌بر او، 2 برنده نوبل دیگر، «برتون ریکتر» و «ساموئل بلومبرگ»، نیز تحصیل کردند. از همان دوران، استعداد شگفت‌انگیز فاینمن در ریاضیات نمایان بود.
او در 15 سالگی بهصورت خودآموز مثلثات، هندسه تحلیلی، دیفرانسیل، انتگرال و حد مجموع را فراگرفت و علاقه عمیق خود به این حوزه را نشان داد.
در سال آخر دبیرستان، فاینمن موفق شد جایزه قهرمانی ریاضیات نیویورک را از آن خود کند؛ رقابتی معتبر که برای شناسایی دانش‌آموزان بااستعداد در ریاضیات برگزار می‌شد. این دستاورد برتری علمی او را در همان نوجوانی اثبات و آینده درخشان او را نمایان کرد.
پس از دبیرستان، ریچارد فاینمن برای پذیرش در دانشگاه کلمبیا ثبت‌نام کرد اما این دانشگاه سهمیه محدودی برای پذیرش یهودیان داشت و درخواست او را رد کرد. پس از این ناکامی، فاینمن سراغ گزینه بعدی، دانشگاه MIT، رفت و سال 1935 موفق به پذیرش در این دانشگاه شد.
در دوران کارشناسی، فاینمن توانست توانایی‌های برجسته خود را در فیزیک نشان دهد. او 2 مقاله در نشریه Physical Review منتشر کرد. یکی از این مقالات با عنوان «پراکندگی پرتوهای کیهانی به وسیله ستارگان یک کهکشان» و دیگری که حاصل پژوهش پایان‌نامه‌اش بود، درباره «نیروهای بین مولکولی» بود. این پژوهش بعدها به «قضیه هلمن-فاینمن» شهرت یافت.
فاینمن سال 1939 با مدرک کارشناسی فیزیک از MIT فارغ‌التحصیل شد. همان سال، در مسابقه ریاضی ویلیام لاول پانتام شرکت کرد و با کسب بالاترین امتیاز، بورسیه تحصیلی را برد و عضو افتخاری انجمن پانتام شد.
برای ادامه تحصیل در مقطع کارشناسی ارشد، فاینمن در آزمون‌های ورودی دانشگاه پرینستون شرکت کرد و توانست در دروس فیزیک و ریاضیات نمره کامل بگیرد. باوجوداین، پذیرش او در پرینستون چالش‌هایی داشت؛ زیرا دپارتمان فیزیک این دانشگاه نگران یهودی بودن او بود. پس از نامه‌نگاری‌های فراوان، سرانجام اواخر همان سال، فاینمن موفق شد وارد این دانشگاه شود و مسیر علمی درخشانی را ادامه دهد.
سالهای تحصیل در پرینستون، فاینمن به‌عنوان دستیار «جان ویلر»، یکی از پیشگامان فیزیک هسته‌ای، فعالیت می‌کرد. در دهه 1940، آنها با همکاری یکدیگر نظریه‌ای ارائه دادند که برهم‌کنش ذرات باردار را بدون نیاز به میدان‌های الکترومغناطیسی (مانند آنچه در نظریه کلاسیک ماکسول آمده) توضیح می‌داد. این نظریه که بعدها به نام «نظریه جاذب ویلر-فاینمن» شناخته شد، ایده‌ای انقلابی در فیزیک نظری به شمار می‌رفت.
اولین ارائه فاینمن درباره این تحقیق در قالب سمینار برگزار شد که در آن دانشمندان برجسته‌ای مانند «آلبرت اینشتین»، «ولفگانگ پائولی» و «جان فون نویمان» حضور داشتند. اگرچه نظریه ویلر-فاینمن بهطور گسترده در فیزیک پذیرفته نشد، تأثیرات عمیقی بر توسعه مفاهیم جدید در الکترودینامیک و فیزیک کوانتومی گذاشت و به پیشرفت الکترودینامیک کوانتومی کمک کرد.
فاینمن درنهایت سال 1942 مدرک دکترایش را از پرینستون گرفت. او پایان‌نامه‌اش را با عنوان «اصل کمترین کنش در مکانیک کوانتومی» زیر نظر ویلر به پایان رساند. در این پژوهش، فاینمن مفهوم انتگرال مسیر را در چارچوب مکانیک کوانتومی بسط داد.
این پژوهش که ویلر مورد حمایت نیز بود، فاینمن را تشویق کرد دیدگاه‌های خلاقانه خود را در فیزیک کوانتومی توسعه دهد. روشهای به‌کاررفته در این پایان‌نامه بعدها به ابداع نمودارهای فاینمن منجر شد که ابزاری اساسی برای تجسم و محاسبه برهم‌کنش‌های زیراتمی محسوب میشوند.
یکی از شرایط پذیرش ریچارد فاینمن در دانشگاه پرینستون، مجرد ماندن او بود اما این شرط قانونی مانعی برای رابطه عاشقانه‌اش با نامزدش، «آرلین گرینبام»، نشد. فاینمن که عشق و وفاداری عمیقی به آرلین داشت، برخلاف فشارها، رابطه پنهانی خود را با او حفظ کرد و به او قول داد پس از دکترا با او ازدواج خواهد کرد.
حتی زمانی که آرلین به بیماری سل مبتلا شد و پزشکان امید چندانی به بهبود او نداشتند، فاینمن نه‌فقط پا پس نکشید، بلکه این عشق و تعهد او را به ازدواج مصمم‌تر کرد. سرانجام آنها سال ۱۹۴۲ با هم ازدواج کردند.
سال 1943، در بحبوحه جنگ جهانی دوم، پس از حمله غافلگیرانه نیروهای هوایی و دریایی امپراتوری ژاپن به پایگاه دریایی ایالات متحده، ایالات متحده بهطور رسمی وارد جنگ شد.
در این رویداد و با افزایش تهدیدات نظامی، دولت آمریکا تصمیم گرفت در رقابتی برای دستیابی به قدرتمندترین سلاح‌ها، پروژه محرمانه‌ای برای ساخت بمب اتمی آغاز کند. این پروژه که بعدها با نام «پروژه منهتن» شناخته شد، توجه بسیاری از فیزیک‌دانان و دانشمندان برجسته آن زمان را جلب کرد. در این زمان، از دانشمندان برجسته، ازجمله ریچارد فاینمن، خواسته شد در این پروژه شرکت کنند.
دانشمندان مطرحی ازجمله «نیلز بور»، «انریکو فرمی» و «جی. رابرت اوپنهایمر» در این پروژه شرکت کردند. اوپنهایمر فعالانه در هر 2 جنبه علمی و مهندسی پروژه همکاری می‌کرد و آزمایشگاهی سری در لوس‌آلاموس در نیومکزیکو برای طراحی و ساخت بمب اتمی برپا کرده بود. فاینمن در لوس‌آلاموس به این تیم تحقیقاتی پیوست و از اولین کسانی بود که به آزمایشگاه سری رسید.
در لوس‌آلاموس، فاینمن جوان‌ترین رهبر گروه در بخش نظری پروژه منهتن محسوب می‌شد و البته نقش محوری در پروژه نداشت. او همراه «هانس بیته»، رئیس این بخش، فرمولی برای محاسبه انرژی آزادشده از انفجار هسته‌ای تدوین کرد.
فاینمن همچنین مسئولیت محاسبات اولیه پروژه را برعهده گرفت و با ترکیب ماشین‌های محاسباتی جدید، IBM و نیروی انسانی، تلاش کرد حجم عظیم محاسبات عددی موردنیاز پروژه را پردازش کند.
او ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵ شاهد نخستین انفجار بمب اتمی در نزدیکی آلاموگوردو، نیومکزیکو بود. هرچند اولین واکنشش سرشار از هیجان بود، بعدها نگرانی و دلهره‌ای عمیق درباره قدرت ویرانگری که او و همکارانش به جهان عرضه کرده بودند، در وجودش شکل گرفت.
آرلین فاینمن سال ۱۹۴۵ از دنیا رفت و او در ساعت‌های پایانی کنارش بود. پس از این فقدان، ریچارد کامل خود را وقف تحقیق و کار کرد. او در آزمایش هسته‌ای ترینیتی نیز حضور داشت.
(ترینیتی نخستین آزمایش هسته‌ای جهان بود که 16 ژوئیه 1945 توسط آمریکا انجام شد. این آزمایش بخشی از پروژه منهتن با هدف توسعه بمب‌های اتمی بود.)
طولی نکشید که آمریکا به ژاپن حمله نظامی کرد. بمب‌های اتمی بر سر مردم هیروشیما و ناکازاکی فرود آمدند. فاینمن که خودش را مسئول کشته شدن هزاران انسان بی‌گناه می‌دانست، خودش را سرزنش می‌کرد. این اتفاقات همراه با فوت پدرش در 1946، او را به دام افسردگی کشاند.
پس از پایان جنگ جهانی دوم، ریچارد فاینمن به سفارش بیته به‌عنوان دانشیار در دانشگاه کرنل (۱۹۴۵-۱۹۵۰) مشغول به کار شد و به بررسی مسائل بنیادی الکترودینامیک کوانتومی پرداخت.
سالهای بعد که دانشمندان در دنیای پیچیده و اسرارآمیز ذرات زیراتمی کاوش می‌کردند، دیدگاه منحصربه‌فرد او درباره تعاملات ذرات به یکی از موضوعات داغ و پربحث در فیزیک تبدیل شد. سال ۱۹۵۰، فاینمن به‌عنوان استاد فیزیک نظری به مؤسسه فناوری کالیفرنیا (کلتک) پیوست و تا پایان عمر حرفه‌ای خود همان جا ماند.
5 دستاورد برجسته فاینمن در توسعه فیزیک مدرن نقش داشتند. نخستین و مهم‌ترین آنها اصلاح نواقص تئوری‌های پیشین در الکترودینامیک کوانتومی بود؛ نظریه‌ای که تعاملات میان تابش الکترومغناطیسی (فوتون‌ها) و ذرات زیراتمی باردار مانند الکترون‌ها و پوزیترون‌ها را توضیح می‌دهد. سال ۱۹۴۸، فاینمن توانست مکانیک و الکترودینامیک کوانتومی را بازسازی کرده و تناقضات بی‌معنی نظریههای قدیمی را حل کند.
دستاورد دوم او معرفی نمودارهای ساده‌ای به نام «نمودارهای فاینمن» بود که برای سادهسازی و نمایش تعاملات پیچیده ذرات زیراتمی در نظریه الکترودینامیک کوانتومی طراحی شد. این نمودارها محاسبات مربوط به مشاهده و پیشبینی تعاملات ذرات را بهطور قابل‌توجهی ساده کردند.
اوایل دهه ۱۹۵۰، فاینمن توضیحی کوانتومی برای نظریه فوق‌سیالیته فیزیکدان روسی، «لف د. لاندو»، ارائه داد. او توانست رفتار عجیب هلیوم مایع در دماهای نزدیک به صفر مطلق را دقیق‌تر توضیح دهد. توضیح فاینمن به درک بهتر پدیده‌های کوانتومی در مواد در دماهای بسیار پایین کمک کرد و تأثیر زیادی بر فیزیک ماده چگال و تحقیقات بعدی در این زمینه داشت.
سال ۱۹۵۸، او و فیزیکدان آمریکایی، «موری گِل-من»، نظریه‌ای ابداع کردند که پدیده‌های مرتبط با نیروی ضعیف را توضیح می‌داد. این ابداع که به توسعه مدل استاندارد فیزیک ذرات کمک کرد، نقش مهمی در توضیح نحوه تعاملات و تغییرات ذرات داشت. این نظریه منجر به توسعه نظریات جدیدی درمورد ساختار داخلی هادرون‌ها و کوارک‌ها شد.
ریچارد فاینمن سال ۱۹۶۵ به‌عنوان یکی از دریافت‌کنندگان جایزه نوبل فیزیک معرفی شد. او همراه «جولیان شوینگر» از ایالات متحده و «سین‌ایترو تومونوجا» از ژاپن، جایزه نوبل را بهخاطر کار در زمینه الکترودینامیک کوانتومی (QED) دریافت کرد. (2 دانشمند دیگر از رهیافت متفاوتی برای حل معادلات الکترودینامیک کوانتومی استفاده کرده بودند.)
علاوه‌براین، سال ۱۹۶۸، فاینمن با گروهی از محققان در شتاب‌دهنده خطی استنفورد روی پاشش شلیک الکترون‌های پرانرژی به پروتون‌ها کار می‌کرد. با این آزمایش‌ها، به این نتیجه رسید که پروتون‌ها از ذرات کوچک‌تری به نام «پارتون» تشکیل شده‌اند. پارتون‌ها در واقع ذراتی فرضی در هسته اتم‌ها بودند که بعدها «کوارک» نامیده شدند.
دستاوردهای علمی فاینمن فقط بخش کوچکی از جایگاه عظیم او میان فیزیک‌دان‌ها بود. شخصیت جسور او همیشه مورد تحسین قرار می‌گرفت. او محاسبه‌گری ماهر بود که با حل مسائل عددی پیچیده، تأثیر زیادی بر جامعه علمی می‌گذاشت.
۲۸ ژانویه ۱۹۸۶، شاتل فضایی چلنجر فقط ۷۳ ثانیه پس از پرتاب، مقابل دیدگان مردم آمریکا منفجر شد. این حادثه باعث مرگ تمام 7 خدمه شاتل شد و جامعه علمی و فضایی آمریکا را در شوک و اندوه فروبرد.
پس از این فاجعه، دولت ایالات متحده کمیسیونی ویژه به نام کمیسیون راجرز تشکیل داد تا علت حادثه را بررسی کند. ریچارد فاینمن که آن زمان یکی از دانشمندان برجسته و مورد احترام جامعه علمی شناخته می‌شد، برای عضویت در این کمیسیون انتخاب شد.
فاینمن اورینگ‌های (O-rings) چلنجر را بررسی کرد که برای عایق‌بندی در برابر گازهای داغ در اتصالات شاتل استفاده می‌شد. او با آزمایشی ساده و نمادین تکه‌ای از مواد سازنده این حلقه‌ها را در لیوان آب یخ فروبرد و نشان داد در دمای پایین، انعطاف‌پذیری این حلقه‌ها از بین می‌رود.
این آزمایش به همه نشان داد دمای سرد روز پرتاب، باعث سختی و شکنندگی حلقه‌ها شده و اجازه داده گازهای داغ از اتصالات شاتل نشت کنند که درنهایت منجر به انفجار چلنجر شد. کمیسیون تحقیقاتی نیز درنهایت همین دلیل را علت انفجار چلنجر اعلام کرد.
ریچارد فاینمن علاوه‌بر فعالیت‌های علمی برجسته‌اش، علاقه زیادی به هنر داشت و این جنبه از شخصیت او نقش مهمی در زندگی‌اش ایفا می‌کرد. او در جوانی مجذوب نقاشی شد و با تشویق اطرافیان آن را آموخت.
فاینمن ابتدا نقاشی را به‌عنوان سرگرمی آغاز کرد اما به‌مرور علاقه‌اش به آن جدی‌تر شد و حتی برخی آثارش را به نمایش گذاشت و توانست تعدادی را بفروشد. او معتقد بود هنر و علم راه‌هایی برای درک و بازتاب زیبایی جهان هستند. به باور او هنر می‌تواند قدرت مشاهده و خلاقیت را تقویت کند؛ ویژگی‌هایی که برای دانشمندان نیز حیاتی هستند.
علاقه فاینمن به هنر فقط محدود به نقاشی نبود. او به موسیقی نیز علاقه داشت و نواختن بانگو را با اشتیاق دنبال می‌کرد. او نوازنده‌ای آماتور بود و زمانی که در برزیل بود، در کارناوال‌های خیابانی شرکت می‌کرد و بانگو می‌نواخت.
ریچارد فاینمن در سالهای پایانی زندگی‌اش به نوع نادری از سرطان شکم به نام لیپوسارکوم دچار شد که به‌آرامی او را تحلیل می‌برد. او ابتدا سال ۱۹۷۸ تحت عمل جراحی قرار گرفت و پزشکان توموری به اندازه توپ فوتبال را از بدنش خارج کردند. وضعیت سلامتی‌اش تا مدتی تثبیت شد اما این بیماری در سالهای بعد شدیدتر بازگشت.
فاینمن مجبور شد چندین عمل جراحی سخت را پشت سر بگذارد و بارها تحت درمان‌های پزشکی طاقت‌فرسا قرار بگیرد. باوجود رنج جسمی شدید، روحیه سرسخت و کنجکاوی علمی او همچنان پابرجا بود؛ او حتی در دوره بیماری نیز به کارهای علمی‌اش ادامه می‌داد، به دانشگاه می‌رفت، به دانشجویانش کمک می‌کرد و مشغول گشت‌وگذار در دنیای علم بود.
درنهایت، فاینمن ۱۵ فوریه ۱۹۸۸ در ۶۹ سالگی در بیمارستان لوس‌آنجلس درگذشت. مقبره او در التاندا کالیفرنیا قرار دارد.
به گفته دوستان و همکارانش او در لحظات آخر زندگی‌اش با آرامش و بدون ترس از مرگ به آن نگاه می‌کرد. گفته شده حتی در روزهای آخر، زمانی که پزشکان اعلام کرده بودند امکان درمان وجود ندارد، فاینمن همچنان از زندگی شاد و پرمعنایش صحبت می‌کرد و معتقد بود جهان بسیار شگفت‌انگیز است.
فاینمن در زندگی حرفه‌ای خود جوایز و افتخارات متعددی به دست آورد، مهم‌ترین افتخارات او عبارت‌اند از:
علاوه‌براین، زندگی ریچارد فاینمن الهام‌بخش چندین نمایشنامه و فیلم سینمایی بوده؛ ازجمله فیلم Infinity (1996) که به زندگی شخصی او پرداخته است. همچنین سال 2005، تصویر او روی تمبر ایالات متحده قرار گرفت.
ریچارد فاینمن علاوه‌بر تحقیقات علمی، چندین کتاب مهم نوشت که بسیاری از آنها جزو محبوب‌ترین آثار در حوزه فیزیک به شمار می‌روند. فهرست زیر شامل تعدادی از شناخته‌شده‌ترین کتاب‌های اوست که برخی در زمان حیاتش منتشر شد و برخی پس از مرگ او به چاپ رسید:
Surely You’re Joking, Mr. Feynman!: این کتاب فاینمن زندگی‌نامه، داستان‌ها و خاطرات جذاب او را با طنز و صمیمیت بیان می‌کند.
What Do You Care What Other People Think?: ادامه‌ای بر کتاب خاطرات او که شامل تجربیاتش از بررسی فاجعه چلنجر می‌شود.
QED: The Strange Theory of Light and Matter: این کتاب نسخه ساده و قابلفهم از نظریه الکترودینامیک کوانتومی برای علاقه‌مندان عادی است.
The Feynman Lectures on Physics: این مجموعه سخنرانی‌های فاینمن که سال 1964، یکی از معتبرترین منابع آموزشی فیزیک پایه است.
Theory of Fundamental Processes: این کتاب به مسائل بنیادی فیزیک کوانتومی و تئوری‌های فاینمن در این زمینه می‌پردازد.
The Feynman Lectures on Computation: این کتاب پس از مرگ فاینمن منتشر شد و شامل دیدگاه‌های نوآورانه او درباره محاسبات و علوم رایانه است.
Six Not-So-Easy Pieces: Einstein’s Relativity, Symmetry, and Space-Time: این کتاب به مفاهیم پیشرفته‌ای از فیزیک مانند نسبیت و فضا-زمان می‌پردازد.
ریچارد فاینمن فیزیکدان و یکی از چهره‌های برجسته پروژه منهتن بود و بعدها نیز با پژوهش‌های تأثیرگذارش به توسعه فیزیک مدرن کمک کرد. او همچنین در بررسی فاجعه چلنجر نقشی کلیدی داشت و توانست علت دقیق این فاجعه را آشکار کند.
فاینمن به‌دلیل رویکرد ساده‌انگارانه و خلاقانه‌اش به علم، مهارت‌های تدریسی فوق‌العاده و سبک بی‌پرده‌اش در ارتباطات علمی مورد احترام و محبوب بود.
سال ۱۹۶۵، فاینمن جایزه نوبل فیزیک را بهخاطر دستاوردهایش در زمینه الکترودینامیک کوانتومی دریافت کرد. او با اصلاح نظریههای قبلی و توسعه روشهای جدید مانند نمودارهای فاینمن، تعاملات ذرات زیراتمی را بهطور قابلفهمتری توضیح داد.
نمودارهای فاینمن برای سادهسازی و نمایش تعاملات پیچیده ذرات زیراتمی در فیزیک استفاده میشوند. این نمودارها محاسبات مربوط به تعاملات ذرات را بهصورت تصویری و قابلفهم نشان میدهند و پیشبینی نتایج را آسانتر میکنند.
فاینمن در پروژه منهتن که پروژه ساخت بمب اتمی در دوران جنگ جهانی دوم بود، به‌عنوان فیزیکدان جوان در زمینه محاسبات فعالیت کرد. او مسئول حل مسائل پیچیده ریاضی و محاسبات مربوط به واکنش‌های هسته‌ای و طراحی دستگاه‌های آزمایش بود. فاینمن همچنین در کارگروهی که روی طراحی دستگاه‌های انفجاری و فرایندهای فیزیکی بمب اتمی کار می‌کرد، مشارکت داشت.
