Richard Feynman - nhà khoa học vĩ đại và nhà giáo dục lỗi lạc

Richard Phillips Feynman (1918-1988) là một nhà vật lý người Mỹ gốc Do Thái đã nhận giải thưởng Nobel về vật lý trong năm 1965.

Richard Feynman sẽ luôn luôn được biết đến là một thiên tài, người đã hình dung lại lực điện từ là một hiện tượng lượng tử và là người đã thay thế những phương trình phức tạp bằng những biểu đồ đơn giản. Nhưng ông sẽ còn được nhớ tới là một “nhân vật hiếu kỳ”, đó là cách ông tự mô tả bản thân mình trong phần phụ dẫn của quyển hồi kí best selling của ông, "Chắc chắn Ngài đang đùa, Mr Feynmann", xuất bản năm 1985, và "Cái bạn quan tâm có là cái người khác nghĩ hay không?", xuất bản chỉ vài tháng trước khi ông qua đời, năm 1988. Feynmann không chỉ là người hành quân theo nhịp đánh của một tay trống khác, như những người theo chủ nghĩa cá nhân thường phải làm. Bản thân ông chính là một tay trống khác.

Feynmann thời trẻ

Tuổi trẻ

Richard Phillips Feynman sinh ra tại Brooklyn (New York) năm 1918 trong một gia đình Do Thái.Nói rằng Feynmann sinh ra và lớn lên ở thành phố New York là đúng, nhưng không chính xác. Ông lớn lên trong một ngôi làng bình dân xóm Far Rockaway ở ngoại vi thành phố, trên bờ biển phía nam của đảo Long Island. Cha của ông, Melville Feynman, có lẽ sẽ học khoa học nếu như ông có đủ sức vào trường đại học. Thay vào đó, ông đã nuôi sống gia đình từ nhiều công việc làm ăn mạo hiểm chưa bao giờ mang lại thành công mĩ mãn như ông hi vọng. Melville đọc cho Richard nghe quyển Encyclopaedia Brittanica, giải thích mọi thứ khi cha con đi cùng với nhau.

Sự xuất chúng của Feynmann thể hiện rõ ngay ở tuổi còn nhỏ. Lúc còn là học sinh phổ thông, ông đã tự học giải tích và kiếm tiềm bằng cách đi sửa radio cho hàng xóm láng giềng. Trong quãng đời thanh niên, ông luôn bỏ xa những học sinh xuất sắc khác trong các lớp học vật lý của mình. Đầu óc nhanh nhẹn của ông đã cho phép ông có nhiều thời gian ‘nghiên cứu’ cái có lẽ là sở thích lớn nhất của ông: bạn gái, đặc biệt là diễn viên và nghệ sĩ Arline Greenbaum, người ông gặp lúc cả hai mới có 13 tuổi.

Mùa thu năm 1935, Feynman được nhận vào làm sinh viên chuyên ngành vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Trong những năm tháng sinh viên của mình, ông được nhận vào một khóa học vật lý lý thuyết tiên tiến thường chỉ dành cho sinh viên năm cuối và sinh viên tốt nghiệp, và ông nhanh chóng nổi trội hẳn lên.

Richard Feynman tốt nghiệp Học viện kỹ thuật Massachusetts (MIT) vào năm 1939, bảo vệ bằng tiến sỹ tại Đại học Princeton dưới sự hướng dẫn của John Wheeler vào năm 1942.Trong luận văn năm cuối của mình, ông đã phát triển một kĩ thuật cơ lượng tử khéo léo mà ông đã cho đăng trên tạp chí Physical Review và kỹ thuật đó trở thành một công cụ toán học chuẩn cho các nhà hóa lý. Sau đó, ông vào trường đại học Princeton, tốt nghiệp và thực hiện luận án tiến sĩ nổi tiếng.

Thói quen liên tục tìm tòi khám phá của Feynman về thế giới chính là gốc rễ của con người ông. Nó không chỉ là cái máy làm nên các thành công khoa học mà còn dắt ông đến rất nhiều khám phá kỳ thú ví như giải mã những chữ tượng hình của người Maya.

Trong khi đó, sức khỏe của Arline (người vợ đầu tiên) ngày càng yếu. Bất chấp một chẩn đoán bệnh lao hệ bạch huyết – một cái chết chậm – hai người vẫn quyết định kết hôn. Họ cưới nhau vào tháng 6 năm 1942 và dắt nhau đi về hướng tây đến New Mexico sau khi Feynmann hoàn thành luận án của ông. Ở đây, ông bị lôi kéo vào dự án Manhattan. Ông nổi tiếng về tính cách cởi mở và hài hước – tại Phòng thí nghiệm Los Alamos, ông rất thích phá các hệ thống bảo mật – và để trở thành một nhà vật lý khác thường: ông trở thành người đóng góp chủ yếu cho lý thuyết bom nguyên tử.

Feymann_2

Vợ ông, Arline sống trong một viện điều dưỡng ở Albuquerque, còn chồng bà làm việc tại Los Alamos và đến thăm bà vào cuối tuần. Bà qua đời vào mùa xuân năm 1945.

Tại Los Alamos, Feynmann được chú ý vì những phân tích sâu sắc của ông, tính thiện chí sẵn sàng tranh luận với bất kỳ ai – trong đó có Hans Bethe, người sáng lập nhóm vật lý lý thuyết – và sự mạo hiểm của ông, tự bổ nhiệm mình là người giám hộ an toàn. Ông sử dụng những kỹ năng bẻ khóa an toàn của mình để qua mặt sự bảo vệ kết quả bí mật của những người khác, để lại giấy ghi chú cho họ biết ông đã làm như thế bằng cách nào.

Sau chiến tranh, ông hợp tác với Bethe làm việc tại khoa lý thuyết tại trường đại học Cornell ở Ithaca, New York. Vài năm sau, ông đã chán ngấy thời tiết đầy bão tuyết ở đó. Mặc dù ông hối tiếc là đã bỏ Bethe, nhưng ông chấp nhận một vị trí tại Viện Công nghệ California (Caltech) ở Pasadena, năm 1951. Ông không chỉ là một nhà khoa học thiên tài mà còn là một nhà sư phạm tuyệt đỉnh, ông giảng giải các vấn đề vật lý phức tạp cho hầu hết mọi người đều có thể hiểu được.

Trong số những sức hút của Caltech là sự gần gũi của nó với Sunset Strip. Trong Chắc chắn Ngài đang đùa, ông đã viết về “những câu lạc bộ đêm, các quán bar và các hoạt động”. Caltech cho phép ông bắt đầu một kì nghỉ một năm tới Rio de Janeiro, một thành phố ông muốn trở lại kể từ chuyến đến thăm sáu tuần hồi năm 1949. Ông thuyết giảng vào buổi sáng, còn buổi chiều và tối thì gặp gỡ những người phụ nữ thân thiện trên những bãi biển và quán bar nổi tiếng của thành phố Rio. Phát hiện ra những dấu hiệu sớm của chứng nghiện rượu, ông đã sớm nghỉ uống, nhưng ông vẫn lui tới các quán bar. Một ngày nọ, ông đưa một người phụ nữ trẻ đến khu vực Ai Cập học của một viện bảo tàng và chia sẻ một số thực tế thú vị ông học được từ Mary Louise Bell, một người bạn gái cũ ở Ithaca đã chuyển đến gần Pasadena. Trong phút bốc đồng, ông đã cầu hôn cô ấy bằng thư tay. Họ lấy nhau vào tháng 6 năm sau (1952) và ly dị năm 1956.

Sự nghiệp thăng tiến sau Thế chiến thứ II

Vào những năm sau Thế chiến thứ hai, Feynman tìm ra một phương pháp mới rất hiệu quả trong việc nhận thức cơ học lượng tử. Và chính điều đó mang giải Nobel năm 1965 đến với ông. Ông thách thức giả thuyết cổ điển cơ bản là mỗi hạt có một lịch sử đặc biệt. Thay vào đó, ông cho rằng các hạt di chuyển từ nơi này đến nơi khác theo tất cả các lộ trình khả dĩ trong không-thời gian. Mỗi lộ trình Feynman liên hệ với hai con số, con số thứ nhất là kích thước, biên độ của sóng, và con số thứ hai là pha sóng, cho biết đó là đỉnh hoặc hõm sóng (bụng sóng). Xác suất của một hạt đi từ A đến B cho bởi tổng các sóng liên quan đến lộ trình khả dĩ đi qua A và B. Tuy vậy trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thấy dường như các vật thể đi theo một lộ trình duy nhất từ điểm đầu đến điểm cuối. Điều này phù hợp với ý tưởng đa lịch sử (hoặc tổng theo các lịch sử), vì đối với các vật thể lớn thì quy tắc của ông về gán các con số cho mỗi lộ trình đảm bảo tất cả các lộ trình (trừ một lộ trình duy nhất) phải triệt tiêu lẫn nhau khi đóng góp của chúng được kết hợp lại. Chỉ có một trong số vô hạn các lộ trình có ý nghĩa đối với chuyển động của các vật thể vĩ mô là được xem xét và đó chính là lộ trình có được từ các định luật chuyển động cổ điển của Isaac Newton.

Ông còn áp dụng thuyết lượng tử để giải thích tính siêu chảy của helium lỏng và đây là cơ sở cho việc xây dựng lý thuyết siêu dẫn sau này.

Ông còn đưa ra biểu đồ Feynman, rất hữu ích trong việc tính toán tương tác của các hạt trong không-thời gian và là cơ sở của thuyết dây và thuyết M. Năm 1959, Feynman có bài phát biểu nổi tiếng There is a plenty room at the bottom mở ra hướng về công nghệ nanô và được coi là khai sinh ra ngành khoa học và công nghệ nanô.

Cuộc hôn nhân thứ ba

Cuộc hôn nhân lần thứ ba của Feynmann, với Gweneth Howarth, kéo dài suốt phần còn lại của đời ông. Ông để ý một cô gái vận bộ áo nịt bikini trên một bãi biển tại Hồ Geneva và lập tức bị hút hồn. Họ kết hôn năm 1960 và có hai người con, và là một gia đình bình thường mà một nhân vật khôi hài như Richard Feynmann có thể làm chủ.

Trong những năm 1960, ở đỉnh cao sự nghiệp của mình là giáo sư vật lý tại Viện Công nghệ California (Caltech), ông đảm nhận nhiệm vụ giảng dạy các khóa vật lý đại cương. Các bài giảng của ông nhanh chóng trở nên nổi tiếng vì tính rõ ràng và trình bày sống động của chúng. Chúng được in thành sách và phát hành trên khắp thế giới, và chúng trở thành cơ sở của một bộ sách ba tập cổ điển năm 1963 gọi là Các bài giảng của Feynmann về vật lý Ngày nay, các nhà khoa học gần nghỉ hưu thường nhớ đến những tập sách đó từ những ngày xuân trẻ của họ, nhớ hình ảnh tác giả đang chơi trống gõ cũng như nội dung hấp dẫn của chúng.

Nếu Melville (cha ông) được ghi công cho tính sáng tỏ của những bài giảng đó, thì mẹ của Feynmann, Lucille, xứng đảng được tôn vinh cho phong cách trình bày của chúng. Feynmann đã mô tả bà trong quyển Cái bạn quan tâm có là cái người khác nghĩ hay không? “Mẹ tôi không biết chút gì về khoa học, [nhưng] bà có sự ảnh hưởng lớn đối với bản thân tôi. Đặc biệt, bà có ngữ điệu hài hước rất tuyệt vời, và tôi học được từ bà những dạng thức cao nhất của sự nhận thức mà chúng ta có thể đạt tới là tiếng cười và lòng trắc ẩn”.

Ông qua đời sau một trận chiến dài ngày với căn bệnh ung thư vào năm 1988, nhưng thành tựu cuối cùng của ông chưa dừng lại ở đó. Ông được yêu cầu tham gia ủy ban nghiên cứu vụ nổ năm 1986 của tàu con thoi vũ trụ Challenger. Mặc dù ông đang bệnh nặng, nhưng Gweneth khuyến khích ông nên đồng ý. Ủy ban cần đến một ai đó như ông để lục lọi trong mớ đổ nát. Thời khắc đáng nhớ nhất của sự nghe ngóng đó xảy ra khi Feynmann chứng minh được rằng một vòng chữ O quan trọng đã mất tính linh hoạt của nó ở nhiệt độ thấp. Ông nhúng một miếng cao su vào trong một cốc nước đóng băng và cho thấy nó trở nên cứng như thế nào. Từ đó về sau, không ai có thể nghi ngờ rằng thảm kịch Challenger là do vụ phóng tàu diễn ra trong một ngày hiếm gặp ở Florida, khi nhiệt độ giảm xuống dưới điểm đóng băng. Richard Feynman, tay chơi trống nổi tiếng, đã gõ nhịp cho phần còn lại của nghiên cứu.

RichardFeynman

Feynmann và vòng chữ O

Sách của Feynman về vật lý

Elementary Particles and the Laws of Physics: The 1986 Dirac Memorial Lectures
Six Easy Pieces: Essentials of Physics Explained by Its Most Brilliant Teacher
Six Not So Easy Pieces: Einstein's Relativity, Symmetry and Space-Time
The Feynman Lectures on Physics (with Leighton and Sands). 3 volumes 1964, 1966. Library of Congress Catalog Card No. 63-20717
The Character of Physical Law ISBN 0-262-56003-8
Quantum Electrodynamics ISBN 0-8053-2501-8
QED: The Strange Theory of Light and Matter
Statistical Mechanics ISBN 0-8053-2509-3
Theory of Fundamental Processes ISBN 0-8053-2507-7
Quantum Mechanics and Path Integrals (with Albert Hibbs) ISBN 0-07-020650-3
Lectures on Gravitation 1995 ISBN 0-201-62734-5
Lectures on Computation ISBN 0-201-48991-0
Feynman's Lost Lecture: The Motion of Planets Around the Sun ISBN 0-09-973621-7
The Feynman Processor : Quantum Entanglement and the Computing Revolution ISBN 0-7382-0173-1