物理学について熱心に、情熱的に、情熱的に話せる人がいるとしたら、それはリチャード・ファインマンでした。そのアメリカ人の講義は世界的に有名である。物理学者として、彼は新しく開発された量子理論を量子電気力学でさらに拡張しました。ケニスリンクはこの派手な物理学者に、これを「架空のインタビュー」で説明したいかどうか尋ねました。
神童、ガキ、ノーベル賞受賞者、そして国民的英雄、リチャード・ファインマン（1918 – 1988）はすべてでした。存在する最小の粒子間の相互作用の分野における物理学への彼の貢献は、非常に価値のあるものでした。彼は物理学に対して無条件の愛情を持っており、それについて情熱を持って話すことができました。
ファインマンはアイデアに溢れ、その生き生きとした姿で多くの人を楽しませました。彼は金庫破り、ボンゴ奏者、女好きでもありました。 「プレイボーイの学者」はマンハッタン計画に協力し、チャレンジャー号の爆発を解明した。彼は、彼の印象的なキャリアについて Kennislink に喜んで話しました。
さん。ファインマン あなたとお話しできて本当に光栄です！ホテルの部屋から出てきた女性を無視した方がいいでしょうか？ 「はは、まあ、 私が人生で多くの冒険をしてきたことは、今ではよく知られています。私がコーネル大学にいた頃、彼らは冗談で私を「プレイボーイ学者」と呼んでいました。私は科学の教授が決して行かないラスベガスの怪しげなクラブに入りました。女性は定期的に家に帰りました、はい、私はたくさんの恋愛関係を持ってきました。しかし今、私はグウェネス（彼の3 番目の妻編と）と結婚しています。 ）私の人生は平和です。私の最初で唯一の本当に素晴らしい愛はアーリンでした。彼女は結核であまりにも早く亡くなりました。」
結局のところあなたの最大の情熱は常に科学でした。その情熱はどこから来るのでしょうか？ 「それは父のメルヴィルからもらいました。彼は科学がすべてでした。母のルシールは私を妊娠したとき、すでにこう言っていました。「男の子なら科学者になるよ。」彼はそのために最善を尽くしました、笑（ 大きく笑います、赤いです。 ）。彼は、自然がどのように機能するのか、現象の背後にあるものについてすべてを教えてくれました。
彼はよく私を博物館に連れて行き、ブリタニカ百科事典を読んでくれました。 そして散歩中に、彼は自然の中のあらゆる種類のものを見せました。父は私に科学者になるようプレッシャーをかけたことはありませんでしたが、父の楽しい会話が私に科学への動機を与えました。そして、たまたま私が物理学が一番得意だったのです（ 彼は笑いながらこう言います編集しました。） ）。そのユーモアは母から受け継いだものです。」
学校では物理が得意でした? 「はい、高校ではすでに1年生で最上級クラスの代数の授業を受けていました。知識を深め、問題を解決することに大きな刺激を受けました。当時からとても興味がありました。家では顕微鏡で生き物を観察したり、機器をいじったりしました。私がそれを楽しんだのは私の意欲でした。 世界を発見するために。
高校3年生のとき、私はエイブラム・ベイダーに教えられました。レッスンの後、彼は私を呼び寄せて、何か面白い話をしたいと言いました。彼は私に高度な数学の本を渡し、最小限の行動の原則について教えてくれました。 これは私を常に魅了しており、量子電気力学 (QED) に関する私の研究の基礎となっています。」
あなたが言うところの「光と物質の奇妙な理論」。始めたきっかけを教えていただけますか？ 「私はMITで博士号の取得をしていたとき、上司のジョン・ウィーラーが私に、彼がよくそうしていたように、ある問題を提示しました。しかし今回はそれでかなり苦労しました。それは電子がそれ自身とどのように相互作用するかについてでした。当時人々は電気と磁気の量子理論を探していたので、この問題は関連性がありました。ほら、 マクスウェルには古典がありました。 。彼の方程式を使って電磁気学の状況が説明されました。しかし、量子力学が 1920 年代に誕生したばかりの今、電子や陽子などの粒子が私たちが考えていたのとはまったく異なる法則に従っていることが明らかになった今、人々はマクスウェルの電磁気学を「量子ジャケット」に収める方法を探していました。 :量子電気力学。
そして、電子がそれ自体と相互作用するという問題は、これにどのように当てはまりますか? 「忍耐、忍耐。説明します。私の偉大な英雄、ポール・ディラックは、1928 年に QED への第一歩を踏み出しました。彼は、電荷と電磁場の相互作用を記述することができる方程式、ディラック方程式を考案しましたが、その方法はアインシュタインの特殊理論を満たすものでした。相対性理論とシュレディンガー方程式は、量子粒子の基本公式と言えます。問題は、ディラック方程式の一部の解に「無限大」が現れることでした。たとえば、電子が別の粒子に及ぼす電気力は、その粒子からの距離に反比例します。しかし、電子自体では、電子を「点」として説明しますが、距離はゼロであり、力は無限大になります。それができなかったので、ディラックによれば、電子とそれ自体の相互作用については『根本的に新しいアイデア』が必要でした。」
そのような「根本的に新しいアイデア」はありましたか? 「そうですね、（ 不快そうに目をそらします、赤いです。）」 ） 実は。電子はそれ自体には影響を及ぼさず、他の電荷にのみ影響を与えると考えていました。それが今度は別の問題を引き起こしましたが、現在では説明がつかないほど広範囲に及んでいます。全体として、それは私に電磁場の概念を手放させました。私は、間に場が存在せず、ある電荷が別の電荷に力を及ぼすというイメージを形成しました。いわば「遠くにある」力。まだわかりますか？難しいとは思いますが、頑張ってください!
私は上司のジョンと一緒に計算をしましたが、遠くにある力についての私たちの考えは「動作」という観点から定式化できることがわかりました。これは、動作にどれだけのエネルギーがかかるかを示しています。電荷が他の粒子に力を及ぼす場合、これは常に最小作用で起こり、最小作用の原理と呼ばれます。荷電粒子の最小の動作は、常にマクスウェル方程式が予測する動きとまったく同じであることが判明しました。言い換えれば、我々は古典的な電気力学の新たな記述を行ったが、場の観点からではなく、距離にある力の観点から記述したのである。」
ああ、ではこれの「量子バージョン」を作ることが重要だったということですね? 「まさに、非常に良いです」 ！それは簡単ではありませんでした。なぜなら、私が異なった型破りな記述をしたため、量子化に「通常の」ルールを適用することもできなかったからです。 1933 年のディラックの記事が私にきっかけを与えました。これは、たとえば量子状態がどのように変化するか、または粒子の動きがどのようなものであるかを示す数学的関数を記述しました。なぜなら、 この関数は全体に過ぎないからです。 動きは粒子であり、特定の瞬間の位置だけでなく、これを使用できました。
この関数は量子状態がどのように変化するかについての確率を与えるので、粒子が特定の経路をとる確率はいくらになるでしょうか。その確率の中にアクションが隠されている。その言葉を覚えていますか？ここで、注意してください。これらの点の間の考えられる各ルートの確率を合計すると、粒子の全体的な動き (たとえば 2 点間) について何かを言うことができます。私はそれを行うための数学的な方法、つまり経路積分を設計しました。ここで冗談ですが、古典的な状況では、経路積分は最小のアクションで動きを計算します。 「量子状況」では、粒子が特定の動きをする可能性があります。この式はシュレーディンガー方程式と同等であり、計算も簡単です。」
それを理解しましょう。マンハッタン計画のために、博士号を取得した後はその主題を手放さなければなりませんでした。私たちのシリーズの中で、アルバート・アインシュタインとニールス・ボーアは、マンハッタン計画とはできる限り関わりたくないと言った。全面的にご協力いただきました。その頃のことを教えてください。 「実のところ、ロバート・ウィルソンから原爆に関する秘密調査を依頼されたとき、私は参加したくありませんでした。私は論文に集中したかったのですが、アーリンが重篤な病気になってしまいました。しかし、ドイツ人が原爆を開発するという考えを考えると、とても嫌になったので、参加することにしました。
私は 1943 年 3 月にロス アラモスに引っ越しました。ところで、それについて良い話があります。プリンストンの駅では電車の切符を買わないように忠告されました。結局のところ、設備や器具が入った多くの箱がすでにそこからロスアラモスに送られており、私たちはこの重要ではない場所に過度の注目が集まる危険を冒したくありませんでした。しかし私はこう思いました。もしみんながそれを守ってくれれば、問題なくプリンストンでチケットを買うことができるでしょう。すると、カウンターの向こうにいる女性が私にこう言いました。「ああ、それならその資料はすべてあなたのものですよ！」
とにかく、私はアーラインをロスアラモスから約150キロ離れたアルベルケルキの病院に入院させた。私は毎週末彼女を訪ね、毎日手紙を送りました。それは仕事からの良い気晴らしでした。ロスアラモスでの私の仕事は、計算やモデルの作成、機械の組み立てや修理など多岐にわたりました。また、プロジェクトの組織内の弱点を検出するのも課題だと感じました。私は金庫をこじ開けるスポーツをしていたので、すぐに泥棒として知られるようになりました。」
1945 年の夏にトリニティ テストが行われ、原爆の実験が成功しました。そこにいましたか？ 「はい、でも間に合いました。アーリンは悲しいことに1か月前に亡くなりました。私は休暇中でしたが、ハンス・ベーテ（ 彼の部門のリーダー、赤。）がいたとき。 ）「子供が生まれる」と聞いて、私はすぐにロスアラモスに戻りました。私たちは爆発を観察するためにバスに乗って、ある地点、つまりゼロ点に行きました。私以外は全員サングラスをかけています。私はジープの後ろに隠れました。こうして私は、巨大なオレンジ色の球体と中心からの閃光を肉眼で見ることができました。
このテストは、私たちの予測が正しかったかどうかを確認する最初の瞬間でした。放出量は膨大でした。私たちの努力が無駄ではなかったと安堵しました。タンバリンを勢いよくたたくのを我慢できず、緊張が高まりすぎてしまいました！」
自分が作ったものが嫌いではありませんでしたか? 「その時は試験に合格したと本当に興奮していましたが、日本で結果を見た時はとても悲しかったです。私は長い間それに苦しみました。もしそのような爆弾がニューヨークに落ちたら、どんな結果になるかを想像しました。ひどいものでした。」
戦争についてはこれくらいにして、量子物理学の話に戻りましょう。コーネル大学の教授としてスタートし、 再び立ち直ったんですね。 「実際、私は自分の研究と教育を組み合わせました。これは本当に楽しかったです。シェルターアイランドでカンファレンスが開催されたとき、私はちょうど経路積分の手法について記事を書いていたところでした。私はこれまで多くのカンファレンスに出席してきましたが、これほど重要なものはありませんでした。ここで、ウィリス ラムとイシドール ラビは、ディラックの理論が特定の部分で完全に正しくないことを示す実験を発表しました。
「自分の方法でこれを解決できることはわかっていましたが、これまで自分の方法を場に基づく通常の電気力学に適用したことはありませんでした。数か月の懸命な努力を経て、完全な理論を紙の上に書き上げることができました。ラムとラビの新しい実験結果についても説明することができました。まだ公開してなかっただけです。残念ながら、解決策を成功させたのは私だけではないことが判明しました。」
あなたの競争相手は誰でしたか? 当時有名だったジュリアン・シュウィンガーは、私とは異なり、通常の場の理論に基づいて QED の新しい定式化を開発しました。彼はそれを 1948 年の会議で発表しました。しかし、それには小さな欠陥が 1 つ含まれていたため、私はこれを大胆にも彼に指摘しました。私の理論ではそれは正しかったです。聴衆が「あのガキは「偉大なジュリアン・シュウィンガー」についてどう思っているんだろう？」と考えているのを見ましたね。
その後の会議で自分の手法を発表しましたが、数学的な側面に焦点を当てすぎてしまうという間違いを犯してしまいました。それらはあまりにも型破りで、まだ完全に完成されていないため、大衆は納得しませんでした。一方:私は自分の理論からルールを導き出すことができました。これにより、電子と光子の相互作用など、QED 内の現象を非常に簡単に計算できるようになりました。私が必要としていたのは、それを明確にする方法でした。」
あなたは予期せぬところから助けを得ました… 「同僚のフリーマン・ダイソンからです！彼は、私が記事で使用した小さな絵、つまり図が、私が作成したルールを視覚的に表現するのに非常に適していることに気づきました。これらの図を使用すると、誰でも簡単に QED を計算できます。ダイソンのおかげで、このことは誰もが知るようになり、大会のたびに宣伝してくれました。幸いなことに、日本の朝永振一郎氏による QED の 3 番目の策定が話題になっているようでした。最終的に、私たち 3 人 – シュウィンガー、朝永、そして私の – は、QED の記述に対してノーベル賞を受賞しました。」
ファインマン線図により、粒子に対する場の影響など、QED でのプロセスの計算がはるかに簡単になりました。図では、矢印は粒子と波を表し、カールまたはダッシュは力を表します。対話はノードで行われます。左の図では、時間は下から上に進みます。これは、2 つの電子が光子を交換するプロセスを説明しています。つまり、一方の電子が光子を放出し、もう一方の電子が吸収します。
あなたは研究に加えて、その熱心な教え方でも国際的な名声を獲得しました。 「教育は大きな情熱でした。ご存知のように、講堂は一種の劇場であり、教授であるあなたは俳優です。聴衆を楽しませなければなりません。しかし、私の喜びはエキサイティングなショーを作ることではなく、自分の職業に対する愛を伝えたかったのです。若者たちも私と同じように好奇心をそそられます！具体的な例を探していました。多くの本には、学生が暗記した定義が含まれていました。しかし、彼らはそれを応用する方法を理解しましたか？いやいや！名前や定義からは何も学べません。大切なのは、何かが何をするのかを知ることです。」
あなたのやり方は好評でした。カリフォルニア工科大学 (Caltech) での授業はすぐには忘れられないでしょう。 「とても楽しかったです。カリフォルニア工科大学の同僚であるマシュー・サンズは、物理学のカリキュラムを改善したいと考えており、学生向けに新しい現代的なコースを教えてほしいと私に依頼しました。この物理学の講義では 私なりの方法で紹介してみました。講演はショーであり、多くの聴衆を期待することができました。実験として見てみました。生徒たちの試験準備をうまくできたとは思いませんが、私の目標は生徒たちに自然の驚異を認識させることでした。」
1986 年にスペースシャトル チャレンジャー号が悲劇的に墜落した理由を調査する委員会の委員を務めると、あなたは国民的英雄になります。どうでしたか? 「最初は参加を断ったんです。私は政府とは一切関わりたくありませんでした。しかし、友人やグウェネスに勧められて、とにかく4か月間働くことにしました。良い経験ではありませんでした。私は偽善、嘘、不誠実な政治家に満ちた世界に直面しました。幸いなことに、私は問題の核心、つまりロケット モーターの周りの亀裂を塞ぐゴム リングに到達することができました。
打ち上げ前日の朝はとても寒かったため、ゴムはいつもより柔軟性がありませんでした。打ち上げ中、ゴムが亀裂を十分に埋めることができず、非常に高温の排気ガスが亀裂を通って侵入する可能性がありました。彼らがロケット燃料と接触したとき、スペースシャトルは爆発しました。
記者会見中、私は誰もが見ることができる簡単な実験で原理を実証することができました。彼らは、安全要件を満たすには作業をあまりにも早く完了させたいと考えていました。しかし、テクノロジーが成功するには、現実が勝たなければなりません。自然を欺くことはできません。」
最後にあなたはボンゴを演奏するのが好きでしたね。私たちのために曲を演奏してみませんかか？ 「もちろんです！ さあ、行きましょう…」