Huyền thoại con người thế kỷ 20

TỪ LỊCH SỬ KHOA HỌC

Huyền thoại con người thế kỷ 20

(nhân kỷ niệm 100 năm ngày sinh của Richard Feynman)

L. BELOPUKHOV

VÀO năm 2018, không được cộng đồng khoa học chú ý chứ đừng nói đến công chúng, kỷ niệm 100 năm ngày sinh của Richard Phillips Feynman đã trôi qua. Hầu như tất cả những ai tiếp xúc với vật lý đều biết đến “Bài giảng vật lý của Feynman” nổi tiếng. Ở nước ta vào những năm 1965–67, chín cuốn sách nhỏ này là một ấn phẩm đăng ký và khi chúng xuất hiện trên thị trường đại chúng, chúng ngay lập tức biến mất khỏi kệ của các khoa khoa học trong các hiệu sách. Trên thực tế, “Bài giảng” là những ghi chú do Feynman biên tập về các bài giảng về vật lý đại cương mà ông giảng vào đầu những năm 60 cho sinh viên năm cuối tại Viện Công nghệ California, Caltech nổi tiếng. Các nhà vật lý Robert Layton và Matthew Sands, những người có mặt trong tất cả các bài giảng, đã cẩn thận ghi chép các bài giảng của đồng nghiệp của họ, và Feynman coi họ là đồng tác giả chính thức của khóa học của mình. Vào năm 1963–64, Bài giảng được xuất bản thành một khóa học gồm ba tập ở Hoa Kỳ và Anh, sau đó được dịch và xuất bản ở 16 quốc gia khác. Một thời gian sau, vào năm 1965, một phần bổ sung tự nhiên cho Bài giảng đã được xuất bản - một bộ sưu tập bài toán và các bài tập được sử dụng trong các cuộc hội thảo dành cho sinh viên tại Caltech. Tổng số lượng phát hành của riêng các Bài giảng bằng tiếng Anh đã vượt quá một triệu rưỡi bản.

DOI: https://doi.org/10.4213/kvant20180903

cô ấy là bản sao. Một số ấn bản đã được xuất bản bằng tiếng Nga (bản cuối cùng vào năm 2004) với tổng số phát hành khoảng một triệu bản. Điểm độc đáo của khóa học vật lý này là phần lớn nội dung, đặc biệt là ở những phần đầu tiên, có thể tiếp cận và thú vị đối với học sinh trung học quan tâm đến vật lý, đồng thời hữu ích cho học sinh, các nhà vật lý tương lai và giáo viên vật lý. Năm 1964, tiếp theo Bài giảng của mình, Feynman đã viết một cuốn sách nhỏ, Bản chất của các định luật vật lý. Sự phổ biến của cuốn sách này được chứng minh bằng việc tổng số lượng phát hành của nhiều lần tái bản trên khắp thế giới lên tới vài triệu bản. Năm 1965, Richard Feynman đoạt giải Nobel, cùng với S. Tomonaga và J. Schwinger, “vì công trình cơ bản về điện động lực học lượng tử, vốn có những hệ quả sâu sắc đối với vật lý hạt”. Đây chỉ là danh sách ngắn những đóng góp của Feynman cho vật lý lý thuyết hiện đại. Ông đã xây dựng điện động lực học lượng tử của mình độc lập với Schwinger

15

TỪ

CÂU CHUYỆN

và Tomonagi vào năm 1948. Năm 1949, ông đã phát triển một cách giải thích những biến đổi có thể xảy ra của hạt - cái gọi là sơ đồ Feynman. Những sơ đồ này tỏ ra rất thuận tiện và trực quan trong mọi trường hợp tương tác của các hạt thông qua điện trường. Feynman đã sử dụng khái niệm điện trường như một sự liên tục của các photon ảo và phát triển một phương pháp điện động lực học lượng tử để tính toán xác suất sản sinh và hấp thụ các photon. Thoạt nhìn, những khái niệm này có vẻ đơn giản và hiển nhiên, nhưng đằng sau sự đơn giản này là sự hiểu biết sâu sắc về bản chất của tương tác điện từ. Cùng với M. Gell-Mann vào năm 1958, ông đã phát triển một lý thuyết định lượng về tương tác yếu, và vào những năm 60, ông đề xuất ý tưởng về cấu trúc bên trong của các nucleon, dẫn đến việc Gell-Mann tạo ra mô hình quark của hadron. Feynman đã có đóng góp to lớn cho sự phát triển các khái niệm cơ học lượng tử về tính siêu chảy và siêu dẫn. Trong cơ học lượng tử, ông đã tạo ra một phương pháp tích phân theo quỹ đạo, phương pháp này ngày càng được sử dụng hàng năm trong nhiều vấn đề khác nhau. Chỉ riêng danh sách này thôi cũng đủ để xếp Feynman vào số những nhà vật lý xuất sắc nhất thế kỷ XX. Nhưng đây không phải là lý do duy nhất khiến ông trở thành huyền thoại và đọng lại trong ký ức của những người cùng thời. Dưới đây là những trích đoạn ngắn gọn từ tiểu sử của Feynman. Cha mẹ anh là những người nhập cư Do Thái chuyển đến Hoa Kỳ vào đầu thế kỷ 20, cha anh đến từ Minsk, mẹ anh đến từ một thị trấn nhỏ của Ba Lan. Họ sống ở Queens, quận ngoại ô lớn nhất New York. Nhờ làm việc chăm chỉ và khả năng, gia đình trở nên khá giàu có. Cha của Feynman không được giáo dục một cách có hệ thống, nhưng có thể truyền cho con trai (và con gái) sự quan tâm đến các hiện tượng tự nhiên và mong muốn giải thích chúng. Từ mẹ mình, Richard thừa hưởng khiếu hài hước vô tận trước mọi va chạm trong cuộc sống. Ước mơ thầm kín của cha mẹ là Richard trở thành

KHOA HỌC

khoa học và đạt được thành công trong khoa học. Và ước mơ của họ đã thành hiện thực. Hơn nữa, không chỉ con trai mà cả con gái Joan của họ cũng cống hiến cả đời cho khoa học và trở thành một nhà vật lý thiên văn xuất sắc. Ngay từ khi còn nhỏ, Richard đã quan tâm đến vật lý, và ở tuổi 13, anh đã nổi tiếng (và thậm chí cả thu nhập) với nghề sửa chữa radio, cấu trúc của nó khi đó có thể hiểu được “trong nháy mắt”, vì tất cả các bộ phận của chúng (ống radio, cuộn dây và tụ điện) đều lớn. Như Feynman sau này đã nói đùa, khó khăn chính của ông là mở nắp radio. Anh ta khiến khách hàng ngạc nhiên khi sau khi mở thiết bị, anh ta không chỉ dùng tuốc nơ vít trèo vào bên trong mà còn bắt đầu suy nghĩ (và đôi khi đi vòng quanh phòng trong khi làm như vậy). Ở tuổi 15, Richard đã độc lập nắm vững lượng giác và những kiến ​​thức cơ bản về phân tích toán học. Mặc dù vậy, ông đã bị từ chối nhập học vào Đại học Columbia ở New York vì quốc tịch của mình (vào những năm 1930, nhiều trường đại học Hoa Kỳ có hạn ngạch tiếp nhận người thuộc một số quốc tịch nhất định, bao gồm cả người Do Thái).

Feynman bắt đầu nghiên cứu vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts. Các bài báo khoa học của sinh viên năm thứ hai đã xuất hiện trên nhiều tạp chí vật lý. Ông đã hoàn thành chương trình học thạc sĩ và tiến sĩ tại Đại học Princeton danh tiếng và bắt đầu giảng dạy vật lý ở đó. Ngoài các sinh viên, các cuộc hội thảo của ông đôi khi còn có sự tham gia của các nhà vật lý nổi tiếng nhất của Princeton, bao gồm cả Albert Einstein vĩ đại, vì phương pháp sư phạm của họ rất khác nhau.

16

KVANT 2018/№9

Phương pháp của Feynman khác với tất cả các phương pháp truyền thống. Nhưng sự nghiệp giảng dạy của Feynman bị gián đoạn một năm sau đó. Năm 1943, ông được mời đến phòng thí nghiệm Los Alamos ở California, nơi công việc chế tạo bom nguyên tử bắt đầu. Tiến sĩ Triết học (Vật lý) trẻ tuổi đứng đầu khoa ứng dụng các phương pháp toán học trong lời giải nhiều câu hỏi vật lý và kỹ thuật phát sinh liên quan đến một vấn đề hoàn toàn mới. Đương nhiên, công việc trong phòng thí nghiệm này gắn liền với mức độ bí mật cao nhất. Nhưng vị trí đặc quyền của Feynman với tư cách là một trong những người lãnh đạo dự án đã giúp anh có thể đưa người vợ trẻ của mình vào một bệnh viện gần đó (ở Albuquerque), nơi anh được phép đến thăm cô ấy vào các ngày Chủ nhật. Sự thật là trước khi rời Princeton, Richard Feynman đã chính thức kết hôn với Arlene Greenbaum, người vốn đã mắc bệnh lao tuyến giáp giai đoạn cuối. Anh yêu cô khi họ 13 tuổi và năm 19 tuổi họ đính hôn, nhưng cha mẹ của Richard đã ngăn cản cuộc hôn nhân diễn ra trong một thời gian dài. Arlene qua đời năm 1946 trong vòng tay của chồng. Trong một thời gian Richard cảm thấy trống rỗng. Thêm vào nỗi đau buồn cá nhân là dần dần nhận thức được cảm giác tội lỗi vì đã tích cực tham gia vào việc chế tạo những vũ khí khủng khiếp. Và thật khó để anh ấy chấp nhận được bầu không khí bí mật toàn cầu tại trung tâm hạt nhân. Sự phản đối của ông chống lại sự bí mật này là vi phạm giới hạn. Chẳng hạn, anh ta yêu cầu vợ gửi cho anh ta những lá thư có nội dung vô tội đựng trong phong bì, trong đó những lá thư này được cắt thành nhiều mảnh, buộc người kiểm duyệt phải ghép những “câu đố” như vậy lại với nhau để đọc văn bản nhằm phát hiện hành vi vi phạm bí mật. Kỹ năng thiết kế và tạo ra các thiết bị phức tạp đã cho phép Richard hiểu được các thiết bị và cách mã hóa của tất cả các loại khóa két sắt để cất giữ tài liệu bí mật. Điều này thường tiết kiệm thời gian cho những việc cần thiết

yêu cầu làm quen với các tài liệu này mà không cần thủ tục dài dòng để phê duyệt và đăng ký quyền truy cập vào chúng. Đôi khi anh ấy để lại một mẩu giấy trong két sắt: “Đoán xem ai?” Ở Liên Xô những năm đó, những trò hề như vậy khó có thể diễn ra nếu không có sự trừng phạt nghiêm khắc. Năm 1952, Feynman được phép rút khỏi dự án nguyên tử. Cùng với việc nghiên cứu vật lý lý thuyết, ông xác định giảng dạy là mục tiêu của cuộc đời mình. Năm 1952, ông trở thành giáo sư tại Viện Công nghệ California và làm việc ở vị trí này trong 36 năm. Ông giảng bài cuối cùng cho các bậc thầy hai tuần trước khi qua đời. “Bài giảng Vật lý của Feynman” và “Bản chất của các định luật vật lý” nói lên giá trị của hoạt động giảng dạy của ông. Trong tất cả các bài giảng của mình, cả về vật lý đại cương lẫn trong các khóa học đặc biệt về những vấn đề phức tạp nhất của vật lý hiện đại, ông tránh chủ nghĩa hình thức toán học không cần thiết và phát triển cách tiếp cận trực quan của riêng mình mà không quan tâm đến chính quyền. Anh ấy trình bày thế giới vật chất như một thế giới của những bí ẩn đáng kinh ngạc và cố gắng giải quyết chúng. Các sinh viên thần tượng giáo sư của họ. Tại lễ tang vào tháng 2 năm 1988, họ mang theo một tấm biển có dòng chữ “Chúng tôi yêu bạn, Dick”. Nhưng đó không phải là lý do duy nhất khiến anh trở thành huyền thoại. Feynman có những sở thích đa dạng khác thường. Bắt đầu quan tâm đến các bản thảo cổ bí ẩn của người da đỏ Maya, ông bước vào khoa học lịch sử với tư cách là một nhà khoa học đã làm sáng tỏ những thành tựu toán học và thiên văn của cư dân cổ đại ở lục địa Mỹ. Vào cuối đời, khi bệnh đã nặng, Feynman trở nên quan tâm một cách lạ thường đến lịch sử và văn hóa của người Tuvan. Anh ta không thể xin phép đến Tuva (khi đó là một phần của Liên Xô) và nghiên cứu văn hóa của nó từ các mô tả, tài liệu và kết quả nghiên cứu khảo cổ học được công bố. Đây là

17

TỪ

CÂU CHUYỆN

cho phép Feynman kết luận rằng Tuva không chỉ là trung tâm địa lý của châu Á mà vào thời cổ đại nó còn là trung tâm của toàn bộ nền văn hóa châu Á. Cùng với các trợ lý của mình, anh ấy đã tạo ra một bộ phim tài liệu tuyệt vời về nền văn hóa này. Có vẻ như bộ trưởng sinh ra ở Tuvan Sergei Shoigu, tướng quân đội và Anh hùng Nga, chủ tịch Hiệp hội Địa lý Nga, đã lấy cảm hứng từ bộ phim này để tổ chức và chỉ đạo nghiên cứu khảo cổ quy mô lớn hiện đại ở nước cộng hòa Nga này. Âm nhạc đóng một vai trò quan trọng trong cuộc đời của Feynman. Khi còn trẻ, anh bắt đầu thích chơi trống bongo jazz và trở thành một nghệ sĩ biểu diễn xuất sắc trong loại hình nghệ thuật âm nhạc này. Trong trung tâm hạt nhân khép kín, anh không chỉ là “linh hồn của xã hội” mà còn mang lại niềm vui cho tất cả những người yêu thích nghệ thuật đại chúng bằng cách chơi trống và banjo. Được mời đến một trường đại học ở Brazil, ông không chỉ làm thay đổi hoàn toàn việc giảng dạy vật lý tại trường đại học đó và các trường học ở Brazil mà còn

KHOA HỌC

thường xuyên tham gia các lễ hội nổi tiếng ở Rio de Janeiro, nơi các nhạc sĩ khác thậm chí không thể tưởng tượng được rằng đồng nghiệp của họ không phải là một nhạc sĩ chuyên nghiệp mà là một nhà vật lý nổi tiếng. Quan tâm đến câu hỏi về ý nghĩa của nghệ thuật trong lĩnh vực tinh thần mà con người quan tâm, Feynman đã nghiên cứu lịch sử hội họa và kiến ​​trúc và ở tuổi 44 bắt đầu học hội họa một cách chuyên nghiệp. Anh ấy đã trở thành một họa sĩ vẽ chân dung giỏi. Một số cuộc triển lãm cá nhân của ông đã diễn ra. Tất cả những điều này đã trở thành lý do để Feynman được công nhận là “người đàn ông thời Phục hưng”. Và trong thập kỷ thứ bảy của mình, ông đã được biết đến khắp nước Mỹ. Ngày 28 tháng 1 năm 1981 trở thành ngày để tang cho các phi hành gia Mỹ và cả nước - một thời gian ngắn sau khi phóng, tàu con thoi Challenger đã phát nổ cùng với bảy phi hành gia trên tàu. Nguyên nhân của thảm kịch hoàn toàn không rõ ràng - ngay cả sự can thiệp của người ngoài hành tinh cũng được thảo luận nghiêm túc. Cuối cùng, một ủy ban tổng thống đã được thành lập, trong đó Feynman được mời tham gia. Bất chấp căn bệnh ung thư của mình, anh ấy đã đồng ý tham gia vào ủy ban này và ai biết được, có thể điều này đã kéo dài cuộc sống của anh ấy, vì sự tham gia của anh ấy rất tích cực và cuối cùng trở thành quyết định trong việc làm sáng tỏ nguyên nhân của thảm họa. Anh không nghĩ đến bệnh tật của mình và dũng cảm vượt qua mọi khó khăn trong thời gian hợp tác. Các đồng nghiệp của ông trong ủy ban thường không biết về các hoạt động mà ông đang trải qua. Điều đặc biệt là vai trò quyết định trong việc Feynman đồng ý làm việc trong ủy ban thậm chí không phải là lời kêu gọi cá nhân của Tổng thống Hoa Kỳ, mà là của một người vợ yêu thương, người dường như hiểu rằng điều này sẽ giúp chồng mình kéo dài cuộc sống. Feynman trở thành con cừu đen của ủy ban. Trong khi tất cả những người tham gia được chia thành các nhóm và mỗi nhóm đang nghiên cứu một vấn đề riêng biệt, Feynman có quyền không thuộc về bất kỳ nhóm nào. Và làm thế nào

18

KVANT 2018/№9

Khi còn trẻ, ông bắt đầu sửa chữa máy thu vô tuyến bằng cách nghĩ về bài toán, và bây giờ ông bắt đầu phân tích cẩn thận trong đầu tất cả các giai đoạn phóng tàu vũ trụ. Feynman cuối cùng kết luận rằng nguyên nhân duy nhất của vụ tai nạn có thể là do sự giảm áp suất của khoang động cơ chứa các thành phần nhiên liệu tên lửa. Các ngăn cách của các ngăn này có các miếng đệm cao su đàn hồi. Tất nhiên, vật liệu phân tách đã được kiểm tra kỹ lưỡng về độ bền và đặc tính đàn hồi. Nhưng thử nghiệm này được thực hiện ở nhiệt độ bình thường của trái đất. Và tất cả các nhà thiết kế đều quên rằng nhiệt độ rất dưới 0 có thể thay đổi đáng kể các tính chất của cao su - làm cho nó không đàn hồi mà cứng và thậm chí giòn. Nguyên nhân của vụ tai nạn này, quá khó chịu đối với các nhà du hành vũ trụ Mỹ, đã bị hầu hết các thành viên của ủy ban bác bỏ một cách phẫn nộ. Và Feynman đã phải tốn rất nhiều công sức để chứng minh ý tưởng của mình. Ông đã thể hiện tài ngoại giao thực sự và cuối cùng, tại một cuộc họp báo, ông đã chứng minh rõ ràng rằng cao su khi hạ xuống nước đá sẽ thay đổi đặc tính đàn hồi như thế nào và khi hạ xuống nitơ lỏng, nó trở nên hoàn toàn giòn. Để hỗ trợ các nhà thiết kế tên lửa trong tương lai, Feynman đã phác thảo chi tiết sử thi “cao su” này trong tập thứ hai của cuốn hồi ký của mình, “Tại sao BẠN lại quan tâm đến những gì người khác nghĩ?” Và tập đầu tiên của cuốn hồi ký có tựa đề “Tất nhiên là ông đang nói đùa rồi, ông Feynman!” Những cuốn sách này hoàn toàn khác với những cuốn hồi ký hay tự truyện thông thường. Feynman đã không viết chúng - ông kể chúng với người bạn Ralph Layton, người mà ông đã trao bản quyền sách cho họ. Được viết ra gần như nguyên văn bởi Layton, những sáng tạo này của Feynman chắc chắn có giá trị văn học. Đó là tất cả các bài giảng và sự xuất hiện trước công chúng của ông. Bài phát biểu “Giá trị của Khoa học” của Feynman mà ông đọc tại cuộc họp của Viện Hàn lâm Khoa học Hoa Kỳ vào mùa thu năm 1955, cực kỳ thú vị. Sau đó nó mới xuất hiện

quả bom khinh khí và Chiến tranh Lạnh bùng nổ. Và câu hỏi về giá trị của khoa học, câu hỏi liệu khoa học là tốt hay xấu, đã trở nên phù hợp. Sau đó, khi xuất bản bài phát biểu này lần đầu tiên, Feynman viết: “…Khi tôi thấy những gì khoa học kinh dị có thể tạo ra, tôi đã tự hỏi mình câu hỏi: giá trị của ngành khoa học mà tôi cống hiến hết mình như thứ tôi yêu thích là gì? “Giá trị của Khoa học là một loại báo cáo chứa đựng nhiều suy nghĩ của tôi khi cố gắng trả lời câu hỏi này.” Feynman đưa ra ba khía cạnh về giá trị của khoa học. x Câu đầu tiên là “…quen thuộc với mọi người: kiến thức khoa học cho chúng ta cơ hội làm những việc khác nhau và tạo ra những thứ khác nhau.” x Thứ hai là “…niềm vui trí tuệ mà một số người có được khi đọc sách khoa học, nghiên cứu khoa học và suy nghĩ về nó, và những người khác có được khi làm việc trong lĩnh vực đó.” x Điều thứ ba, mà Feynman đặc biệt coi trọng, phân biệt rõ ràng thế giới quan khoa học với thế giới quan tôn giáo: “Các nhà khoa học chúng tôi coi đó là điều hiển nhiên rằng việc không chắc chắn về điều gì đó là điều hoàn toàn bình thường… Đây không phải là một ý tưởng mới, nó là một ý tưởng của thời đại lý trí. Đây là ý tưởng đã hướng dẫn những người đã tạo ra nền dân chủ nơi chúng ta đang sống… Nếu chúng ta muốn giải quyết một vấn đề chưa từng được giải quyết trước đây, thì chúng ta phải hé mở cánh cửa cho những điều chưa biết… Trách nhiệm của chúng ta, với tư cách là những nhà khoa học hiểu được sự tiến bộ to lớn mà triết lý đáng kinh ngạc của sự ngu dốt tạo ra, sự tiến bộ to lớn là thành quả của tự do tư tưởng, là tuyên bố giá trị của sự tự do này, dạy không sợ nghi ngờ mà phải chào đón nó, thảo luận về tất cả những ưu và nhược điểm của nó. Và đòi hỏi sự tự do này cho tất cả các thế hệ tương lai, đó là nghĩa vụ của chúng ta đối với họ.” Đây là di chúc của nhà vật lý huyền thoại Richard Feynman mà ông đã để lại cho chúng ta.