ダイソンはファインマンを回想する。ユーモアだけでなく、綿密な研究が人生のテーマだ

伝説の物理学者ファインマンは、学問上の業績だけでなく、ジョークの中に発見の喜びを常に見出した「パフォーマンス」のせいで、常に「天才」という言葉と結び付けられています。ファインマンの親友フリーマン・ダイソンの見解では、常に舞台に立つ「道化師」はファインマンの人生の選択ではあったが、彼の主なテーマではなかった。物理学の世界では、ファインマンは保守派です。時の試練に耐え、すべての物理学者に恩恵をもたらした彼の業績は、長くゆっくりとした懸命な努力によって積み重ねられたものであり、これが彼の科学者としてのキャリアの中心的なテーマです。

フリーマン・ダイソン著

翻訳 |リー・パン

写真提供: シェリー・ガジン/コービス

これはディック・ファインマンの冒険に関する実話の素晴らしいコレクションです。これらの物語を読んでいると、ディックの声が聞こえ、彼が身振り手振りをしているのが見えました。ファインマンの友人は皆、これらの物語をテープに保存し、本の形で印刷したラルフ・レイトンに恩義を感じています。私の好きな物語は「やめてよ、ファインマンさん！」です。 ” は、ディックがプリンストン大学で出席した最初の正式なティーパーティーでした。ホステスが彼に、紅茶にクリームとレモンのどちらを入れるか尋ね、彼は「両方」と答えました。この答えは、ディックの性格の核心を明らかにしています。彼は、それがクリームであろうとレモンであろうと、喜劇であろうと悲劇であろうと、すべてを受け入れます。だからこそ、彼は多くのクレイジーな冒険を経験し、創造的な人生を送ったのです。ファインマンは慢性疾患の痛みと早すぎる死の悲しみを知っていましたが、シェイクスピアと同じように、すべての悲劇には喜劇の瞬間、悲劇のヒーローが脇に退き、舞台の自分の場所を道化師に譲る瞬間があることを知っていたのです。ファインマンがそうしたように、悲劇が襲ったときに正気を保つには、道化師であることが役立ちます。コーネル大学で電子の無限の自己エネルギーと格闘していたとき、フロリダでスペースシャトルチャレンジャーの悲劇の原因を探求していたとき、あるいはアルバカーキと、死にかけの若い妻アーリーンとの関係において、彼は真面目な男ではなかった。

この序文では、主にファインマンの勤勉さへの好みについて書きたいと思います。ファインマン自身や他の人々から語られた話から、ファインマンはほとんどの時間を愚かなふりをしたり、面白い冒険をしたりして過ごし、時折この気楽な生活を中断して科学研究に重点を置き、この時期に傑出した科学的発見をしたという印象を簡単に受けることができます。この印象は完全に間違っているわけではないが、彼の性格の最も重要な部分を見逃している。彼の人生の中心テーマは、長く、ゆっくりとした、懸命な仕事であり、彼の全エネルギーは、科学的な問題が解決されるまで、苦労して研究することに費やされました。冒険やジョークは本物ですが、メインテーマではありません。これらの話は、ファインマンの科学への貢献がスタイルと内容の間に矛盾した不調和を抱えているため、いくぶん誤解を招くものである。彼の科学的なスタイルは素晴らしく印象的です。彼は、難しい微分方程式ではなく、わかりやすい図表で自然を説明し、難しい記号で覆われた黒板ではなく、劇的な身振りや効果音で講義を補助しました。

しかし、彼の科学的研究の本質は保守的です。彼は素晴らしい発明によってではなく、古い理論と実験を熱心に調べることによって洞察に到達した。彼は革命家ではなかった。彼は古い理論を可能な限り保存し、それを拡張して新しい実験に対応させました。彼は古い理論を基にして、新しい理論を積み重ねていった。彼が築いたものはどれも急いで作られたものではなく、彼の業績はすべて時の試練に耐えてきました。彼がよく言っていたように、革命的な新しいアイデアが提案されたとき、そのアイデアが素晴らしいかどうかよりも、正しいかどうかの方がはるかに重要だったのです。彼は物理学の基礎を再構築する場合でも、新しい実験の結果を解釈する場合でも、細部が正しいことを確認するために努力を惜しみませんでした。科学者の仕事は自​​然に何をすべきかを指示することではなく、自然に注意深く耳を傾けることだと彼は語った。

物理学者として、ファインマンは生涯で2つの非常に創造的な時期を経験しました。最初の期間は1939年から1949年までの10年間で、プリンストン大学からコーネル大学に移り、その間にロスアラモスに滞在した期間もありました。第 2 期も 1960 年から 1970 年まで、カリフォルニア工科大学で 10 年間続きました。プリンストン・コーネル大学在学中に、彼は原子、放射線、そしてそれらの相互作用に関する独自の理論を再構築しました。カリフォルニア工科大学在学中、彼は核力と強く相互作用する粒子の理論を再構築しました。どちらの時期においても、彼は多くの不可解な実験結果を統合し、それらを利用して自然の仕組みに関する一貫した図を構築しました。彼は既存の理論にできるだけ依存せず、実験的事実にできるだけ重点を置いた。彼は、数学的なピースが集まったジグソーパズルのように、少しずつ理論的なイメージを構築していった。彼は正しい組み合わせを見つけるまで何百通りもの組み合わせを試しました。彼はまた、可能性のある答えを探し求めるのに何年も費やしたが、結局、その答えは矛盾していたり​​間違っていたりすることが判明した。

コーネル大学の学生だった頃、ファインマンの仕事ぶりを見ていると、経済学者ジョン・メイナード・ケインズによるアイザック・ニュートンに関する記述を思い出しました。ケインズはニュートンの原稿を集めて研究する習慣があった。彼はこう書いている。「ニュートンのユニークな才能は、純粋に知的な問題を、問題の核心を見抜くまで頭の中に留めておく能力にある。彼の優秀さは、まさに人類史上最も強力で持続的な直観力にあると私は思う。」ニュートンに関するこの説明はファインマンにも当てはまり、ファインマンの働きを正確に説明しています。彼は、アインシュタインの相対性理論の枠組みの中で放射する原子間の相互作用を計算するという問題を 10 年間頭に留め、答えを見つけるまで決して諦めませんでした。私は、原子と放射線に関する疑問の答えを探し求めて10年目を迎えた彼を知るという幸運に恵まれました。そして、この最後の年に、ようやくパズルのピースがはまり始めました。しかし、私は彼が最後の学年で苦労し、数学で行き詰まったり、物理学で行き詰まったりするのを、興奮するよりもイライラしながら見てきました。啓示は天才的なひらめきとして現れるのではなく、長い夜をかけて懸命に努力した後、ゆっくりと理解が深まるにつれて現れます。

カリフォルニア工科大学在学中、ファインマンは同様に、強く相互作用する核子を一貫した図に当てはめるという、はるかに複雑な問題に取り組んでいました。この問題は、粒子の種類と相互作用の数が驚くほど多いためにさらに複雑になっています。ファインマンは問題の半分を解決した。彼は、観測可能な粒子は「パートン」と呼ばれる小さな構成要素の集合で構成されていると理論づけた。彼は、比較的単純なサブコンポーネントの挙動をガイドとして使用して、観測可能な粒子の挙動を計算するための規則を発見しました。彼の規則は実験結果を説明したが、多くの詳細は後に完成されるべきものであった。研究が進むにつれて、彼はカリフォルニア工科大学の若い同僚であるマレー・ゲルマンやジョージ・ツヴァイクと意見を交換し続けました。ゲルマンとツヴァイクはそれぞれ独自に理論を展開したが、それはファインマンの理論に似ていたが、パートンの説明はより具体的だった。ゲルマンはパートンを「クォーク」と呼び、ツヴァイクはそれを「エース」と呼んだ。 50年以上経った今日、クォークだけが記憶に残っており、パートンとA-サンは忘れ去られています。ゲルマンの核子-クォークモデルは、誰もが教え受け入れられる標準モデルとなった。ファインマンはゲルマンとツヴァイクの発見を常に惜しみなく賞賛し、彼らの理論が自身の理論を凌駕していると信じていた。この発見により、ファインマンは1977年に個人的にゲルマンをノーベル賞委員会に推薦した。ゲルマンが受賞していれば、ゲルマンにとって2度目のノーベル賞となったはずだったが、ノーベル賞委員会はファインマンの推薦を受け入れなかった。

科学者としてのファインマンの偉大さは、特定の発見によるものではありませんでした。彼の偉大さは、世界中の物理学者が使用している言語を作ったという事実にあります。今日、自然の仕組みを説明しようとする人は皆、彼の「時空法」と図を当然のことと考えています。本質的に、時空アプローチは、古代ギリシャの哲学者ヘラクレイトスが「すべては流れる」と呼んだことを文字通りに受け止めることです。時空間アプローチによれば、自然は、すべての可能な歴史を同時に経て、初期状態から任意の最終状態へと流れます。あらゆる可能な履歴には振幅があり、振幅には大きさと位相があります。最終状態に到達する確率を計算するには、それ以前のすべての履歴の振幅を合計し、振幅の合計の二乗を計算するだけです。各履歴を記述するグラフのセットの寄与を追加することで、この履歴に対応する振幅を得ることができます。 「歴史的総和」を通じて自然を記述するこの方法は、科学の歴史における偉大な統一原理の 1 つです。

ファインマンは、原子核物理学の基礎を解明する10年にわたる研究に加え、他のさまざまな問題にも取り組みました。彼はほとんどすべてのことに興味があり、未知の分野に進んで挑戦します。彼はカリフォルニア工科大学の生物学部で1年間ウイルスの実験を行った。その年の終わりまでに、彼はウイルスの遺伝子変異に関する興味深い新事実をいくつか発見しましたが、自分は生物学者には向いていないと判断し、新たな熱意を持って物理学に戻りました。当時の生物学は実験中心で理論は存在せず、ファインマンは理論を確立できないことを我慢できなかった。物理学に戻った後、彼は彼自身が最も美しい発見だと考えるもの、つまりニュートリノと呼ばれる粒子が物質とどのように相互作用するかを説明する新しい自然法則を成し遂げた。

科学のどの分野でも誰かが謎を発見するたびに、ファインマンはそれに飛び込みました。 1950 年代、最も興味深い謎は低温物理学の分野にありました。 1938年、ソ連の物理学者ピョートル・カピツァは、液体ヘリウムが絶対零度に近い温度で超流動体になることを発見した。カピッツァの発見から15年が経った今でも、超流体の説明は未だに解明されていない謎として残っている。超流動は物質の奇妙な状態です。超流動状態の物質が動き始めると、その物質は流れ続け、決して速度が落ちることはありません。ファインマンはこの挑戦を受け入れ、歴史の総和法に基づいた超流体の理論を開発しました。彼は、すべてのヘリウム原子が同一であることを考慮すれば、超流動状態は液体の履歴の総和の自然な結果であることを示した。ヘリウム原子は同一であるため、原子が交換され配置されたすべての可能な方法の結果を含むすべての履歴を合計する必要があります。ファインマンは、液体の動きが渦に変わり、外部からの干渉がない限り永遠に回転し続けることを簡単な方法で実証しました。この理論は、液体が超流動である理由を説明します。ファインマンがこの理論を確立した後、カリフォルニア工科大学は新しい実験を用いてこの理論を詳細に検証し、その結果、理論が正しいことが確認されました。

ファインマンの物理的現実の「歴史の総和」理論は、哲学的な深みと実用的な有用性の両方を備えています。それは、何が起こるかを素早く簡単に計算する方法を与えてくれるだけでなく、物質と運動に関する私たちの常識的な考えがなぜ誤解を招くのかについて深い洞察も与えてくれます。ファインマンは、アーサー・C・クラークが言ったように、自然の働きは私たちが想像するよりも奇妙であるだけでなく、私たちが想像できるよりも奇妙であることを知っていました。歴史の総和の理論は、私たちに自然の驚異についての直感的で鮮明な体験を与えてくれます。しかし、ファインマンは常に第一に計算機であり、第二に哲学者です。彼にとって最も重要なことは、すべての詳細を正しく把握することです。

物理的現実の歴史の総和の理論と同様に、ファインマンの人間性に関する洞察は哲学的に深遠であると同時に実用的にも有用である。彼の物語のいくつかは、物理学の研究と同じくらい深遠です。この序文では、私はファインマンの科学的な側面を強調し、彼の人間的な側面についてはほとんど触れませんでした。このように書く理由は、この本の大部分が彼の人間的な側面について語っているからです。ファインマンの人間的な側面を理解したいなら、彼の最初の妻アーリーンの人生についての記事を読むことをお勧めします。この物語は、ファインマン自身によって「なぜ他人の考えを気にする必要があるのか​​？」と題されたエッセイ集の中で語られています。 》。これは本の中で最も長い記事であり、ファインマンにとって最も語るのが難しい物語でもあります。彼の精神は彼女の魂とともに常に明るく輝いています。

この記事は、「クラシック ファインマン: 好奇心旺盛な男の冒険的な人生」の序文から抜粋することを許可されています。

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