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RICHARD FEYNMAN |
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RICHARD FEYNMAN und die Quantenelektrodynamik. Lebensdaten: 1918 - 1988. Nachdem nachgewiesen war, daß durch die Quantenmechanik die Eigenschaften der Atome vorhersagbar waren, wurden eine Reihe von mathematischen Instrumentarien geschaffen, die dem besseren Verständnis der elektromagnetischen Phänomene dienten. Als Ergebnis der Arbeiten von PAUL DIRAC, WERNER HEISENBERG und anderen ging um 1930 daraus die Quantenelektrodynamik hervor. Ihre Ergebnisse waren jedoch über fast zwei Jahrzehnte häufig ungenau und unbefriedigend. An der präzisen Neuformulierung der QED waren einige Wissenschaftler beteiligt, der herausragendste unter ihnen war Richard Feynman. Der »einseitige Kerl«, wie sich Feynman selbst bezeichnete, hatte mit dem Philosophen Ludwig Wittgenstein die verblüffende Fähigkeit gemein, daß er sein begrenztes kulturelles, geistesgeschichtliches Allgemeinwissen auf seinem Feld durch Intuition und einzigartige Arbeitsleistung wettmachte. Feynman, als mathematischer Physiker ebenso bemerkenswert wie Paul Dirac, mit dem er manchmal verglichen wird, schuf sich einen Ruf, »der das, was er wirklich geleistet hatte, bei weitem übersteigt«, wie sein Biograph James Gleick schreibt. Er war eine einzigartige Gestalt in der Physik, der mit seinem humorvollen, autobiographischen »Sie belieben wohl zu scherzen, Mr. Feynman!« ein breites Publikum erreichte. Richard Phillips Feynman wurde am 11. Mai 1918 in New York als Sohn von Lucille Phillips Feynman und des Handlungsreisenden Melville Arthur Feynman geboren. Feynman wuchs in Far Rockaway auf, reparierte leidenschaftlich gern Radios und Schreibmaschinen und beschäftigte sich mit Rätseln aller Art. »Jedes Rätsel, das die Menschheit ersonnen hatte, mußte seinen Weg zu mir finden«, schrieb er später. »Jede verdammte, verrückte Scherzfrage, die die Menschen erfunden hatten - ich kannte sie.« Er zeigte außergewöhnliche Begabung für die Mathematik und die Naturwissenschaften, auf anderen Gebieten widerstand er dem akademischen Leistungsdruck; die Belesenheit und Kultiviertheit, die viele andere Physiker aufwiesen, fehlte ihm. Am Massachusetts Institute of Technology, an dem er ab 1935 war, fiel Feynmans ungewöhnliches mathematisches Talent bald auf. Er entwickelte für Probleme in der theoretischen Sein IQ-Wert betrug bescheidene 125, was angesichts seiner späteren Leistungen larauf schließen läßt, daß die Meßmethode eine starke kulturelle Komponente ‚einhaltet. Physik eine ganze Palette von Lösungsvorschlägen, und seine Abschlußarbeit, »Molekulare Kräfte und Spannungen«, war ein beeindruckender Vorgriff auf das, was noch folgen sollte. Trotz der zu dieser Zeit bestehenden Vorbehalte gegen Juden, die auch vor einer Institution wie Princeton nicht Halt machten, wechselte Feynman 1939 an diese Universität und arbeitete dort mit John Wheeler zusammen, einem der führenden Wissenschaftler bei der Entwicklung der Kernphysik, der Feynmans Talent rasch erkannte. 1942 promovierte er mit seiner Dissertation »Das Prinzip der geringsten Wirkung in der Quantenmechanik«. Feynman, kaum dreiundzwanzig Jahre alt, galt bereits als einer der führenden theoretischen Physiker Amerikas. Noch in Princeton wurde er für das Manhattan Project und die Arbeit an der Atombombe rekrutiert. 1943 zog er nach Los Alamos. Er beeindruckte HANS BETHE - »Feynman vereinigt in sich Brillanz und Größe« - und bestimmte mittels komplexer Berechnungen die Verteilung der Neutronen in der kritischen Masse. Seine Aufgabe war es festzulegen, wieviel radioaktives Material gefahrlos an einem Ort untergebracht werden konnte, er hielt Vorträge über die theoretischen Aspekte der Bombe und war beim Test des ersten nuklearen Sprengkopfs im Juli 1945 anwesend. Die Explosion erfüllte ihn mit einem Gefühl der »Hochstimmung«. »Die ganze Zeit hatten wir hart gearbeitet, um dieses Ding zum Laufen zu bringen, aber wir waren uns nicht ganz sicher, wie es genau funktioniert. Obwohl es eigentlich zu meinem Geschäft gehört, war ich immer sehr mißtrauisch, was theoretische Berechnungen anbelangt. Ich bin mir nie ganz sicher, daß die Natur wirklich das tut, was sie den Berechnungen zufolge tun sollte. Aber hier klappte es, sie tat genau das, was wir berechnet hatten.« An der Universität Cornell, wo er 1945 als Assistenzprofessor für Bethe arbeitete, wandte er seine Aufmerksamkeit der Quantenelektrodynamik zu. Seine Revision der QED gehört zu den wichtigsten Ergebnissen der Nachkriegsphysik. Die bestehende Theorie war nicht falsch allerdings, wie Feynman einmal erklärte, »gelangte man bei den Berechnungen zu komplizierten Gleichungen, die nur sehr schwer zu lösen waren. Man konnte einen guten Näherungswert erster Ordnung erhalten, aber wenn man versuchte, ihn durch Korrekturen zu verbessern, begannen plötzlich unendliche Zahlenreihen aufzutauchen.« Man wußte, daß sich einzelne Elektronen in einem elektromagnetischen Feld wie vorhergesehen verhalten, um allerdings dafür eine quantenmechanische Erklärung zu finden, mußte man voraussetzen, daß Photonen - »virtuelle Teilchen« genannt, da sie mit den Sinnen nicht mehr wahrzunehmen sind - vom Elektron im Grunde unendlich oft emittiert und absorbiert werden. Obwohl sich u. a. Wolfgang Pauli und Werner Heisenberg eingehend damit beschäftigt und versucht hatten, die Berechnungen zu verbessern, lieferte die im Grunde unangreifbare Theorie weiterhin unmögliche Ergebnisse. Feynmans einzigartiger Ansatz beruhte auf einer Reihe von bildlichen Darstellungen (später als Feynman-Graphen oder -Diagramme bezeichnet), die es ermöglichten, mit den Elektronen und Photonen und deren Absorption und Emission Schritt zu halten und so den Ablauf der Wechselwirkungsprozesse zwischen den Elementarteilchen zu berechnen. Die Graphen veranschaulichen die abstrakten Berechnungen, so daß die Zahlen wieder »normalisiert« und unerwünschte unendliche Wert eliminiert werden können. Als Folge davon wurde das gesamte Gebiet der Quantenelektrodynamik wiederbelebt, und heute erzielen Berechnungen eine Genauigkeit von 109. 1965 wurde Feynman der Nobelpreis für Physik verliehen, den er mit Julian Schwinger und Sin-Ituro Tomonaga teilte, der zur gleichen Zeit ebenfalls an einer Neuformulierung der QED gearbeitet hatte. 1951 wechselte Feynman ans Califbrnia Institute of Technology, wo er zu einem der produktivsten Physiker der Weltwurde. Zu seinen Errungenschaften zählt eine Atomtheorie über die ungewöhnlichen Eigenschaften flüssigen Heliums, dessen Verhalten bei sehr tiefen Temperaturen dem Gesetz der Schwerkraft widerspricht. In seiner Arbeit über »Suprafluidität« kam er dem Verständnis des verwandten Phänomens der Supraleitfähigkeit nahe, das 1957 von JOHN BARDEEN, Leon Cooper und Robert Schrieffer erklärt wurde. Und er entwickelte die Theorie des Betazerfalls weiter - der schwachen Wechselwirkung, die bei allmählichem Zerfall radioaktiver Elemente auftritt. Feynmans Entdeckung, daß der Satz von der Erhaltung der Parität in der schwachen Wechselwirkung enthalten ist -worauf Experimente in den 50er Jahren hindeuteten -, war,' wie er schrieb, »das erste und einzige Mal in meiner Laufbahn, daß ich ein Naturgesetz kannte, bevor es alle anderen wußten.« MURRAY GELL-MANN , Feynmans Freund und Kollege am Caltech, war zwar verärgert, daß Feynman ihn nicht früher darauf hingewiesen hatte, gemeinsam aber entwickelten sie eine allgemeine Theorie über die schwache Wechselwirkung, die 1958 als »Theorie der Fermi-Wechselwirkung« veröffentlicht wurde. Feynman trug zur Entwicklung von Gell-Manns Theorie der Quantenchromodynamik (QCD) bei, die den inneren Aufbau der Elementarteilchen beschreibt. Feynman war ein engagierter Lehrer, der seinen Unterricht hin und wieder auf Bongos begleitete, er war lebhaft, witzig und verlor selten größere physikalische Zusammenhänge aus den Augen. 1963 gab er am Caltech einen Einführungskurs in Physik, der später als Vorlesungen über Physik veröffentlicht wurde; sechs für ein Laienpublikum gehaltene Vorträge, 1965 als Vom Wesen physikalischer Gesetze veröffentlicht, zeugen von Feynmans lebhaften Vortragsstil und bieten eine grundlegende Einführung in die Themen der Schwerkraft, der Energieerhaltung, der Gesetze der Symmetrie und der Entropie und der Beziehung zwischen der Mathematik und der Wissenschaft allgemein. Einem größeren Publikum wurde er 1985 durch seine autobiographischen Bestseller-Memoiren »Sie belieben wohl zu scherzen, Mr. Feynman!« bekannt. 1986 gehörte Feynman der von der Regierung eingesetzten Untersuchungskommission an, die die Explosion des Raumfähre Challenger untersuchte. Für landesweite Schlag. zeilen sorgte er, als er herausfand, daß die eigentliche Ursache für das Unglück Gummidichtungen waren, die bei kalten Temperaturen ihre Elastizität verlieren. In einem besonderen Anhang zum Abschlußbericht kritisierte er den Druck, der von der Bürokratie auf die an der Challenger-Katastrophe beteiligten NASA-Wissenschaftler und Ingenieure ausgeübt wurde. Detailliert nachlesen läßt sich Feynmans Arbeit in der Untersuchungskommission in seinem 1988 erschienen Bericht »Kümmert sie, was andere Leut denken?« Wie viele andere Physiker des 20. Jahrhunderts - und wie sein Vater - war Feynman Atheist; er regte sich fiirchterlich auf, als beim Begräbnis seines Vaters der Rabbi das Kaddisch vortrug. Bei einem TV-Auftritt wurden seine Ausführungen zur Religion von einem Fernsehsender in Kalifornien teilweise zensiert. »Ich denke nicht, daß dieses phantastische, wunderbare Universum, diese ungeheure Ausdehnung von Zeit und Raum, diese Vielfalt an Tieren und Planeten, all diese Atome mit ihren Bewegungen, daß alle diese komplizierten Dinge nur eine Bühne für Gott sein sollen, damit er den Menschen dabei zuschauen kann, wie sie sich zwischen Gut und Böse abmühen - denn genau so sieht es die Religion. Die Bühne ist einfach zu groß für dieses Drama.« Feynman war dreimal verheiratet. Seine erste Frau Arlene Greenbaum starb 1945 an Tuberkulose. Nach einer kurzen zweiten Ehe heiratete er 1960 Gweneth Howarth, mit der er zwei Kinder hatte. 1978 wurde bei ihm eine seltene Form eines Krebstumors diagnostiziert, der chirurgisch entfernt wurde. Eine andere, von Lymphozyten befallende Krebsart, Makroglobulinämie, tauchte 1986 auf, kurz darauf wurde ein Magentumor entdeckt. Daß seine Tumore mit der Strahlung in Verbindung standen, der er während seiner Arbeit an der Atombombe ausgesetzt war, kam für Feynman nicht in Betracht. Er starb am 15. Februar 1988. In seinen letzten Jahren versuchte er, Tannu Tuva zu besuchen, eine Region in Rußland an der Grenze zur Mongolei, von der ihm sein Vater als Kind erzählt hatte. Zusammen mit seinem Freund Ralph Leighton führte er in den 80er Jahren einen langen und amüsanten Briefwechsel mit den sowjetischen Behörden. Zwei Wochen vor seinem Tod erhielt er die Einreiseerlaubnis. Ralph Leighton trat dann im Juli 1988 an Feynmans Stelle die Reise an. Und das ist der Grund dafür, warum in Kysil am Denkmal, das die geographische Mitte Asiens bezeichnet, auch eine Gedenkplakette an Richard Feynman zu finden ist. |
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