Deze pagina afdrukken

Richard Feynman

Geschreven door
Beoordeel dit item
(1 Stem)
Richard Feynman Richard Feynman Foto: Inc.

De fysica uit de twintigste eeuw werd vooral bepaald door twee grote denkbeelden: de twee theorieën van de relativiteit en de kwantummechanica die respectievelijk ontstonden rond de jaren 1915 en 1925. Tussen deze twee data in ligt het jaar 1918, en in de lente van dat jaar werd een icoon van de moderne kwantumfysica geboren: Richard P. Feynman. Deze Amerikaans natuurkundige en Nobelprijswinnaar was zeer invloedrijk op het gebied van de kwantumelektrodynamica en stond stond ook bekend als brandkastkraker, nachtclubgast, tekenaar, bongospeler en kenner van de Mayacultuur.

Zijn jeugdjaren

Feynman bracht zijn jeugd door in de wijk Far Rockaway in New York. Zijn ouders waren arm nog rijk, ze hadden het goed, maar ook weer niet té goed. Als jongeman kon hij als een arbeider gaan werken, maar hij werd er niet toe verplicht door zijn ouders, en die mentaliteit vinden we dan ook terug in de rest van zijn leven. Hij was met andere woorden een vrij man. Maar wat moest hij met die vrijheid doen? Op dit vlak zou zijn vader, Melville, het meest invloedrijk zijn. Hij was het, die, toen Richard’s geboorte nakend was, bepaalde dat als het kind een jongen bleek te zijn, het op zou groeien tot een wetenschapper. Dit was een soort droom van Melville, en hij hield het ook voor zichzelf. Zijn droom kwam uit, maar verder bemoeide hij zich niet met Richard. Hij zou hem nooit zeggen dat hij “zus of zo” moest doen. Integendeel, zijn aanpak was veel meer intuïtiever en subtieler. Hij moedigde Richard bijvoorbeeld aan niet te pronken met wat hij al wist, maar na te denken over wat hij nog niet wist.

Dit is de essentie van Feynmans gedachtenwereld. Door zich steeds af te vragen wat hij niet wist, bevrijdde hij zichzelf van het juk van gewone “wijsheid”. Hij leerde dat het volkomen mogelijk, zelfs waarschijnlijk, is dat een persoon het antwoord op belangrijke vragen niet weet! De belangrijkste factor van kennis is altijd de weldoordachte vraag waarom het zo is, en de antwoorden, die komen later wel. Dit is echter de ene kant van het verhaal van zijn jeugd. Van zijn moeder, Lucille, erfde hij een eigenschap die, alhoewel subtieler, van evengroot belang voor zijn succes als wetenschapper was als zijn vaardigheid als onderzoeker. Die eigenschap was humor. Terwijl Melville Richard leerde te onderzoeken, leerde Lucille hem niet altijd bloedserieus te zijn over zijn werk. Deze twee eigenschappen vormden een fantastische combinatie voor de rest van zijn leven.

Ontstaan van een fysicus

Toen zijn mentale eigenschappen wat op peil waren gekomen, begon de volgende fase van zijn leven, namelijk , ten eerste, het worden van een fysicus, en ten tweede, een levenspartner. Alhoewel het gepast lijkt om het eerste belangrijker te vinden dan het tweede, wil dat zeker niet zeggen dat hij er ook zo over dacht. Als jongeman vond hij zijn vriendin, Arlene Greenbaum, het belangrijkste ter wereld.

Arlene was, net zoals hijzelf, een levensgenieter, en ze werd zijn beste vertrouweling. Ze waren voor elkaar gemaakt: en zelfs als Richard zichzelf van tijd tot tijd vergat, herinnerde ze hem eraan dat hijzelf ook belangrijk was, waardoor hij haar oneindig dankbaar was. Ze ging zelfs zo ver dat ze, vlak nadat ze waren getrouwd, Richard een schort en een koksmuts gaf en hem zei voor haar een barbecue te maken, aan de kant van de snelweg. Hij deed het wel, maar schaamde zich voor wat voorbij rijders van hem zouden denken. Dan zij Arlene telkens weer, “Wat kan het jou schelen wat zij van je denken!”, een zinnetje wat van zoveel belang was voor de rest van zijn leven, en wat hij aan veel personen als levensles gaf.

Maar tezelfdertijd dat hij en Arlene onafscheidelijk werden, kwam hij tot de conclusie dat er maar een ding was dat hij wou doen met zijn leven. Als jongen was hij altijd al goed geweest in alle wetenschappelijke vakken, zoals Fysica, Chemie, Biologie, Geologie, ... Ook was hij buitengewoon goed in Wiskunde, hij leerde zichzelf bijvoorbeeld de leerstof aan die hij als fysicus bijna dagelijks zou gebruiken. Op een gegeven moment dacht hij er serieus over na om een wiskundige te worden, maar het klikte niet. Zijn intellectuele vector was voornamelijk op de fysica-as te situeren. Het was de natuur “zelf” , zo zei hij, die hem in de richting van de fysica leidde.

Uiteindelijk begon hij met fysica te studeren. Hij studeerde vier jaar aan het MIT, toen en nog steeds een van de beste universiteiten voor fysica, en na die vier jaar ging hij naar Princeton waar hij doctoreerde. In deze periode beslisten hij en Arlene ook te trouwen na het volbrengen van zijn doctoraat. Arlene begon echter symptomen te ontwikkelen van een of andere ziekte. Na een tijdje werd vastgesteld dat het om tuberculose ging, dat in die tijd nog niet zo goed te behandelen viel als vandaag de dag. Er werd niet meer verwacht dat ze lang zou leven, en Richard concludeerde dat er maar een ding opzat, namelijk zo snel mogelijk met haar trouwen. Alhoewel zijn familie hem adviseerde te wachten tot het volbrengen van zijn doctoraat, trouwden de twee in een eenvoudige burgerlijke ceremonie.

Kluizen kraken

Het was al lang bekend dat er een enorme energie verborgen zit in de kern van een atoom, die erop wacht om bevrijd te worden. Men was er zelfs van overtuigd dat men enorm krachtige explosieven kon maken uit dit principe, en hierover werd in de Tweede wereldoorlog onderzoek verricht in Duitsland en Amerika. Toen Amerika echter in 1942 in de oorlog betrokken werd, werd begonnen aan het zgn “Manhatten Project”, dat als doel had een atoombom te maken die zijn kracht ontleende uit die atoomkernen. Voor dit militair project werd het plaatsje Los Alamos in de woestijn van New-Mexico als thuisbasis gekozen. De allerbeste wiskundigen, fysici en chemici werden hier verzameld om aan het project deel te nemen en het wapen te perfectioneren.

Feynman, toen nog werkzaam aan Princeton, had al enige naamsbekendheid door zijn buitengewone talenten ivm de wiskunde en de fysica. Fysicus Robert Wilson was degene die dit opmerkte en hem overtuigde deel te nemen aan het gigantische project. De eerste reactie van Feynman was dat hij hier geen interesse in had, maar toen hij besefte wat er zou kunnen gebeuren als de Nazi’s het wapen eerst zouden voltooien, aanvaarde hij de job en hij verhuisde naar Los Alamos. Arlene verhuisde mee, naar een ziekenhuis is het nabijgelegen Albuquerque.

Tijdens de week werkte hij aa De Bom, en ‘s weekends ging hij naar het ziekenhuis in Albuquerque om zijn vrouw te bezoeken. In deze periode kreeg hij een grote fascinatie voor het kraken van kluizen of cijfersloten. Feynman was er namelijk zeker van de veiligheidsmaatregelen voor het opbergen van documenten op Los Alamos ontoereikend was, en hij demonstreerde dit ook door met zijn blote handen de kluis waarin de bouwplannen zaten open te breken. Door professionele boeken te lezen en vooral door zijn eigen methodes, werd hij uiteindelijk berucht in Los Alamos, door zijn vaardigheid kluizen te breken. Op een zeker moment, vlak na het einde van de oorlog, had hij een kans zijn vaardigheid nuttig te maken: men was de combinatie kwijtgeraakt van de kluis waarin de blauwdrukken van de atoombom zaten. Feynman kwam, hij zag, en in 5 minuten kraakte hij de kluis (in werkelijkheid had hij bij zijn zelf-opleiding de eerste paar cijfers van zowat alle kluizen op Los Alamos ontdekt, dus nu hoefde hij nog maar een paar cijfers te vinden).

In de maanden vlak voor het einde van de oorlog verergerde Arlene’s toestand. In juli 1945, vlak voor de eerste test van de bom, stierf ze uiteindelijk. Richard had het geluk naast haar te zitten toen ze overleed, en op tijd op Los Alamos terug te zijn voor de test. De bom was klaar en hij was getuige van de detonatie van de allereerste atoombom.

Na het einde van de oorlog nam hij een baan aan als professor aan de Universiteit van Cornell, maar hij voelde zich een beetje afgeleefd. Hij verloor zijn inspiratie en vertrouwen als een fysicus, en hij bedacht dat zijn beste dagen misschien al voorbij waren. Dus het verwonderde hem enorm dat hij sollicitatie-verzoeken van de beste universiteiten van het land kreeg, voor aanlokkelijke banen. Hij kreeg zelfs een uitnodiging tot het “Institute for Advanced Study” in Princeton, en dit sloeg hem met verstomming, want dat instituut was zowat het meest prestigieuze insituut van de hele wereld! Enkel de aller besten kregen daar een baan, bijvoorbeeld Einstein, en dat volgens hem nergens op als zijn beste dagen al voorbij waren. Op dat moment herinnerde hij zich weer de uitspraak van Arlene, van zolang geleden aan die snelweg. Hij realiseerde zich dat het niet uitmaakte wat anderen van hem verwachtten, maar wel wat hij van zichzelf verwachtte.En opeens maakte de levensmoeheid weer plaats voor inspiratie. Vanaf dat moment nam hij zichzelf voor aan niets meer te werken, waar hij niet mee kon “spelen”. En dat bewees zijn diensten. Net voor de oorlog was hij aan het werken voor zijn doctoraat over een nieuwe methode om aan kwantummechanica te doen.

Deze methode had te maken met de waarschijnlijkheid te berekenen van de overgang van de ene kwantumtoestand naar de andere. In principe is deze kans even groot, en de totale kans is gewoon de som van de kansen. Dit was een volledig nieuw beeld in de kwantummechanica, en hij vormde het uiteindelijk ook om naar de wetenschap van de kwantumelektrodynamica (QED). Hiervoor kreeg hij dan ook de Nobelprijs voor de fysica, samen met Schwinger en Tomonaga, die hetzelfde onafhankelijk van elkaar hadden gevonden. Feynman zorgde ook voor een doorbraak in de fysica van de supervloeibaarheid van zeer koude vloeibare helium, waarin er geen enkele vorm van weerstand scheen te zijn. Hij zette de bekende Schrödinger vergelijking erop, met succes: het bleek dat de supervloeibaarheid een gedrag toonde wat eigen was aan een kwantummechanisch gedrag: kwantummechanica op macroscopische schaal!

Verwant met supervloeibaarheid is de supergeleidendheid. Electronen kunnen zonder weerstand bewegen in bepaalde stoffen op zeer lage temperatuur. (een paar graden boven het absolute nulpunt). Feynman probeerde ook dit verschijnsel te verklaren, maar het werd een van zijn grootste mislukkingen als fysicus. Dit probeerde hij tegelijkertijd met drie anderen: Bardeen, Cooper en Schreiffer, rond de jaren 1960. Uiteindelijk was het dit trio dat het eerste op het spoor van de oplossing kwam, met Feynman bij wijze van spreke als zeer dichte achtervolger.

Tijdens de jaren 50 trouwde hij voor de tweede keer, met Mary Lou, maar deze relatie duurde niet lang. Het bleek dat zijn gevoelens voor deze vrouw verre van perfect waren, en dat ze niet bij elkaar pasten. Ze scheidden en gingen elk hun eigen weg. Begin jaren zestig kwam hij echter tijdens een congres in Europa een vrouw tegen, met de naam Gweneth Howarth, een Engelse. Hij had al lang behoefte aan iemand sinds de dood van Arlene, en bij nader inzien leek Gweneth hem de ideale vrouw. Ze was geduldig met zijn excentriciteiten, maar ze deelden een passie voor avontuur. Hij slaagde erin haar naar de States te verhuizen, en enige tijd later trouwden ze. Ze bleven voor de rest van Feynmans leven bij elkaar, ze kregen één zoon, Carl, en ze adopteerden één dochter, Michelle.

Vanaf de jaren 50 was Feynman een professor in de fysica aan het California Institute of Technology, kortaf Caltech genoemd. In het begin van de jaren 60 was er een behoefte aan een nieuwe cursus algemene fysica voor de eerstejaarsstudenten. Professoren Robert Leighton en Matthew Sands benaderden Feynman met de vraag of hij die cursus niet wou geven. Maar dit was geen kleine vraag, want het betekende dat Feynman een aantal jaar enorm veel van zijn tijd in het project moest steken, zonder veel tijd te hebben voor zijn zo geliefde onderzoeksprojecten. Maar Richard besefte dat dit een zeldzame kans was een nieuwe generatie fysici kwaliteitsvol op te leiden, en hij had altijd al een zwakke plek gehad voor jonge en nieuwsgierige mensen. Hij nam de job aan. De nieuwe fysica-cursus slorpte de komende drie jaar van zijn leven op, maar hij, Leighton en Sands deden het met zeer veel plezier, en schrevn elke les neer in de cursus. Uiteindelijk werden al die lessen samen gebundeld tot drie boeken: de Feynman Lectures on Physics, die elke zichzelf respecterende fysicus wel in zijn boekenkast heeft staan.Inderdaad, zelfs na 40 jaar zijn deze boeken over de fysica nog steeds zeer populair, onder zowel studenten als professoren.

Feynmans voornaamste interesse ging natuurlijk uit naar de fysica, maar al een tijd lang werd hij aangetrokken tot de kunstwereld. Als volwassene vond hij kunst een mysterieus iets, wat hem wel aantrok, door zijn nieuwsgierige aard. Daarom besliste hij lessen tekenen en schilderen te nemen. Eerst had hij hoegenaamd geen talent, maar na veel oefenen werd hij toch een ervaren tekenaar, vooral in het tekenen van portretten. Hij ontdekte dat de eigenschap van kunst die hem aantrok, vooral het feit was dat hij een tevredenheid vond in het tonen van zijn werk aan andere mensen. Hij zette zijn tekenactiviteiten, naast de fysica, voort de rest van zijn leven.

De laatste jaren

Alhoewel hij op het einde van de jaren 70 al 60 jaar werd , verouderde zijn intelligentie niet, integendeel, meer en meer droeg hij bij tot zijn vakgebied. Maar ook op ongeveer deze leeftijd begon hij een van zijn meest mythische avonturen. Bij toeval had hij de kans om aan een goede vriend van hem (Ralph Leighton, zoon van Robert) te vermelden dat er een “verloren land” was, van welk hij nog postzegels had verzameld als jongen, maar dat nu nergens meer terug te vinden was op de kaart. Het verloren land was (en is) Tannu Tuva, tussen Mongolië en Rusland in geklemd, en sinds Richards jeugd was het geannexeerd door de Sovjet Unie.

Desalniettemin bestond Tuva nog steeds in de praktijk, maar het was geïsoleerd door zijn ligging in het hooggebergte, zodat het een aanlokkelijk object werd in Richards gedachten. Richard, Gweneth en Ralph zochten alle informatie over Tuvo op die ze konden vinden, en ze besloten er ook naar toe te trekken. Een professor, gespecialiseerd in Tuvo, waardeerde hun pogingen, en hij zei tegen hen dat nu zij drie op de kwestie aan het werken waren, dat het totaal aantal betrokkenen minstens zou verdubbelen. Op die manier werd het eigenlijk meer een gevecht om ook maar iets over Tuvo te weten te komen, terwijl niemand in de westerse wereld überhaubt van het land had gehoord. Het koste zelfs nog meer moeite om een vergunning van de Sovjets te krijgen om naar Tuvo te reizen.

Ondertussen overkwam Richard het begin van een heel ander avontuur: het was ontdekt dat hij een zeldzame vorm van kanker had ontwikkeld in zijn onderrug. De tumor werd succesvol weggesneden, maar onherstelbare schade was toegedaan aan zijn organen, waardoor hij verzwakte. Een van zijn nieren was zo erg beschadigd, dat hij zelfs verwijderd moest worden. Operaties zorgden er wel voor dat hij langer leefde, maar het laatste decennium van zijn leven werd door de ziekte, en door nog veel andere tumoren die ontdekt werden, overschaduwd.

In het begin van 1986 spatte het ruimteveer Challenger uit elkaar kort na de lancering waardoor de zeven bemanningsleden om het leven kwamen. Als snel werd er een presidentiële commissie gevormd, en één van Feynmans vroegere studenten zat in het benoemingscommitée. Zo kwam Feynman aan zijn positie in de commissie. Eerst weigerde hij, bescheiden als hij was wou hij zich uit het publieke oog houden. Maar Gweneth overtuigde hem uiteindelij toch van het feit dat hij met zijn capaciteiten en kennis een enorme bijdrage aan de zaak zou leveren. Ze herinnerde hem eraan dat hij, terwijl de rest van de commissie in Washington op hun hotelkamers zat de luieren, waarschijnlijk in een of andere uithoek van het land zou praten met de ingenieurs die het ruimtetuig mee hadden ontworpen, en zo zijn informatie zou krijgen van de mensen die het ding hadden ontworpen.

Hij nam de job aan, en hij ontdekte dat de NASA en verwante bedrijven een streven hadden alle vorm van kritiek op de organisatie of de ontwerpen, geuit door hun eigen mensen, te ontmoedigen. Dit leek hem hetzelfde als het veiligheidsprobleem op Los Alamos, zoveel jaren terug.

Later bleek het dat een aantal laaggeplaatste personeelsleden in het project wisten dat het met bepaalde systemen aan boord van de shuttle wel fout moest gaan, maar dat de bureaucratie hun het zwijgen oplegde. En NASA lanceerde de shuttle, met het bekende gevolg. Bij de lancering van een Space Shuttle wordt de hoofdmotor geassisteerd door twee zij- ‘boosters’, bestaande uit vaste brandstof, die afgesloten werden door de zogeheten 'O-ringen'. Van vorige vluchten waren er bewijzen dat die o-ringen soms beschadigd werden door de brandende raketbrandstof, en dat het niet lang meer kon duren voordat er bij een lancering brandend materiaal in de grote brandstoftank, gevuld met vloeibare waterstof en zuurstof, zou lekken, met het gevolg dat deze zou ontploffen.

De betrokkenheid van Feynman bij de commissie was zowat het beste wat deze commissie kon overkomen; niet alleen had Feynman van nature een lak aan overbodige autoriteit, ook was hij de enige in de commissie die geen enkel belang had bij het feit of NASA door zou blijven gaan met de shuttles of niet. Het werd duidelijk voor hem dat het technische mankement te vinden was bij de o-ringen, maar dat het echte probleem te maken had met de interne structuur van de NASA.

De rubberen o-ringen bleken niet bestand te zijn tegen vriesweer, ze verloren namelijk hun veerkracht (dus ook hun sluitingscapaciteit) als ze werden blootgesteld aan koude temperaturen. Nu had het de morgen voor de lancering van de Challenger juist hard gevroren, de laagste temperatuur voor een lancering ooit gemeten op Cape Canaveral. Richard suggereerde dat de ringen inderdaad niet bestand waren tegen die lage temperaturen, waardoor ze als afsluitmiddel waardeloos werden, waardoor de gloeiend hete gassen uit de boosters de grote brandstoftank konden bereiken, erdoor heen brandden, en zo de vloeibare zuurstof/waterstof erbinnen konden ontsteken, met de ontploffing tot gevolg.

Om het waarheidsgehalte van deze theorie te testen, slaagde hij erin een o-ring te bemachtigen. In zijn hotelkamer in Washington plaatste hij de ring in ijswater, met een klem eromheen, en verlaagde de temperatuur tot 0° Celcius. Op dat moment haalde hij de ring uit het water, en verwijderde de klem. Bewijs geleverd: het rubber bleef in een samengedrukte vorm, nadat alle drukkracht was verwijderd, voor een vrij lange tijd: lang genoeg voor hete gassen om te ontsnappen.

Hij had nu genoeg vertrouwen in zijn theorie opgebouwd om hem te tonen aan de rest van de commissie, en hij besloot zelfs om het experiment uit te voeren tijdens een live op tv uitgezonden persconferentie, de volgende dag. De volgende dag voerde hij zijn plan uit: hij zette de klem rond de o-ring en vroeg om ijswater. Live op tv bewees hij onomstotelijk zijn theorie dat de o-ringen niet tegen vrieskou konden.

Iedereen die Feynman kende wist dat hij net zoveel een verteller was als een wetenschapper. Jaren had hij zijn methodes zijn avonturen te vertellen verfijnd tot ze op topniveau stonden. Feynman was een man van enorm groot moraal en intelligentie. Door de jaren heen had hij wetenschappelijke kennis vergaard, maar ook wijsheid. Hij besloot, samen met zijn beste vriend Ralph Leighton, zijn beste anekdotes uit te geven. Het eerste deel van zijn avonturen werd gepubliceerd in 1985 als het boek “Surely You’re Joking, Mr. Feynman”. Het boek werd een bestseller. Na zijn dood verscheen het tweede deel, getiteld “What Do You Care What Other People Think?”, dat ook zeer goed verkocht.

In de herfst van 1987 ontdekten dokters nog een tumor, waar Richard wel aan werd behandeld, maar extreem verzwakt leed hij enorm veel pijn. Het was maar een kwestie van tijd voordat hij weer opgenomen zou moeten worden in het ziekenhuis. In februari 1988 begaf ook zijn enige overgebleven nier het. Het zou zeker mogelijk zijn geweest nog een aantal maanden aan zijn leven toegevoegd te hebben, maar Richard besliste zelf dat genoeg genoeg was. Op 15 februari 1988 zei Richard Feynman vaarwel tegen de wereld.

Vancanneyt Sander

Oprichter & beheerder van Spacepage & Poollicht.be
Sterrenkunde en ruimteweer redacteur.

Gerelateerde items (op tag)