Richard Feynman

Bedeutung und zentrale Beiträge

Richard Phillips Feynman (* 11. Mai 1918 in Queens, New York; † 15. Februar 1988 in Los Angeles) war ein US-amerikanischer Physiker und Nobelpreisträger des Jahres 1965. Er gilt als einer der großen Physiker des 20. Jahrhunderts, vor allem wegen seiner Beiträge zu Quantenfeldtheorien. Diese Theorien beschreiben Teilchen und ihre Wechselwirkungen mithilfe von Feldern.

Zusammen mit Shin’ichirō Tomonaga und Julian Schwinger erhielt er den Nobelpreis für die Quantenelektrodynamik (QED). Die QED ist die Theorie der Wechselwirkung elektrisch geladener Teilchen mit Licht beziehungsweise dem elektromagnetischen Feld. Feynman entwickelte Feynman-Diagramme: anschauliche Zeichnungen für subatomare Wechselwirkungen. Bei einer Elektron-Elektron-Streuung kann etwa der Austausch eines virtuellen Photons dargestellt werden; diese Diagramme sind heute ein De-facto-Standard.

Feynman wollte insbesondere die schwer anschauliche Quantenphysik für Laien und Studierende verständlich erklären. Seine Feynman Lectures on Physics sind weit verbreitet. In einem Essay prägte er außerdem den Ausdruck „Cargo-Kult-Wissenschaft“ für Disziplinen, die zwar äußerlich wissenschaftlich wirken, aber inhaltlich wissenschaftlichen Anforderungen nicht genügen.

Ausbildung, Krieg und akademische Laufbahn

Feynman wuchs in Far Rockaway in Queens auf. Seine jüdischen Eltern, deren Vorfahren aus Russland und Polen eingewandert waren, bezeichnete er als erklärte Atheisten. Schon früh wurde er zu wissenschaftlichem Denken angeleitet; zudem reparierte er Radios. Von 1935 bis 1939 studierte er Physik am MIT. Ergebnisse seiner Bachelorarbeit sind als Hellmann-Feynman-Theorem bekannt. Von 1939 bis 1943 studierte er in Princeton und arbeitete bei John Archibald Wheeler. In seiner Dissertation von 1942 entwickelte er, an Paul Dirac anknüpfend, die Pfadintegralformulierung der Quantenphysik.

Im Zweiten Weltkrieg arbeitete Feynman in Los Alamos am Manhattan-Projekt zum Bau der ersten Atombombe. Er organisierte umfangreiche numerische Rechnungen. Seine erste Frau Arline Greenbaum, die er 1941 geheiratet hatte, starb am 16. Juni 1945 an Tuberkulose.

Nach dem Krieg wirkte Feynman an einer 1947 auf der Shelter-Island-Konferenz vorgestellten Formulierung der QED mit. Er lehrte bis 1951 an der Cornell University und anschließend am Caltech in Pasadena, wo er bis zum Ende seiner akademischen Laufbahn Professor für Theoretische Physik war. Dort entstanden 1961/62 mit Matthew Sands und Robert B. Leighton die Feynman Lectures on Physics aus einer Reform der Einführungsvorlesungen. Für seine Lehre erhielt er 1972 die Oersted Medal. Eine eigentliche Schule begründete er nicht und hatte nur wenige Doktoranden.

Forschung nach der QED

In den 1950er Jahren forschte Feynman zur Festkörperphysik, unter anderem zur Suprafluidität. Das ist ein makroskopischer Quantenzustand, der beispielsweise bei flüssigem Helium bei tiefen Temperaturen beobachtet werden kann. Mit Murray Gell-Mann formulierte er die Gesetze der schwachen Wechselwirkung in der Vektor-Axialvektor-Form neu; dies spiegelte die entdeckte Paritätsverletzung beim Betazerfall wider.

Seine Rede There’s Plenty of Room at the Bottom vom 29. Dezember 1959 wird von der Nanotechnologie häufig als Gründungsschrift angesehen. Ende der 1960er und in den 1970er Jahren arbeitete er am Parton-Bild hochenergetischer Streuprozesse, das heute in die Quantenchromodynamik integriert ist. Er war auch Pionier von Yang-Mills-Theorien, also nicht-abelschen Eichtheorien zur Beschreibung fundamentaler Wechselwirkungen, und untersuchte sie zunächst bei der Quantisierung der Gravitation. Der Stringtheorie blieb er skeptisch, weil sie sich seiner Ansicht nach zu weit von experimentellen Vorhersagen entfernte.

1981 fragte Feynman, ob Quantenphysik effizient durch klassische Computer simuliert werden könne. Er folgerte, dies geschehe am besten mit Quantencomputern. Er beriet außerdem Thinking Machines, einen Hersteller massiv paralleler „connection machines“, und hielt am Caltech interdisziplinäre Vorlesungen zur Berechenbarkeit.

Arbeitsweise, Challenger und Biologie

Feynman bevorzugte einen praxisnahen, anschaulichen Zugang, der seiner physikalischen Intuition folgte. Er reagierte ungeduldig auf abstrakte Diskussionen und schematisches Denken. Manche Beiträge verbreitete er mündlich in Gesprächen; sie wurden Teil der wissenschaftlichen „Folklore“ und oft erst später veröffentlicht.

1986 gehörte er der Rogers-Kommission zur Challenger-Katastrophe an. Öffentlich demonstrierte er mit einem Glas Eiswasser, wie Frost die Dichtringe der Feststoff-Treibstofftanks beeinträchtigte. Sein kritischer Minderheitsbericht zur bürokratischen Organisation der NASA wurde gegen Widerstand als Anhang aufgenommen. Er schloss: „For a successful technology, reality must take precedence over public relations, for nature cannot be fooled.”

Feynman interessierte sich während eines Sabbatjahrs 1959/60 auch für Biologie. Bei Rückmutationen an Bakteriophagen beobachtete er, dass sich benachbarte Mutationen teils aufhoben. Er erkannte jedoch nicht die spätere zentrale Erklärung: Drei Basen stehen für eine Aminosäure; eine hinzugefügte oder entfernte Base verschiebt das Auslesen, während zwei passende Mutationen die „Normalität“ wiederherstellen können. Seine Ribosomenexperimente zur Messenger-RNA (mRNA) ließen sich nicht reproduzieren; ein entscheidendes Experiment misslang durch kontaminierte Ribosomen. Nach acht Monaten verlor er das Interesse an experimenteller Biologie.

Späte Jahre und Einordnung

Eine seit Jahren bestehende Krebserkrankung wurde 1986 akut. Nach einer früheren Operation entschied Feynman sich gegen weitere Behandlungen. Seine letzte veröffentlichte Vorlesungs-Audioaufnahme entstand am 14. Januar 1988; er starb am 15. Februar 1988. Er war dreimal verheiratet: mit Arline Greenbaum, von 1952 bis 1956 mit Mary Louise Bell und ab 1960 mit Gweneth Howarth. Mit Gweneth hatte er den Sohn Carl und die Adoptivtochter Michelle.

Zu seinen Ehrungen gehören der Albert Einstein Award von 1954, die Mitgliedschaft in der Royal Society sowie die Benennung des Asteroiden (7495) Feynman am 22. April 1997. Der seit 1993 vergebene Feynman Prize in Nanotechnology trägt seinen Namen.

Posthum wurde Feynman auch kritisch beurteilt. J. Michael Kennedy beschrieb 2001 einen von Feynman mitgeförderten „Kult“ und warf ihm unter anderem eine stark inszenierte Außendarstellung, geringes Interesse an Arbeiten anderer und einschüchterndes Verhalten bei Vorträgen vor. David Goodstein bewertete Feynmans Bedürfnis nach Aufmerksamkeit zugleich als Schwäche und als Grundlage seiner Wirkung als Dozent. Seine Haltung gegenüber Frauen wurde ebenfalls diskutiert, besonders wegen Passagen in seinen Memoiren. Ethan R. Siegel erhob schwere Vorwürfe, lieferte dafür laut Artikel aber keine Belege. Julia C. Lipman verwies auf fehlende Beweise für Diskriminierung in der Wissenschaft, hielt ihn jedoch für viele Studentinnen weiterhin für eine problematische Identifikationsfigur.