Οι διαλέξεις του Richard Feynman για τη Βαρύτητα

Posted on 24/02/2013

0


feynman_gravityΚατά το ακαδημαϊκό έτος 1962 – 1963, ο Richard Feynman έδωσε στο Caltech μια σειρά μαθημάτων για τη βαρύτητα, με ακροατήριο προχωρημένους μεταπτυχιακούς φοιτητές και μεταδιδακτορικούς υποτρόφους που ήταν εξοικειωμένοι με τις μεθόδους της σχετικιστικής κβαντικής θεωρίας πεδίου.

Ο Feynman έδωσε συνολικά 27 διαλέξεις, μια κάθε εβδομάδα στη διάρκεια όλου του ακαδημαϊκού έτους 1962 – 1963. Η τάξη συναντιόταν σε ένα μικροσκοπικό δωμάτιο με μόλις  δυο σειρές καθισμάτων, στον τρίτο όροφο του Εργαστηρίου East Bridge του Caltech – σε μια τυπική διάλεξη παρευρίσκονταν το πολύ – πολύ 15 άτομα. (Τουλάχιστον δυο από τους φοιτητές που παρακολουθούσαν, ο James Barden και ο James Hartle, συνεισέφεραν αργότερα και οι ίδιοι σημαντικά στη θεωρία της βαρύτητας).

Είναι αξιοσημείωτο ότι ταυτόχρονα με αυτή τη σειρά των μαθημάτων για τη βαρύτητα, ο Feynman σχεδίαζε επίσης και δίδασκε μια πρωτοποριακή σειρά μαθημάτων προπτυχιακής φυσικής για δευτεροετείς φοιτητές, μια σειρά που θα περνούσε στην αιωνιότητα ως ο δεύτερος και ο τρίτος τόμος από τις The Feynman Lectures on Physics. Κάθε Δευτέρα ο Feynman έδινε τη διάλεξή του στους δευτεροετείς το πρωί και τη διάλεξη για τη βαρύτητα μετά το μεσημεριανό γεύμα. Αργότερα μέσα στη βδομάδα ακολουθούσε η δεύτερη διάλεξη των δευτεροετών και μια διάλεξη για επιστήμονες στα Ερευνητικά Εργαστήρια Hughes στο Μάλιμπου. Πέρα από αυτό το διδακτικό φόρτο και τη δική του έρευνα, ο Feynman συμμετείχε επίσης σε μια επιτροπή για την αναθεώρηση των εγχειριδίων διδασκαλίας για το Πολιτειακό Εκπαιδευτικό Συμβούλιο της Καλιφόρνια, που κι αυτή η ίδια ήταν μια χρονοβόρα διαδικασία, όπως περιγράφεται παραστατικά στο βιβλίο «Σίγουρα θα αστειεύεστε κύριε Feynman”. Ο Steven Frautschi, ο οποίος παρακολουθούσε τις διαλέξεις για τη βαρύτητα ως νεαρός επίκουρος καθηγητής του Caltech, θυμάται το Feynman αργότερα να λέγει ότι ήταν «εντελώς εξαντλημένος» με το τέλος του ακαδημαϊκού έτους 1962 – 1963.

Τα μαθήματα του Feynman δεν προορίζονταν ποτέ να είναι μια πλήρης εισαγωγή στη γενική σχετικότητα και μερικές από τις διαλέξεις είναι πια για τα καλά απαρχαιωμένες. Μεγάλο μέρος από το υλικό στις Διαλέξεις 7 – 12 καλύπτεται συστηματικά και με περισσότερες λεπτομέρειες σε άλλα βιβλία. Γιατί τότε θα έπρεπε να εκδοθούν οι διαλέξεις τώρα;

Υπάρχουν τουλάχιστον τρεις σοβαροί λόγοι.

Πρώτον, πουθενά αλλού δεν υπάρχει κάποια ανάλογη αναφορά, σε διδακτικό επίπεδο, της ασυνήθιστης προσέγγισης στα θεμέλια της γενικής σχετικότητας που πρωτοπαρουσίασε ο Feynman (ανάμεσα σε άλλα). Η προσέγγιση αυτή, που δίνεται στις διαλέξεις 3 – 6, αναπτύσσει τη θεωρία ενός άμαζου πεδίου σπιν-2 (του βαρυτονίου) συζευγμένου στον τανυστή ενέργειας – ορμής της ύλης, και καταδεικνύει ότι η προσπάθεια να κάνει κανείς τη θεωρία αυτοσυνεπή οδηγεί αναπόφευκτα στη γενική σχετικότητα του Einstein. (Αυτή ακριβώς η επίδειξη είναι που έχει καταστήσει τις σημειώσεις πασίγνωστες στην κοινότητα των φυσικών).

Δεύτερον, ο Feynman παρέκλινε συχνά από το θέμα του και παρουσίαζε διάφορες συναρπαστικές ιστορίες και σχόλια πάνω στα θεμέλια της φυσικής και σ’ άλλα θέματα που καθιστούν τις σημειώσεις διαφωτιστικές και ενδιαφέρουσες για τον αναγνώστη.

Τρίτον, οι σημειώσεις έχουν ιστορική αξία. Την εποχή που δίδασκε ο Feynman προβληματιζόταν έντονα επί αρκετά χρόνια πάνω σε θεμελιώδη προβλήματα της βαρύτητας και είναι χρήσιμο να έχουμε μια μαρτυρία της διορατικότητάς του και των απόψεών του εκείνη τη συγκεκριμένη εποχή. Μερικές από τις γνώμες του μας φαίνονται προφητικές μετά από 32 χρόνια, ενώ άλλες είναι φυσικό να φαίνονται απλοϊκές ή λανθασμένες.

Παρόλο που οι διαλέξεις αυτές έχουν ειδική αξία για ό,τι μας διδάσκουν για τις απόψεις του Feynman για τη βαρύτητα, δεν είναι κατάλληλος χώρος για να μάθει ένας καινούργιος φοιτητής τη μοντέρνα γεωμετρική διατύπωση της γενικής σχετικότητας, ή υπολογιστικά εργαλεία και τις εφαρμογές της θεωρίας.

Όμως καμιά άλλη πηγή δεν περιέχει τη μοναδική διορατικότητα του Feynman και την προσέγγισή του στα θεμέλια του προβλήματος. Οι σημειώσεις των διαλέξεων μπορούν να διαβαστούν σε αρκετά διαφορετικά επίπεδα από ανθρώπους με ποικίλες γνώσεις:

  • Για να κατανοήσουν πλήρως τις διαλέξεις, οι αναγνώστες πρέπει να έχουν κάνει προχωρημένες σπουδές στη φυσική. Ο Feynman υποθέτει ότι το ακροατήριό του είναι εξοικειωμένο με τις μεθόδους της κβαντικής θεωρίας πεδίου, και πώς να χρησιμοποιούν τους κανόνες για να υπολογίζουν διαγράμματα. Εντούτοις, αυτές οι μέθοδοι πεδιακής θεωρίας χρησιμοποιούνται ευρέως μόνο στις διαλέξεις 2 – 4 και 16, και ακόμη και σ’ αυτά τα κεφάλαια οι κεντρικές ιδέες μπορούν να κατανοηθούν χωρίς τέτοιες ειδικές γνώσεις. Επιπλέον, οι άλλες διαλέξεις μπορούν να διαβαστούν λίγο – πολύ ανεξάρτητα.
  • Αναγνώστες με γερή προπτυχιακή εκπαίδευση στη φυσική θα βρουν τις διαλέξεις κατά μέγα μέρος κατανοητές, χάρη στις παιδαγωγικές ικανότητες του Feynman. Όμως, αυτοί οι αναγνώστες πρέπει να αρκούνται στο να κατανοούν μόνο τις γενικές γραμμές από μερικά πιο τεχνικά κομμάτια και να αναζητούν μετά μόνοι τους περαιτέρω γνώσεις πάνω σε αυτά.
  • Για τους θαυμαστές του Feynman που δεν διαθέτουν ισχυρό υπόβαθρο στη φυσική, αυτές οι διαλέξεις  επίσης μπορούν να έχουν αρκετή αξία –  αν και για να την ανασύρει κανείς πρέπει να αφαιρέσει το τεχνικό υλικό όπου είναι διάσπαρτες οι πιο βατές διορατικές παρατηρήσεις.

Από την εισαγωγή των John Preskill και Kip Thorne στο βιβλίο του Richard Feynman «Διαλέξεις για τη βαρύτητα», εκδόσεις Liberal Books

Ετικέτα: