Richard Feynman - Il premio Nobel per la fisica - 1965

Scienza e Fisica Quantistica

Scienza e Fisica Quantistica

Il fisico che ha riformulato la meccanica quantistica

A cura di Elena Sanda Chira, responsabile della Collana Scienza e conoscenza 

La fisica quantistica è un tema di grande attualità: è la fisica che descrive il comportamento del mondo su scala infinitamente piccola, ovvero a livello di molecole, atomi, elettroni. Le ultime ricerche di applicazione della fisica quantistica nelle scienze connesse, come la biofisica, biochimica, le neuroscienze, dimostrano che la mente umana, attraverso le funzioni del cervello, è in grado di amplificare gli effetti quantistici fino ad arrivare nella dimensione del quotidiano.

John Gribbin, dottore in astrofisica e famoso divulgatore scientifico britannico, nel suo libro Q come quantum - Dizionario enciclopedico di fisica quantistica ci accompagna in un affascinante viaggio alla scoperta dei principali concetti, leggi e teorie quantistiche che governano l’universo a livello microscopico e delle biografie dei più grandi scienziati che hanno cambiato radicalmente la nostra visione sul mondo.

 

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Chi è Richard Feynman?

Richard Feynman (1918-1988) è il più grande fisico della sua generazione, messo sullo stesso piano di Isaac Newton e Albert Einstein. Ha riformulato la mec­canica quantistica assicurandole un saldo fondamento logico in cui la meccanica quantistica trova un'incorporazione naturale (in un modo che ricorda l'inclusione della teoria gravitazionale di Newton nella teoria della relatività generale). Feynman ha anche contribuito significativamente alla teoria dei superfluidi nell'elio liquido e allo studio della forza forte e della forza debole, oltre a fornire stimolanti intuizioni su come avvicinarsi a una teoria quantistica della gravità. Feynman ha sviluppato l'approccio dell’integrale sui cammini alla fisica quanti­stica (servendosi dei diagrammi di Feynman), approccio da cui ha tratto la più chiara e più completa versione dell'elettrodi­namica quantistica (QED). La QED rappresenta, assieme alla teoria della relatività generale, una delle teorie più solide e fortu­nate della storia della fisica.

Feynman è stato anche un validissimo insegnante e un grande di­vulgatore scientifico, ed è conosciuto da molte persone, che pur sanno ben poco del suo lavoro, come il volto umano della fisica della seconda metà del XX secolo. In quanto icona della fisica, la sua reputazione è straordinaria; per una volta almeno però, le rea­lizzazioni concrete dell'icona sono ancora più impressionanti della sua stessa fama.

Il principio di minima azione

Feynman nacque a New York il 11 maggio 1918. Suo padre era un uomo d'affari di buon successo, produceva uniformi, e sebbene non ricca, la sua famiglia superò gli anni della grande depressione senza troppi patemi. Le straordinarie capacità matematiche furo­no subito notate a scuola, dove uno dei suoi insegnanti, Abram Bader, gli spiegò il principio di minima azione che avrebbe avuto un'influenza centrale su gran parte del suo futuro lavoro. Feynman studiò al MIT, dove passò dalla matematica alla fisica, laureandosi nel 1939. Si trasferì quindi a Princeton, dov'era ormai prossimo al completamento della tesi di dottorato (sotto la supervi­sione di John Wheeler) quando l'America fu costretta a entrare in guerra in seguito all'attacco giapponese a Pearl Harbor. Sebbene avesse già cominciato a lavorare al Manhattan Project prima di fini­re il dottorato, trovò tempo di concludere la ricerca e ottenne l'ago­gnato titolo nel giugno 1942, prima di trasferirsi a Los Alamos (ini­zio 1943) dove avrebbe lavorato allo sviluppo della bomba atomi­ca.

Le sue capacità furono rapidamente apprezzate da Hans Bethe, il capo della Divisione Teorica di Los Alamos, che ne fece il più giovane (di gran lunga) capo squadra del progetto. Durante quel pe­riodo d'intenso lavoro, Feynman subì una tragedia personale: la moglie Arline (che era stata la sua fidanzatina nell'infanzia) morì di tubercolosi. Feynman si sfogò lasciandosi andare a beffe ingiurio­se e a scherzetti d'ogni genere, tra cui lo scassinare la cassaforte dei colleghi dov'erano custoditi i segreti della bomba atomica.

 

Il premio Nobel per la fisica- 1965

Nel 1946, finita la guerra, Feynman si trasferì alla Cornell Univer­sity (la base di Bethe), dove divenne professore di fisica teorica. Fu qui che completò la teoria della QED, lavoro per cui avrebbe ricevuto il premio Nobel nel 1965.

Nel 1950 si trasferì al Caltech, dove sarebbe rimasto per il resto della sua carriera, a parte qualche viaggio per periodi sabbatici o qualche visita ad altri centri di ri­cerca nel mondo. Negli anni '50 Feynman sviluppò la teoria della superfluidità e scoprì una legge fondamentale. che descriveva il comportamento della forza debole, due risultati per lo meno pari ad altri che erano stati ricompensati con il Nobel. Dopo un breve e disastroso secondo matrimonio, che si concluse con il divorzio, nel 1960 Feynman sposò Gweneth Howarth, dello Yorkshire, e i due restarono felicemente insieme per il resto della loro vita.

All'inizio degli anni '60, Feynman tenne una serie di conferenze che sarebbe poi stata raccolta nella famosa serie di volumi Feyn­man Lectures on Physics, una raccolta che avrebbe influenzato la fisica in tutto il mondo. Come tutti i suoi libri, si trattava fonda­mentalmente delle trascrizioni delle sue parole: in essi c'era tutta la sua personalità, il suo tipico stile, direttamente rivolto al lettore. In seguito sviluppò la sua teoria dei partoni, per descrivere co­sa accade quando un elettrone viene colpito dai neutroni in una collisione fortemente inelastica. Si trattò di un passo fondamentale per lo sviluppo della teoria dei quark, dei gluoni e delle interazioni forti (anni '70). Oltre al suo lavoro, Feynman prese a investigare (quasi per hobby}la teoria della gravità, e pose le basi per lo svi­luppo di una teoria quantistica della gravitazione. Nessun altro ha contribuito in modo altrettanto significativo alla comprensione di ognuna delle quattro forze della natura. Ciò è in parte dovuto al fatto che nessun altro scienziato ha prodotto una ricerca scientifica di qualità talmente elevata e per un periodo così lungo: circa 40 anni.

 

Autore e personaggio televisivo

Negli anni '70, quando aveva ormai quasi raggiunto i ses­sant' anni, Feynman stava ancora lavorando con la consueta origi­nalità e qualità. Si era prodotto anche una serie di libri di gran fama, tra cui QED: The Strange Theory of Light and Matter e Surely You're Joking, Mr.Feynman!, con il quale aveva portato all'o­pinione pubblica la sua fisica e la sua persona. Partecipò anche all'inchiesta sulla tragedia della navetta spaziale Challenger del 1986, accrescendo ulteriormente la sua fama grazie alle apparizio­ni televisive in qualità di membro della commissione.

Ma in quel periodo Feynman era già gravemente ammalato di can­cro. Morì a Los Angeles il 15 feb­braio 1988, assistito dalla moglie e dalla sorella Joan (anch'essa uno scienziato di gran successo), e fu pianto da migliaia di persone che pure non lo avevano mai incontra­to personalmente.

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