费恩曼物理学讲义(第2卷)
基本信息
- 作者: (美)Richard P.Feynman,Robert B.Leighton,Matthew Sands [作译者介绍]
- 译者: 李洪芳 王子辅 钟万蘅
- 出版社:上海科学技术出版社
- ISBN:7532378748
- 上架时间:2005-11-23
- 出版日期:2005 年6月
- 开本:16开
- 页码:600
- 版次:1-1
- 所属分类:
物理 > 总论 > 综合
教材 > 研究生/本科/专科教材 > 理学 > 物理
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内容简介回到顶部↑
本书共三卷,第1卷包括力学、相对论、光学、气体分子动理论、热力学、波等,第2卷主要是电磁学,第3卷是量子力学。全书内容十分丰富,在深度和广度上都超过了传统的普通物理教材。《费恩曼物理学讲义》从普通物理水平出发,注重物理分析,深入浅出,避免运用高深烦琐的数学方程,因此具有高中以上物理水平和初等微积分知识的读者阅读起来不会感到十分困难。
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本书提供作译者介绍
费恩曼1918年生于布鲁克林区,1942年在普林斯顿获得博土学位.第二次世界大战期间在洛斯阿拉莫斯,尽管当时他还很年轻,但已在曼哈顿计划中发挥了重要作用.以后,他在康奈尔大学和加利福尼亚理工学院任教.1965年,因他在量子电动力学方面的工作和朝永振一郎及施温格(J.Schwinger)同获诺贝尔物理学奖。.
费恩曼博士获得诺贝尔奖是由于成功地解决了量子电动力学的理论问题.他也创立了说明液氦中超流动性现象的数学理论.此后,他和盖尔曼(M.Gell-Mann)在β衰变等弱相互作用领域做出了奠基性的.. << 查看详细
费恩曼博士获得诺贝尔奖是由于成功地解决了量子电动力学的理论问题.他也创立了说明液氦中超流动性现象的数学理论.此后,他和盖尔曼(M.Gell-Mann)在β衰变等弱相互作用领域做出了奠基性的.. << 查看详细
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第1章 电磁学
§1-1 电力.
§1-2 电场和磁场
§1-3 矢量场的特征
§1-4 电磁学定律
§1-5 场是什么
§1-6 科学技术中的电磁学
第2章 矢量场的微分运算
§2-1 对物理学的理解
§2-2 标量场和矢量场--t与h
§2-3 场的微商一梯度
§2-4 算符
§2-5 的运算
§2-6 热流的微分方程
§2-7 矢量场的二阶微商
§2-8 陷阱
第3章 矢量积分运算
§3-1 矢量积分;φ的线积分
§3-2 矢量场的通量
§3-3 来自小立方体的通量;高斯定理
§1-1 电力.
§1-2 电场和磁场
§1-3 矢量场的特征
§1-4 电磁学定律
§1-5 场是什么
§1-6 科学技术中的电磁学
第2章 矢量场的微分运算
§2-1 对物理学的理解
§2-2 标量场和矢量场--t与h
§2-3 场的微商一梯度
§2-4 算符
§2-5 的运算
§2-6 热流的微分方程
§2-7 矢量场的二阶微商
§2-8 陷阱
第3章 矢量积分运算
§3-1 矢量积分;φ的线积分
§3-2 矢量场的通量
§3-3 来自小立方体的通量;高斯定理
译者序回到顶部↑
20世纪60年代初,美国一些理工科大学鉴于当时的大学基础物理教学与现代科学技术的发展不适应,纷纷试行教学改革,加利福尼亚理工学院就是其中之一。该校于1961年9月至1963年5月特请著名物理学家费恩曼主讲一二年级的基础物理课,事后又根据讲课录音编辑出版了《费恩曼物理学讲义》。本讲义共三卷,第1卷包括力学、相对论、光学、气体分子动理论、热力学、波等,第2卷主要是电磁学,第3卷是量子力学。全书内容十分丰富,在深度和广度上都超过了传统的普通物理教材。.
当时美国大学物理教学改革试图解决的一个主要问题是基础物理教学应尽可能反映近代物理的巨大成就。《费恩曼物理学义》在基础物理的水平上对20世纪物理学的两大重要成就——相对论和量子力学——作了系统的介绍,对于量子力学费恩曼教授还特地准备了一套适合大学二年级水平的讲法。教学改革试图解决的另一个问题是按照当前物理学工作者在各个前沿研究领域所使用的方式来介绍物理学的内容。在《费恩曼物理学讲义》一书中对一些问题的分析和处理方法反映了费恩曼自己以及其他在前沿研究领域工作的物理学家所通常采用的分析和处理方法。全书对基本概念、定理和定律的讲解不仅生动清晰,通俗易懂,而且特别注重从物理上作出深刻的叙述。为扩大学生的知识面,全书还列举了许多基本物理原理在各个方面(诸如天体物理、地球物理、生物物理等)的应用,以及物理学的一些最新成就由于书是根据课堂讲授的录音整理编辑的,它在一定程度保留了费恩曼讲课的生动活泼、引人入胜的独特风格。..
《费恩曼物理学讲义》从普通物理水平出发,注重物理分析,深入浅出,避免运用高深烦琐的数学方程,因此具有高中以上物理水平和初等微积分知识的读者阅读起来不会感到十分困难。至于大学物理系的师生物理工作者更能从此书中获得教益。
1989年,为纪念费恩曼逝世一周年,原书编者重新出版本书,并增加了介绍费恩曼生平的短文和新的序言。我们按照新版的原本进行了翻译。
本书的费恩曼自序、前言及本卷第1至10章、15章、16章、37至48章、52章由郑永令在吴子仪译稿的基础上重译,第11章、17至25章由华宏鸣翻,第12章、49章由诸长生翻译,第13和14章由范膺翻译,第26至34章由郑永令翻译,《费恩曼物理学讲义》序、关于费恩曼及第35和36章由潘笃武翻译,第50和51章由钟万衡翻译。原译稿曾由郑广垣、王福山、苏汝铿校阅。由于译者水平所限,错误在所难,欢迎广大读者批评指正。
译者...
2004年10月
当时美国大学物理教学改革试图解决的一个主要问题是基础物理教学应尽可能反映近代物理的巨大成就。《费恩曼物理学义》在基础物理的水平上对20世纪物理学的两大重要成就——相对论和量子力学——作了系统的介绍,对于量子力学费恩曼教授还特地准备了一套适合大学二年级水平的讲法。教学改革试图解决的另一个问题是按照当前物理学工作者在各个前沿研究领域所使用的方式来介绍物理学的内容。在《费恩曼物理学讲义》一书中对一些问题的分析和处理方法反映了费恩曼自己以及其他在前沿研究领域工作的物理学家所通常采用的分析和处理方法。全书对基本概念、定理和定律的讲解不仅生动清晰,通俗易懂,而且特别注重从物理上作出深刻的叙述。为扩大学生的知识面,全书还列举了许多基本物理原理在各个方面(诸如天体物理、地球物理、生物物理等)的应用,以及物理学的一些最新成就由于书是根据课堂讲授的录音整理编辑的,它在一定程度保留了费恩曼讲课的生动活泼、引人入胜的独特风格。..
《费恩曼物理学讲义》从普通物理水平出发,注重物理分析,深入浅出,避免运用高深烦琐的数学方程,因此具有高中以上物理水平和初等微积分知识的读者阅读起来不会感到十分困难。至于大学物理系的师生物理工作者更能从此书中获得教益。
1989年,为纪念费恩曼逝世一周年,原书编者重新出版本书,并增加了介绍费恩曼生平的短文和新的序言。我们按照新版的原本进行了翻译。
本书的费恩曼自序、前言及本卷第1至10章、15章、16章、37至48章、52章由郑永令在吴子仪译稿的基础上重译,第11章、17至25章由华宏鸣翻,第12章、49章由诸长生翻译,第13和14章由范膺翻译,第26至34章由郑永令翻译,《费恩曼物理学讲义》序、关于费恩曼及第35和36章由潘笃武翻译,第50和51章由钟万衡翻译。原译稿曾由郑广垣、王福山、苏汝铿校阅。由于译者水平所限,错误在所难,欢迎广大读者批评指正。
译者...
2004年10月
前言回到顶部↑
近40年来,费恩曼一直把他的好奇心集中在物理世界产生的奥秘上,而把他的聪明才智全部用于探寻物理世界的混乱中的秩序,现在,他花了两年的心血和精力为低年级的学生讲授物理课.为了他们,他把自己知识的精华提取出来,并创造条件使他们有望在听课期间能够了解物理学家关于宇宙的图像。他把他卓越而清晰的思想、独创性和生气勃勃的思想方法以及演讲中富有感染力的热情都带到了他的讲授中。看到这些非同寻常之处是令人高兴的。.
第一年的讲授构成了这套书第1卷的基础.在这第2卷中我们尽力对第二年讲授的部分录音做了整理加工,这部分内容是供1962-1963;学年中大学二年级学生用的.第二学年讲授的其余部分将编辑成第3卷。
在第二年的讲授中,前面三分之二的内容致力于对物理学中的电学和磁学部分做相当完整的处理.讲授的这种形式想要达到两个目的.首先,我们希望就这个物理学中极为重要的章节--从富兰克林的早期摸索,到贯穿麦克斯韦的伟大综合;从关于物质性质的洛伦兹电子论,到最后仍不能解决的电磁自能的两难处境问题--给学生一个完整的观念.其次,我们希望通过一开始引进矢量场的微分运算,从而为场论数学提供一个坚实可靠的导论.为了强调数学方法普遍的统一性,有时把物理学其他部分的内容与它在电学中相类似的内容;放在一起进行分析.我们不断设法把数学的普遍性讲透彻(相同的方程具有相同的解).同时,通过本课程所提供的各类练习和测验来加强这个观点。
继电磁学之后是弹性和流体的流动*,这两部分各有两章.每个部分的前面一章处理基本而实际方面的情况,后一章试图对这部分内容所涉及现象的整个范围给出一个概述。这四章完全可以略去不讲而不会有严重的损失,因为它们对第3卷来说并不全是必备的。..
第二学年后面大约四分之一的内容用于介绍量子力学,这些材料已经编入第3卷。
我们期望在编写这本费恩曼讲义中所记录的内容,要比仅仅提供他谈话录音做得更好一些.我们希望使得这个编写本尽可能清楚地阐述原始讲授中的根本思想.对于讲授的某些内容,可能仅对原始录音中的措辞做了较小的校正;对另外一些讲授内容,则需要对有关的材料做较大的改编和重新安排.有时感到为了使保留的内容变得更清晰和协调,应该添加一些新材料.在这整个过程中,费恩曼教授不断地帮助和建议使我们受益良多.
在很紧的日程内要将一百多万字的口头语言转化成相互协调的课文,是一个非常艰巨的任务,尤其是随着新课程的采用,带来了其他繁重的负担--备课、会见和指导学生、设计练习和考试题目等等.许多人都被卷入到这个工作中来了.我相信,我们在某些场合已经能够描绘出原始作者费恩曼的真实形象--稍微修饰的肖像画;在另外的场合,还远没有达到这个理想情形.我们的成就应归功于所有帮助过我们的人.对于不足之处,我们表示抱歉。
正如在第1卷编者的话中所详细说明的那样,这套讲义仅是加州理工学院课程改革委员会的莱顿(R.B.Leighton)主席、内尔(H.V.Neher)及桑兹(M.Sands)拟订和支持的教学大纲的一个方面,这个大纲得到福特基金会的财政资助.另外,对第2卷正文材料准备工作的不同方面提供帮助的有下列人员:考伊(T.K.Caughey)、克莱顿(M.L.Clayton)、柯西奥(J.B.Cureio)、哈特尔(J.B.Hartle)、哈维(T.W.H.Marvey)、伊斯雷尔(M.S.Israel)、卡泽斯(W.J.Karzas)、卡瓦诺(R.W.Kavanagh)、R.B.莱顿、马修斯(J.Mathews)、普莱西特(M.S.Plesset)、沃伦(F.L.Warren)、惠林(W.Whaling)、威尔茨(C.H.Wilts)及齐默尔曼(B.Zimmerman),由于他们的工作而对本课程做出间接贡献的其他人员有:布卢(LBlue)、查普林(G.F.Chapline)、克劳泽(M.Clauser)、多伦(R.Dolen)、希尔(H.H.Hill)及蒂特勒(A.M.Title).诺伊格鲍尔(G.Neugebauer)教授以他的勤奋、热心和极端负责为我们这个任务的各个方面做出了贡献。...
然而,要不是费恩曼的非凡才能和勤奋,物理学上的这个故事就不存在了。
M.莱顿
1964年3月
第一年的讲授构成了这套书第1卷的基础.在这第2卷中我们尽力对第二年讲授的部分录音做了整理加工,这部分内容是供1962-1963;学年中大学二年级学生用的.第二学年讲授的其余部分将编辑成第3卷。
在第二年的讲授中,前面三分之二的内容致力于对物理学中的电学和磁学部分做相当完整的处理.讲授的这种形式想要达到两个目的.首先,我们希望就这个物理学中极为重要的章节--从富兰克林的早期摸索,到贯穿麦克斯韦的伟大综合;从关于物质性质的洛伦兹电子论,到最后仍不能解决的电磁自能的两难处境问题--给学生一个完整的观念.其次,我们希望通过一开始引进矢量场的微分运算,从而为场论数学提供一个坚实可靠的导论.为了强调数学方法普遍的统一性,有时把物理学其他部分的内容与它在电学中相类似的内容;放在一起进行分析.我们不断设法把数学的普遍性讲透彻(相同的方程具有相同的解).同时,通过本课程所提供的各类练习和测验来加强这个观点。
继电磁学之后是弹性和流体的流动*,这两部分各有两章.每个部分的前面一章处理基本而实际方面的情况,后一章试图对这部分内容所涉及现象的整个范围给出一个概述。这四章完全可以略去不讲而不会有严重的损失,因为它们对第3卷来说并不全是必备的。..
第二学年后面大约四分之一的内容用于介绍量子力学,这些材料已经编入第3卷。
我们期望在编写这本费恩曼讲义中所记录的内容,要比仅仅提供他谈话录音做得更好一些.我们希望使得这个编写本尽可能清楚地阐述原始讲授中的根本思想.对于讲授的某些内容,可能仅对原始录音中的措辞做了较小的校正;对另外一些讲授内容,则需要对有关的材料做较大的改编和重新安排.有时感到为了使保留的内容变得更清晰和协调,应该添加一些新材料.在这整个过程中,费恩曼教授不断地帮助和建议使我们受益良多.
在很紧的日程内要将一百多万字的口头语言转化成相互协调的课文,是一个非常艰巨的任务,尤其是随着新课程的采用,带来了其他繁重的负担--备课、会见和指导学生、设计练习和考试题目等等.许多人都被卷入到这个工作中来了.我相信,我们在某些场合已经能够描绘出原始作者费恩曼的真实形象--稍微修饰的肖像画;在另外的场合,还远没有达到这个理想情形.我们的成就应归功于所有帮助过我们的人.对于不足之处,我们表示抱歉。
正如在第1卷编者的话中所详细说明的那样,这套讲义仅是加州理工学院课程改革委员会的莱顿(R.B.Leighton)主席、内尔(H.V.Neher)及桑兹(M.Sands)拟订和支持的教学大纲的一个方面,这个大纲得到福特基金会的财政资助.另外,对第2卷正文材料准备工作的不同方面提供帮助的有下列人员:考伊(T.K.Caughey)、克莱顿(M.L.Clayton)、柯西奥(J.B.Cureio)、哈特尔(J.B.Hartle)、哈维(T.W.H.Marvey)、伊斯雷尔(M.S.Israel)、卡泽斯(W.J.Karzas)、卡瓦诺(R.W.Kavanagh)、R.B.莱顿、马修斯(J.Mathews)、普莱西特(M.S.Plesset)、沃伦(F.L.Warren)、惠林(W.Whaling)、威尔茨(C.H.Wilts)及齐默尔曼(B.Zimmerman),由于他们的工作而对本课程做出间接贡献的其他人员有:布卢(LBlue)、查普林(G.F.Chapline)、克劳泽(M.Clauser)、多伦(R.Dolen)、希尔(H.H.Hill)及蒂特勒(A.M.Title).诺伊格鲍尔(G.Neugebauer)教授以他的勤奋、热心和极端负责为我们这个任务的各个方面做出了贡献。...
然而,要不是费恩曼的非凡才能和勤奋,物理学上的这个故事就不存在了。
M.莱顿
1964年3月
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费恩曼的名声到他生命终结的时候,业已超出了科学界的圈子。作为调查“挑战者”号航天飞机灾难的委员会成员,他的贡献使他频繁地露面;同样,关于他的流浪冒险的一本畅销书使他成为几乎可与爱因斯坦相媲美的民间英雄。但即使回溯到1961年,在他获诺贝尔奖而增加他在公众中的知名度以前,费恩曼已经不只是科学界的名人——他还是一位传奇人物。毋庸置疑,他在教学方面的非凡能力也为费恩曼的传奇增添了色彩他是一位真正伟大的教师,或许是我们这个时代的最伟大的一位。对于费恩曼来说,讲堂就是戏院,演讲者就是演员,他有责任演出有趣的戏剧,并且也要提供事实与图像。他在教室前面来回走动,挥舞着手臂,“理论物理学家和马戏场门口招揽观众的吆喝者的不可思议的组合,他会运用全身运动和声音的效果”,《纽约时报》这样描绘他。无论他演讲的听众是学生、同事或一般公众,对这些人来说能亲自聆听费恩曼的演讲是极大的幸运,这种经验通常是极不寻常的,并且也总是不会被忘记的,就像对他本人的印象一样。.
他是令人感动的戏剧大师,善于吸引演讲厅中每个听众的注意。许多年以前,他教授高等量子力学课程,在一个很大的教室里坐满了少数注册的研究生和大部分加州理工学院的物理教师。在一堂课上,费恩曼开始讲解怎样用图解来表示某些复杂的积分:时间在这个轴上,空间在那个轴上,绕这条直线摆动的曲线,等等。讲完了从费恩曼图可以知道物理世界的什么东西后,他转过身来面向听众诡谲地大笑:“这就是我们所说的图解!”费恩曼讲完了,已经到达戏剧性的结局,演讲厅里爆发出自发的欢呼。
在讲了形成本书的课程以后许多年,费恩曼有时也还常常担任加利福尼亚理工学院一年级学生的客座讲师。很自然,他的出现事先都必须保密,以保证注册的学生在演讲厅里都有位子。有一次讲演的主题是弯曲的时空,费恩曼的讲课总是个性鲜明。不能忘却的时刻是在讲课开始的时候。当时1987年的超新星刚刚发现,费恩曼对此感到非常兴奋。他说:“第谷·布拉赫有他的超新星,开普勒也有他的超新星。在以后400年中没有发现任何超新星。但是现在我也有了我的超新星。”全课堂一点声音也没有,费恩曼继续说:“银河系中有10的11次方颗恒星。这在以前曾被看作是一个极大的数目,但它只不过是1 000亿,它比国家财政赤字还小!我们以前总是把它称为天文数字,现在我们该说它们是经济数字。”课堂里爆发出一阵大笑,费恩曼吸引了他的听众,再继续讲他的课。
撇开吸引听众的窍门不谈,费恩曼的教学技术是很简单的。他的教学哲学的总结可以在加利福尼亚理工学院档案馆他的论文中找到,在1952年他在巴西时为他自己草写的笔记中写道:
“首先要搞清你为什么要学生学习这个题目以及你要他们知道什么,方法多少是常识判断的结果。”..
“常识”给费恩曼的常常是能完全抓住他的论点本质的充满才华的新花样。有一次,在一个对公众的演讲中,他试图解释为什么不能使用一开始就用来暗示某一思想的同样的数据来证明这个思想。费恩曼看来离开了主题,开始谈到汽车牌照。“你们可知道今天晚上我遇到的最不可思议的事是什么?当我到这儿来演讲的时候,我穿过停车场走进来。你们不会相信我遇到了什么。我看见一辆牌照是ARW357的汽车。你想象得到吗?在这个州的几百万汽车牌照里面我在今天晚上恰巧看到这一张牌照的机会是多大?真是不可思议!”甚至许多科学家都不能把握的一点是,费恩曼能用他那非凡的“常识”把问题说清楚。
在加利福尼亚理工学院的35年(1952—1987)中,费恩曼被列在讲授过34门课程的教师名单中,其中25门课是高级的研究生课程,严格限于研究生,本科生除非得到允许才准参加(常常有本科生参加听课,他们差不多总是得到批准)。其余的主要是研究生的基础课。费恩曼只有一次纯粹为本科生讲授课程,那是在1961—1962年和1962—1963年两个学年中的重大事件。在1964年他又简单地重复讲授了一遍。他讲完这门课后,他的讲课录音就被整理成了《费恩曼物理学讲义)这本书。
当时在加利福尼亚理工学院有一种普遍情况,一年级和二年级大学生都逃避而不是积极选修必修的两年物理课。为了补救这种情况,学校要求费恩曼设计一系列讲座作为学生两年的课程,先是给一年级学生,然后是对同一班升到二年级的学生。当他同意的时候就立即决定这些演讲要记录下来出版。但后来发现这项任务之困难远远超出任何人的想象。写成可以出版的书需要他的同事以及对每一章作最后定稿的费恩曼本人都付出极大的劳动。
开设一门课程的基本条件都必须准备好。由于费恩曼只有他要讨论的题目的不明确的大纲,这一任务大大地复杂化了。这就是说,直到费恩曼站到坐满学生的讲堂前面开讲之前没有人知道他要讲些什么。协助他的加利福尼亚理工学院教授们尽最大努力仓促地处理必要的琐碎工作,例如编出家庭作业习题之类。
为什么费恩曼会花两年多的时间来从事一年级物理课教学的改革?我们只能推测,可能有三个基本原因。一个是他喜爱有人听他演讲,这可为他提供比他习惯的研究生课程更大的讲堂。第二个原因是他真诚地关心学生,他只是认为教一年级大学生是应该做的重要事情。第三个或许也是最重要的理由是按照他的理解重新编排物理学体系的严峻挑战,通过讲课可以将它介绍给年轻学生。这是他的性格,也是他判断是不是真正懂得某件事情的标准。有一次加利福尼亚理工学院一位教师请他解释为什么自旋为1/2的粒子服从费米—狄拉克统计。他正确地估价他的听课者后说:“我要准备一堂有关这类问题的大学一年级学生的课程。”但几天之后他又回来说:“你要知道我做不到。我无法将它归纳为一年级学生的水平。这意味着我们对它确实还不明白。”
将深奥的思想变成简单的、容易懂得的语言这一特性在整个《费恩曼物理学讲义》中处处都很明显地表现出来,但没有地方比他对量子力学的处理更加突出。对于狂热的爱好者来说,他所做的工作十分清楚,他向开始学习的学生介绍路径积分方法,这方法是他自己提出的,并使他解决了物理学中一些最深刻的问题。和其他成就一起,他那用路径积分的工作导致他和施温格及朝永振一郎共享1965年诺贝尔物理学奖。
穿过遥远记忆的帷幕,曾参加听课的学生和教师都认为,听费恩曼的两年物理课是一生中难忘的经历。但当时情况看来并非如此。许多学生害怕这课程,在课程进行过程中,注册的学生的出席率惊人地下降。但同时越来越多的教师和研究生开始参加听课。教室仍然满座,费恩曼可能一点也不知道他已失去了他预期的一些听众。但即使在费恩曼自己看来,他的教育努力也不成功。他在1963年的《讲义》的序言中写道:“我并不认为我对学生做得很出色。”人们在重读这本书时,有时会注意到费恩曼关注的不是他的年轻听众,而是他的同事,“看着这里!看我是怎样略施小计来解决这个问题的!是不是清楚了?”但即使他以为他正在浅易地给一年级和二年级大学生讲解,但从他所说的内容获得最大收获的实际上并不是这些学生,而是和他同样的人——科学家、物理学家和教授们——他们才是他的伟大成就的受益人。这项成就不是别的,就是通过费恩曼的新鲜而有活力的眼光观察物理学。
费恩曼不仅是一位伟大的教师,他的天赋才能在于他是教师们的优秀教师。假如认为《费恩曼物理学讲义》的目标是给济济一堂的本科大学生解物理习题用的,他不能说已经获得了较好的成绩。进而言之,如果这本书的目的是作为引导性的大学教科书,他不能说达到了他的目的。然而,这本书已译成10种不同语言并且还有四种双语版。费恩曼本人认为,他对物理学最重要的贡献不是量子电动力学,或超流理论,或极化子,或部分子,他的首要贡献是这三本书:《费恩曼物理学讲义》。这一信念完全证明了这套著名的图书的纪念版的意义。...
D.L.古德斯坦
G.诺伊格鲍尔
加利福尼亚理工学院
1989年4月
他是令人感动的戏剧大师,善于吸引演讲厅中每个听众的注意。许多年以前,他教授高等量子力学课程,在一个很大的教室里坐满了少数注册的研究生和大部分加州理工学院的物理教师。在一堂课上,费恩曼开始讲解怎样用图解来表示某些复杂的积分:时间在这个轴上,空间在那个轴上,绕这条直线摆动的曲线,等等。讲完了从费恩曼图可以知道物理世界的什么东西后,他转过身来面向听众诡谲地大笑:“这就是我们所说的图解!”费恩曼讲完了,已经到达戏剧性的结局,演讲厅里爆发出自发的欢呼。
在讲了形成本书的课程以后许多年,费恩曼有时也还常常担任加利福尼亚理工学院一年级学生的客座讲师。很自然,他的出现事先都必须保密,以保证注册的学生在演讲厅里都有位子。有一次讲演的主题是弯曲的时空,费恩曼的讲课总是个性鲜明。不能忘却的时刻是在讲课开始的时候。当时1987年的超新星刚刚发现,费恩曼对此感到非常兴奋。他说:“第谷·布拉赫有他的超新星,开普勒也有他的超新星。在以后400年中没有发现任何超新星。但是现在我也有了我的超新星。”全课堂一点声音也没有,费恩曼继续说:“银河系中有10的11次方颗恒星。这在以前曾被看作是一个极大的数目,但它只不过是1 000亿,它比国家财政赤字还小!我们以前总是把它称为天文数字,现在我们该说它们是经济数字。”课堂里爆发出一阵大笑,费恩曼吸引了他的听众,再继续讲他的课。
撇开吸引听众的窍门不谈,费恩曼的教学技术是很简单的。他的教学哲学的总结可以在加利福尼亚理工学院档案馆他的论文中找到,在1952年他在巴西时为他自己草写的笔记中写道:
“首先要搞清你为什么要学生学习这个题目以及你要他们知道什么,方法多少是常识判断的结果。”..
“常识”给费恩曼的常常是能完全抓住他的论点本质的充满才华的新花样。有一次,在一个对公众的演讲中,他试图解释为什么不能使用一开始就用来暗示某一思想的同样的数据来证明这个思想。费恩曼看来离开了主题,开始谈到汽车牌照。“你们可知道今天晚上我遇到的最不可思议的事是什么?当我到这儿来演讲的时候,我穿过停车场走进来。你们不会相信我遇到了什么。我看见一辆牌照是ARW357的汽车。你想象得到吗?在这个州的几百万汽车牌照里面我在今天晚上恰巧看到这一张牌照的机会是多大?真是不可思议!”甚至许多科学家都不能把握的一点是,费恩曼能用他那非凡的“常识”把问题说清楚。
在加利福尼亚理工学院的35年(1952—1987)中,费恩曼被列在讲授过34门课程的教师名单中,其中25门课是高级的研究生课程,严格限于研究生,本科生除非得到允许才准参加(常常有本科生参加听课,他们差不多总是得到批准)。其余的主要是研究生的基础课。费恩曼只有一次纯粹为本科生讲授课程,那是在1961—1962年和1962—1963年两个学年中的重大事件。在1964年他又简单地重复讲授了一遍。他讲完这门课后,他的讲课录音就被整理成了《费恩曼物理学讲义)这本书。
当时在加利福尼亚理工学院有一种普遍情况,一年级和二年级大学生都逃避而不是积极选修必修的两年物理课。为了补救这种情况,学校要求费恩曼设计一系列讲座作为学生两年的课程,先是给一年级学生,然后是对同一班升到二年级的学生。当他同意的时候就立即决定这些演讲要记录下来出版。但后来发现这项任务之困难远远超出任何人的想象。写成可以出版的书需要他的同事以及对每一章作最后定稿的费恩曼本人都付出极大的劳动。
开设一门课程的基本条件都必须准备好。由于费恩曼只有他要讨论的题目的不明确的大纲,这一任务大大地复杂化了。这就是说,直到费恩曼站到坐满学生的讲堂前面开讲之前没有人知道他要讲些什么。协助他的加利福尼亚理工学院教授们尽最大努力仓促地处理必要的琐碎工作,例如编出家庭作业习题之类。
为什么费恩曼会花两年多的时间来从事一年级物理课教学的改革?我们只能推测,可能有三个基本原因。一个是他喜爱有人听他演讲,这可为他提供比他习惯的研究生课程更大的讲堂。第二个原因是他真诚地关心学生,他只是认为教一年级大学生是应该做的重要事情。第三个或许也是最重要的理由是按照他的理解重新编排物理学体系的严峻挑战,通过讲课可以将它介绍给年轻学生。这是他的性格,也是他判断是不是真正懂得某件事情的标准。有一次加利福尼亚理工学院一位教师请他解释为什么自旋为1/2的粒子服从费米—狄拉克统计。他正确地估价他的听课者后说:“我要准备一堂有关这类问题的大学一年级学生的课程。”但几天之后他又回来说:“你要知道我做不到。我无法将它归纳为一年级学生的水平。这意味着我们对它确实还不明白。”
将深奥的思想变成简单的、容易懂得的语言这一特性在整个《费恩曼物理学讲义》中处处都很明显地表现出来,但没有地方比他对量子力学的处理更加突出。对于狂热的爱好者来说,他所做的工作十分清楚,他向开始学习的学生介绍路径积分方法,这方法是他自己提出的,并使他解决了物理学中一些最深刻的问题。和其他成就一起,他那用路径积分的工作导致他和施温格及朝永振一郎共享1965年诺贝尔物理学奖。
穿过遥远记忆的帷幕,曾参加听课的学生和教师都认为,听费恩曼的两年物理课是一生中难忘的经历。但当时情况看来并非如此。许多学生害怕这课程,在课程进行过程中,注册的学生的出席率惊人地下降。但同时越来越多的教师和研究生开始参加听课。教室仍然满座,费恩曼可能一点也不知道他已失去了他预期的一些听众。但即使在费恩曼自己看来,他的教育努力也不成功。他在1963年的《讲义》的序言中写道:“我并不认为我对学生做得很出色。”人们在重读这本书时,有时会注意到费恩曼关注的不是他的年轻听众,而是他的同事,“看着这里!看我是怎样略施小计来解决这个问题的!是不是清楚了?”但即使他以为他正在浅易地给一年级和二年级大学生讲解,但从他所说的内容获得最大收获的实际上并不是这些学生,而是和他同样的人——科学家、物理学家和教授们——他们才是他的伟大成就的受益人。这项成就不是别的,就是通过费恩曼的新鲜而有活力的眼光观察物理学。
费恩曼不仅是一位伟大的教师,他的天赋才能在于他是教师们的优秀教师。假如认为《费恩曼物理学讲义》的目标是给济济一堂的本科大学生解物理习题用的,他不能说已经获得了较好的成绩。进而言之,如果这本书的目的是作为引导性的大学教科书,他不能说达到了他的目的。然而,这本书已译成10种不同语言并且还有四种双语版。费恩曼本人认为,他对物理学最重要的贡献不是量子电动力学,或超流理论,或极化子,或部分子,他的首要贡献是这三本书:《费恩曼物理学讲义》。这一信念完全证明了这套著名的图书的纪念版的意义。...
D.L.古德斯坦
G.诺伊格鲍尔
加利福尼亚理工学院
1989年4月


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