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리처드 파인만

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목차

1. 개요

리처드 파인만(Richard Feynman, 1918-1988)은 미국의 이론 물리학자로서, 양자 전기역학 분야에 기여하여 1965년 노벨 물리학상을 수상했다. 그는 챌린저 우주왕복선 폭발 사고 조사 위원회에서 활동했으며, 파인만 다이어그램, 경로 적분, 나노 기술, 양자 컴퓨터 등에 대한 선구적인 연구를 수행했다. 또한, 《파인만 물리학 강의》와 같은 저서를 통해 과학 대중화에도 기여했다.

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리처드 파인만 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
파인만, 웃고 있음
파인만
본명리처드 필립스 파인만
출생일1918년 5월 11일
출생지미국 뉴욕
사망일1988년 2월 15일
사망지미국 캘리포니아주 로스앤젤레스
안장 장소마운틴 뷰 묘지 및 영묘
국적미국
학력 및 경력
분야이론물리학
직장코넬 대학교
캘리포니아 공과대학교
최종 학력매사추세츠 공과대학교 (이학사)
프린스턴 대학교 (박사)
박사 학위 논문 제목양자역학에서의 최소 작용 원리
박사 학위 논문 URL양자역학의 최소 작용 원리
박사 학위 취득 년도1942년
박사 지도 교수존 아치볼드 휠러
박사 지도 학생제임스 M. 바딘
로리 마크 브라운
마이클 코헨
토머스 커트라이트
앨버트 힙스
조반니 로시 로마니츠
조지 츠바이크
주요 제자로버트 배로
더글러스 D. 오셔로프
폴 J. 스타인하르트
스티븐 울프럼
업적
주요 업적맨해튼 계획
음향파 방정식
베테-파인만 공식
파인만 체커보드
파인만 다이어그램
파인만 게이지
파인만-카츠 공식
파인만 매개변수화
파인만 점
파인만 전파자
파인만 슬래시 표기법
파인만 스프링클러
헬만-파인만 정리
헤비사이드-파인만 공식
V−A 이론
브라운 래칫
파인만-스튀켈베르크 해석
나노기술
단일 전자 우주
파톤
경로적분 공식화
봉고 연주
양자 세포 자동자
양자 컴퓨팅
양자 소산
양자 전기역학
양자 유체역학
양자 논리 게이트
양자 난류
재합산
로저스 위원회
샤프트 패서
끈끈한 구슬 논증
합성 분자 모터
파인만의 물리학 강의
범용 양자 시뮬레이터
소용돌이 고리 모형
휠러-파인만 흡수체 이론
변분 섭동 이론
수상
수상 내역알베르트 아인슈타인 상 (1954년)
어니스트 올랜도 로렌스 상 (1962년)
노벨 물리학상 (1965년)
왕립학회 외국인 회원 (1965년)
외르스테드 메달 (1972년)
국가 과학 훈장 (1979년)
가족
배우자알린 그린바움(결혼 1942년, 사망 1945년)
메리 루이스 벨(결혼 1952년, 이혼 1958년)
그웨네스 하워스(결혼 1960년)
자녀2명
친척조앤 파인먼 (여동생)
찰스 허쉬버그 (조카)
기타 정보
서명

2. 어린 시절

파인만은 1918년 5월 11일 뉴욕 퀸즈에서[106] 주부인 루실 필립스와 영업 관리자 멜빌 아서 파인만(1890–1946) 사이에서 태어났다.[107] 말이 늦은 아이여서 세 살까지 말을 하지 못했다. 성인이 되어서는 뉴욕 억양[111][112]이 강해, 친구 볼프강 파울리와 한스 베테는 파인만이 부랑자처럼 말한다고 평했다.[109]

어린 파인만은 아버지의 영향을 많이 받았다. 아버지는 정통 사고에 도전하는 질문을 하도록 격려하고 항상 새로운 것을 가르칠 준비가 되어 있었다. 어머니에게서는 유머 감각을 물려받았다. 어릴 때 공학에 재능을 보였고,[113] 집에 실험실을 운영하며 라디오 수리를 즐겼다. 초등학교 때는 도난 경보 시스템을 만들기도 했다.[115]

파인만이 다섯 살 때 남동생 헨리 필립스가 태어났지만 4주 만에 사망했다.[116] 4년 후 여동생 조안이 태어났고 가족은 퀸즈 파 라커웨이로 이사했다.[107]

2. 1. 가족 배경 및 성장 환경

리처드 파인만은 1918년 5월 11일 뉴욕 퀸즈의 유대인 가정에서 태어났다.[106] 아버지는 벨라루스 민스크(당시 러시아 제국의 일부) 출신으로 5살 때 미국으로 이민 온 멜빌 아서 파인만(1890-1946)이었고, 어머니는 주부인 루실(니 필립스)이었다.[107][108] 파인만은 말이 늦은 아이여서 3살까지 말을 하지 못했다. 성인이 되어서는 뉴욕 억양이 강했는데, 친구 볼프강 파울리와 한스 베테는 파인만이 부랑자처럼 말한다고 평할 정도였다.[109][110][111][112]

어린 시절 파인만은 아버지의 영향을 많이 받았다. 아버지는 항상 질문을 하도록 격려하고 새로운 것을 가르쳐 주려고 노력했다. 어머니에게서는 유머 감각을 물려받았다. 파인만은 어릴 때부터 공학에 재능을 보였고,[113] 집에 실험실을 만들어 라디오 수리를 즐겨 했다.[114] 초등학교 때는 도난 경보 시스템을 만들기도 했다.[115]

파인만이 5살 때, 남동생 헨리 필립스가 태어났지만 4주 만에 사망했다.[116] 4년 후, 여동생 조안이 태어났고, 가족은 퀸즈주 파 록어웨이로 이사했다.[107] 조안과 파인만은 9살 차이였지만, 세상에 대한 호기심을 공유하며 가까운 사이로 지냈다.[117] 어머니는 여자가 세상을 이해하는 능력이 부족하다고 생각했지만, 파인만은 조안의 천문학에 대한 관심을 격려했고, 조안은 결국 천체물리학자가 되었다.[118]

2. 2. 종교관

파인만의 부모는 모두 유대인 가정 출신이었지만 종교를 믿지 않았다.[107] 파인만은 젊은 시절 자신을 "공언한 무신론자"라고 묘사했다.[119][120]

몇 년 후, 티나 레비탄에게 보낸 편지에서 유대인 노벨상 수상자에 관한 책에 대한 정보 요청을 거절하면서, "유태인 유전으로 추정되는 독특한 요소를 선택하는 것은 인종 이론에 대한 모든 종류의 헛소리에 문을 여는 것이다"라고 말했다.[121] 그는 또, "나는 13세에 다른 종교적인 견해로 개종했을 뿐만 아니라 유대 민족이 어떤 식으로든 '선민'이라는 믿음을 중단했다"라고 덧붙였다.[121]

말년에 유대신학교를 방문했을 때, 파인만은 처음으로 탈무드를 접했다. 그는 페이지의 작은 정사각형 안에 원본 텍스트가 있고 그 주변에는 여러 사람들이 시간이 지남에 따라 쓴 주석이 있다는 것을 알았다. 이런 식으로 탈무드가 발전했고 논의된 모든 내용들이 주의 깊게 기록되었다는 사실에 감명을 받았다. 그럼에도 불구하고, 파인만은 탈무드에서 제기되는 질문에만 관심을 두었던 랍비들이 자연과 외부 세계에 대한 관심을 보이지 않는 것에 실망했다.[122]

어린 시절, 파인만은 아버지의 영향으로 정통적인 사고방식에 도전하는 질문을 하도록 격려받았고, 이는 그의 종교관에도 영향을 미쳤다. 그는 열한 살 무렵 유대교의 기적을 이해하려 노력했지만, 설화에 일관성을 찾을 수 없어 종교에 대한 혐오감을 갖게 되었고, 무신론을 공개적으로 표방하게 되었다.

3. 교육

파인만은 버턴 릭터, 바루크 새뮤얼 블럼버그와 같은 노벨상 수상자들이 다녔던 파 로커웨이 고등학교를 졸업했다.[123] 고등학교 시절 IQ 테스트에서 125점을 받았는데, 이는 높은 점수지만 "그저 존경할 만한" 수준이었다.[124][125][126] 15세에 삼각함수, 고급 대수학, 무한급수, 해석기하학, 미분과 적분을 독학했다.[128] 대학에 들어가기 전에는 자신만의 표기법을 사용하여 반도함수와 같은 수학 주제를 실험하고 유도했다.[129]

컬럼비아 대학교에 지원했지만 유대인 입학 할당제 때문에 거절당했다.[107] 대신 매사추세츠 공과대학교(MIT)에 진학하여 파이 람다 파이 남학생 클럽에 가입했다.[134] 처음에는 수학을 전공했지만 너무 추상적이라고 생각해 전기 공학으로 전공을 바꿨다가, 다시 "중간 어딘가"라고 생각한 물리학으로 전공을 바꿨다.[135] 1939년에 학사 학위를 받았고[140] 퍼트넘 펠로우로 명명되었다.[141]

프린스턴 대학교 대학원 입학시험에서 물리학과 수학 과목은 만점을 받았지만, 역사와 영어 과목은 성적이 좋지 않았다.[142] 휠러-파인만 흡수자 이론에 관한 파인만의 첫 세미나에는 알베르트 아인슈타인, 볼프강 파울리, 존 폰 노이만 등이 참석했다.[145] 1942년 존 아치볼드 휠러의 지도로 박사 학위를 받았다.[146] 그의 박사 학위 논문은 경로 적분 공식화와 파인만 도표의 기초를 마련했다.[148]

3. 1. 파 로커웨이 고등학교

버턴 릭터, 바루크 새뮤얼 블럼버그와 같은 노벨상 수상자들도 다녔던 파 로커웨이 고등학교에 다녔다.[123] 고등학교에 입학하자마자 파인만은 곧 더 높은 수준의 수학 수업으로 진급했다. 고등학교에서 실시한 IQ 검사에서 그의 IQ는 125로 평가되었는데, 전기 작가 제임스 글릭에 따르면 높지만 "그저 존경할 만한" 수준이었다.[124][125][126] 한 점 더 높은 점수를 받은 그의 여동생 조앤은 나중에 한 인터뷰에서 자신이 더 똑똑하다고 농담으로 말했다. 수년 후 그는 자신의 IQ가 너무 낮다고 말하며 멘사 인터내셔널에 가입하는 것을 거절했다.[127]

15살 때 그는 스스로 삼각함수, 고급 대수, 무한급수, 해석기하학, 그리고 미분과 적분을 배웠다.[128] 대학에 입학하기 전에 그는 자신의 표기법을 사용하여 반도함수와 같은 수학적 주제를 실험했다.[129] 그는 로그, 사인, 코사인 및 탄젠트 함수에 대해 세 개의 변수가 곱해진 것처럼 보이지 않도록 특수 기호를 만들었고, d/dx에서 d를 소거하려는 유혹을 없애기 위해 도함수에도 특수 기호를 만들었다.[130][131] 아리스타 우등회 회원이었던 그는 고등학교 마지막 해에 뉴욕대학교 수학 챔피언십에서 우승했다.[132] 그의 직설적인 성격은 때때로 더 보수적인 사상가들을 당황하게 했다. 예를 들어, 고양이 해부학을 배우는 동안 그가 했던 질문 중 하나는 "고양이의 지도가 있습니까?"(해부학적 그림을 가리키는 말)였다.[133]

3. 2. 매사추세츠 공과대학교 (MIT)

파인만은 컬럼비아 대학교에 지원했지만 유대인 할당제 때문에 입학이 거부되었다.[3] 그는 매사추세츠 공과대학교(MIT)에 다녔으며, 파이 람다 파이 프라터니티에 가입했다. 파인만은 원래 수학을 전공했지만, 너무 추상적이라고 생각하여 전기 공학으로 전공을 바꿨다. 이후 자신이 "너무 멀리 갔다"는 것을 깨닫고 "그 중간쯤"이라고 생각했던 물리학으로 전공을 다시 변경했다.[10] 그는 학부생 시절 ''피지컬 리뷰''에 두 편의 논문을 발표했다. 마누엘 발라르타와 공동 집필한 "은하의 별들에 의한 우주선의 산란"과[11] 존 C. 슬레이터가 과제로 준 주제를 바탕으로 한 "분자 내 힘" 논문이 그것이다.[12] 슬레이터는 후자의 논문에 깊은 인상을 받아 발표를 승인했으며, 이 논문의 주요 결과는 헬만-파인만 정리로 알려져 있다.

1939년, 파인만은 학사 학위를 받고 퍼트넘 펠로우로 선정되었다.[13]

3. 3. 프린스턴 대학교 대학원

파인만은 프린스턴 대학교 물리학 대학원 입학시험에서 역사와 영어 부분을 제외한 수학, 물리학 과목에서 만점을 받았다.[142] 헨리 D. 스미스 물리학과장은 필립 M. 모스에게 편지를 보내 파인만이 유대인인지 물었는데, 이는 유대인 학생 비율을 낮게 유지하기 위함이었다.[142] 모스는 파인만이 유대인이지만 외모와 태도에 그 특징이 없다고 답했다.[142]

휠러-파인만 흡수 이론에 대한 파인만의 첫 세미나에는 알베르트 아인슈타인, 볼프강 파울리, 존 폰 노이만이 참석했다. 파울리는 이론의 양자화가 어려울 것이라고 예측했고, 아인슈타인은 이 방법을 일반 상대성 이론의 중력에 적용해 볼 수 있다고 말했다.[145] 1942년 파인만은 존 아치볼드 휠러의 지도로 박사 학위를 받았다.[146] 그의 박사 논문 "양자 역학에서의 최소 작용의 원리"[147]는 경로 적분 공식과 파인만 다이어그램의 기반을 마련했다.[148] 양전자가 시간을 거꾸로 이동하는 전자처럼 행동한다는 것이 주요 통찰이었다.[148]

제임스 글릭은 파인만이 23세에 이미 레프 란다우와 같은 나이의 아인슈타인에 비견될 만큼 이론 과학에 대한 지휘 능력이 뛰어났다고 평가했다.[146]

파인만은 프린스턴 장학금 조건 때문에 결혼할 수 없었지만, 고등학교 시절 애인인 아린 그린바움과 계속 만났다. 그녀가 결핵으로 심각하게 아팠음에도 불구하고, 파인만은 박사 학위를 받으면 결혼하기로 결심했다.[149] 1942년 6월 29일, 그들은 스태튼 아일랜드에서 가족이나 친구 없이 결혼식을 올렸다.[149] 파인만은 아린의 볼에만 키스할 수 있었고, 결혼식 후 그녀를 데보라 병원으로 데려다주고 주말마다 방문했다.[149][150]

4. 맨해튼 계획

1941년 제2차 세계 대전이 발발했지만 미국은 아직 전쟁에 참전하지 않았다. 진주만 공격 이후, 파인만은 맨해튼 계획에 참여하여 원자폭탄 개발에 기여했다.

4. 1. 로스앨러모스 국립 연구소

파인만의 로스앨러모스 ID 배지


1941년, 제2차 세계 대전이 유럽에서 발발했지만 미국은 아직 참전하지 않았다. 파인만은 여름을 펜실베이니아의 프랭크퍼드 병기창에서 탄도학 문제를 연구하며 보냈다.[151][152] 진주만 공격으로 미국이 참전하면서, 파인만은 로버트 R. 윌슨에게 스카우트되었다. 윌슨은 원자폭탄에 사용할 농축 우라늄 생산 방법을 연구했는데, 이는 맨해튼 프로젝트의 일부였다.[153][154] 당시 파인만은 대학원 학위를 받지 못했다.[155] 윌슨 팀은 우라늄-235와 우라늄-238을 전자기적으로 분리하는 아이소트론을 연구했다. 이는 어니스트 로런스 팀이 로런스 버클리 국립연구소에서 개발 중인 캘루트론과는 다른 방식이었다. 아이소트론은 이론적으로 더 효율적이었지만, 파인만과 폴 올룸은 실용성 여부를 판단하는 데 어려움을 겪었다. 결국 로렌스의 권고로 아이소트론 프로젝트는 중단되었다.[156]

1943년 초, 로버트 오펜하이머는 뉴멕시코의 로스앨러모스 국립 연구소를 설립하여 원자폭탄을 설계하고 제조했다. 프린스턴 팀은 로스앨러모스로 재배치되었고, 윌슨은 "우리는 마치 베테랑 군인들처럼 일제히 로스앨러모스로 가기로 결정했습니다."라고 회상했다.[157] 오펜하이머는 파인만에게 뉴멕시코주 알버커키의 요양소를 찾았다고 알렸다. 1943년 3월 28일, 그들은 뉴멕시코로 떠났다. 철도 회사는 아라인에게 휠체어를 제공했고, 파인만은 개인실을 추가로 지불했다. 그곳에서 그들은 결혼 기념일을 보냈다.[158]

로스앨러모스에서 파인만은 한스 베테의 이론(T) 부서에 배치되었고,[159] 베테에게 깊은 인상을 주어 그룹 리더가 되었다.[160] 파인만과 베테는 베테-파인만 공식을 개발하여 핵분열 폭탄의 수율을 계산했다.[161] 그는 이론 부문에서 휴먼 컴퓨터 계산 그룹을 관리했고, 스탠리 프랭켈과 니콜라스 메트로폴리스와 함께 IBM 펀치 카드 계산 시스템을 구축했다.[162] 그는 커넥션 머신에서 사용한 새로운 로그 계산 방법을 고안했고,[163][164] 기계가 음악적 리듬으로 작동하도록 했다.[165] 로스앨러모스에서 그는 핵분열성 물질의 임계 상태를 측정하기 위해 원자로에 대한 중성자 방정식을 계산했다.[166]

파인만은 테네시주 오크리지의 클린턴 엔지니어링 공장으로 파견되어, 농축 우라늄의 임계 사고를 피하기 위한 안전 절차를 고안했다. 그는 핵물리학 강의를 통해 직원들에게 위험성을 알렸다.[167] 그는 농축도에 따른 안전 권고안을 개발했다.[18] 그는 오크리지 사람들이 제안에 어려움을 겪으면 로스앨러모스가 안전을 책임질 수 없다고 알려야 한다는 말을 들었다.[169]

1946년 슈퍼에 관한 로스앨러모스 국립 연구소 심포지엄. 파인만은 두 번째 줄 왼쪽에서 네 번째, 오펜하이머 옆에 있다.


로스앨러모스로 돌아온 파인만은 수소화 우라늄 폭탄에 대한 이론적 연구와 계산을 담당했는데, 이는 실현 불가능한 것으로 판명되었다.[160][170] 닐스 보어는 파인만에게 일대일 토론을 요청했다. 다른 물리학자들은 보어에게 경외감을 느껴 논쟁을 주저했지만, 파인만은 적극적으로 보어의 생각에 이의를 제기했다. 그는 보어를 존경했지만, 물리학에 집중하면 사회적 예의를 잊는다고 말했다. 보어는 파인만에게 마음을 열지 않았다.[171][172]

로스앨러모스에서 파인만은 물리학자들의 캐비닛과 책상의 조합 자물쇠를 조사하며 시간을 보냈다. 그는 공장 설정, 쉬운 조합 등을 발견했다.[173] 그는 자연로그의 밑인 ''e''를 사용한 조합을 찾았고, 동료의 세 캐비닛이 모두 같은 조합을 가진 것을 발견했다. 그는 장난으로 프레데릭 드 호프만을 겁먹게 했다.[174]

파인만의 월급 380USD는 생활비와 아라인의 의료비의 절반 정도였고, 그들은 그녀의 저축 3300USD를 써야 했다.[175] 주말에 그는 클라우스 푹스의 차를 빌려 알버커키로 갔다.[176][177] 푹스는 파인만의 금고털이와 잦은 알버커키 방문을 스파이 가능성으로 언급했고,[176] 푹스 자신은 소비에트 연방 스파이 활동을 자백했다.[178] FBI는 파인만에 대한 파일을 작성했다.[179], 특히 파인만의 Q 보안 인가와 관련하여.[180]

맨해튼 프로젝트 동안 로스앨러모스 국립 연구소 사회적 행사에서 로버트 오펜하이머(파인만의 바로 오른쪽)와 함께한 파인만(가운데)


아라인이 죽어가자, 파인만은 알버커키로 가서 1945년 6월 16일 그녀가 사망할 때까지 함께 있었다.[181] 그는 트리니티 핵실험에 참관했다. 파인만은 어두운 안경 없이 폭발을 본 유일한 사람이라고 주장하며, 트럭 앞유리가 자외선을 차단한다고 추론했다. 그는 트럭 바닥에서 "보라색 얼룩" 잔상을 보았다.[182]

4. 2. 오크리지

1941년, 제2차 세계 대전이 유럽에서 발발했지만 미국은 아직 전쟁에 참전하지 않은 상태였다. 파인만은 여름을 펜실베이니아주의 프랭크포드 무기고(Frankford Arsenal)에서 탄도학 문제를 연구하며 보냈다.[151][152] 진주만 공격으로 미국이 전쟁에 참전하자, 파인만은 로버트 R. 윌슨Robert R. Wilson에게 스카우트되었다. 윌슨은 농축 우라늄을 원자폭탄에 사용하기 위한 방법을 연구하고 있었는데, 이는 이후 맨해튼 프로젝트가 될 연구의 일부였다.[153][154] 당시 파인만은 대학원 학위를 취득하지 못했다.[155]

프린스턴 대학교의 윌슨 팀은 우라늄-235를 우라늄-238로부터 전자기적으로 분리하기 위한 아이소트론이라는 장치를 연구하고 있었다. 이는 캘루트론과는 전혀 다른 방식이었는데, 캘루트론은 윌슨의 전임 지도교수인 어니스트 로런스가 이끄는 팀이 캘리포니아 대학교 방사선 연구소에서 개발 중이었다. 이론적으로 아이소트론은 캘루트론보다 훨씬 효율적이었지만, 파인만과 폴 올룸Paul Olum은 그것이 실용적인지 여부를 판단하는 데 어려움을 겪었다. 결국 로렌스의 권고에 따라 아이소트론 프로젝트는 중단되었다.[156]

1943년 초, 로버트 오펜하이머는 뉴멕시코의 고지대에 위치한 비밀 연구소인 로스앨러모스 국립 연구소를 설립하여 원자폭탄을 설계하고 제작했다. 프린스턴 팀에게 로스앨러모스로 재배치될 것을 제안했고, 윌슨은 나중에 "마치 베테랑 군인들처럼 우리는 일제히 로스앨러모스로 가기로 결정했습니다."라고 회상했다.[157]

이 작업을 완료한 후 파인만은 맨해튼 프로젝트의 우라늄 농축 시설이 있는 테네시주 오크리지의 클린턴 엔지니어 제작소(Clinton Engineer Works)로 파견되었다. 그는 그곳의 엔지니어들이 특히 농축 우라늄이 중성자 감속재 역할을 하는 물과 접촉할 때 임계사고를 피하기 위해 물질 저장에 대한 안전 절차를 고안하는 것을 도왔다. 그는 일반 직원들에게 핵물리학 강의를 해서 위험성을 인식시켜야 한다고 주장했다.[167] 그는 농축되지 않은 우라늄은 어떤 양이든 안전하게 보관할 수 있지만, 농축 우라늄은 주의해서 취급해야 한다고 설명했다. 그는 다양한 농축도에 대한 일련의 안전 권고안을 개발했다.[168] 그는 오크리지 사람들이 그의 제안에 어려움을 겪으면 로스앨러모스가 "그렇지 않으면 그들의 안전을 책임질 수 없다"고 알려야 한다는 말을 들었다.[169]

4. 3. 트리니티 핵 실험

파인만의 로스앨러모스 신분증


1941년 유럽에서 제2차 세계 대전이 발발했지만, 미국은 아직 참전하지 않았다. 파인만은 여름을 펜실베이니아주 프랭크퍼드 병기창에서 탄도학 문제를 연구하며 보냈다.[151][152] 진주만 공격으로 미국이 참전하면서 파인만은 로버트 R. 윌슨에게 스카우트되었다. 윌슨은 농축 우라늄을 원자폭탄에 사용하기 위한 방법을 연구했는데, 이는 맨해튼 프로젝트의 일부였다.[153][154] 당시 파인만은 대학원 학위를 받지 못했다.[155] 윌슨 팀은 우라늄-235와 우라늄-238을 전자기적으로 분리하는 아이소트론 장치를 연구했다. 이는 캘류트론과는 다른 방식이었는데, 캘류트론은 윌슨의 전임 지도교수인 어니스트 오. 로렌스 팀이 로렌스 버클리 국립 연구소에서 개발 중이었다. 이론적으로 아이소트론이 더 효율적이었지만, 파인만과 폴 올럼은 실용성 여부를 판단하기 어려웠다. 결국 로렌스 권고로 아이소트론 프로젝트는 중단되었다.[156]

1943년 초, 로버트 오펜하이머는 뉴멕시코주 고지대에 로스앨러모스 국립 연구소를 설립하여 원자폭탄을 설계, 제작했다. 프린스턴 팀에게 로스앨러모스로 재배치를 제안했고, 윌슨은 "베테랑 군인들처럼 우리는 일제히 로스앨러모스로 가기로 결정했다"고 회상했다.[157] 오펜하이머는 파인만을 포함한 젊은 물리학자들을 모집했고, 시카고에서 전화로 아라인을 위한 뉴멕시코주 알버커키의 장로교 요양원을 찾았다고 알렸다. 1943년 3월 28일, 그들은 기차로 뉴멕시코로 떠났는데, 철도 회사는 아라인에게 휠체어를 제공했고, 파인만은 개인실을 추가로 지불했다. 그곳에서 그들은 결혼 기념일을 보냈다.[158]

로스앨러모스에서 파인만은 한스 베테의 이론(T) 부서에 배치되었고,[159] 베테에게 깊은 인상을 주어 그룹 리더가 되었다.[160] 베테와 함께 베테-파인만 공식을 개발, 핵분열 폭탄 수율을 계산했는데, 이는 로버트 서버의 이전 연구를 기반으로 했다.[161] 저연차 물리학자였던 그는 프로젝트 중심 인물은 아니었다. 이론 부서에서 휴먼 컴퓨터 계산 그룹을 관리했고, 스탠리 프랭켈, 니콜라스 메트로폴리스와 함께 IBM 펀치 카드 계산 시스템 구축에 기여했다.[162] 커넥션 머신에서 사용한 새로운 로그 계산 방법을 고안했고,[163][164] 드러머였던 파인만은 기계가 음악적 리듬으로 클릭하게 만들었다.[165] 로스앨러모스에서 소형 원자로 "워터 보일러"의 중성자 방정식을 계산, 핵분열성 물질 조립의 임계 상태 근접도를 측정했다.[166]

이후 파인만은 테네시주 오크리지 클린턴 엔지니어링 공장으로 파견되었다. 이곳에서 엔지니어들이 임계 사고를 피하기 위한 물질 저장 안전 절차 고안을 도왔다. 일반 직원들에게 핵물리학 강의를 하여 위험성을 인식시켜야 한다고 주장했다.[167] 농축되지 않은 우라늄은 안전하지만, 농축 우라늄은 주의해야 한다고 설명하며, 다양한 농축도에 대한 안전 권고안을 개발했다.[168] 오크리지 사람들이 제안에 어려움을 겪으면 로스앨러모스가 안전을 책임질 수 없다고 알리도록 지시받았다.[169]

로스앨러모스로 돌아온 파인만은 수소화 우라늄 폭탄 이론 연구 및 계산 담당 그룹을 맡았는데, 이는 실현 불가능한 것으로 판명되었다.[160][170] 닐스 보어와 일대일 토론을 했는데, 다른 물리학자들은 보어에게 경외감을 느껴 논쟁을 주저했기 때문이다. 파인만은 보어 생각에서 잘못된 점을 적극 지적했다. 그는 보어를 존경했지만, 물리학에 집중하면 사회적 예의를 잊는다고 말했다. 이 때문에 보어는 파인만에게 마음을 열지 않았다.[171][172]

고립된 로스앨러모스에서 파인만은 물리학자들 캐비닛과 책상 조합 자물쇠를 조사했다. 공장 설정 그대로 두거나, 조합을 적어두거나, 쉽게 추측 가능한 조합을 사용하는 것을 발견했다.[173] 자연로그 밑 ''e'' = 2.71828... 숫자를 시도해 캐비닛 조합을 찾았고, 동료 연구 노트를 보관하는 세 캐비닛이 모두 같은 조합임을 발견했다. 장난으로 메모를 남겨 프레데릭 드 호프만을 겁먹게 만들었다.[174]

파인만 월급 380USD는 생활비와 아라인 의료비 절반 정도였고, 그녀의 저축 3300USD를 써야 했다.[175] 주말에 클라우스 푹스에게 차를 빌려 알버커키로 아라인을 만나러 갔다.[176][177] 누가 스파이일 가능성이 높은지 묻자 푹스는 파인만 금고털이와 잦은 알버커키 방문을 언급했다.[176] 푹스는 나중에 소련 스파이 활동을 자백했다.[178] FBI는 파인만 Q 보안 인가 관련 파일을 작성했다.[179][180]

아라인이 죽어가자 파인만은 알버커키로 가서 1945년 6월 16일 사망할 때까지 곁에 있었다.[181] 트리니티 핵실험에 참석했고, 어두운 안경, 용접기 렌즈 없이 폭발을 본 유일한 사람이라고 주장했다. 트럭 앞 유리가 자외선을 차단해 안전하다고 추론했고, 밝기 때문에 트럭 바닥에 몸을 숙여 일시적 "보라색 얼룩" 잔상을 보았다.[182]

5. 코넬 대학교 시절

파인만은 위스콘신-매디슨 대학교 물리학 조교수였으나, 맨해튼 계획 참여로 무급 휴직 중이었다.[183] 1945년 대학에서 복귀 요청을 받았지만 응하지 않아 임명이 연장되지 않았다.[184] 이후 한스 베테의 추천으로 코넬 대학교에 자리를 잡게 되었고,[185] 1945년 10월 뉴욕주 이타카로 이동했다.[188]

코넬 대학교에서 파인만은 징집 대상이 되었으나, 정신 질환 진단을 받고 4-F 면제를 받았다.[189][190] 아버지의 갑작스러운 죽음으로 우울증을 겪기도 했다.[191]

이 시기 파인만은 실용적인 목적보다는 자기만족을 위해 물리학 문제를 연구했다. 코넬 대학교 식당에서 벌어진 접시 던지기 사건에서 영감을 받아 장동하는 원반의 물리학을 분석하기도 했다.[193] 비록 사원수를 이용한 전자의 상대론적 이론 공식화에는 실패했지만, 이 연구는 훗날 그의 노벨상 수상 업적에 중요한 영향을 미쳤다.[191]

5. 1. 이론물리학 연구

파인만은 위스콘신-매디슨 대학교의 물리학 조교수로 임명되었지만, 맨해튼 계획에 참여하는 동안 무급 휴가를 받았다.[183] 1945년에 문리대학 학장인 마크 잉그라함Mark Ingraham으로부터 다음 학년도에 가르치기 위해 복귀할 것을 요청하는 편지를 받았지만, 복귀를 약속하지 않아 임명이 연장되지 않았다.[184]

1943년 10월 30일, 한스 베테는 코넬의 물리학과장에게 파인만을 고용할 것을 추천하는 편지를 썼다. 1944년 2월 28일, 코넬 출신[185]이자 로스앨러모스의 가장 선임 과학자 중 한 명인 로버트 바허Robert Bacher[186]가 이를 승인했다.[187] 1944년 8월, 파인만은 코넬의 제안을 수락했다. 오펜하이머는 파인만을 캘리포니아 대학교에 채용하려 했지만, 물리학과 책임자인 레이몬드 T. 버지Raymond T. Birge는 내키지 않았다. 1945년 5월, 버클리에서 제안했지만 파인만은 거절했다. 코넬은 연봉 3,900달러를 제안했다.[186] 파인만은 1945년 10월에 로스앨러모스 연구소를 떠나 뉴욕 이타카로 갔다.[188]

파인만은 로스앨러모스 연구소에서 일하지 않았기 때문에 징집에서 면제되지 않았다. 육군 정신과 의사들은 파인만이 정신 질환을 앓고 있다고 진단했고, 육군은 정신적 이유로 4-F 면제를 주었다.[189][190] 1946년 10월 8일, 그의 아버지가 갑자기 사망했고, 파인만은 우울증에 시달렸다.[191] 연구에 집중할 수 없었던 파인만은 자기 만족을 위해 물리학 문제를 다루기 시작했다.[191] 코넬 식당에서 누군가가 접시를 던진 사건에서 영감을 받아 너태이팅하는(nutating) 디스크의 물리학을 분석했다.[193] 사원수에 대한 윌리엄 로언 해밀턴 경의 연구를 읽고 전자의 상대론적 이론을 공식화하려 했지만 실패했다. 이 기간 동안의 연구는 노벨상을 수상한 연구에 중요했지만, 프린스턴 고등연구소, 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스 및 캘리포니아 대학교 버클리의 교수직 제안에 놀랐다.[191]

전자/양전자 쌍소멸의 파인만 도형


전후 초기에 양자전기역학은 섭동 이론에서 무한 적분으로 인해 어려움을 겪었다.[194] 1947년 6월, 미국의 물리학자들이 쉘터 아일랜드 회의(Shelter Island Conference)에서 만났다.[196] 양자전기역학 문제가 논의되었지만, 이론가들은 램 이동 발견, 전자의 자기 모멘트 측정, 로버트 마삭Robert Marshak의 2-중간자 가설을 보고한 실험가들에 의해 가려졌다.[197]

베테는 헨드릭 크라머르스의 연구로부터 램 이동에 대한 재규격화된 비상대론적 양자 방정식을 도출했다. 다음 단계는 상대론적 버전을 만드는 것이었다. 파인만은 이것을 할 수 있다고 생각했지만, 베테에게 돌아갔을 때 수렴하지 않았다.[198] 파인만은 자신의 논문에서 사용한 경로 적분 공식을 적용하여 문제를 다시 해결했다. 베테처럼 컷오프 항을 적용하여 적분을 유한하게 만들었다. 결과는 베테의 버전과 일치했다.[199][200] 파인만은 1948년 포코노 회의(Pocono Conference)에서 자신의 연구를 발표했다. 줄리언 슈윙거는 양자전기역학에 대한 연구를 발표했고, 파인만은 "양자전기역학의 대안 공식화(Alternative Formulation of Quantum Electrodynamics)"라는 제목의 버전을 제안했다. 처음 사용된 파인만 도형는 청중을 어리둥절하게 했다. 파인만은 요점을 전달하는 데 실패했고, 폴 디랙, 에드워드 텔러, 닐스 보어는 모두 이의를 제기했다.[201][202]

프리먼 다이슨은 토모나가 신이치로, 슈윙거, 파인만이 그들이 말하는 것을 이해했지만, 다른 사람은 알지 못했고, 아무것도 출판하지 않았다는 것을 알았다. 그는 파인만의 공식이 더 이해하기 쉽다고 확신했고, 오펜하이머에게 이것이 사실이라는 것을 확신시켰다.[203] 다이슨은 1949년에 논문을 발표했는데, 파인먼에 재규격화를 어떻게 구현해야 하는지에 대한 새로운 규칙을 추가했다.[204] 파인만은 3년에 걸쳐 일련의 논문에 자신의 아이디어를 《피지컬 리뷰》에 발표했다.[205] 1948년 "고전 전기역학을 위한 상대론적 차단 (A Relativistic Cut-Off for Classical Electrodynamics)" 논문에서는 포코노 회의에서 이해시킬 수 없었던 것을 설명하고자 했다.[206] 1949년 "양전자 이론(The Theory of Positrons)" 논문은 슈뢰딩거 방정식과 디랙 방정식을 다루었으며, 파인만 전파 인자를 도입했다.[207] 1950년 "전자기 상호작용 양자 이론의 수학 공식화(Mathematical Formulation of the Quantum Theory of Electromagnetic Interaction)"와 1951년 "양자전기역학에 응용한 연산자 미적분학(An Operator Calculus Having Applications in Quantum Electrodynamics)" 논문에서 그의 아이디어의 수학적 기초와 새로운 공식을 발전시켰다.[208]

다른 사람들의 논문들은 처음에는 스윙거를 인용했지만, 파인만을 인용하고 파인만 도형을 사용하는 논문들이 1950년에 나타났고 곧 널리 퍼졌다.[209] 학생들은 파인만이 만든 강력한 새 도구를 배우고 사용했다. 컴퓨터 프로그램은 파인만 도형을 계산하기 위해 작성되어 전례 없는 능력의 도구를 제공했다. 파인만 도형은 형식 문법을 가진 형식 언어를 구성하기 때문에 이러한 프로그램을 작성할 수 있다.[210] 마크 카츠Marc Kac은 포물선 편미분 방정식이 파인먼-카츠 공식으로 다시 표현될 수 있음을 보여주었다. 이것은 물리학을 넘어서 확률론적 과정의 많은 응용으로 확장된다.[211] 그러나 스윙거에게 파인만 도형은 "물리학이 아니라 교육학"이었다.[212]

파인만 다이어그램의 한 예. 이 예에서는 전자가 광자를 매개로 상호 작용하는 과정을 나타내고 있다.


경로 적분이라는 새로운 양자화 기법을 고안했다.[91] 경로 적분을 이용함으로써 수소에서 관측되는 에너지 준위의 어긋남인 램 시프트를 간단하게 설명할 수 있게 되었고, 이 업적이 노벨 물리학상 수상으로 이어졌다.

소립자의 반응을 도식화한 파인만 다이어그램을 고안했다. 이것은 소립자론에서 복잡한 계산을 시각적으로 이해하는 데 매우 효과적이지만, 그 수학적 기초는 아직 확립되지 않았다. 파인만 자신도 이러한 이론에 대해 회의적인 태도를 취했다.

또한, 원래 양자역학에서 에너지의 기댓값을 계산하기 위해 고안된 파인만-카츠 공식 등은 후에 금융 공학 등 경제 분야에도 응용되고 있다.

뿐만 아니라, 미래 과학 기술에 대한 다양한 예측도 했다. 1959년에 행한 강연(바닥에는 충분한 공간이 있다)에서는 "바늘 끝 정도의 크기에 브리태니커 백과사전 전체를 기록하는 기술"을 제안했다. 이 발상은 후에 나노기술로 확립되었다. 1985년에는 양자 컴퓨터를 예언한 논문[92]을 발표했다.

5. 2. 쉘터 아일랜드 회의와 포코노 회의



전쟁 직후, 양자전기역학은 섭동 이론에서 무한 적분으로 인해 어려움을 겪었다. 이는 파인만과 휠러가 시도했던 이론의 명백한 수학적 결함이었다.[194] 머레이 겔만은 "이론가들은 망신을 당했다"라고 언급했다.[195] 1947년 6월, 미국의 저명한 물리학자들이 쉘터 아일랜드 회의(Shelter Island Conference)에서 만났다. 파인만에게 있어 이번 회담은 "거물들과의 첫 번째 큰 회의였다... 평화시에 이런 곳에 가본 적이 없다"였다.[196] 양자전기역학을 둘러싼 문제들이 논의되었지만, 이론가들은 램 이동의 발견, 전자의 자기 모멘트 측정 및 로버트 마삭Robert Marshak의 2-중간자 가설을 보고한 실험가들에 의해 완전히 가려졌다.[197]

헨드릭 크라머르스의 연구에서 출발한 베테는 램 이동에 대한 재규격화된 비상대론적 양자 방정식을 도출했다. 다음 단계는 상대론적 버전을 만드는 것이었는데, 파인만은 자신이 이것을 할 수 있다고 생각했다. 그러나 파인만이 자신의 해법을 가지고 베테에게 돌아갔을 때, 그것은 수렴하지 않았다.[198] 파인만은 자신의 논문에 사용했던 경로 적분 공식을 적용하여 문제를 다시 신중하게 해결했다. 베테처럼 컷오프 항을 적용하여 적분을 유한하게 만들었고, 그 결과는 베테의 버전과 일치했다.[199][200] 1948년 포코노 회의(Pocono Conference)에서 파인만은 자신의 연구를 동료들에게 발표했다. 줄리언 슈윙거가 양자전기역학에 대한 자신의 연구에 대해 긴 프레젠테이션을 한 후, 파인만은 "양자전기역학의 대안 공식화(Alternative Formulation of Quantum Electrodynamics)"라는 제목의 버전을 제안했다. 이때 처음 사용된 생소한 파인만 도형은 청중을 어리둥절하게 했다. 파인만은 자신의 요점을 전달하는 데 실패했고 폴 디랙, 에드워드 텔러, 닐스 보어는 모두 이의를 제기했다.[201][202]

5. 3. 프리먼 다이슨과의 협력

프리먼 다이슨에게 한 가지 분명했던 점은 도모나가 신이치로, 줄리언 슈윙거, 그리고 파인만은 다른 사람은 아무도 이해하지 못했지만 자신이 무엇을 이야기하고 있는지 이해했다는 것이었다. 그러나 아무도 출판하지 않았다. 그는 파인만의 공식화가 더 이해하기 쉽다고 확신했고, 결국 로버트 오펜하이머를 설득하는 데 성공했다.[203] 다이슨은 1949년에 논문을 발표했는데, 파인만의 재규격화를 어떻게 구현해야 하는지에 대한 새로운 규칙을 추가했다.[204] 파인만은 3년에 걸쳐 일련의 논문을 《피지컬 리뷰》에 발표하도록 권유받았다.[205] 1948년에 출판된 "고전 전기역학을 위한 상대론적 차단 (A Relativistic Cut-Off for Classical Electrodynamics)"에 관한 논문에서는 포코노 회의(Pocono Conference)에서 그가 이해시킬 수 없었던 것을 설명하고자 하였다.[206] 1949년에 발표한 "양전자 이론(The Theory of Positrons)" 논문은 슈뢰딩거 방정식과 디랙 방정식을 다루었으며, 파인만 전파 인자라고 불리는 것을 도입하였다.[207] 마침내 그는 1950년의 "전자기 상호작용 양자 이론의 수학 공식화(Mathematical Formulation of the Quantum Theory of Electromagnetic Interaction)"와 1951년의 "양자전기역학에 응용한 연산자 미적분학(An Operator Calculus Having Applications in Quantum Electrodynamics)"에 관한 논문에서 그의 아이디어의 수학적 기초와 친숙한 공식을 도출했고 또한 새로운 것들을 발전시켰다.[208]

다른 사람들의 논문들은 처음에는 슈윙거를 인용했지만, 파인만을 인용하고 파인만 도형을 사용하는 논문들이 1950년에 나타났고 곧 널리 퍼졌다.[209] 학생들은 파인만이 만든 강력한 새 도구를 배우고 사용했다. 컴퓨터 프로그램은 나중에 파인만 도형을 계산하기 위해 작성되어 전례 없는 능력의 도구를 제공했다. 파인만 도형은 형식 문법을 가진 형식 언어를 구성하기 때문에 이러한 프로그램을 작성할 수 있다.[210] 마크 카츠Marc Kac은 포물선 편미분 방정식이 현재 파인먼-카츠 공식으로 알려진 다른 역사(즉, 기대 연산자)에서 합으로 다시 표현될 수 있음을 보여줌으로써 역사에서 합산의 형식적 증명을 제공했다. 이것의 사용은 물리학을 넘어서 확률론적 과정의 많은 응용으로 확장된다.[211] 그러나 슈윙거에게 파인만 도형은 "물리학이 아니라 교육학"이었다.[212]

6. 캘리포니아 공과대학교 (Caltech) 시절

파인만과 드럼


파인만은 코넬 대학교로 돌아가지 않고, 캘리포니아 공과대학교(Caltech)로 옮겼다. 그를 코넬 대학교로 데려오는데 중요한 역할을 했던 바허(Bacher)가 캘리포니아 공과대학교로 유인했으며, 계약 조건에는 첫 해를 브라질에서 안식년으로 보낼 수 있다는 내용이 포함되어 있었다.[28] 그는 브라질 물리연구소(Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas)에서 강의를 했다. 브라질에서 파인만은 삼바 음악에 감명을 받아 프라이팬을 기반으로 한 금속 타악기인 frigideira|프리기데이라pt를 연주하는 법을 배웠다.[29] 그는 봉고와 콩가 드럼을 열정적으로 연주하는 아마추어 연주자였으며, 종종 뮤지컬의 오케스트라 피트에서 연주했다.[30]

파인만은 네오데샤 출신의 메리 루이스 벨(Mary Louise Bell)과 코넬 대학교 식당에서 만났다. 벨은 멕시코 미술과 직물의 역사를 공부하고 있었다. 파인만이 브라질에 있는 동안, 벨은 미시간 주립대학교에서 가구와 인테리어 역사에 관한 수업을 가르쳤다. 파인만은 리우데자네이루에서 편지로 벨에게 청혼했고, 1952년 6월 28일 보이시에서 결혼했다. 그러나 그들은 자주 다퉜고, 벨은 파인만의 "폭력적인 성격" 때문에 두려워했다.[31] 정치적 성향도 달랐는데, 파인만은 공화당에 투표했지만, 벨은 더 보수적이었다. 결국 1956년 5월 20일에 별거했고, 1958년 5월 5일에 이혼이 확정되었다.[32]

1957년 스푸트니크 쇼크 이후, 미국 정부는 과학에 대한 관심이 높아졌다. 파인만은 대통령 과학 자문위원회 위원직을 고려했지만 임명되지 않았다. FBI는 파인만의 전처 벨을 인터뷰했고, 벨은 파인만이 공산주의자일 가능성이 있다는 내용의 진술서를 제출했다.[33]

이러한 상황에도 불구하고, 미국 정부는 1958년 9월 평화를 위한 원자 회의를 위해 파인만을 제네바로 보냈다. 제네바 호 해변에서 파인만은 그웨네스 하워스(Gweneth Howarth)를 만났다. 파인만은 하워스에게 자신의 집에서 가정부로 일할 것을 제안했고, 하워스는 이를 수락하여 1959년 6월 알타데나에 도착했다. 1960년 9월 24일, 파인만과 하워스는 결혼했다. 그들은 1962년에 아들 칼(Carl)을 낳았고, 1968년에 딸 미셸(Michelle)을 입양했다.[34]

파인만은 존 C. 릴리의 감각 박탈 탱크에서 의식을 연구하는 방법으로 마리화나와 케타민을 사용했다.[35] 알코올 중독의 초기 징후를 보이기 시작했을 때 알코올을 끊었지만, 환각에 대한 호기심에도 불구하고 LSD를 실험하는 것은 꺼렸다.[36] 그는 공감각을 가지고 있어서 수학 기호가 그에게는 다른 색깔을 가지고 있다고 말했다.[37]

1968년과 1972년에는 파인만의 성차별적 발언에 대한 항의가 있었다.[38] 파인만은 시위대를 보고 "여성은 과학에서 편견과 차별을 받고 있으며, 여러분의 오늘 이곳 방문은 이러한 어려움과 이를 해결할 필요성을 상기시켜줍니다"라고 말하며 제도적 성차별에 대해 언급했다.[39]

캘리포니아 공과대학교 시절의 강의 내용을 바탕으로 한 물리학 교과서 『파인만 물리학』은 세계적으로 높은 평가를 받았다.

6. 1. 초유체와 초전도 연구

리처드 파인만은 초전도 현상에 대한 설명을 제공하지 못했다. 이 문제는 존 바딘, 리언 쿠퍼, 존 로버트 슈리퍼가 제안한 BCS 이론으로 해결되었다.

6. 2. 약한 상호작용 연구



경로 적분이라는 새로운 양자화 기법을 고안했다.[91] 경로 적분을 이용함으로써 수소에서 관측되는 에너지 준위의 어긋남인 램 시프트를 간단하게 설명할 수 있게 되었고, 이 업적이 노벨 물리학상 수상으로 이어졌다.

소립자의 반응을 도식화한 파인만 다이어그램을 고안했다. 이것은 소립자론에서 복잡한 계산을 시각적으로 이해하는 데 매우 효과적이지만, 그 수학적 기초는 아직 확립되지 않았다. 파인만 자신도 이러한 이론에 대해 회의적인 태도를 취했다.

6. 3. 파톤 모형



경로 적분이라는 새로운 양자화 기법을 고안했다.[91] 경로 적분을 이용해 수소에서 관측되는 에너지 준위의 어긋남인 램 시프트를 간단하게 설명할 수 있게 되었고, 이 업적이 노벨 물리학상 수상으로 이어졌다.

소립자의 반응을 도식화한 파인만 다이어그램을 고안했다. 이것은 소립자론에서 복잡한 계산을 시각적으로 이해하는 데 매우 효과적이지만, 그 수학적 기초는 아직 확립되지 않았다. 파인만 자신도 이러한 이론에 대해 회의적인 태도를 취했다.

파인만-카츠 공식은 원래 양자역학에서 에너지의 기댓값을 계산하기 위해 고안되었으나, 후에 금융 공학 등 경제 분야에도 응용되고 있다.

1959년 강연(바닥에는 충분한 공간이 있다)에서 "바늘 끝 정도의 크기에 브리태니커 백과사전 전체를 기록하는 기술"을 제안했고, 이는 후에 나노기술로 확립되었다. 1985년에는 양자 컴퓨터를 예언한 논문[92]을 발표했다.

6. 4. 양자 중력 연구

경로 적분이라는 새로운 양자화 기법을 고안했다.[91] 경로 적분을 이용함으로써 수소에서 관측되는 에너지 준위의 어긋남인 램 시프트를 간단하게 설명할 수 있게 되었고, 이 업적이 노벨 물리학상 수상으로 이어졌다.

소립자의 반응을 도식화한 파인만 다이어그램을 고안했다. 이것은 소립자론에서 복잡한 계산을 시각적으로 이해하는 데 매우 효과적이지만, 그 수학적 기초는 아직 확립되지 않았다. 파인만 자신도 이러한 이론에 대해 회의적인 태도를 취했다.

6. 5. 나노기술과 양자 컴퓨터

1959년에 행한 강연(바닥에는 충분한 공간이 있다)에서 파인만은 "바늘 끝 정도의 크기에 브리태니커 백과사전 전체를 기록하는 기술"을 제안했다. 이 발상은 훗날 나노기술로 확립되었다. 1985년에는 양자 컴퓨터를 예언한 논문을 발표했다.[92]

6. 6. 교수법

리처드 P. 파인만과 그웨네스 M. 파인만의 묘


'''파인만 물리학'''(Feynman Lectures on Physics)은 리처드 파인만이 1961년부터 1963년까지 캘리포니아 공과대학교(California Institute of Technology)에서 행한 강의 내용을 바탕으로 로버트 B. 레이턴(Robert B. Leighton), 매슈 샌즈(Matthew Sands)와 함께 편찬한 물리학 교과서이다. 대학교 1학년 수준의 물리학 입문서로 자리매김하고 있지만, 곳곳에 물리 법칙에 대한 깊이 있는 통찰이 제시되어 전문가들로부터도 높은 평가를 받고 있다.[104] 원서는 3권으로 구성되어 있으며, 1967년에 일본 이와나미 쇼텐(岩波書店)에서 출판된 일본어 번역판은 5권으로 구성되어 있다.

권 번호제목번역자 (일본어)ISBN
I역학츠보이 추우지(坪井忠二)4-00-007711-2
II광·열·파동토야마 코타로(富山小太郎)4-00-007712-0
III전자기학미야지마 타츠오키(宮島龍興)4-00-007713-9
IV전자파와 물성〔증보판〕토다 세이와(戸田盛和)4-00-006833-4
V양자역학스나가와 시게노부(砂川重信)4-00-007715-5


7. 챌린저호 참사 조사

제공된 원본 소스에 챌린저호 참사 조사와 관련된 내용이 없으므로, 해당 섹션은 작성할 수 없습니다. (이전 출력과 동일)

8. 수상 및 영예

파인만의 연구가 처음으로 대중에게 인정받은 것은 1954년 미국 원자력 위원회 의장인 루이스 스트라우스가 알베르트 아인슈타인 상 수상 소식을 알리면서였다. 이 상은 15000USD의 상금과 금메달이 함께 수여되었다.[286] 하지만, 오펜하이머의 보안 인가를 박탈한 스트라우스의 행동 때문에 파인만은 수상을 망설였지만, 이지도어 아이작 라비는 "어떤 사람이 아무리 많은 악덕을 가지고 있더라도 그 사람이 가진 어떤 미덕도 그를 공격하는 도구로 사용해서는 안 된다."라며 수상을 권유했다.[286]

이후 1962년에는 미국 원자력 위원회에서 어니스트 올랜도 로렌스 상을 수여했다.[287] 1965년에는 "기본 입자의 물리학에 대한 심층적인 결과와 함께 양자 전기역학에 대한 근본적인 연구"로 줄리언 슈윙거, 도모나가 신이치로와 함께 노벨 물리학상을 공동 수상했다.[288]

같은 해, 파인만은 왕립 학회의 외국인 회원으로 선출되었으며,[106][289] 1972년에는 외르스테드 메달,[290] 1979년에는 미국 국가 과학 메달을 수상했다.[291] 미국 국립 과학 아카데미 회원으로도 선출되었으나, 이후 사임하여 현재는 회원 명단에 없다.[292][293][294]

9. 사망

1978년, 파인만은 복통으로 치료를 받던 중 희귀 암인 지방육종 진단을 받았다. 외과 의사들은 한쪽 신장과 비장을 억누른 축구공 크기의 종양을 제거했다. 1986년 10월과 1987년 10월에 추가 수술이 진행되었다.[295] 1988년 2월 3일, 파인만은 UCLA 의료 센터에 다시 입원했다. 파열된 십이지장 궤양으로 신부전이 발생했으며, 몇 달 동안 생명을 연장할 수도 있는 투석을 거부했다. 그는 아내 궤네스, 누이 조안, 사촌 프랜시스 르윈이 지켜보는 가운데 1988년 2월 15일 69세의 나이로 사망했다.

파인만은 죽음이 임박했을 때 친구이자 동료인 대니 힐리스에게 왜 그렇게 슬퍼하는지 물었고, 힐리스는 "자네가 곧 죽을 것이라는 생각 때문"이라고 대답했다. 이에 파인만은 그게 자신을 괴롭혔다고 말하며, "자네가 나와 같은 나이가 되어 많은 사람들에게 많은 이야기를 했을 때는 내가 죽었을 때에도 나는 완전히 사라지지 않았을 거야."라고 덧붙였다.[296]

말년에 파인만은 러시아의 투반 소비에트 사회주의 공화국(ASSR)을 방문하려 했으나, 냉전의 관료 문제로 인해 꿈이 좌절되었다. 여행을 승인한 소련 정부의 편지는 파인만이 사망한 다음 날까지 받지 못했다. 파인만의 딸 미셸은 나중에 그 여행을 떠났다.[297]

유해는 캘리포니아주 알타데나의 마운틴 뷰 공동묘지에 안장되었다.[298] 파인만의 유언은 "두 번은 못 죽겠다. 너무 지루하거든."이었다.[297]

10. 대중적 유산

파인만의 삶은 다양한 미디어를 통해 묘사되었다. 1996년 전기 영화 ''무한대''에서 매슈 브로데릭이 파인만을 연기했다.[299] 배우 앨런 알다는 극작가 피터 파넬에게 파인만 사망 2년 전을 배경으로 한 2인극 집필을 의뢰했다. 이 연극 ''QED''는 2001년 로스앤젤레스 마크 테이퍼 포럼에서 초연되었고, 이후 브로드웨이 비비안 보먼트 극장에서 공연되었으며, 두 공연 모두 알다가 파인만 역을 맡았다.[300] 리얼 타임 오페라는 2005년 6월 노퍽 실내악 페스티벌에서 오페라 《파인만》을 초연했다.[301] 2011년, 파인만은 짐 오타비아니가 글을 쓰고 렐랜드 마이릭이 그림을 그린 ''파인만''이라는 제목의 전기 그래픽 노블의 주인공이 되었다.[302] 2013년, BBC의 《챌린저》(미국 제목: ''The Challenger Disaster'')에서 로저스 위원회에서 파인만의 역할은 윌리엄 허트가 연기하며 극화되었다.[303][304][305] 2016년, 오스카 아이작은 고인이 된 알린에게 보낸 파인만의 1946년 연애 편지를 공개 낭독했다.[306]

파인만은 여러 가지로 기념되고 있다. 2005년 5월 4일, 미국 우정청은 "미국 과학자" 기념 우표 4장을 발행했다. 묘사된 과학자는 리처드 파인만, 존 폰 노이만, 바버라 매클린톡, 조사이어 윌러드 기브스였다. 파인만의 우표는 세피아 톤으로 30대 파인만의 사진과 8개의 작은 파인만 도형을 담고 있다.[307] 이 우표는 빅터 스타빈이 칼 T. 허먼의 예술적 지시 아래 디자인했다.[308][309][310][311][312] 페르미 국립 가속기 연구소 컴퓨팅 부서 본관은 "파인만 컴퓨팅 센터"로 명명되었다.[313] 리처드 파인만이 강연하는 사진은 1997년 애플의 "다르게 생각하라" 광고 캠페인 포스터 시리즈의 일부였다.[314][315] 텔레비전 시리즈 《빅뱅 이론》의 가상 이론물리학자 쉘든 쿠퍼는 파인만의 팬으로, 봉고 드럼을 연주하며 그를 모방하기도 했다.[316] 2016년 1월 27일, 빌 게이츠는 파인만의 Messenger Lectures영어 비디오인 《The Character of Physical Law영어》을 공개하기 위해 Project Tuva영어를 만들도록 영감을 준 파인만의 선생으로서의 재능을 묘사한 "내게 최고인 선생님"이라는 글을 썼다.[317] 대형 강입자 충돌기가 있는 CERN의 메이린 지역 거리는 "Route Feynman영어"으로 명명되었다.

국립칭화대학교 캠퍼스(대만)에 있는 파인만의 흉상

11. 저서 목록

리처드 파인만의 저서는 과학 서적, 대중 과학 서적, 자서전 등 다양한 분야에 걸쳐 있다.
주요 저서 목록 (연도순)

출판 연도제목비고
1942The Principle of Least Action in Quantum Mechanics프린스턴 대학교 박사 학위 논문
1945"Interaction with the Absorber as the Mechanism of Radiation"존 휠러와 공저
1946A Theorem and its Application to Finite Tampers
1946Neutron Diffusion in a Space Lattice of Fissionable and Absorbing MaterialsT. A. Welton과 공저
1947Equations of State of Elements Based on the Generalized Fermi-Thomas TheoryN. Metropolis, E. Teller와 공저
1948"Space-time approach to non-relativistic quantum mechanics"
1948"A Relativistic Cut-Off for Classical Electrodynamics"
1948"Relativistic Cut-Off for Quantum Electrodynamics"
1949"Classical Electrodynamics in Terms of Direct Interparticle Action"존 휠러와 공저
1949"The theory of positrons"
1949"Space-Time Approach to Quantum Electrodynamic"
1950"Mathematical formulation of the quantum theory of electromagnetic interaction"
1951"An Operator Calculus Having Applications in Quantum Electrodynamics"
1953"The λ-Transition in Liquid Helium"
1955Dispersion of the Neutron Emission in U235 FissionF. de Hoffmann, R. Serber와 공저
1956"Science and the Open Channel"
1957"Theory of Inelastic Scattering of Cold Neutrons from Liquid Helium"M. Cohen과 공저
1957"Geometric representation of the Schrödinger equation for solving maser equations"F. L. Vernon, R. W. Hellwarth와 공저
1959"Plenty of Room at the Bottom"미국 물리학회 발표
1962"Mapping experiments with r mutants of bacteriophage T4D"R. S. Edgar, S. Klein, I. Lielausis, C. M. Steinberg과 공저
1966"The Development of the Space-Time View of Quantum Electrodynamics"
1968"What is Science?"
1974"Structure of the proton"
1974"Cargo Cult Science"
1986"Effective classical partition functions"Hagen Kleinert와 공저
1986Rogers Commission Report, Volume 2 Appendix F – Personal Observations on Reliability of Shuttle''NASA
1988"Difficulties in Applying the Variational Principle to Quantum Field Theories"
2000Selected Papers of Richard Feynman: With Commentary. 20th Century PhysicsLaurie M. Brown 편집


기타 저서


  • 자서전:
  • 《파인만 씨, 농담도 잘하시네!》(Surely You're Joking, Mr. Feynman!): 파인만의 유쾌한 일화를 담은 책.
  • 《남이야 뭐라 하건!》(What Do You Care What Other People Think?): 파인만의 삶과 과학에 대한 철학을 담은 책.

  • 대중 과학 서적:
  • ''Six Easy Pieces: Essentials of Physics Explained by Its Most Brilliant Teacher''
  • ''Six Not So Easy Pieces: Einstein's Relativity, Symmetry and Space-Time''
  • ''The Meaning of It All: Thoughts of a Citizen Scientist''
  • ''The Pleasure of Finding Things Out: The Best Short Works of Richard P. Feynman''
  • ''Classic Feynman: All the Adventures of a Curious Character''

하위 섹션 내용 요약

  • 파인만 물리학 강의(1961~1964): 칼텍 학부생 대상 강의를 엮은 책.
  • 파인만 컴퓨터 과학: 일반적인 컴퓨터 과학 교과서와 다른 "파인만식" 접근 방식.
  • 과학 서적, 대중 과학 서적, 자서전 등 다양한 분야의 저술 활동을 했다.

11. 1. 과학 서적

《파인만의 물리학 팁을 포함한 파인만의 물리학 강의: 확정판 및 확장판》 (2판, 2005)


《파인만 물리학 강의》는 1961년부터 1964년까지 칼텍 학부생들을 대상으로 한 강의를 편집한 것으로, 물리학에 관심 있는 사람이라면 누구나 쉽게 접할 수 있는 저술이다. 강의의 명료성에 대한 소식이 전해지자 전문 물리학자와 대학원생들도 듣기 시작했다. 파인만의 동료인 로버트 B. 레이튼Robert B. Leighton와 매튜 샌즈Matthew Sands가 책의 형태로 편집하고 그림을 그렸다. 이 책은 2005년 마이클 고틀립Michael Gottlieb과 랄프 레이튼Ralph Leighton(로버트 레이튼의 아들)이 킵 손과 다른 물리학자들의 지원으로 파인만의 물리학 문제해결 팁과 함께 편집 및 보완되었다.[104]

  • The Feynman Lectures on Physics: The Definitive and Extended Edition영어 (2판, 2005): ''파인만의 물리학 팁''(마이클 고틀립, 랄프 레이튼 공저) 포함. 문제 해결에 관한 미공개 강의 4개, 로버트 레이튼과 로쿠스 보그트Rochus Vogt의 연습문제, 매슈 샌즈의 역사 에세이 수록. 3권 구성 (1964년, 1966년 개별 출판).
  • Theory of Fundamental Processes영어 (1961)
  • Quantum Electrodynamics영어 (1962)
  • Quantum Mechanics and Path Integrals영어 (1965)
  • The Character of Physical Law: The 1964 Messenger Lectures영어 (1967)
  • Statistical Mechanics: A Set of Lectures영어 (1972)
  • QED: The Strange Theory of Light and Matter영어 (1985)
  • Elementary Particles and the Laws of Physics: The 1986 Dirac Memorial Lectures영어 (1987)
  • Lectures on Gravitation영어 (1995)
  • Feynman's Lost Lecture: The Motion of Planets Around the Sun영어 (1997)
  • Feynman Lectures on Computation영어 (2000)


《파인만 물리학》은 캘리포니아 공과대학교에서 1961년부터 1963년까지 진행된 강의 내용을 바탕으로 로버트 B. 레이튼Robert B. Leighton, 매슈 샌즈Matthew Sands와 함께 편찬한 물리학 교과서이다. 대학교 1학년 수준의 물리학 입문서로 평가받지만, 물리 법칙에 대한 깊이 있는 통찰이 제시되어 전문가들에게도 높이 평가받는다. 원서는 3권으로 구성되어 있으며, 1967년 일본 이와나미 쇼텐岩波書店에서 출판된 일본어 번역판은 5권으로 구성되어 있다.

  • 坪井忠二(츠보이 추우지) 역, 《파인만 물리학 I 역학》, 1986, ISBN 4-00-007711-2
  • 富山小太郎(토야마 코타로) 역, 《파인만 물리학 II 광·열·파동》, 1986, ISBN 4-00-007712-0
  • 宮島龍興(미야지마 타츠오키) 역, 《파인만 물리학 III 전자기학》, 1986, ISBN 4-00-007713-9
  • 戸田盛和(토다 세이와) 역, 《파인만 물리학 IV 전자파와 물성 [증보판]》, 2002, ISBN 4-00-006833-4
  • 砂川重信(스나가와 시게노부) 역, 《파인만 물리학 V 양자역학》, 1986, ISBN 4-00-007715-5


《파인만 컴퓨터 과학》은 일반적인 컴퓨터 과학 교과서의 표준적인 전개 방식을 따르지 않고, "파인만식" 이해를 따라 내용을 구성하였다. 파인만의 전문 분야인 이론물리학과 컴퓨터 과학이 밀접하게 관련된 가역 컴퓨팅 등에 대한 심도 있는 연구 내용과, Thinking Machines Corporation(싱킹 머신즈 사)의 독특한 아키텍처에 대한 자문 업무 등이 반영되어 있다.

  • Feynman Lectures on Computation일본어, 岩波書店, 1999, ISBN 4-00-005941-6

11. 2. 대중 과학 서적

《파인만 물리학 강의》는 1961년부터 1964년까지 칼텍 학부생들을 대상으로 한 강의를 바탕으로 편집된 책으로, 물리학에 관심 있는 사람이라면 누구나 쉽게 접할 수 있다. 강의 내용이 명료하다는 소식이 퍼지면서 전문 물리학자와 대학원생들도 찾아와 강의를 들을 정도였다. 파인만의 동료이자 공동 저자인 로버트 B. 레이튼Robert B. Leighton와 매튜 샌즈Matthew Sands가 책의 형태로 편집하고 그림을 그렸다. 이 책은 현재까지도 유용하게 활용되고 있다. 2005년에는 마이클 고틀립Michael Gottlieb과 랄프 레이튼Ralph Leighton(로버트 레이튼Robert Leighton의 아들)이 킵 손 등 다른 물리학자들의 도움을 받아 파인만의 물리학 문제 풀이 팁을 추가하여 편집 및 보완하였다.[318]
파인만의 주요 저서 (영문)

  • Feynman, Richard P.; Leighton, Robert B.; Sands, Matthew (2005) [1970]. ''The Feynman Lectures on Physics: The Definitive and Extended Edition'' (2nd ed.). Addison Wesley. Includes Feynman's Tips on Physics (with Michael Gottlieb and Ralph Leighton), which includes four previously unreleased lectures on problem solving, exercises by Robert Leighton and Rochus Vogt, and a historical essay by Matthew Sands. Three volumes; originally published as separate volumes in 1964 and 1966.
  • Feynman, Richard P. (1961). ''Theory of Fundamental Processes''. Addison Wesley.
  • Feynman, Richard P. (1962). ''Quantum Electrodynamics''. Addison Wesley.
  • Feynman, Richard P.; Hibbs, Albert (1965). ''Quantum Mechanics and Path Integrals''. McGraw Hill.
  • Feynman, Richard P. (1967). ''The Character of Physical Law: The 1964 Messenger Lectures''. MIT Press.
  • Feynman, Richard P. (1972). ''Statistical Mechanics: A Set of Lectures''. Reading, Mass: W. A. Benjamin.
  • Feynman, Richard P. (1985b). ''QED: The Strange Theory of Light and Matter''. Princeton University Press.
  • Feynman, Richard P. (1987). ''Elementary Particles and the Laws of Physics: The 1986 Dirac Memorial Lectures''. Cambridge University Press.
  • Feynman, Richard P. (1995). Brian Hatfield (ed.). ''Lectures on Gravitation''. Addison Wesley Longman.
  • Feynman, Richard P. (1997). ''Feynman's Lost Lecture: The Motion of Planets Around the Sun'' (Vintage Press ed.). London: Vintage.
  • Feynman, Richard P. (2000). Tony Hey and Robin W. Allen (ed.). ''Feynman Lectures on Computation''. Perseus Books Group.
  • Feynman, Richard P. (1985). Ralph Leighton (ed.). ''Surely You're Joking, Mr. Feynman!: Adventures of a Curious Character''. W. W. Norton & Co.
  • Feynman, Richard P. (1988a). Ralph Leighton (ed.). ''What Do You Care What Other People Think?: Further Adventures of a Curious Character''. W. W. Norton & Co.
  • ''No Ordinary Genius: The Illustrated Richard Feynman'', ed. Christopher Sykes, W. W. Norton & Co, 1996,
  • ''Six Easy Pieces: Essentials of Physics Explained by Its Most Brilliant Teacher'', Perseus Books, 1994, [318]
  • ''Six Not So Easy Pieces: Einstein's Relativity, Symmetry and Space-Time'', Addison Wesley, 1997,
  • Feynman, Richard P. (1998). ''The Meaning of It All: Thoughts of a Citizen Scientist''. Reading, Massachusetts: Perseus Publishing.
  • Feynman, Richard P. (1999). Robbins, Jeffrey (ed.). ''The Pleasure of Finding Things Out: The Best Short Works of Richard P. Feynman''. Cambridge, Massachusetts: Perseus Books.
  • ''Classic Feynman: All the Adventures of a Curious Character'', edited by Ralph Leighton, W. W. Norton & Co, 2005

파인만의 주요 저서 (한국어 번역본)

  • 리처드 파인만, 로버트 레이턴, 매슈 샌즈 《파인만 물리학 강의 1》 박병철 옮김. 승산, 2004.
  • 리처드 파인만, 로버트 레이턴, 매슈 샌즈 《파인만 물리학 강의 2》 김인보 옮김. 승산, 2006.
  • 리처드 파인만, 로버트 레이턴, 매슈 샌즈 《파인만 물리학 강의 3》 정재승, 정무광, 김충구 옮김. 승산, 2009.
  • 리처드 파인만, 마이클 고틀리브, 랠프 레이턴 《파인만 물리학 길라잡이》 박병철 옮김. 승산, 2006.
  • 리처드 파인만 《파인만의 QED강의》 박병철 옮김. 승산, 2001년.
  • 리처드 파인만 《물리법칙의 특성》 안동완 옮김. 해나무, 2003년.
  • 데이비드 L. 구드스타인, 주디스 R. 구드스타인 《파인만 강의: 태양 주위의 행성 운동에 관하여》 강주상 옮김. 한승, 2004.
  • 리처드 파인만 《파인만씨 농담도 정말 잘하시네요!》 도솔, 1987년.
  • 리처드 파인만 《파인만 씨, 농담도 잘하시네! 1》 사이언스 북스, 2000년.
  • 리처드 파인만 《파인만 씨, 농담도 잘하시네! 2》 사이언스 북스, 2000년.
  • 리처드 파인만 《미스터 파인만!》 사이언스 북스, 1997년.
  • 리처드 파인만 《남이야 뭐라 하건!》 사이언스 북스, 2004년.
  • 리처드 파인만 《발견하는 즐거움》 승산, 2001년.
  • 리처드 파인만 《파인만의 여섯가지 물리 이야기》 승산, 2008년.
  • 리처드 파인만 《파인만의 또 다른 물리이야기》 승산, 2003년
  • 리처드 파인만 《파인만의 과학이란 무엇인가》 승산, 2008년
  • 리처드 파인만 《파인만의 엉뚱 발랄한 컴퓨터 강의》 한빛미디어, 2006년.
  • 리처드 파인만 《파인만!》 사이언스북스, 2008년.
  • 리처드 파인만, 랠프 레이튼 《클래식 파인만: 천재 물리학자 파인만의 유쾌한 모험》 사이언스북스, 2018년.

참조

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[5] 잡지 My Mother, the Scientist https://www.popsci.c[...] Popular Science 2002-04-18
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