Richard Feynman

Richard Phillips Feynman
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Richard Feynman lors d'une visite au Fermilab.

Naissance
Queens ( New York) ( États-Unis)
Décès (à 69 ans)
Los Angeles (États-Unis)
Nationalité Drapeau des États-Unis  Américain
Domaines Physique
Institutions Projet Manhattan
Université Cornell
California Institute of Technology (Caltech)
Diplôme Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Renommé pour Électrodynamique quantique
Diagramme de Feynman
Intégrale de chemin
Distinctions Albert Einstein Award (1954)
Prix Ernest-Orlando-Lawrence (1962)
Prix Nobel de physique (1965)
Médaille Oersted (1972)
National Medal of Science (1979)

Signature

Richard Phillips Feynman ( 1918- 1988) est l'un des physiciens les plus influents de la seconde moitié du e siècle, en raison notamment de ses travaux sur l' électrodynamique quantique, les quarks et l' hélium superfluide.

Il reformula entièrement la mécanique quantique à l'aide de son intégrale de chemin qui généralise le principe de moindre action de la mécanique classique et inventa les diagrammes qui portent son nom et qui sont désormais largement utilisés en théorie quantique des champs (dont l'électrodynamique quantique fait partie).

Pendant la seconde guerre mondiale, il est impliqué dans le développement de la bombe atomique américaine. Après la Seconde Guerre mondiale, il enseigna à l' université Cornell puis au Caltech où il effectua des travaux fondamentaux notamment dans la théorie de la superfluidité et des quarks. Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger et lui sont colauréats du prix Nobel de physique de 1965 pour leurs travaux en électrodynamique quantique [1]. Vers la fin de sa vie, son action au sein de la commission d'enquête sur l' accident de la navette spatiale Challenger l'a fait connaître du grand public américain.

Pédagogue remarquable, il est le rédacteur de nombreux ouvrages de vulgarisation reconnus. Parmi ces livres, les Feynman lectures on physics, un cours de physique de niveau universitaire qui, depuis sa parution, est devenu un classique pour tous les étudiants de premier cycle en physique et leurs professeurs. Il raconte aussi ses nombreuses aventures dans plusieurs ouvrages : Surely You're Joking, Mr. Feynman! (paru en français sous le titre Vous voulez rire, monsieur Feynman !) et What Do You Care What Other People Think? (paru en français sous le titre Vous y comprenez quelque chose, Monsieur Feynman ?). Ce tome est lié au soutien moral que sa première épouse Arlene lui donnait, l'encourageant par ce biais dans sa poursuite intellectuelle en tant que libre-penseur.

Biographie

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Enfance et études

Feynman est né le 11 mai 1918 [2] à Far Rockaway [[réf. souhaitée] dans le Queens, quartier de New York aux États-Unis. Ses parents, Lucille née Phillips et Melville Arthur Feynman sont d'origine juive polonaise et russe. Ceux-ci, quoique se rendant à la synagogue tous les vendredis, n'étaient pas très attachés au rituel dans leur pratique de la religion. Son père, qui l'encourageait à poser des questions et à remettre en cause les choses communément admises, l'a durablement influencé. De sa mère, il tient un solide sens de l'humour qui ne l'a jamais quitté.

Enfant durant la Grande Dépression, il s'amusait à réparer les radios du voisinage et montrait déjà un talent poussé pour les sciences et les travaux pratiques. Il s'était ainsi constitué un petit laboratoire dans lequel il s'amusait à pratiquer diverses expériences, notamment électroniques. Adolescent, il inventa par exemple un système pour couper les haricots, qu'il abandonna après s'être entaillé le pouce.

Il fut brillant tout au long de ses études secondaires, apprenant à 15 ans le calcul différentiel et intégral dans un livre que lui avait donné son professeur de mathématiques, constatant que celui-ci s'ennuyait au fond de la classe et causait du chahut. Il continua à expérimenter et à réinventer pour lui des théories mathématiques, comme les dérivées fractionnaires à l'aide de ses propres notations.

Études universitaires

Durant sa dernière année à l' établissement secondaire de Far Rockaway  (en), Feynman remporta le championnat de mathématiques de l' université de New York [3]. Il reçut donc [[réf. souhaitée] une bourse pour étudier au Massachusetts Institute of Technology (MIT) où il obtint sa licence en 1939 après s'être orienté d'abord en électronique, puis en mathématiques, et enfin avoir assisté à tous les cours de physique offerts y compris — pendant sa deuxième année — un cours de physique théorique réservé aux étudiants de maîtrise.

Feynman obtient un score remarquable aux examens d'entrée de l' Université de Princeton en mathématiques et en physique, mais il eut une note très faible dans la partie littéraire de l'examen. Durant ses études à l' Institute for Advanced Study de Princeton (IAS) (créé depuis peu et dirigé par Albert Einstein), Feynman travailla sous la direction de John Wheeler sur le principe de moindre action appliqué à la mécanique quantique. Il établit ici les bases des diagrammes de Feynman et de l'approche de la mécanique quantique par les intégrales de chemin. Il obtint son doctorat en 1942. Pendant qu'il préparait sa thèse, il épousa sa première femme, Arline Greenbaum (une amie d'enfance), atteinte de la tuberculose, maladie incurable à l'époque.

Le projet Manhattan

Feynman en compagnie de Robert Oppenheimer lors du projet Manhattan.

Feynman était encore thésard lorsque le physicien Robert R. Wilson l'encouragea à rejoindre le projet Manhattan (le projet de bombe atomique américaine entrepris durant la Seconde Guerre mondiale et basé à Los Alamos). Feynman affirma qu'il acceptait de joindre ses efforts à l'aventure afin d'aider à éviter que l' Allemagne nazie parvienne la première à construire la bombe. Il s'immergea dans le travail au sein du projet, qui mêlait aux scientifiques américains la fine fleur de la physique européenne ayant fui le fascisme tels Enrico Fermi ou Niels Bohr, et qui connut le succès quelques mois plus tard, avec l'explosion de la première bombe A sur le site de Trinity. Feynman assista au test et prétendit être la seule personne à avoir regardé l'explosion sans les lunettes noires distribuées à tout le monde : le pare-brise d'un camion aurait suffi à filtrer les dangereux rayons ultraviolets émis lors de l'explosion.

Comme jeune physicien, son travail sur le projet fut relativement éloigné des enjeux majeurs et consista d'abord à administrer le travail du groupe de calcul de la Theorical division, puis il mit en place avec Nicholas Metropolis un système de calcul utilisant les cartes perforées Hollerith d' IBM. Feynman se fit aussi remarquer en résolvant une des équations du projet qui était affichée sur un tableau (les équations affichées au tableau posaient problème et représentaient une sorte de défi), néanmoins sa solution ne fut pas retenue car elle ne rendait pas compte physiquement des expériences.

Feynman travailla aussi à Los Alamos sur le calcul des équations modélisant le flux de neutrons à l'intérieur du « Water Boiler », un petit réacteur nucléaire d'essai. Il s'agissait de mesurer à quel moment de l'assemblage du matériel fissile on atteignait la masse critique. Après ce travail, il fut transféré aux installations d'Oak Ridge où il aidait les ingénieurs à définir des procédures sûres de stockage de matériel, afin d'éviter les accidents de criticité (qui pouvaient intervenir en stockant par exemple du matériel fissile de part et d'autre d'un mur). Il effectua aussi un travail théorique et de calcul crucial sur la bombe à hydrure d'uranium qui plus tard s'avèrera irréalisable.

La compagnie de Feynman était appréciée par Niels Bohr car, contrairement à d'autres physiciens, il n'avait pas peur de discuter âprement avec la légende vivante qu'était Bohr. Feynman affirma qu'il avait autant de respect pour la réputation de Bohr que tout le monde, mais que lorsqu'il commençait à parler de physique il oubliait tout le reste.

Du fait des recherches top-secrètes qui y étaient menées, Los Alamos était isolé, et selon Feynman, il n'y avait pas grand-chose à faire là-bas. Pour tromper son ennui, Feynman affirma qu'il avait appris à déchiffrer les combinaisons des coffres-forts protégeant les documents confidentiels. Feynman joua plusieurs plaisanteries à ses collègues ; un jour par exemple il trouva la combinaison d'une serrure en essayant les numéros qu'un physicien utiliserait (il s'agissait de 27-18-28, les premiers chiffres de e = 2,71828…), et il trouva que trois bureaux qui contenaient des notes sur les recherches sur la bombe avaient la même combinaison. Il laissa une série de notes sarcastiques en guise de farce (par exemple « Guess who » - « Devinez qui »), ce qui provoqua l'inquiétude de son collègue à propos de la présence d'un éventuel espion ou saboteur qui aurait eu accès à des documents secrets concernant la bombe. (Par coïncidence, Feynman emprunta un jour la voiture du physicien Klaus Fuchs pour rendre visite à sa femme. On découvrit plus tard que Fuchs espionnait pour l' URSS.) Une autre fois, il découvrit qu'un capitaine travaillant dans son service avait un coffre-fort massif, plus sûr que tous ceux qu'avaient les scientifiques qui travaillaient sur la bombe, installé dans son bureau. Peu de temps après que ce capitaine eut quitté Los Alamos, Feynman découvrit qu'il n'avait jamais pensé à changer la combinaison du simple code d'origine, et que rien d'important n'était gardé à l'intérieur alors que les secrets de la bombe étaient tenus dans des bureaux relativement peu sûrs. Ces anecdotes sont relatées par lui-même dans son livre Surely You're Joking, Mr Feynman!.

Il apprit également à cette époque à jouer des bongos, activité qu'il pratiqua en amateur, mais de manière enthousiaste, participant souvent à des représentations musicales à CalTech [4].

Feynman professeur

Après la guerre et sur l'insistance de Hans Bethe avec qui il avait travaillé à Los Alamos et malgré la proposition d'un poste à Berkeley émanant de Robert Oppenheimer, directeur scientifique du Projet Manhattan avec qui Feynman avait sympathisé, il fut nommé professeur à l' université Cornell à Ithaca dans l' État de New York. Cependant il ne s'y plut pas, considérant qu'il manquait d'inspiration et ne produisait rien de bon, et se dévouant à des problèmes moins utiles mais amusants, telle la physique d'une assiette tournoyante et en nutation. Il fut alors surpris de recevoir diverses offres de poste en provenance de plusieurs universités de premier plan. Il finit par choisir de travailler au California Institute of Technology à Pasadena en Californie, bien qu'un poste à l' Institute for Advanced Study à Princeton, qui comptait notamment Albert Einstein parmi son personnel, lui fût offert. Feynman refusa d'aller à l'IAS parce qu’il n'y avait aucune obligation d'enseignement. En effet il trouvait en ses étudiants une source d'inspiration et de réconfort durant ses périodes moins créatives. Il considérait que s’il n'était pas productif en tant que chercheur, il pouvait au moins enseigner. Un autre aspect majeur de sa décision était le fait qu'il voulait vivre dans un climat plus chaud que celui de l'État de New-York.

Durant une année sabbatique, il réétudia les Principia de Newton, et ce qu'il avait appris de Newton, il le transmit à ses élèves et à travers son Cours de Physique, où une approche géométrique des problèmes physiques est souvent privilégiée.

Les années au Caltech

Pendant ses années à Caltech, il travaille notamment sur l' électrodynamique quantique, la physique de l' hélium superfluide et la théorie des interactions faibles. Il y développe notamment les diagrammes de Feynman. Il s'est aussi intéressé à la théorie quantique de la gravitation mais sans pouvoir s'y consacrer complètement. Il était en effet épuisé par le travail intensif qu'il fournissait sur ses multiples sujets d'étude majeurs de l'époque, y compris son Cours de physique.

En effet à cette époque on lui demanda de participer à l'enseignement des étudiants de premier cycle du Caltech (en anglais undergraduates, i.e. étudiants des quatre premières années). Après trois ans de travail, une série de cours parut, modèle de clarté et de vulgarisation qui allaient devenir le Cours de physique de Feynman. Feynman reçut par la suite la médaille Oersted, récompense dont il tira beaucoup de fierté.

Il compte également comme l'un des premiers scientifiques à considérer la possibilité de fabriquer des calculateurs quantiques.

Après la mort de sa première femme, Feynman se remaria deux fois. Tout d'abord avec Mary Louise Bell, originaire de Neodesha, Kansas, union qui dura deux ans, puis avec la Britannique Gweneth Howarth. Ils restèrent unis jusqu'à la fin de leurs jours, eurent un enfant, Carl, et adoptèrent une fille, Michele.

Feynman voyagea beaucoup à cette période de sa vie. Il enseigna par exemple un an au Brésil. Il envisagea également de visiter la province méconnue de Touva en Russie, mais ne put réaliser ce projet du fait de la guerre froide. Durant cette période, il découvrit qu'il était atteint d'un cancer. Celui-ci fut enrayé grâce à une intervention chirurgicale.

Il est fait membre étranger de la Royal Society en 1965.

Commission Challenger

Explosion de la navette spatiale Challenger (1986) quelques secondes après son décollage.

Après l' explosion de la navette spatiale Challenger (1986), on demanda à Feynman de siéger dans la commission d'enquête, ce qu'il accepta de faire, après mûre réflexion. Durant les investigations, il reçut des indices d'une source interne et démontra à la télévision le rôle crucial joué par les joints des boosters, à l'aide d'un bout du matériau constituant les joints et d'un verre de glace. Ses idées différèrent des conclusions officielles, et étaient considérablement plus critiques envers la structure de management, qui avait négligé les inquiétudes des ingénieurs. Après plusieurs pétitions, le rapport de Feynman fut annexé au document officiel produit par la commission.

Maladie et mort

En 1978 lui est découvert un cancer de l'estomac pour lequel il doit subir plusieurs interventions. La maladie resurgit en 1987, et Feynman est hospitalisé un an plus tard. Son état de santé se dégrade du fait de complications survenues après une nouvelle opération. Feynman décide de mourir avec dignité en refusant des traitements supplémentaires, et s'éteint le 15 février 1988.

Ses derniers mots ont été : « I would hate to die twice. It is so boring. » (« Je détesterais devoir mourir deux fois. C'est si ennuyeux. »)

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