mini|Englische Ausgabe von 2005 im Schuber Die Feynman-Vorlesungen über Physik (Originaltitel ) sind eine 1964 bei Addison-Wesley erschienene Sammlung von Vorlesungen, die der spätere Nobelpreisträger Richard Feynman von 1961 bis 1963 (mit einer kurzen „Reprise“ 1964) am California Institute of Technology (Caltech) für Studenten der unteren Semester hielt.
Das Lehrwerk besteht aus drei Bänden, die in sich geschlossen jeweils ein größeres Themengebiet abhandeln. Behandelt werden Themen aus den Gebieten Mathematik, Elektromagnetismus, Klassische Mechanik, Statistische Mechanik und Thermodynamik, Quantenphysik sowie das Verhältnis der Physik zu den anderen Naturwissenschaften. Vor der Veröffentlichung wurden die Vorlesungen von Feynman selbst und von Matthew Sands und Robert B. Leighton für die Darstellung in Buchform überarbeitet.Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands: Vorlesungen über Physik. Band I: Hauptsächlich Mechanik, Strahlung, Wärme. Oldenbourg 1991, S. 1–4. Die Bücher wurden bis 2010 über eine Million Mal verkauft.“[…] he developed the Feynman Lectures on Physics, which have sold over a million copies and are still widely read today.” In: Encyclopedia of Science and Technology Communication. Sage Pubn Inc, 2010, S. 299 (Google Books).Nach der offiziellen Webseite (abgerufen im September 2019) am Caltech verkaufte sich allein die englische Ausgabe über 1,5 Millionen Mal und die russische Ausgabe brachte es auf über 1 Million Exemplare. Es gibt Übersetzungen in rund ein Dutzend Sprachen.Goodstein und Neugebauer zählen in ihrem Vorwort zur Gedenkausgabe 1989 zehn Sprachen auf und vier zweisprachige Ausgaben Seit ca. 2013 sind die Bücher online lesbar (New Millennium Edition) und durch Caltech, Michael A. Gottlieb und Rudolf Pfeiffer verfügbar gemacht. Mit lesbar ist gemeint, dass weiterhin ein Kopierrecht besteht (Hachette Book Group), jedoch sind die Bücher frei „zu lesen, anzuschauen oder anzuhören.“
Den Erfolg der Serie beschreibt Rob Phillips zum 50ten Jubiläum als: „Feynmans Physik handelt von Einfachheit, Schönheit, Einheit und Analogie, präsentiert mit Enthusiasmus und Einsicht.“
Eine Auswahl leichter verständlicher Kapitel wurde später für Leser ohne physikalische Vorkenntnisse als Sechs physikalische Fingerübungen und Physikalische Fingerübungen für Fortgeschrittene veröffentlicht.Sechs physikalische Fingerübungen (Six easy pieces) enthält aus Band 1 die Kapitel 1 (Atome in Bewegung), 2 (Grundlagenphysik), 3 (Beziehung der Physik zu anderen Wissenschaften), 7 (Die Gravitationstheorie), 10 (Energieerhaltung), 37 (Quantenverhalten), Six not so easy pieces enthält die Kapitel 11 (Vektoren), 52 (Die Symmetrie in physikalischen Gesetzen), 15 (Die Spezielle Relativitätstheorie), 16 (Relativistische Energie und Impuls), 17 (Raumzeit), und aus Band 2 das letzte Kapitel Der gekrümmte Raum.
Hintergrund und Entstehung Dass mit Richard Feynman ein damals schon weltberühmter Physiker an seiner Universität die Anfängervorlesungen übernahm, ist Teil der Reaktion des US-amerikanischen Bildungswesens auf den Sputnikschock. Wie er in seinem Vorwort erläutert, ging er bei den Physikstudenten von großer Neugier auf die moderne Physik aus. Sie sollten die spannenden Gebiete wie Relativitätstheorie und Quantenmechanik daher bereits in den ersten Semestern kennenlernen, nicht wie traditionell sonst üblich erst nach langem Studium der klassischen Physik.
Die Idee, dass Feynman diese Vorlesungen selbst halten sollte, stammt von Matthew Sands. Auch der Vorschlag, die Vorträge aufzuzeichnen und später als Lehrbuch für ähnlich ausgerichtete Kurse zu verwenden, geht auf den späteren Stanford-Professor zurück. Jedoch unterschätzten sie den Aufwand für die redaktionelle Überarbeitung, die Robert Leighton zufolge pro Vorlesung etwa zehn bis zwanzig Stunden in Anspruch nahm.Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands: Vorlesungen über Physik. Band I: Hauptsächlich Mechanik, Strahlung, Wärme. Oldenbourg 1991, S. 5–7
Die Vorlesungen wurden zweimal wöchentlich in einem großen Hörsaal vor rund 180 Studenten gehalten, die den Stoff anschließend in Übungsgruppen von 15 bis 20 Studenten unter Leitung von Assistenten vertieften.Feynman, Vorwort zu den Feynman Lectures, Juni 1963 Zusätzlich zu den Vorlesungen bestand der Kurs aus Übungen und Experimenten, die jedoch in den Büchern nicht enthalten sind. Sie wurden aber in Teilen ebenfalls veröffentlicht.Feynman, Michael Gottlieb, Ralph Leighton Feynman’s Tips on Physics: A Problem-Solving Supplement to the Feynman Lectures on Physics. Addison-Wesley, 2006, ISBN 0-8053-9063-4. Nach Feynman waren die Vorlesungen in keinster Weise als Übersichtskurs gedacht, sondern sollten sich an die Intelligentesten der Klasse richten, und auch diese sollten nicht alles vollständig auf Anhieb erfassen können, zumal Feynman vieles nur andeutete.Wörtlich: The lectures here are not in any way meant to be a survey course, buat are very serious. I thought to address them to the most intelligent in the class and to make sure, if possible, that event the most intelligent student was unable to encompass everything that was in the lectures. Für die weniger aktiven Studenten wollte er wenigstens den zentralen Kern und das Rückgrat des Stoffes deutlich machen.
Es wurde berichtet, dass einerseits viele der Studenten vor den anspruchsvollen Gedankengängen und Aufgaben doch kapitulierten und zunehmend den Vorlesungen fernblieben, dass Feynman aber gar keine Abnahme der Zuhörerschaft bemerken konnte, weil mehr und mehr ältere Physiker kamen, um sich von der inhaltlich und formal mitreißenden und unkonventionellen Darstellung ihres Fachs begeistern zu lassen.
Feynman sagte 1963 im Vorwort über die Lektionen (übersetzt aus dem Englischen): „Das ganze Ding war im Grunde ein Experiment. Und wenn ich es nochmals tun sollte würde ich es nicht auf die gleiche Weise machen – Ich hoffe ich muss es nicht noch einmal machen !“ (englisches Original: The whole thing was essentially an experiment. And if I did it again I wouldn’t do it the same way—I hope I don’t have to do it again!) Als Hauptproblem der Form der Vorlesung sah Feynman den fehlenden Kontakt zu den Studenten, die ihm nicht genau klar machte, wie die Vorlesungen ankamen. Ursprünglich war vorgesehen, im zweiten Jahr eine gründlichere Einführung in die mathematischen Methoden der Physik zu geben, was aber dann zugunsten einer Vorlesung über Quantentheorie aufgegeben wurde, Feynman meinte aber rückblickend, dass er bei einer erneuten Einführungsvorlesung dem ursprünglichen Plan folgen würde, da die Quantenmechanik für Physikstudenten im Hauptfach auch im dritten Jahr behandelt werden könnte. Über den Erfolg äußerte er sich im Vorwort von 1963 pessimistisch (I don't think I did very well with the students, Still I didn`t want to leave any student completely behind, as perhaps I did), auch wenn diese Einschätzung nach Feynman von der Mehrzahl seiner Assistenten, die direkt mit den Studenten Kontakt hatten, nicht geteilt wurde, und er sah nach dem Ergebnis der Bearbeitung der Übungsaufgaben das „Experiment“ für die Mehrzahl der Studenten als Fehlschlag an, bis auf vielleicht ein oder zwei Dutzend Studenten.
Inhalte
Ausgabe Addison-Wesley Oldenbourg Wissenschaftsverlag Band I: Hauptsächlich Mechanik, Strahlung, Wärme Der erste Band (Originaltitel: ) umfasst die Vorlesungen der ersten zwei Semester. Nach einer allgemeinen Einführung in die Physik (etwa Zeit, Geschwindigkeit oder auch Wahrscheinlichkeit) geht Feynman auf die verschiedenen Aspekte der Mechanik ein, was einen Großteil des Bands in Anspruch nimmt. Anschließend widmet er sich der Optik (etwa Interferenz und Polarisation, Farbsehen und Optik des menschlichen Auges), behandelt die Relativitätstheorie einschließlich der Strahlung einer beschleunigten elektrischen Ladung und gibt zum Abschluss eine kurze Einführung in die Thermodynamik und statistische Mechanik, einschließlich Brownscher Bewegung und Irreversibilität sowie einer kurzen Einführung in die Wahrscheinlichkeitstheorie. Ausführlich behandelt werden auch Schwingungsphänomene, die Wellengleichung in unterschiedlichen Anwendungsgebieten (Wasserwellen, Akustik) und der Zusammenhang von Symmetrien und Erhaltungssätzen. Feynman gibt auch eine kurze Einführung in die Quantentheorie.
Eine Vorlesung über Trägheitsnavigation (inertial guidance) im Anschluss an die Behandlung rotierender Systeme fehlt in der gedruckten Version ebenso wie drei Vorlesungen über das Lösen von Übungsaufgaben. In den archivierten Audio-Mitschnitten der Vorlesungen sind fünf Vorlesungen, die nicht in die Feynman Lectures aufgenommen wurden. Neben den erwähnten vier Vorlesungen gab es eine Vorlesung vom März 1964 über die geometrische Ableitung der Keplerbewegung, wie sie Newton hätte geben können. Sie wurde später von David und Judith Goodstein herausgegeben (Feynmans verschollene Vorlesung: Die Bewegung der Planeten um die Sonne).Goodstein, Goodstein (Hrsg.), Feynman’s lost lecture, Norton 1996David und Judith Goodstein, Feynman's lost lecture. The motion of planets around the sun, Engineering and Science, Nr. 3, 1996
Die fünfte und sechste Vorlesung sind von Matthew Sands gehalten, da Feynman verreist war.
Band II: Elektromagnetismus und Struktur der Materie Der zweite Band (Originaltitel: ) enthält die Vorlesungen des dritten Semesters und damit eine umfassende Betrachtung der Elektrizität und des Magnetismus.Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands: Vorlesungen über Physik. Band II: Hauptsächlich Elektromagnetismus und Struktur der Materie. Oldenbourg 1991, S. 9–10 Gleichzeitig wird eine Einführung in die Vektoranalysis und Tensorrechnung gegeben und speziell Wellenleiter, Teilchenbeschleuniger, atmosphärische Elektrizität (Blitze) und Kristallgitter behandelt. Außerdem werden die Kontinuumsmechanik (Elastizitätstheorie und Hydrodynamik) behandelt. Elektromagnetische Strahlungsphänomene sowie Optik wurden auch schon im ersten Band behandelt. Kapitel 42 enthält eine kurze Einführung in die allgemeine Relativitätstheorie.
Band III: Quantenmechanik Der abschließende dritte Band (Originaltitel: ) gibt eine Einführung in die Quantenmechanik. Unter anderem behandelt Feynman den Spin, Zweizustandssysteme (mit dem Maser als Anwendungsbeispiel) und Wellenfunktionen. Als letztes Kapitel enthält der Band die Textfassung eines Seminars, das den Josephson-Effekt der Supraleitung als makroskopisches Quantenphänomen mit der Schrödingergleichung behandelt (Kapitel 21). Es werden auch Anwendungen in der Festkörperphysik (Bandstruktur) und Halbleiter behandelt. Eine (zur damaligen Zeit) Besonderheit von Feynmans Behandlung der Quantenmechanik ist seine konsequente Verwendung des Bra-Ket-Formalismus von Paul Dirac (einschließlich Verhalten unter Drehungen über Wignersche D-Matrizen). Das ermöglichte es ihm, die Quantenmechanik auch ohne mathematische Kenntnis partieller Differentialgleichungen zu behandeln, zumal er auch Studenten erreichen wollte, die noch nicht so weit vorgebildet waren und Physik nicht im Hauptfach studierten. Er sah sich darin aber nicht ganz erfolgreich, da ihm am Ende nicht genug Zeit blieb, um bestimmte Themen wie Energiebänder oder räumliche Abhängigkeit von Amplituden genauer zu behandeln.
In Kapitel 4-1Millennium-Ausgabe, De Gruyter 2015, S. 52 schreibt Feynman, dass er keine elementare Ableitung für das Spin-Statistik-Theorem gefunden hat (nach Feynman ein Zeichen dafür, dass das Theorem bis dahin nicht richtig verstanden war und es tief in der relativistischen Quantenmechanik verwurzelt war). Er kam darauf später in seinen Dirac Memorial Lectures von 1986 noch einmal zurück in einem erneuten Anlauf, eine „einfache“ Antwort zu finden.Feynman, The reason for antiparticles, in: Feynman, Weinberg, Elementary particles and the laws of physics, The 1986 Dirac memorial lectures, Cambridge University Press 1987