«Фейнма́нові ле́кції з фі́зики» () — підручник фізики написаний на основі лекцій Річарда Фейнмана, лауреата Нобелівської премії, якого іноді називають «Великий пояснювач». Лекції прочитано студентам Каліфорнійського технологічного інституту протягом 1961—1963 років. Авторами книги є Фейнман, і .
Книга складається з трьох томів. Перший том присвячений механіці, радіації та теплоті, в тому числі релятивістським ефектам. Другий том присвячений електромагнетизму і матерії. Третій том — квантовій механіці. У ньому Фейнман показує, наприклад, як в інтерференційному експерименті можна спостерігати риси квантової механіки. Книга також містить розділи з математики та огляд зв'язку між фізикою та іншими науками.
«Фейнманові лекції з фізики» перекладено десятьма мовами. Понад 1,5 мільйона примірників було продано англійською мовою, і, можливо, навіть більше копій в іншомовних виданнях. Огляд 2013 року в Nature описує книгу так: «простота, краса, єдність… подані з ентузіазмом і розумінням».
2013 року Каліфорнійський технологічний інститут у співпраці зі сайтом фейнманових лекцій надав книгу у вільному доступі, на feynmanlectures.caltech.edu.
Передумови написання книги До 1960 року дослідження Фейнмана розв'язали низку невідповідностей у деяких фундаментальних теоріях. Зокрема, це зроблено в його праці з квантової електродинаміки, за яку він був удостоєний 1965 року Нобелівської премії з фізики. Водночас коли Фейнман опинився на вершині слави, факультет Каліфорнійського технологічного інституту почав турбуватися щодо якості вступних курсів для студентів. Вважалося, що навчальні програми обтяжені застарілим навчальним змістом, а захоплюючі відкриття останніх років, багато з яких зроблено в Каліфорнійському технологічному інституті, не викладалися студентам.
Тому було вирішено переформатувати перший курс фізики, запропонований студентам у Каліфорнійському технологічному інституті, з метою викликати в них більше ентузіазму. Фейнман охоче погодився провести курс, хоча й лише один раз. Усвідомлюючи, що це буде історична подія, Каліфорнійський технологічний інститут записував кожну лекцію та фотографував кожен малюнок, зроблений Фейнманом на дошці.
На основі лекцій та аудіозаписів команда фізиків і аспірантів склала рукопис, який згодом став «Фейнмановими лекціями з фізики». Хоча найціннішим технічним внеском Фейнмана в галузь фізики, можливо, була квантова електродинаміка, «Фейнмановим лекціям» судилося стати його найпопулярнішою працею.
«Фейнманові лекції» вважають одним із найскладніших та найповніших вступів до фізики рівня коледжу. Extract of page 157 Сам Фейнман у першій передмові заявив, що він «песимістично» налаштований щодо успіху в охопленні всіх своїх студентів. Лекції покликані «підтримувати інтерес дуже захоплених та досить розумних студентів, які закінчують середні школи та вступають до Каліфорнійського технологічного інституту» (). Фейнман орієнтував свої лекції на студентів, які «після двох років нашого попереднього курсу [були] дуже зневірені, оскільки їм було представлено дуже мало грандіозних, нових, сучасних ідей» (). Як наслідок, деякі студенти-фізики вважають лекції ціннішими після того, як вони добре опанували фізику на основі більш традиційних текстів, а книги іноді вважають кориснішими для викладачів, ніж для студентів.
Поки дворічний курс (1961—1963) ще тривав, чутки про нього поширювалися серед дослідників та викладачів фізики. У спеціальній передмові до видання 1989 року та стверджували, що з часом відвідуваність зареєстрованих студентів бакалаврату різко зменшувалася, але це компенсувалося зростанням кількості викладачів та аспірантів. Співавтор у мемуарах, що супроводжували видання 2005 року, заперечив це твердження. Ґудстейн та Нойґебауер також заявили, що «саме колеги [Фейнмана] — вчені, фізики та професори — стали головними бенефіціарами його чудового досягнення, яке полягало ні в чому іншому, як у тому, щоб побачити фізику крізь свіжу та динамічну перспективу Річарда Фейнмана», і що його «дар полягав у тому, що він був надзвичайним учителем учителів».
Аддісон-Веслі опублікував збірку вправ і задач до «Фейнманових лекцій з фізики». Набори задач, які упорядкував , уперше використано в 1962—1963 навчальному році. Деякі із задач достатньо складні й вимагають розуміння складних тем, як-от закон нуля і одиниці Колмогорова. Початковий набір книг і додатків містив низку помилок, деякі з них робили задачі нерозв'язними. Видано різні виправлення, нині доступні в Інтернеті.
Видавництво Addison-Wesley, після ремастерингу звуку та очищення записів, випустило також на компакт-дисках усі аудіозаписи лекцій — понад 103 години з Річардом Фейнманом. Для цього видання порядок лекцій змінено, порівняно з оригінальними текстами. Видавець опублікував таблицю відповідності між книгами та компакт-дисками.
У березні 1964 року Фейнман знову виступив із лекцією перед студентами першого курсу фізичного факультету, але конспект цієї гостьової лекції протягом багатьох років вважався втраченим. Зрештою його знайшли, відновили та зробили доступним під назвою «Втрачена лекція Фейнмана: Рух планет навколо Сонця».
2005 року Майкл А. Ґотліб та стали співавторами книги «Поради Фейнмана з фізики», яка містить чотири лекції Фейнмана для першокурсників, не включені до основного тексту (три з розв'язування задач, одна з інерційного наведення), мемуари Метью Сендса про походження «Фейнманових лекцій з фізики» та вправи (з відповідями), які Роберт Б. Лейтон та задавали студентам на семінарських заняттях у рамках курсу «Лекції Фейнмана» в Каліфорнійському технологічному інституті Також 2005 році опубліковано «Остаточне видання» лекцій, яке містило виправлення до оригінального тексту.
Історію цих знаменитих томів описує Сендс у мемуарній статті «Уловлюючи мудрість Фейнмана» та фізик Т. А. Велтона у статті «Спогади про Фейнмана».
У листі від 13 вересня 2013 року, надісланому учасникам онлайн-форуму «Лекції Фейнмана», Готліб оголосив про запуск нового вебсайту веб-сайту, створеного Каліфорнійським технологічним інститутом (Caltech) та організацією «The Feynman Lectures Website», який пропонує «безкоштовне високоякісне онлайн-видання» тексту лекцій. Щоб забезпечити незалежне від пристрою читання, веб-сайт використовує сучасні веб-технології, як-от HTML5, SVG та , для відображення тексту, рисунків та рівнянь будь-якого розміру, зберігаючи при цьому якість відображення.Виноска на головній сторінці сайту The Feynman Lectures on Physics.
Зміст
Том I: Переважно механіка, випромінювання та тепло
Вступ: «Коли з'являлися нові ідеї, я намагався або вивести їх, якщо це було можливо, або пояснити, що це нова ідея… і що її не можна довести».
Розділи
Атоми і рух Основи фізики Зв'язок фізики з іншими науками Збереження енергії Час і відстань Імовірність Теорія гравітації Рух Закони динаміки Ньютона Збереження імпульсу Вектори Характеристики сили Робота і потенціальна енергія (A) Робота і потенціальна енергія (закінчення) Спеціальна теорія відносності Релятивістська енергія та імпульс Простір-час Обертання у двох вимірах Центр маси; момент інерції Обертання у просторі Гармонічний осцилятор Алгебра Резонанс Перехідні процеси Лінійні системи та огляд Оптика: Принцип найменшого часу Геометрична оптика Електромагнітне випромінювання Інтерференція Дифракція Походження показника заломлення Радіаційне загасання. Розсіювання світла Поляризація Релятивістські ефекти у випромінюванні Колірне бачення Механізми зору Квантова механіка Взаємозв'язок поглядів на хвилю та частинку Кінетична теорія газів Принципи статистичної механіки Броунівський рух Застосування кінетичної теорії Дифузія Закони термодинаміки Ілюстрації з термодинаміки
Звук. Хвильове рівняння Биття Моди Гармоніки Хвилі Симетрія у фізичних законах
Том II: Переважно електромагнетизм і матерія
Розділи
Електромагнетизм Диференціальне числення векторних полів Векторне інтегральне числення Електростатика Застосування закону Гаусса Електричне поле в різних умовах Електричне поле в різних умовах (продовження) Електростатична енергія Електрика в атмосфері Діелектрики Всередині діелектриків Електростатичні аналоги Магнітостатика Магнітне поле в різних ситуаціях Векторний потенціал Індуковані струми Закони індукції Рівняння Максвелла Принцип найменшої дії Розв'язки рівнянь Максвелла у вільному просторі Розв'язки рівнянь Максвелла зі струмами та зарядами Кола змінного струму Резонатори Хвилеводи Електродинаміка в релятивістській нотації Перетворення Лоренца полів Енергія поля та імпульс поля (див. Теорія поглинання Вілера — Фейнмана) Рух зарядів у електричному та магнітному полях Внутрішня геометрія кристалів Тензори Показник заломлення щільних матеріалів Відбиття від поверхонь Магнетизм речовини Парамагнетизм та магнітний резонанс Феромагнетизм Магнітні матеріали Пружність Пружні матеріали Потік сухої води Потік вологої води Викривлений простір
Том III: Квантова механіка
Розділи
Квантова поведінка Взаємозв'язок хвильової та корпускулярної інтерпретацій Амплітуди ймовірності Ідентичні частинки Спін один Спін половина Залежність амплітуд від часу Матриця гамільтоніана Аміаковий мазер Інші Інші двостанові системи Надтонке розщеплення у водні Поширення в кристалічній ґратці Напівпровідники Наближення незалежної частинки Залежність амплітуд від положення Симетрія та закони збереження Момент імпульсу Атом водню та періодична таблиця Оператори Рівняння Шредінгера в класичному контексті: семінар з надпровідності
Скорочені видання Шість простіших розділів пізніше зібрано в книгу під назвою «Шість простих частин: основи фізики, пояснені її найгеніальнішим учителем» (). Ще шість розділів містяться в книзі «Шість не дуже простих частин: теорія відносності, симетрія та простір-час Ейнштейна» ().
«„Шість простих частин“ виникли з потреби представити якомога ширшій аудиторії ґрунтовний, але нетехнічний початковий посібник із фізики, заснований на науці Річарда Фейнмана… Широкому читачеві пощастило, що Фейнман вирішив представити певні ключові теми переважно в якісних термінах без формальної математики…» Extract of page vii
Шість простих частин (1994) Розділи:
Атоми в русі Основи фізики Зв'язок фізики з іншими науками Збереження енергії Теорія гравітації Квантова поведінка
Шість не дуже простих частин (1998) Розділи:
Вектори Симетрія у фізичних законах Спеціальна теорія відносності Релятивістська енергія та імпульс Простір-час Викривлений простір
Найкращі лекції Фейнмана (аудіо, 2005) Розділи:
Теорія гравітації (Т. I, Розділ 7) Викривлений простір (Т. II, Розділ 42) Електромагнетизм (Т. II, Розділ 1) Імовірність (Том I, Розділ 6) Зв'язок хвильового та корпускулярного поглядів (Т. III, Розділ 2) Надпровідність (Т. III, Розділ 21)
Публікації
Feynman R, , and The Feynman Lectures on Physics. Three volumes 1964, 1966. Library of Congress Catalog Card No. 63-20717 (тритомник у паперовій обкладинці; 1970) (пам'ятний тритомник у твердій обкладинці;1989) (остаточне видання, 2-й наклад, тверда обкладинка; 2006) Feynman's Tips On Physics: A Problem-Solving Supplement to the Feynman Lectures on Physics (тверда обкладинка) Six Easy Pieces (книга у твердій обкладинці з оригінальними аудіозаписами Фейнмана на компакт-дисках) Six Easy Pieces (у паперовій обкладинці) Six Not-So-Easy Pieces (у паперовій обкладинці з оригінальними аудіозаписами Фейнмана на компакт-дисках) Six Not-So-Easy Pieces (у паперовій обкладинці) Exercises for the Feynman Lectures (у паперовій обкладинці) (out of print) Feynman R, Leighton R, and Sands M., The Feynman Lectures Website, вересень 2013. «The Feynman Lectures on Physics, Volume I» (онлайн) «The Feynman Lectures on Physics, Volume II» (онлайн) «The Feynman Lectures on Physics, Volume III» (онлайн)
Див. також Берклівський курс фізики — ще одна розроблена в той час впливова серія з фізики рівня коледжу Втрачена лекція Фейнмана