Feynman-Vorlesungen über Physik

Englische Ausgabe von 2005 im Schuber

Die Feynman-Vorlesungen über Physik (Originaltitel englisch The Feynman Lectures on Physics), sind eine 1964 erschienene Sammlung von Vorlesungen, die der spätere Nobelpreisträger Richard Feynman von 1961 bis 1963 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, Matthew Sands und Robert B. Leighton überarbeitet, so dass sie auch in Buchform nachvollziehbar und verständlich sind.^[1] Die Bücher wurden bis 2010 über eine Million mal verkauft.^[2]

Eine Auswahl leichter verständlicher Kapitel wurde später für Leser ohne physikalische Vorkenntnisse als Sechs physikalische Fingerübungen und Physikalische Fingerübungen für Fortgeschrittene veröffentlicht.^[3]

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.^[1]

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.^[4]

Zusätzlich zu den Vorlesungen bestand der Kurs aus Übungen und Experimenten, die jedoch in den Büchern nicht enthalten sind.^[4] Sie wurden aber in Teilen ebenfalls veröffentlicht.^[5]

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.

Inhalt

Band I: Hauptsächlich Mechanik, Strahlung, Wärme

Der erste Band (Originaltitel: {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value)) umfasst die Vorlesungen der ersten zwei Semester.^[4] 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.

Band II: Elektromagnetismus und Struktur der Materie

Der zweite Band (Originaltitel: {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value)) enthält die Vorlesungen des dritten Semesters und damit eine umfassende Betrachtung der Elektrizität und des Magnetismus.^[6] 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: {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value)) 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. 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.

Ausgaben

Deutsche Ausgaben

• Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands: Vorlesungen über Physik.
  • Band I: Hauptsächlich Mechanik, Strahlung, Wärme. Deutsch von Heinz Köhler und Eckhard Schröder, Oldenbourg Verlag, München 1991, 4. Auflage 2001, ISBN 3486256807
  • Band II: Hauptsächlich Elektromagnetismus und Struktur der Materie. Deutsch von Marlis Mitter, Oldenbourg Verlag, München 1991, 3. Auflage 2001, ISBN 3486255894
  • Band III: Quantenmechanik. Deutsch von Henner Wessel. Oldenbourg Verlag, München 1991, 4. Auflage 2007, ISBN 3486251341

(Gebundene Ausgabe mit den Tips zur Physik bei Oldenbourg 2009, ISBN 348658989X)

Weblinks

• Webseite zu den Feynman Lectures mit Übungen und Fehlerliste (englisch)
• Feynman-Vorlesungen über Physik, Band I-III in Englisch

Einzelnachweise