Передмова до видання нового тисячоліття
Кіп Торн
Минуло майже п'ятдесят років відтоді, як Річард Файнмен викладав вступний курс фізики в Калтесі, результатом якого стали ці три томи – «
Файнменові лекції з фізики». За ці п'ятдесят років наше розуміння фізичного світу дуже змінилося, але «
Файнменові лекції з фізики» витримали випробування часом. Лекції Файнмена сьогодні такі ж потужні, як і тоді, коли вони були вперше опубліковані, завдяки унікальним Файнменовому розумінню фізики та педагогіці. Їх вивчали в усьому світі як початківці, так і зрілі фізики; їх перекладено щонайменше десятком мов, і лише англійською надруковано понад 1,5 мільйона примірників. Можливо, жоден інший комплект підручників з фізики не мав такого широкого впливу протягом такого тривалого часу.
Це
видання нового тисячоліття відкриває нову епоху для "
Файнменових лекцій з фізики" (
ФЛФ): епоху електронного публікування двадцять першого століття.
ФЛФ перетворено на
e-ФЛФ, з текстом і рівняннями, записаними мовою електронного набору LaTeX, а всі фігури перероблені за допомогою сучасного програмного забезпечення для рисування.
Наслідки для друкованої версії цього видання
не приголомшливі; вона виглядає майже так само, як оригінальні червоні книжки, які студенти-фізики знали і любили десятки років. Основні відмінності - розширений та вдосконалений індекс, виправлення 885 помилок, що їх виявили читачі протягом п’яти років після першого друку попереднього видання, та простота виправлення помилок, які можуть виявити майбутні читачі. До цього я повернуся нижче.
Версія е-книги цього видання та
розширена електронна версія – це електронні новозаведення. На відміну від більшості електронних версій технічних книг 20-го століття, у яких рівняння, фігури та іноді навіть текст стають піксельовані при спробі їх збільшити, використання LaTeX у
виданні нового тисячоліття уможливило створення е-книги найвищої якості, у яких усі деталі на сторінці (крім фотографій) можна збільшити без обмежень та зберегти точні форми та чіткість. А
розширена електронна версія з авдіо та фотографіями дошок з оригінальних Файнменових лекцій та покликаннями на інші ресурси - це новозаведення, яке Файнмена дуже втішило б.
Спогади про Файнменові лекції
Ці три томи – самодостатній педагогічний курс. Вони також історичний запис Файнменових лекцій з фізики 1961–64 рр.для бакалаврантів, курс обов’язковий для всіх першо- та другокурсників Калтеху незалежно від їхньої спеціальності.
Читачам, можливо, цікаво, як і мені, як Файнменові лекції вплинули на студентів, які їх відвідували. Фейнман у передмові до цих томів висловив дещо негативний погляд. "Я не думаю, що дуже добре поводився зі студентами", – написав він. Метью Сендз у своїх спогадах у "
Файнменових порадах з фізики" висловив набагато позитивнішу думку. Зацікавившись, весною 2005 року я надіслав електронною поштою або розмовляв із квазівипадковою групою з 17 студентів (із приблизно 150), відвідувачів Файнменових занять 1961–63 років – хтось мав великі труднощі із заняттями, а хтось легко їх опановував; здобуваючи спеціальності з біології, хемії, інженерії, геології, математики, астрономії, а також фізики.
Ці минулі роки могли б поглянсувати їхні спогади ейфоричним відтінком, але близько 80 відсотків згадують Файнманові лекції як найважливіші моменти своїх студентських років. "Це було як ходити до церкви". Лекції були «перетворювальним досвідом», «досвідом усього життя, мабуть, найважливішим, що я здобув у Калтесі». "Моєю спеціалізацією була біологія, але Файнменові лекції виділяються як найважливіша подія мого бакалаврського досвіду ... хоча мушу визнати, що я тоді не міг виконувати домашні завдання і
ледве чи щось із них здавав [hardly turned any of it in]". «Я був серед найменш перспективних студентів цього курсу, і ніколи не пропускав лекцій. ... Я пам’ятаю і все ще можу відчути радість Файнмена від відкриття. ... Його лекції мали… емоційний вплив, який, мабуть, був втрачений у друкованих
лекціях».
На відміну від цього, у деяких студентів виникають негативні спогади здебільшого через дві проблеми: (i) “Ви, відвідуючи лекції, не могли навчитися виконувати домашні завдання. Файнмен був надто витончений - він знав трюки і які наближення можна зробити, і мав інтуїцію, основану на досвіді та геніальності, якими не володіє студент-новачок". Файнмен та його колеги, знаючи про цей недолік курсу, частково повернулись до цього з матеріалами, внесеними до «
Файнменових порад з фізики»: три лекції Файнмена з розв’язання задач і набір вправ та відповідей, що зібрали Роберт Б. Лейтон та Рохус Фоґт. (ii) “Непевність через незнання того, що, ймовірно, буде обговорюватися на наступній лекції, брак підручника чи покликання на будь-який зв’язок з матеріалом лекції та, як наслідок, неможливість читати наперед, дуже засмучували. ... Мені здалося, що лекції, захопливі та зрозумілі в авдиторії, були санскритські зовні [коли я намагався реконструювати деталі]». Звісно, цю проблему розв’язали ці три томи – друкована версія «
Файнменових лекцій з фізики». Вони стали підручником, за яким довгі роки навчалися студенти Калтеху, і залишаються сьогодні як однією з найбільших спадщин Файнмена.
Історія помилок
«
Файнменові лекції з фізики» дуже швидко підготували Файнмен та його співавтори Роберт Б. Лейтон та Метью Сендз, працюючи над записами (і розширюючи їх) магнетофонних стрічок та фотографій дошок з курсових лекцій Файнмена (і ті, й ті внесені до
розширеної електронної версії цього
видання нового тисячоліття). З огляду на високу швидкість, з якою працювали Файнмен, Лейтон і Сендз, неминучим було те, що в перше видання закралося багато помилок. Файнмен накопичив довгі списки заявлених помилок протягом наступних років – помилки, які знайшли студенти та викладачі Калтеху та читачі з усього світу. У 1960-х – на початку 1970-х років Файнмен виділив час у своєму напруженому графіку, щоб перевірити більшість, але не всі заявлені помилки томів I та II, та внести правки в наступні друковані видання. Але почуття обов'язку Файнмена ніколи не сягало так високо, як захват від відкриття нових речей, щоб змусити його розібратися з помилками в томі III . Після його передчасної смерті в 1988 році списки помилок у всіх трьох томах були здані на зберігання в Архів Калтеху, і там лежали забутими.
2002 року Ралф Лейтон (син покійного Роберта Лейтона і колеги Файнмена) повідомив мене про старі помилки та новий довгий список, який склав друг Ралфа Майкл Ґотліб. Лейтон запропонував Калтехові випустити нове видання «
Файнменових лекцій з фізики», виправивши всі помилки і опублікувавши його разом із новим томом додаткових матеріалів – «
Файнменові поради з фізики», що вони з Ґотлібом готували.
Фейнман був моїм героєм і близьким особистим другом. Коли я побачив списки помилок і зміст запропонованого нового тому, я швидко погодився наглядати за цим проєктом від імені Калтеху (довгочасного академічного дому Файнмена, якому він, Лейтон і Сендз довірили всі права та обов'язки щодо «
Файнменових лекцій з фізики»). Після півтора року скрупульозної роботи Ґотліба та ретельного вивчення доктора Майкла Гартла (видатного постдока Калтеху, який перевірив всі помилки плюс новий том), народилося
остаточне видання «
Файнменових лекцій з фізики» 2005 року, в якому виправлено близько 200 помилок і які супроводжено «
Файнменовими порадами з фізики» Файнмена, Ґотліба та Лейтона.
Я думав, що видання буде “остаточне”. Чого я не очікував, це захопленої реакції читачів з усього світу на заклик Ґотліба розпізнавати й надалі помилки та подавати їх через вебсайт, який створив і підтримує Ґотліб: Вебсайт Файнменових лекцій,
www.feynmanlectures.info. Відтоді за п’ять років подано на розгляд 965 нових помилок, які витримали ретельну перевірку Ґотліба, Гартла та Нейта Боде (видатного аспіранта фізики Калтеху, який став наступником Гартла на посаді калтехівського перевіряльника помилок [vetter of errata]). З цих 965 перевірених помилок 80 виправлено за четвертого друку
остаточного видання (серпень 2006 р.), а решта 885 виправлено за першого друку цього
видання нового тисячоліття (332 – в томі I, 263 – в томі II та 200 – у томі III). Докладніше про помилки див.
www.feynmanlectures.info.
Очевидно, що створення «
Файнменових лекцій з фізики» без помилок стало загальносвітовою справою. Від імені Калтеху я вдячний 50 читачам, які зробили свій внесок з 2005 року, і багатьом іншим, хто може зробити внесок протягом найближчих років. Імена всіх учасників розміщено на вебсайті
www.feynmanlectures.info/flp_errata.html.
Майже всі помилки були трьох типів: (i) друкарські помилки у словах [in prose]; (ii) друкарські та математичні помилки в рівняннях, таблицях і фігурах – помилки в знаках, неправильні числа (наприклад, 5, що мало б бути 4), а також забраклі індекси, символи сумування, дужки та члени в рівняннях; (iii) неправильні перехресні покликання на розділи, таблиці та фігури. Такі помилки, хоч і не дуже серйозні для зрілого фізика, можуть розчарувати та заплутати основну Файнменову авдиторію – студентів.
Примітно, що серед 1165 помилок, виправлених під моїм егідою, лише кілька я вважаю справжніми фізичними помилками. Прикладом може слугувати том II, сторінка 5-9, де тепер сказано: «… жоден статичний розподіл зарядів всередині закритого
заземленого провідника не може створювати ніяких [електричних] полів зовні» (слово «заземленого» пропущено в попередніх виданнях). До цієї помилки привернули увагу Файнмена численні читачі, зокрема Біла Елізабет Кокс, студентка Коледжу Вільгельма та Мері, яка покладалася на Файнменів помилковий уривок на іспиті. Пані Кокс Файнмен у 1975 році написав : “Ваш викладач мав рацію, не давши вам жодного бала, бо ваша відповідь була неправильна, як він і продемонстрував, використовуючи Ґаусів закон. У науці слід вірити логіці та аргументам, ретельно проробленим, а не авторитетам. Ви також прочитали і зрозуміли книгу правильно. Я помилився, тож і книга помилкова. Я, мабуть, думав про заземлену провідну сферу, або про те, що переміщення зарядів у різних місцях всередині не впливає на речі зовні. Я не впевнений, як це зробив, але я помилився[goofed]. А ви, крім того, засмучені, що повірили мені".
Як з’явилося це нове видання тисячоліття
З листопада 2005 по липень 2006 року на
Вебсайт Файнменових лекцій,
www.feynmanlectures.info, на розгляд подано 340 помилок. Примітно, що основна частина цих матеріалів надійшла від однієї людини: доктора Рудольфа Пфайфера, тодішнього постдока з фізики у Віденському університеті, Австрія. Видавництво «Адісон Веслі», виправило 80 помилок, але вирішило більше не правити через вартість: книги друкували фотоофсетно, працюючи з фотографічнии зображеннями сторінок 1960-х. Виправлення помилки потребувало повторного набору цілої сторінки, а щоб не заносилися нові помилки, сторінку двічі перенабирали двоє різних людей, потім порівнювали та вичитували кілька інших людей – справді дуже дорогий процес, коли йдеться про сотні помилок.
Ґотліб, Пфайфер та Ралф Лейтон були дуже незадоволені цим, тому сформулювали план, спрямований на полегшення виправлення всіх помилок, а також на виготовлення е-книг та вдосконалених електронних версій "
Файнменових лекцій з фізики". Вони запропонували свій план мені, як представникові Калтеху, у 2007 році. Я був захоплений, але обережний. Побачивши додаткові подробиці, зокрема однорозділову демонстрацію
розширеної електронної версії, я рекомендував Калтехові скооперуватися з Ґотлібом, Пфайфером та Лейтоном у здійсненні їхнього плану. Його послідовно схвалили три голови Відділу фізики, математики та астрономії Калтеху – Том Томбрело, Ендрю Ланге і Том Сойфер – а складні юридичні та контрактні деталі розробив радник Калтеху з питань інтелектуальної власності Едам Кокран. З публікацією цього
видання нового тисячоліття план, попри його складність, був успішно виконаний. Зокрема:
Пфайфер і Ґотліб конвертували в LaTeX усі три томи ФЛФ (а також понад 1000 вправ із курсу Файнмена для внесення до «
Файнменових порад з фізики»). Фігури ФЛФ були перерисовані в сучасному електронному вигляді в Індії під керівництвом німецького перекладача ФЛФ Генінга Гайнце для використання в німецькому виданні. Ґотліб і Пфайфер обміняли невиняткове використання[non-exclusive use] їхніх LaTeX-рівнянь у німецькому виданні (опублікованому Ольденбурґом) на невиняткове використання рисунків Гайнце в цьому англійському
виданні нового тисячоліття. Пфайфер і Ґотліб прискіпливо перевірили весь LaTeX-текст і рівняння і всі перерисовані фігури та внесли у разі необхідності правки. Ми з Нейтом Боде від імені Калтеху провели вибіркові перевірки тексту, рівнянь та рисунків; і що примітно, ми не виявили помилок. Пфайфер і Ґотліб неймовірно скрупульозні та точні. Ґотліб і Пфайфер домовилися з Джоном Саліваном, Бібліотека Гантінгтона, щодо зацифрування фотографій дошок Файнмена 1962–1964 років, а з «Джордж Блад авдіо» –щодо зацифрування стрічок лекцій – за фінансової підтримки та заохочення професора Калтеху Карвера Міда, логістичної підтримки архівара Калтеху Шелі Ервін та юридичної підтримки Кокрана.
Юридичні проблеми були серйозні: у 1960-х Калтех ліцензував «Адісон Веслі» права публікувати друковане видання, а в 1990-х – права поширювати авдіолекції Файнмена та варіант електронного видання. У 2000-х роках через послідовне придбання цих ліцензій права на друк були передані видавничій групі «Пірсон» (Pearson), тоді як права на авдіо- та електронну версію – видавничій групі «Перс’юс» (Perseus). Кокран за допомогою Айка Вільямза, адвоката, що спеціалізується на видавничій справі, зумів об'єднати всі ці права в «Перс’юс» («Бейсік букс» (Basic Books)), зробивши можливим це нове видання тисячоліття.
Подяки
Від імені Калтеху я дякую багатьом людям, які зробили можливим це
нове видання тисячоліття. Зокрема, я дякую ключовим людям, згаданим вище: Ралфові Лейтону, Майклові Ґотлібу, Томові Томбрело, Майклові Гартлу, Рудольфові Пфайферу, Генінгові Гайнце, Едамові Кокрану, Карверові Міду, Нейтові Боде, Шелі Ервін, Ендрю Ланге, Томові Сойферу, Айкові Вільямзу та 50 особам, які прислали на розгляд помилки (зазначені на
www.feynmanlectures.info). І я також дякую Мішел Файнмен (дочці Річарда Файнмена) за її постійну підтримку та поради, Аленові Райсу за неафішовану допомогу та поради в Калтесі, Стефанові Пучеґеру та Келвінові Джексону за допомогу та поради Пфайферові щодо конвертування ФЛФ в LaTeX, Майклові Фіґлу, Манфредові Смоліку та Андреасові Штанглу за обговорення питань щодо виправлення помилок; і персоналові «Перс’юс»/«Бейсік букс», і (щодо попередніх видань) персоналові «Адісон Веслі».
Кіп. С. Торн
файнменівський професор теоретичної фізики, у відставці
Каліфорнійський технологічний інститут, жовтень 2010
i. Для опису генези Файнменових лекцій та цих томів див. Файнменову передмову та передні слова до кожного з трьох томів, а також спогади Мета Сендза у «Файнменових порадах з фізики» Фейнмана та «Спеціальну передмову до пам’ятного видання ФЛФ», яку написали 1989 року Дейвід Ґудстайн та Ґері Нойґебауер, що також з’являється в остаточному виданні 2005 року. ↩
ii. 1975 року він почав перевіряти помилки в томі III, але відволікся на інші речі й ніколи не закінчив цієї справи, тому жодне виправлення не було зроблене.
iii. Сторінки 288–289 «Ідеально обґрунтованих відхилень від битого шляху: Листи Річарда Ф. Файнмена», за ред. Мішел Файнмен (Бейсік букс, Нью-Йорк, 2005).
].
] почнемо. Підкреслено неоднозначні місця в квадратових дужках — оригінал. Тож критикуйте і радьте 