Učitel Richard P. Feynman

David L. Goodstein

Jedním z hlavních cílů tohoto článku je pojednat o Dicku Feynmanovi jako o učiteli. Nebudu vás držet v nejistotě ohledně mých závěrů. Myslím, že Dick byl opravdu velkým učitelem, snad největším jeho a naší doby. Tím nechci říct, že byl vždycky úspěšný, jak ostatně sám zdůrazňoval v předmluvě k Feynmanovým přednáškám z fyziky. Řekl bych, že tyto přednášky často neuspěly v jejich vnějškovém úmyslu. Bylo-li jeho cílem při přednášení připravit ročník adolescentů k řešení úloh na zkoušce, pak se mu to zřejmě úplně nepodařilo. Bylo-li jeho cílem při vytváření těch třech červených svazků nabídnout vhodné učebnice pro úvodní kurs fyziky, nebyl zřejmě úspěšný rovněž. Jestliže však jeho cílem bylo na příkladech ilustrovat, jak přemýšlet o fyzice, pak, podle všech příznaků, se mu to podařilo skvěle. Snad proto jsou ty knihy ryzími a trvalými klasickými díly vědecké literatury a snad proto jeho přednášky zanechaly nesmazatelnou stopu v těch šťastných, kdož je slyšeli nebo je četli.

Feynman byl v úloze učitele poněkud nekonvenční, jako ostatně téměř ve všem ostatním. Miloval hádanky a hry. Ve skutečnosti na celý svět nazíral jako na určitý druh hry, jejíž vývoj či ``chování'' se řídí jistými pravidly, z nichž některá známe a některá ne. Jsou dána ``známá'' pravidla, nalezni chování; je dáno chování, nalezni pravidla. Najdi místa a okolnosti, za nichž pravidla nefungují a vymysli nová pravidla. To byl jeho přístup ve všem, co učil.

Snad se mi podaří osvětlit Dickovu osobnost a jeho přístup k učení tím, že uvedu několik příběhů, jichž já byl jediným svědkem a jež dosud nevstoupily do ``feynmanovské'' literatury, neboť nejde o příběhy, které by on sám rád vyprávěl.

Zahloubán do problému První příběh je z týdne, kdy jsem se od Heleny Tuckové, jeho sekretářky, dověděl, že Dick má rakovinu. Říkala mi, že příští týden půjde Dick do nemocnice na operaci a že není jisté, zda ji přežije. Myslím, že to bylo v červnu 1979.

Ten pátek dopoledne jsem se s ním setkal, když jsme se ``strojili'' na promoce (ano, Feynman obléknul akademický talár a byl přítomen na promocích týden před první operací rakoviny). Kdosi mi říkal, že ve výpočtech, které jsme s Dickem udělali, je někde chyba, ale já ji nemohl najít. Chtěl by Dick o tom mluvit? Smluvili jsme si schůzku na pondělí.

V pondělí ráno jsme se dali do práce. Či spíš on se dal do práce. Já jsem se většinu doby jen díval a tu a tam něco poznamenal. Obdivoval jsem se tomuto muži, který stál nad propastí, a přesto s neutuchající trpělivostí a energií pracoval na tajemném problému v dvojrozměrné teorii pružnosti. Samozřejmě nevěděl, že znám jeho strašné tajemství.

Problém se ukázal nad naše síly -- bylo šest večer a úspěch nikde. Feynman prohlásil situaci za beznadějnou a odešel domů.

Dvě hodiny nato mi k nám volá a oznamuje vyřešení problému. Byl velice vzrušen. Nemohl problém opustit, dokud ho nakonec nevyřešil. Tento muž, který byl nyní čtyři dny před těžkou operací, byl ve velice dobré náladě.

Věc uznání Druhý příběh je z doby, kdy jsme na zmíněných výpočtech začali spolupracovat. S Feynmanem jsem diskutoval některé experimenty, které provedl jeden z mých studentů. Jednou z rána vešel do mé pracovny, popošel k tabuli a řekl: ``Podívej, je jasné, že ...,'' a dalších několik minut načrtával představy, které by mohly vysvětlit naše výsledky. Bylo to jednoduché, intuitivní, krásné. Ihned jsem začal experimentální data uvádět do formy, ve které by je bylo možno srovnat s jeho modelem. Sedělo to velice dobře, a tak jsem začal psát článek. Právě když jsem ho skončil, přišel mi preprint dvou Angličanů, J. Michaela Kosterlitze a Davida Thoulesse. Obsahoval přesně stejnou teorii, co Feynman načrtl na mé tabuli.

Ze zkušenosti soudím, že se pod povrchem každého vědce skrývá ublížená bytost, která si myslí, že její práce nebyla dostatečně oceněna. V tomto směru byl Feynman řídkou, snad jedinou výjimkou. Mnohokrát jsem ho viděl, jak dělal téměř vše, aby se ujistil, že si nepřivlastňuje zásluhy nějakého mladého teoretika, který uznání potřeboval mnohem více. Když jsem dostal Kosterlitz-Thoulesův článek, šel jsem za Feynmanem mu říct, co se stalo. Na chviličku mu přes obličej přeběhl neznatelný stín zklamání, ale poté se rozzářil a řekl (zřejmě považoval Kosterlitze a Thoulesse za jednu osobu): ``No když dva chlapíci v různých částech světa přemýšlejí o různých problémech a dostanou stejný nápad, tak to musí být správně!'' Kosterlitzova-Thoulessova teorie se stala jednou z nejdůležitějších teorií statistické mechaniky.

Účinkující Dovolte mi vyprávět ještě jednu osobní historku. Malou, ale tu, která se, myslím, dotýká podstaty Dickovy motivace k učení. V roce 1968 jsme se se ženou vrátili na Caltech z post-doktorálního studia v Itálii. Byl jsem nyní docentem, ale byli jsme zadluženi, neměli jsme téměř nic a nastěhovali jsme se do bytu blízko univerzity, ve kterém nebyl prakticky žádný nábytek. V našem vlastnictví se v podstatě nacházely jen dvě věci, které stály za řeč. První byla 2 700 let stará etruská keramika -- hrníček na pití. Druhou byl veliký espresso kávovar. Jednoho dne jsme pozvali Feynmana a další kolegy do našeho bytu na šálek espressa.

V okamžiku, kdy vstoupil do bytu, uviděl Feynman etruský hrníček (nebylo to tak těžké, neboť kolem dokola nebylo téměř nic). Okamžitě ho vzal do ruky a začal si s ním pohrávat. Převracel ho, ťukal na něj a vychloubal se, že nám vysvětlí, jak lze poznat, že není pravý. Má žena v naprostém zděšení zbledla jako stěna, když si hrníček v ruce začal pohazovat, přičemž nám vyprávěl o tom, co všechno bylo nalezeno v etruských hrobkách. Nakonec ani hrníček nerozbil, ani nedokázal, že je padělkem. Co však udělal, bylo to, co dělal vždycky. Strhnul na sebe pozornost každého v místnosti na celou dobu, co tam byl přítomen. Jeho potřeba dělat takové věci pomáhá vysvětlit některé z jadrných historek, které o sobě vypravoval, ale současně leží blízko jádra toho, co ho učinilo velikým učitelem. Pro Feynmana byla přednášková místnost divadlem a přednášející účinkujícím, který je zodpovědný za drama a ohňostroj, stejně jako za fakta a čísla. Toto platilo bez ohledu na obecenstvo -- ať už to byli vysokoškoláci, postgraduální studenti, kolegové či laická veřejnost.

Pamatuji si řadu dramatických momentů v jeho přednáškách. Například jednou před několika lety přednášel ve velké místnosti kurs pokročilé kvantové mechaniky pro pár zapsaných postgraduálních studentů a většinu fyzikální fakulty Caltechu. Na diagramu začal vysvětlovat, jak reprezentovat jisté komplikované integrály: čas na této ose, prostor na téhle, klikatá čára pro toto, přímka pro támhleto a ... najednou se otočil k posluchárně s přihlouplým úšklebkem a řekl: ``a tohle je Diagram!'' Posluchárna zabouřila spontánním potleskem.

Pozdější vzpomínka pochází z poslední přednášky, kterou jsem od Feynmana slyšel -- hostované přednášky v základním kursu pro prváky na Caltechu. Takovéto skutečnosti bylo třeba držet v tajnosti, aby v posluchárně zůstalo místo pro prváky samotné. Tématem byl zakřivený prostoročas a přednáška byla charakteristicky úžasná. Nezapomenutelným momentem se však stal samotný začátek. V té době byla právě objevena supernova 1987 a Feynman tím byl velmi vzrušen. ``Tycho Brahe měl svoji supernovu,'' řekl Feynman, ``a Kepler také svoji. Pak dalších 400 let žádná nebyla. Ale nyní já mám svoji.'' Pak pokračoval, aby přerušil vzniklé ticho. ``V Galaxii je hvězd,'' oznámil. ``To bývalo velikánské číslo. Ale je to jen 100 miliard. To je méně než národní deficit! Taková čísla jsme nazývali astronomická. Nyní bychom je však měli nazývat spíše ekonomická.'' Třída se dala do smíchu a Dick začal svoji přednášku.

Ve vystoupeních pro veřejnost se Dick nikdy nezdráhal vyjádřit to, co si myslel. Když jel přednášet na nějakou jinou univerzitu -- osobně jsem tomu byl svědkem dvakráte -- zmínil se o svých názorech na psychologii a všichni z katedry psychologie se na to hromadně zvedli a odešli. Pak udělal totéž s filozofií. Můžete si představit to zlomyslné potěšení, které Dick čerpal z těchto demonstrací. Věděl však také, jak závažná místa osvětlit jednoduchým příkladem, kterému by každý porozuměl. Pamatuji si, jak jednou vysvětloval, že hypotézu nelze verifikovat daty, z nichž byla vytvořena. To je věc, kterou si i řada vědců neuvědomuje. Zdánlivě změnil téma, když řekl: ``Poslechněte, co úžasného se mi dnes večer přihodilo. Přicházel jsem sem na přednášku přes parkoviště. Nebudete věřit, co se mi stalo. Viděl jsem auto s poznávací značkou ARW 357! Dokážete si to představit? Jaká byla šance uvidět z milionu poznávacích značek ve státě právě tuto? Úžasné!''

Oficiální záznamy Když jsem tento článek připravoval, měl jsem pocit, že bych měl provést nějaký průzkum, a tak jsem se rozhodl, že zjistím, co všechno během svého života Feynman učil. Nemám žádné informace o přednáškách, které vedl coby mladík na Cornellově univerzitě, mám však záznamy o tom, co přednášel na Caltechu.

Během 35 let, od r. 1952 do r. 1987, je uveden jako učitel 34 kursů. Většinu z nich (25) tvořily pokročilé přednášky pro postgraduální studenty; podle caltechovských pravidel byly tyto přednášky striktně omezeny na postgraduální studenty, vysokoškoláci však mohli požádat o povolení navštěvovat je (často tak dělali a téměř vždy jim bylo vyhověno). Nejvícekrát (9 ) učil Pokročilou kvantovou mechaniku, pětkrát vedl kurs nazvaný Témata teoretické fyziky, kde povídal o všem, co se mu líbilo. Také učil Teorii elementárních částic a Fyziku vysokých energií, jež v šedesátých letech, době jejich rozkvětu na Caltechu, byly oddělenými předměty. Také učil relativitu či úvodní postrgraduální kursy zahrnující matematické metody fyziky a kvantové mechaniky.

Ke konci své kariéry, v roce 1981, Feynman, spolu s Johnem Hopfieldem a Carverem Meadem, připravil interdisciplinární kurs nazvaný Počítačová fyzika. Dva roky poté Hopfield a Mead stále přednášeli Počítačovou fyziku, ale Dick se oddělil se speciálním kursem Možnosti a omezení počítačů. Nepodařilo se mi zjistit, zda toto oddělení znamenalo rozšíření naší nabídky v oboru či rozkol ve svatostánku počítání. V každém případě přednášky čistě pro vysokoškoláky vedl jen dvakrát. Jde o oslavované roky 1961/62 a 1962/63, kdy prváky a poté stejné studenty coby druháky učil věci, ze kterých vznikly Feynmanovy přednášky z fyziky.

Měli bychom na základě těchto informací považovat Dicka za poměrně nezkušeného co se týče učení vysokoškoláků? Ne tak docela. Skutečný příběh -- příběh přátelských kontaktů s vysokoškoláky -- se poněkud liší od formálních písemných záznamů. Po řadu let -- alespoň 17, ale žádný písemný záznam umožňující ověření faktu neexistuje -- učil neformální kurs zvaný Fyzika X. Tento seminář, za který nebyl přidělován žádný zápočet, se scházel každý týden v pondělí či v úterý v pět odpoledne, kdy to studentům vyhovovalo nejlépe. Semináře byly naplněny čímkoli, s čím studenti přišli, že chtějí prodiskutovat. Bylo s nimi spojeno jedno neporušitelné pravidlo: zákaz vstupu pro postgraduální studenty či jiné učitele a fyziky. A tak vám o tom, co se dělo na Fyzice X, nemohu nic povědět. A snad ještě jednu věc bych měl zmínit. Paní Tucková, která byla po 17 let Feynmanovou sekretářkou, měla úkol odrazovat návštěvy, nesmlouvat schůzky a všeobecně chránit Feynmanovo soukromí. Těmto pravidlům však vévodila jedna trvalá výjimka: dveře byly vždy a bezpodmínečně otevřeny kterémukoliv studentovi, jenž se chtěl s Feynmanem sejít.

Přednášení vysokoškolákům Dick se mi jednou zmínil, že v perspektivě času nebude jeho nejdůležitějším příspěvkem fyzice kvantová elektrodynamika, teorie kapalného hélia, polarony či partony. Že jeho skutečným monumentem budou Feynmanovy přednášky. Myslím, že se všichni shodneme alespoň na tom, že to byl jeho nejdůležitější přínos k vyučování fyziky. Na Caltech jsem se dostal až několik let poté, co byly dokončeny, a tak ve snaze zjistit, jak byly vytvářeny, jsem hovořil s řadou zainteresovaných lidí. Nyní uvedu něco z toho, co jsem zjistil.

Byl to zřejmě Matthew Sands, kdo přišel s myšlenkou požádat Dicka o vedení přednášek. Tehdy panoval pocit, že studenti Caltechu, kteří patřili mezi nejlepší v zemi, byli dvěma roky povinné fyziky spíše odrazováni než přitahováni a že je třeba něco podniknout. Když Dick vyslovil souhlas, bylo okamžitě rozhodnuto přednášky přepisovat a publikovat. Tento úkol se ukázal mnohem náročnějším než si kdokoli dovedl dopředu představit. Sestavení publikovatelných knih vyžadovalo nesmírné množství práce ze strany Sandse, Roberta Leightona, Gerry Neugebauera, Rochuse Vogta a řady dalších včetně Feynmana.

Během kursu bylo také třeba zorganizovat 200 studentů. Vše bylo komplikováno tím, že si Feynman připravoval jen minimální nástin toho, čemu se chce v přednáškách věnovat, a tak nikdo mimo něj nevěděl, co řekne, dokud to skutečně neřekl. Jeden list přípravy s heslovitými pojmy a diagramy byl normou.

Tento způsob byl zvláště náročný pro Neugebauera, tehdy mladého docenta, který měl každé odpoledne po přednášce připravovat studentům úlohy na doma. Problém byl podle jeho slov v tom, že ne vždycky pochopil celou přednášku. Aby se tento problém vyřešil, chodili Feynman, Leighton, Sands a Neugebauer po každé přednášce spolu na oběd do fakultního bistra známého pod důvěrným jménem ``Špelunka''. Na těchto obědech Feynman, Leighton a Sands znovu probírali některé podrobnosti z přednášky, zatímco Neugebauer (jak vypráví) se zoufale snažil získat další střípky porozumění, aby mohl připravit domácí úkoly.

Řada studentů se kursu, který Feynman učil, bála, jak říká Gerry. S některými z nich jsem mluvil a ze vzpomínek, které jim zůstali v paměti, mi každý z nich řekl, že dva roky fyziky s Feynmanem byly zkušeností na celý život. Gerry to však pamatuje z jiného pohledu. Jak kurs postupoval, začal se varovně zmenšovat počet studentů, kteří jej navštěvovali. Současně však na přednášky bylo přitahováno více a více postrgraduálních studentů a učitelů, takže posluchárna zůstávala zaplněnou a Feynman se možná nikdy nedozvěděl, že ztrácí své původní posluchače.

Proč Feynman přijal úkol věnovat po dva roky všechnu svou impozantní energii učení úvodní fyziky tak, jak ji nikdy dříve nikdo neučil? Podle mého názoru ho k tomu vedly tři hlavní důvody. Prvním byl fakt, že, jak jsme viděli dříve, měl rád obecenstvo. A přednáška vysokoškolákům mu dávala obecenstvo větší než když obvykle učil postgraduální studenty. Druhým důvodem bylo, že se v hloubi duše velice staral o studenty. A tak si řekl, že učit prváky je důležitá věc a nabídku neodmítl. Třetím, a možná nejdůležitějším důvodem byla veliká výzva k přeformulování fyziky, jak ji rozuměl, tak, aby mohla být podána mladičkým studentům. To bylo jeho specialitou, standardem, kterým měřil, zda něčemu opravdu rozumíme. Jednou jsem ho požádal, jestli by mi nevysvětlil, tak abych tomu porozuměl, proč se částice s polocelým spinem řídí Fermi-Diracovou statistikou. Výborně odhadl svoje obecenstvo, když řekl: ``Připravím o tom přednášku pro prváky.'' Ale za několik dní za mnou přišel a sdělil mi: ``Víš, nedokážu to. Nedokážu to zjednodušit na úroveň prváků. To znamená, že ve skutečnosti této otázce ještě nerozumíme.''

Je pravdou, že, jak jsme viděli, někdy minul cíl. Přednášky z fyziky, které připravoval, nebyly ve skutečnosti pro prváky, ale pro nás, jeho kolegy. Když jsem loňské léto znovu pročítal ty červené svazky, zdálo se mi, jako bych ho každou chvíli přistihl, jak se ohlíží přes rameno. Ne však na jeho nejmladší posluchače, ale na nás. Ohlíží se a přitom říká: ``Koukněte se na to! Podívejte, jak jsem zvládnul tuto delikátní otázku! Není to parádní?'' Avšak i v okamžicích, kdy si myslel, že vysvětluje věci srozumitelně pro prváky či druháky, nebyli to vždycky oni, kdo z toho měl největší užitek. Častěji jsme to byli my, vědci, fyzikové, profesoři, kteří jsme sklízeli největší žně těchto úžasných skutků, kterými nebylo nic menšího, než pohled na fyziku svěžíma jinýma očima. Feynman byl více než jenom veliký učitel. Jeho trvalým monumentem zůstává, že byl velikým učitelem učitelů.

Skončím citací přímo od zdroje. Samozřejmě mám své oblíbené pasáže. Snad všichni takové máme. Chci však vybrat tu, kterou v podstatě vybral on sám. Kdysi před pár lety jsme na sebe na fakultě narazili. Byl ve stavu vysokého vzrušení, pro něj ovšem zcela běžném, a nyní byla příčinou tohoto stavu pasáž z Feynmanových přednášek., kterou mi mával před očima. ``Koukni,'' řekl. ``Tvrdil jsem to dlouho předtím, než byla vyslána první mise do vesmíru.'' Zrovna byla doba některého z Vikingů, která byla zvláště na Caltechu vzrušující, neboť JPL prezentovala svoji show. Tehdy jsme se dozvěděli, že ve sluneční soustavě pravděpodobně není život, jak řada lidí původně doufala. Snímky Marsu, přicházející na Zemi z Vikingů, však pro všechny byly neobyčejným zážitkem. A jak říkal, v roce 1962 předvídal přesně, co se stane. Dovolte mi citovat z jeho Přednášek: Řada lidí bude zklamána, když na jiných planetách nebude nalezen život. Já však ne -- chci si znovu připomenout, potěšit se a nechat se překvapit zase znovu, nyní prostřednictvím meziplanetárního výzkumu, nekonečnou rozmanitostí a novostí jevů, které mohou nastat jako důsledek takovýchto jednoduchých principů. Ověření vědy spočívá v její schopnosti předvídat. Kdybyste nikdy nenavštívili Zem, byli byste schopni předpovědět bouřky, sopky, vlny na moři, polární záře či přebarevný západ slunce? Bude pro nás užitečnou lekcí, když se dovíme o všem tom, co se děje na každé z těch mrtvých planet -- těch osmi či deseti kuličkách, všech sestavených ze stejného prachového mračna a všech uznávajících stejné zákony fyziky.