Tuổi thơ và việc học tập

Oppenheimer sinh ra tại thành phố New York vào ngày 22 tháng 4 năm 1904,[3] trong một gia đình Do Thái, cha là Julius Oppenheimer, một nhà nhập khẩu hàng dệt may giàu có di cư từ Đức tới Hoa Kỳ năm 1888, mẹ là họa sĩ Ella Friedman. Julius tới Mỹ với bàn tay trắng, không có bằng cấp, không biết chút gì về tiếng Anh. Ông nhận vào làm trong một công ty dệt may, và chỉ trong vòng một thập kỷ đã trở thành người điều hành công ty. Ella có gốc từ Baltimore.[4] Năm 1912 gia đình chuyển về một căn hộ trên tầng 11 tòa nhà số 155 phố Riverside Drive, Manhattan, một khu vực nổi tiếng với những biệt thự xa hoa và những ngôi nhà hiện đại.[3] Bộ sưu tập nghệ thuật của họ bao gồm các họa phẩm của Pablo Picasso và Édouard Vuillard, cùng ít nhất ba bản tranh gốc của Vincent van Gogh.[5] Robert có một người em trai tên Frank, người về sau cũng trở thành nhà vật lý.[6]

Oppenheimer đầu tiên đi học ở trường Alcuin, sau vào năm 1911 nhập học tại Trường Xã hội Văn hóa Đạo đức (nay là Trường Văn hóa Đạo đức Fieldston, một trường danh giá thuộc hệ thống Ivy League cho các trường dự bị).[7] Trường được thành lập bởi nhà cải cách xã hội Felix Adler để khuyến khích lối đào tạo luân lý dựa trên phong trào Văn hóa Đạo đức, với khẩu hiệu "Deed before Creed" (tạm dịch: Thành tích đi trước Tín điều). Cha Oppenheimer là một thành viên lâu năm của Hội Văn hóa Đạo đức, và thành viên ban quản trị từ 1907 tới 1915.[8] Oppenheimer là một cậu học trò đa tài, quan tâm tới văn học ngôn ngữ Anh và Pháp, và nhất là yêu thích khoáng vật học.[9] Ông hoàn thành lớp 3 và lớp 4 trong vòng 1 năm, và nhảy cóc nửa năm lớp 8.[7] Vào năm cuối trung học, ông bắt đầu quan tâm tới hóa học.[10] Ông vào học trường Harvard ngành hóa muộn một năm, ở tuổi 18, bởi mắc chứng viêm loét đại tràng khi đang khảo sát khoáng vật trong chuyến đi nghỉ mùa hè của gia đình tại Jáchymov (Tiệp Khắc). Để ông sớm lành bệnh, cha ông thuê giáo viên tiếng Anh của ông, Herbert Smith, đưa ông tới New Mexico tĩnh dưỡng, nơi Oppenheimer trở nên yêu mến môn cưỡi ngựa và cuộc sống miền tây nam Hoa Kỳ.[11]

Bên cạnh chuyên ngành hóa, quy định của Harvard cũng yêu cầu ông phải học lịch sử, văn học, và triết học hoặc toán học. Ông bù đắp cho việc nhập học muộn bằng cách học mỗi kỳ 6 khóa trình và được nhận vào hội danh dự Phi Beta Kappa. Ngay trong năm đầu ông đã được nhận dự thính sau đại học về vật lý dựa trên kết quả tự học, nghĩa là ông không phải qua các khóa cơ bản và có thể học luôn các khóa chuyên sâu. Một khóa về nhiệt động lực học do Percy Bridgman đứng lớp đã lôi cuốn ông đến với vật lý thực nghiệm. Ông tốt nghiệp loại ưu chỉ trong 3 năm.[12]

Nghiên cứu ở châu Âu

Năm 1924 Oppenheimer nhận tin được nhận vào Christ's College thuộc Đại học Cambridge. Ông viết thư cho Ernest Rutherford xin phép được làm việc tại Phòng thí nghiệm Cavendish. Bridgman viết thư giới thiệu, trong đó nói rằng tính vụng về của Oppenheimer trong phòng thí nghiệm khiến cho mọi người thấy rằng thế mạnh của ông không phải thực nghiệm mà là vật lý lý thuyết. Rutherford không lấy làm ấn tượng lắm, nhưng Oppenheimer vẫn tới Cambridge, hy vọng rằng sẽ nhận được một vị trí khác.[13] Cuối cùng J. J. Thomson nhận ông với điều kiện ông phải hoàn thành khóa đào tạo thực nghiệm cơ bản.[14] Ông xung khắc với người đào tạo phụ trách ông, Patrick Blackett, người chỉ hơn ông vài tuổi. Khi trong kỳ nghỉ, như bạn ông Francis Fergusson có nhắc lại, Oppenheimer từng thú nhận rằng ông từng để một quả táo có tẩm hóa chất độc hại trên bàn Blackett. Trong khi tường thuật của Ferguson là phiên bản duy nhất chi tiết về sự kiện này, cha mẹ của Oppenheimer được giới chức trường đại học cảnh báo rằng họ đang đặt ông vào thời gian thử thách (chưa kỷ luật nhưng còn theo dõi), cha mẹ ông đã vận động thành công cho ông ở lại.[15]

Là một người cao, gầy, nghiện thuốc lá nặng, thường bỏ ăn trong những thời kỳ tập trung suy nghĩ căng thẳng, Oppenheimer thường khiến bạn bè chú ý lo lắng vì khuynh hướng tự hủy hoại bản thân. Một sự kiện gây xáo động xảy ra khi ông có một kỳ nghỉ ở Paris để thăm bạn ông Francis Fergusson. Fergusson nhận thấy Oppenheimer không khỏe và để giúp ông vơi bớt ưu phiền bèn kể cho Oppenheimer rằng mình sắp kết hôn với bạn gái Frances Keeley. Oppenheimer không đón nhận tin đó một cách bình thường. Ông chồm lên Fergusson và định bóp cổ ông này. Mặc dù Fergusson dễ dàng đẩy người bạn ra, câu chuyện này khiến ông nghĩ rằng Oppenheimer thực sự có những vấn đề nghiêm trọng về tâm lý. Suốt cả đời liên tục gặp những đợt trầm uất,[16][17] Oppenheimer từng nói với em mình, "Anh cần vật lý hơn bạn bè".[18]

Năm 1926 ông rời Cambridge đến Đại học Göttingen để nghiên cứu dưới sự dẫn dắt của Max Born. Göttingen là một trong những trung tâm hàng đầu về vật lý lý thuyết bấy giờ của thế giới. Oppenheimer kết bạn với những người thành công rực rỡ sau này, bao gồm Werner Heisenberg, Pascual Jordan, Wolfgang Pauli, Paul Dirac, Enrico Fermi và Edward Teller. Người ta còn nhắc lại rằng ông có vẻ quá hăng hái trong các buổi thảo luận, đôi khi đến độ chiếm luôn các buổi seminar.[19] Điều này làm cho một số học trò khác của Born khó chịu đến nỗi Maria Goeppert đưa cho Born một thư thỉnh cầu có chữ ký của bà cùng những người khác đe dọa tẩy chay lớp học trừ khi ông làm Oppenheimer im tiếng. Born cố ý đặt lá thư trên bàn của mình để Oppenheimer có thể đọc được, và nó tỏ ra hiệu quả mà ông không cần nói một lời nào.[20]

Oppenheimer nhận bằng tiến sĩ tháng 3 năm 1927 ở tuổi 23 dưới sự hướng dẫn của Born.[21] Sau phần vấn đáp, James Franck, giáo sư chủ trì hội đồng bảo vệ, được cho là đã nói rằng, "Tôi lấy làm may là [buổi bảo vệ] đã xong rồi. Anh ta đang đặt lại câu hỏi với tôi".[22] Oppenheimer công bố hơn một tá bài báo ở Göttingen, bao gồm nhiều công hiến quan trọng cho lĩnh vực cơ học lượng tử đang hình thành. Ông và Max Born công bố bài báo nổi tiếng về xấp xỉ Born–Oppenheimer, tách chuyển động hạt nhân khỏi chuyển động electron khi xem xét phân tử bằng toán học, cho phép loại trừ chuyển động hạt nhân để giảm việc tính toán. Đó vẫn là công trình được trích dẫn nhiều nhất của ông.[23]