前言
弗里曼·戴森
這是一本很棒的精選集，書中關(guān)于迪克·費(fèi)曼的冒險(xiǎn)故事都是真的。在我讀這些故事時(shí)，我聽到了迪克的聲音，也看到他打著手勢。費(fèi)曼的所有朋友都欠拉爾夫·萊頓一個(gè)人情，正是他把這些故事保存在磁帶里，還印成了書。我喜歡的故事是《別鬧了，費(fèi)曼先生！》，這是迪克在普林斯頓大學(xué)出席場正式茶會(huì)的事。當(dāng)時(shí)女主人問他要在茶里加奶油還是檸檬，他的答案是我都要。這個(gè)回答顯示了迪克性格的核心：他對(duì)一切都來者不拒，無論是奶油還是檸檬，是喜劇還是悲劇。這就是為什么他有那么多瘋狂的冒險(xiǎn)經(jīng)歷，并且度過了充滿創(chuàng)造力的一生。費(fèi)曼深知慢性病的痛苦和早逝帶來的傷痛，但他和莎士比亞一樣，知道在每個(gè)悲劇中都有屬于喜劇的時(shí)刻，悲劇英雄會(huì)在這種時(shí)刻站到一邊，把自己的舞臺(tái)位置讓給小丑。要像費(fèi)曼那樣在悲劇發(fā)生時(shí)保持清醒，做個(gè)小丑有所幫助。即使是在康奈爾大學(xué)和電子的無限自能較勁時(shí)，或在佛羅里達(dá)挖掘挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)慘劇的原因時(shí)，甚至在阿爾伯克基陪伴他將逝的年輕妻子阿琳時(shí)，在這些為嚴(yán)肅的時(shí)刻，他也不是個(gè)嚴(yán)肅的人。
在這篇前言里，我主要想寫寫費(fèi)曼辛勤工作的偏好。從費(fèi)曼自己以及他人講述的相關(guān)故事中，人們?nèi)菀桩a(chǎn)生這樣的印象：費(fèi)曼大多數(shù)時(shí)候都在裝傻充愣或經(jīng)歷有趣的冒險(xiǎn)，只是偶爾中斷這種無憂無慮的生活，高度專注于科學(xué)研究，并在這期間取得杰出的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。這種印象不完全是錯(cuò)的，但卻遺漏了他性格中重要的一部分。他生活的核心主題正是悠長、緩慢、辛苦的工作，他的全部氣力都消耗在對(duì)科學(xué)難題的苦心鉆研上，直到問題得以解決。那些冒險(xiǎn)和笑話都很真實(shí)，但它們不是主旋律。那些故事在某些程度上讓人誤解，因?yàn)橘M(fèi)曼對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)在風(fēng)格和實(shí)質(zhì)之間存在一種矛盾的失調(diào)。他的科學(xué)風(fēng)格精彩絕倫，令人印象深刻。他用淺顯易懂的示意圖而非晦澀難懂的微分方程描述自然，他用戲劇性的手勢和聲音效果而非寫滿艱深符號(hào)的黑板來輔助講座。
但是他科學(xué)研究的實(shí)質(zhì)是保守的。他獲得自己見解的方式并非才華橫溢地創(chuàng)造，而是對(duì)舊理論和實(shí)驗(yàn)兢兢業(yè)業(yè)地篩選。他并不是一個(gè)革命者。他盡可能地保留舊理論，通過延伸它們來適應(yīng)新實(shí)驗(yàn)。他在舊理論的基礎(chǔ)上，一磚一瓦地構(gòu)建屬于他的新理論。他建立的一切都不是倉促完成的，他的所有成果都經(jīng)受住了時(shí)間的考驗(yàn)。就像他經(jīng)常說的那樣，當(dāng)某些具有革命性的新理念被提出時(shí)，這些理念是否正確比它們是否精彩重要得多。無論是重構(gòu)物理學(xué)的基礎(chǔ)還是解讀一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，他都會(huì)不遺余力地保證細(xì)節(jié)的正確性。他說，科學(xué)家的任務(wù)是仔細(xì)聆聽自然的聲音，而非告訴自然該如何行事。
作為物理學(xué)家，費(fèi)曼一生中有兩個(gè)極富創(chuàng)造力的時(shí)期。個(gè)時(shí)期持續(xù)了10年，從1939年到1949年，從普林斯頓大學(xué)到康奈爾大學(xué)，中間還插入了一段在洛斯阿拉莫斯度過的時(shí)光。第二個(gè)時(shí)期也持續(xù)了10年，從1960年到1970年，在加州理工學(xué)院。在普林斯頓- 康奈爾時(shí)期，他用自己的方式重建了有關(guān)原子和輻射以及兩者相互作用的理論。在加州理工時(shí)期，他重建了有關(guān)核力和強(qiáng)相互作用粒子的理論。在這兩個(gè)時(shí)期，他都整合了很多令人困惑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并利用它們構(gòu)建起自然運(yùn)作方式的連貫圖景。他盡可能少地依賴現(xiàn)存理論，盡可能多地著力于實(shí)驗(yàn)事實(shí)。他一點(diǎn)一點(diǎn)地搭建起自己的理論圖景，就像面對(duì)由數(shù)學(xué)碎片組成的拼圖；他嘗試了上百種不同的組合方法，直至找到合適的那種。他也曾經(jīng)花費(fèi)多年時(shí)間苦苦尋找可能的答案，結(jié)果卻被證明是矛盾或錯(cuò)誤的。
當(dāng)我還是康奈爾大學(xué)的學(xué)生時(shí)，看著費(fèi)曼工作會(huì)讓我想起經(jīng)濟(jì)學(xué)家約翰·梅納德·凱恩斯對(duì)艾薩克·牛頓的描述。凱恩斯有收藏和研究牛頓手稿的習(xí)慣，他寫道：牛頓獨(dú)特的天賦在于他能夠把一個(gè)純腦力問題放在頭腦中持續(xù)思考，直到看穿問題的核心。我認(rèn)為他的卓越之處恰在于他那人類曾有過的強(qiáng)健、持久的直覺力量。這段對(duì)牛頓的描述也完全可以用在費(fèi)曼身上，它準(zhǔn)確地描述了費(fèi)曼的工作方式。他把在愛因斯坦相對(duì)論框架下計(jì)算輻射原子之間相互作用的問題放在腦中十年之久，不言放棄，直到找到答案。我有幸在他苦苦追尋原子與輻射問題答案的第十年認(rèn)識(shí)他，在這后一年，拼圖終于開始逐漸歸位。但我看到他在這后一年里苦苦掙扎，仍會(huì)陷入數(shù)學(xué)的泥潭或走進(jìn)物理的死胡同，灰心喪氣多于興高采烈。啟示并非天才般的靈光一閃，而是在經(jīng)歷了艱苦卓絕的漫漫長夜后，以一種艱難的方式在領(lǐng)悟的黎明中徐徐出現(xiàn)。
在加州理工任職期間，費(fèi)曼以類似的方式鉆研一個(gè)復(fù)雜得多的問題：將強(qiáng)相互作用的核子擬合成相干圖像。這個(gè)問題之所以更加復(fù)雜，是因?yàn)榱Ｗ雍拖嗷プ饔玫念愋投嗟昧钊搜刍�繚亂。費(fèi)曼把問題解決了一半。他建立了一個(gè)理論，即可觀測的粒子是由一組更小的被他稱為部分子的基本成分構(gòu)成的。以相對(duì)簡單的部分子成分的行為作為向?qū)�，他找到了�?jì)算可觀測粒子行為的規(guī)則。他的規(guī)則解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但留下了不少有待以后完善的細(xì)節(jié)。在這項(xiàng)研究的進(jìn)展過程中，他一直與更年輕的加州理工同事默里·蓋爾曼以及喬治·茨威格交換意見。蓋爾曼和茨威格分別搶先建立了自己的理論，雖然和費(fèi)曼的理論相似，但他們對(duì)部分子的描述更加具體。蓋爾曼將他的部分子稱作夸克，而茨威格稱其為A子（aces）。如今，距那時(shí)已過去五十多年，只有夸克被人記住，而部分子和A子都已被人遺忘。蓋爾曼的核子夸克模型成為教學(xué)中和被所有人接受的標(biāo)準(zhǔn)模型。費(fèi)曼一直對(duì)蓋爾曼和茨威格的發(fā)現(xiàn)給予慷慨的贊許，認(rèn)為他們二人的理論超越了自己。因?yàn)檫@個(gè)發(fā)現(xiàn)，費(fèi)曼1977 年以個(gè)人名義將他們推薦給諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)。如果獲獎(jiǎng)，這將是蓋爾曼的第二個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)，但諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)沒有接受費(fèi)曼的推薦。
費(fèi)曼作為科學(xué)家的偉大之處并非仰賴于某個(gè)特定發(fā)現(xiàn)。他的偉大之處在于他創(chuàng)造了正在被全世界的物理學(xué)家使用的語言。現(xiàn)如今，要想描述自然的運(yùn)作方式，所有人都理所當(dāng)然地用到他的時(shí)空方法和示意圖。時(shí)空方法的核心在于從字面上理解古希臘哲學(xué)家赫拉克利特所說的萬物流動(dòng)。根據(jù)時(shí)空方法理論，自然從初始狀態(tài)流動(dòng)到任何終狀態(tài)要同時(shí)經(jīng)過所有可能的歷史。每種可能的歷史都有一個(gè)幅，而幅又有一個(gè)量和一個(gè)相。要想計(jì)算到達(dá)終狀態(tài)的可能性，你只需要把在此之前的所有這些歷史的幅相加，并計(jì)算幅之和的平方。通過把描述每個(gè)歷史的一組圖的貢獻(xiàn)相加，就可以得到與這個(gè)歷史相對(duì)應(yīng)的幅。這種通過歷史求和描述自然的方式，是科學(xué)史上的一個(gè)偉大的統(tǒng)一原理。
除了十年來對(duì)原子和核物理基礎(chǔ)的闡明，費(fèi)曼也研究了其他各式各樣的問題。他幾乎對(duì)所有事情都興味盎然，并且敢于投身到不熟悉的領(lǐng)域中。他花了一年時(shí)間，在加州理工的生物學(xué)部做病毒實(shí)驗(yàn)。在那一年末，他新發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)于病毒基因突變的有趣事實(shí)，但他還是判斷自己不是做生物學(xué)家的料，于是他帶著重燃的熱情返回了物理學(xué)界。那個(gè)時(shí)候的生物學(xué)全是實(shí)驗(yàn)沒有理論，而無法建立理論是費(fèi)曼不能忍受的。重返物理學(xué)領(lǐng)域之后，他取得了自認(rèn)為美的發(fā)現(xiàn)：描述一種名為中微子的粒子與物質(zhì)如何相互作用的新的自然法則。
在科學(xué)的任何分支里，只要有人發(fā)現(xiàn)了謎團(tuán)，費(fèi)曼就會(huì)一頭扎進(jìn)去。20世紀(jì)50年代，誘惑力的謎團(tuán)在低溫物理領(lǐng)域。1938年，蘇聯(lián)物理學(xué)家彼得·卡皮察發(fā)現(xiàn)了液態(tài)氦在接近零度的溫度下會(huì)變成超流體。在卡皮察發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象15年后，對(duì)超流體的解釋仍是著名的未解之謎。超流體是一種奇妙的物質(zhì)狀態(tài)。超流體狀態(tài)的物質(zhì)一旦動(dòng)起來就會(huì)一直流動(dòng)，永不減速。費(fèi)曼接受了挑戰(zhàn)并建立了一個(gè)基于歷史求和計(jì)算方法的超流體理論。他指出超流體狀態(tài)是液體歷史求和的自然結(jié)果，前提是你必須考慮到所有氦原子都是一模一樣的。因?yàn)楹ぴ�子是完全相同的，所以你必須把所有歷史加在一起，包括原子以所有可能方式互換和排列的結(jié)果。費(fèi)曼用一種簡單的方式證明液體的運(yùn)動(dòng)將會(huì)使其自身成為渦流，只要沒有外界干擾，它就會(huì)永遠(yuǎn)持續(xù)旋轉(zhuǎn)。這個(gè)理論解釋了為什么液體會(huì)是超流態(tài)。費(fèi)曼確立了這個(gè)理論后，加州理工學(xué)院用新實(shí)驗(yàn)詳細(xì)地驗(yàn)證，結(jié)果證實(shí)理論是正確的。
費(fèi)曼提出的對(duì)物理現(xiàn)實(shí)歷史求和的理論既有哲學(xué)深度，也有實(shí)際用處。它給了我們一種計(jì)算會(huì)發(fā)生什么事的快速簡單的方法，同時(shí)它也為我們提供了一種深入的洞見，讓我們知道為什么我們對(duì)物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的常識(shí)觀念具有誤導(dǎo)性。費(fèi)曼知道自然的運(yùn)作方式就像亞瑟·C.克拉克所說的那樣，不僅比我們想象的奇怪，而且比我們能夠想象的更奇怪。對(duì)于自然的奇異之處，歷史求和理論給了我們一個(gè)直觀生動(dòng)的體驗(yàn)。但費(fèi)曼的計(jì)算者身份永遠(yuǎn)是位的，其次才是哲學(xué)家。對(duì)于他來說，重要的事情是保證所有細(xì)節(jié)都正確。
就像他的物理現(xiàn)實(shí)歷史求和理論一樣，費(fèi)曼對(duì)于人性的洞察也是既有哲學(xué)深度，也有實(shí)際用處的。他的某些故事就像他的物理研究一樣深刻。在這篇前言里，我強(qiáng)調(diào)了費(fèi)曼科學(xué)的一面，對(duì)他人性的一面所言不多。之所以這樣寫，是因?yàn)檫@本書的絕大部分都在講他人性的一面。如果你想了解費(fèi)曼人性的一面，我推薦你閱讀那篇關(guān)于他任妻子阿琳生平的文章。這個(gè)故事是費(fèi)曼自己口述的，在文集中名為《你為什么要在乎別人怎么想？》。這是本書長的一篇文章，也是費(fèi)曼難開口的一個(gè)故事。他的精神始終與她的靈魂一同閃耀著光輝。