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“那是上帝!原子在那里!” | 费曼百年(下)

 

导读
数学家卡茨说,世界上有两种天才,普通的天才没什么神秘,而魔术师式的天才不一样,他们大脑的工作方式无法让人理解,理查德·费曼就是最高层次的魔术师。费曼的教学致力于将自己魔术师式的思考方法转化成能够让人理解的形式,每一堂课都充满了表演的仪式感,展示了物理学家思考自然的方式。费曼对大自然怀有虔诚的崇拜和激情,他所感兴趣的很多领域在当今时代正在蓬勃发展。
 
 
费曼  来源:it.wikipedia.org
 
撰文 | 施郁(复旦大学物理学系教授)
责编 | 张欢
 
1. V-A理论
 
1956年,李政道和杨振宁提出,弱相互作用中宇称是否守恒其实没有实验证实过。1957年初吴健雄等人的实验确认宇称不守恒。然后的热门问题是,弱相互作用的定律是什么。1957年4月,罗切斯特会议期间,李政道给了费曼一份李和杨的论文。费曼住在附近的妹妹琼(Joan)家,他说看不懂李-杨的文章,他妹妹说:“不,你的意思是,不是你不懂,而是你没有发明这个。如果你像个学生坐下来将文章一行行读下来,就懂了。”果然,费曼看懂了李-杨的文章,而且意识到李-杨所写的一个数学因子应该也存在于弱相互作用下的其他波函数。会后费曼去巴西访问,回国途径纽约时去了吴健雄实验室了解些情况,然后回到加州理工,向做这方面实验的同事玻姆(Felix Böhm)等人了解情况,费曼相信他们的结果。玻姆告诉费曼,同事盖尔曼(Murray Gell-Mann)认为弱相互作用可能是V-A形式(矢量算符减去轴矢量算符)。这与费曼的想法自洽,费曼立即明白了所有问题。最后,在巴彻的干预下,费曼和盖尔曼合写了一篇论文。
 
9月16日,费曼-盖尔曼论文被《物理评论》收稿。同一天,罗切斯特大学的研究生苏达山(E. C. George Sudashan)和导师马沙克(Robert Marshak)给同行发出关于V-A理论的论文预印本,一周后在意大利一个会议上报告了这个工作,最终发表在会议文集中。马沙克是罗切斯特会议的发起者,他们早在4月份罗切斯特会议召开时已经基本得到V-A结论,但在会议上没有介绍这个理论,因为还与几个实验结果有矛盾(特别是1952年吴健雄的学生的一个著名实验),而苏达山作为研究生没有资格作报告。
 
7月份,苏达山和马沙克与盖尔曼和玻姆等人交流过意见。盖尔曼后来写道:“我得到结论,普适费米相互作用可能还是对的,是V-A的形式,只要忽略几个实验结果……同时,跟随马沙克工作的苏达山也有类似的建议,但是他更加肯定。”后来费曼曾在某个会议总结中说:“我们有个传统的弱相互作用理论,由马沙克和苏达山发明,费曼和盖尔曼发表,卡比波(Nicola Cabibbo)完成,被描述为V-A理论。”遗憾的是,同行常常忽略苏达山和马沙克。
 
1985年,费曼与马沙克在日本参加纪念汤川秀树介子假说50周年会议。马沙克告诉费曼,苏达山一直因为贡献没有被充分认可而不愉快。费曼给马沙克写了封信:“我希望我们能搞清楚,给苏达山的优先发现以足够的功劳。默里和我的文章确实完全是一篇合作论文,来自我们很多交流,不可能分出谁做了什么。对于合作论文的作者,人们不应该试图分开功劳……这些事情让我烦恼——我希望我没有给你和苏达山带来不舒服。我将用任何机会将事情说清楚——但是我严肃的时候,别人不相信我……”。
 
费曼很看重V-A理论,说过:“这是我第一次发现一个新的定律,而不是对别人理论的更有效的计算方法(比如我关于薛定谔方程的路径积分方法和量子电动力学的图方法)或者得出一个具体问题的解(比如极化子或者液氦的超流)。这个发现是全新的,虽然我后来得知别人大约同时或者稍早也想到过,但是那也没什么不同。当我做这个的时候,我感到新发现的激动!这没有麦克斯韦方程那么奇妙,但是也很好,我在此工作上签名很有满足感。我想,我的人生完整了!”
 
盖尔曼对此不以为然:“理查德总说他原先没有发现过自然定律,只是用别人的定律计算,这大半是对的。我不知道为什么他感觉这么不好。正如我在我文章里指出的,他关于量子力学的新观点可能就是一个重要的定律;可能比量子力学通常的形式更重要。但是不管怎么说,他着迷于他必须发现定律。将V-A这件事说得那么原创似乎不合理,因为之前玻姆已经告诉他我们几个人已经有这个想法。”
 
笔者觉得路径积分更像是一个原理,而非一个具体的定律,所以可以理解费曼的观点。费曼去世前不久说过: “最让我激动的是非相对论量子力学的时空(路径积分)形式”。所以他只是没有将路径积分看作自然定律。在V-A理论上,虽然他的独创性不够,但是他体验了发现自然界基本定律的过程。他明确说了“虽然我后来当然也得知别人大约同时或者稍早也想到过,但是那也没什么不同。当我做这个的时候,我感到新发现的激动!”所以他对V-A理论的看重,是出于一种研究者的心态,他享受发现过程中的激动,这反映了他对自然定律的崇拜。
 
2.其他研究或倡导(超流、极化子、超导、量子引力、引力波、规范理论、量子耗散系统、生物学、微小尺度、部分子、量子模拟与量子计算)
 
1953-1958年,费曼研究液氦超流,从量子力学基本原理出发,借助于路径积分指出,玻色统计导致类似玻色气体的相变,低能激发只有声子,而高能激发就是朗道所说的旋子,并与学生科恩(Michael Cohen)提出旋子波函数,他还独立于昂萨格(Lars Onsager)提出超流涡旋的量子化,并仔细研究了各种性质。
 
1954-1955年,费曼用路径积分研究固体物理中的极化子,几年后又与合作者海尔沃思(Robert Hellworth)及学生伊丁斯(Carl Iddings)和普拉茨曼(Philip Platzman)继续研究这个问题。
 
费曼是被弗勒利希(Herbert Fröhlich)的一篇综述论文吸引到这个领域的,其中弗勒利希提到中间耦合强度的极化子问题有待解决,并说这个问题与超导有关。事实上,正是弗勒利希正确提出电子-声子相互作用对于超导的重要性。费曼也花了很多时间研究超导,但是没有成功。所以当BCS超导理论发表时,费曼一开始不忍去读。BCS的超导波函数确实与李政道、娄(Francis Low)、派因斯(David Pines)的极化子波函数有类似之处 [1]。费曼曾尝试过湍流问题,也没有成功。
 
费曼研究超导主要基于电声子作用的微扰论和费曼图 [2],失败是可以理解的,因为超导需要一个新的基态波函数。笔者感到可惜的是,BCS的成功是基于用BCS波函数作为变分波函数,而量子力学的变分法本来也是费曼喜欢的方法,他的超流研究就是基于变分波函数!
 
1950年代,费曼还用路径积分研究了引力的量子化。他首先建立了引力子的量子场论,并作微扰论研究。费曼证明,因为引力子无质量,规范条件导致非线性相互作用,而且经典极限服从爱因斯坦方程。为了能够保持理论的幺正性,费曼引入假设的粒子。在盖尔曼的建议下,他也同时将类似方法用到杨-米尔斯规范理论 [3],对规范场论的发展作出了贡献。他1957年参加了关于引力的教堂山(Chapel Hill)会议,讨论了引力量子化,并对引力波的物理真实性讨论作出贡献 [4]。1962年,在华沙的广义相对论与引力会议上,费曼介绍了他的量子引力理论。费曼认为,最后有没有所有相互作用的统一理论是大自然的事,他只想多了解自然。
 
1957年费曼与休斯飞机公司的海尔沃思和弗农(Frank Vernon)用一个简单直观的方法研究了微波激射问题。在海尔沃思安排下,费曼每周三来休斯公司讲课,一直持续到费曼去世前几年。弗农成了费曼的研究生,费曼和他用路径积分研究量子耗散系统(与环境耦合),发表于1963年。如果费曼没有去世那么早,会欣喜地发现,他这个工作的影响后来越来越大,因为量子退相干和开放量子系统越来越重要,而且与他二十年后感兴趣的量子计算密切相关。
 
1950年代,费曼经常参加从理论物理转到生物学的德尔布吕克(Max Delbrück)的研究组的学术活动。后来他要做点生物学研究,德尔布吕克安排他跟一位博士后做噬菌体的工作,费曼像一位研究生一样开展工作。费曼发现基因突变有类似加和减两种,他发表的论文曾为分子生物学创始人克里克(Francis Crick)的工作所用。在生物学实验室,因为给学生讲解清晰,费曼被当作优秀的助教。费曼的生物学研究没有持续下去,因为要回到物理学。在后来的大学物理基础课程以及据以整理的《费恩曼物理学讲义(Feynman Lectures on Physics;下文简写为FLP)》中,有一点生物学的例子。
 
1959年底在加州理工学院召开的美国物理学会年会上,费曼发表了著名的演讲“在底部还有大量空间(There’s plenty of room at the bottom)”,讨论了在非常小的尺度上操纵和控制物体。费曼的这方面思考正是受到微观生物学的启发。费曼提到生物学需要将当时电子显微镜分辨率提高一百倍,直接操纵原子来合成分子,这将大大缩小计算机和存储空间的尺寸,能够有更快的速度和更好的功能(比如计算机人脸识别)。费曼还提到微小尺度的材料性质,以及进入身体的微小医疗机器等等。费曼的很多预见在纳米、信息和生命等科技领域已经成为现实。2018年获得诺贝尔物理学奖的光镊技术就与之关系密切【见《 激光成就梦想》】。
 
1960年代初,费曼主要致力于大学物理的基础教学。1965年获得诺贝尔奖后,他重新关注高能物理。1968年,费曼开始对强子(比如质子)的碰撞感兴趣,他将强子看成由某种点粒子构成,称作“部分子”,强子高能碰撞时,部分子近乎自由。当时斯坦福直线加速器研究电子与质子的非弹性碰撞,布乔肯(James Bjoken)将现象总结为所谓布乔肯标度假设。费曼将它解释为部分子的动量分布。后来人们将部分子等同于夸克和胶子。1970年代,费曼与菲尔德(Rick Field)用量子色动力学研究高能碰撞中的夸克喷注(理论上,因为粒子碰撞产生夸克,夸克形成的强子沿着原来夸克的方向)。量子色动力学用得很好,费曼从此确信了夸克。
 
从学生时代到洛斯阿拉莫斯,费曼一直对计算感兴趣。在加州理工,他教过几次计算机课程。所以他对计算的物理极限发生了兴趣,发现没有最小能量限制 [他当时不知道本内特(Charles H. Bennett)早几年已得到这个结论] 。他也鼓励了弗雷德金(Edward Fredkin)可逆计算的工作。 1981年,弗雷德金组织了一次“物理与计算”会议,费曼应邀作了“用计算机模拟物理”的报告,指出经典计算机不能准确模拟量子力学过程。现在这被看成量子模拟的思想开端。1984年,在另一次会议上,费曼应邀作了“量子力学计算机”,讨论了一个量子计算的模型。费曼的模型基于不含时的哈密顿量和局域的相互作用,优于先前贝尼奥夫(P. Benioff)基于含时哈密顿量和非局域相互作用的模型。所以费曼是量子计算的先驱之一。
 
费曼一生总共发表了九十几篇研究论文。他对科学的热情使他对若干领域都作出了贡献。
 
3.教学与科普
 
费曼在教学和科普上也树立了丰碑。他的演讲和讲课已经成了影响深远的经典。有人曾将费曼的演讲与中餐作比较:用餐时津津有味,尽情享受了美味,感觉饱了,但是很快又觉得饿了。
 
1961-1963年,作为加州理工物理教学改革的举措,费曼致力于全时讲授本科生基础物理课。1964年他又补了7次量子力学课。上这门课期间,费曼每天花8-16小时备课,考虑怎么将各方面内容匹配起来,怎么在每次课中完成教学计划。他一般只带一张写着要点的纸来到教室。费曼还考虑每次课的戏剧性,有序幕、展开、高潮和结局,每次课有其独立完整性。他甚至连黑板板书都事先设计好,从左上角开始,右下角结束,时间也正好,成为一个戏剧性作品。可以说,他的每次课都是一次完美的演出。每周两次一小时的课,课后费曼与参加课程工作的几位教授讨论编习题。莱顿(Robert Leighton)、桑兹(Mathew Sands)和诺伊格鲍尔(Gerry Neugebauer)等教授根据录音整理出讲义发给学生。1963年春他们决定整理成FLP [5]。
 
费恩曼物理学讲义(Feynman Lectures on Physics)
来源:commons.wikimedia.org
 
费曼课中经常用基本知识巧妙解释高等问题,体现了物理学家解决问题的方法,他也非常以此为豪。笔者认为,这是这门课及FLP吸引包括职业物理学家在内的各类读者的重要原因。
 
费曼的很多巧妙讲解与自己的学习经历有关。FLP出版后,韦尔顿从中看出很多他们当年学习的影子,而相对论的讲法源于费曼给艾琳的解释。
 
费曼本来区分了哪些是基本要点,哪些是高等内容,并将要点总结在黑板上,希望学生首先掌握基本要点。但是助教乐于讲高等内容,而且学生上课前不知道内容是什么,讲义在每次课以后才能整理出来给学生。这些基本要点后来没有整理在FLP中。这可能不利于普通初学者抓住基本要点,对于准备考试尤其不利。流行的说法是,FLP适用于具备相关基础的人作进一步的提高。
 
流行说法还认为,费曼这门课对于普通学生效果不好。这一方面与费曼在FLP中有点悲观的序言有关。费曼在序言中写道:“我的观点——虽然似乎大多数参加这次教学的教授不同意——是悲观的,我不认为我对学生做得很好。”另一方面,1989年,加州理工的古德斯坦(David Goodstein)说,费曼可能是这个时代最伟大的教师,FLP的伟大成功在于展示如何思考物理,但是作为本科生入门课和入门教材,费曼的课和讲义并不成功。古德斯坦认为费曼的讲解更适合于物理学家和物理教师。他还引述诺伊格鲍尔的回忆,说“费曼上这课时,很多学生害怕”,还说“随着课程的展开,学生上课人数惊人地下降,同时越来越多的教师和研究生开始参加,所以教室总是满的,费曼可能从来不知道他实际上失去了本来的目标听众。” [6] 古德斯坦和诺伊格鲍尔后来在FLP纪念版前言中又重复了这个说法。
 
但是2004年,桑兹评论说 [5],他不同意费曼序言的悲观看法。这门课结束时,费曼要去巴西,向桑兹告别,得知学生平均考试成绩65分,感觉失败,虽然桑兹告诉他分数有一定任意性。在悲观的心情下,费曼匆忙中口授了那个序言。对于古德斯坦和诺伊格鲍尔的说法,桑兹则说,古德斯坦当时还没来加州理工,而诺伊格鲍尔可能被自己当初的玩笑误导。事实上,大多数课上,桑兹都坐在教室后面,他记得大多数学生都来上课,而且都很兴奋。桑兹举了三个例子表明学生非常正面的反馈。一是他清楚地记得,当初第二年的课开始时,学生能够清楚地复述半年前的内容;二是几年前一位当时的学生专门写信给他表示不同意费曼序言里的悲观说法;三是1996年诺奖得主奥谢罗夫(Douglas Osheroff)的回忆:他的物理直觉大多数来自费曼的这个课。
 
2005年,索恩(Kip Thorne)随机调查了17位当年的学生,80%的反馈非常正面,而负面的反馈是不会做作业和事先不知道上课内容 [7]。索恩指出,费曼和其他教授做过解题辅导,而后一个问题随着FLP的出版已不存在。笔者觉得,既然有过解题辅导,如果有学生觉得有问题,大概因为不能抓住基本要点。
 
加州理工1965级校友杨纲凯教授告诉笔者,FLP在加州理工作为教材使用了十几年,后来曾经与常规教材同时使用,或者用作提高班(advanced group)的教材,或者是很受欢迎的参考书。一位1982级工程专业校友说他用FLP作教材,觉得很精彩。杨教授认为,学生即使没有将所有内容都掌握到能做习题的程度,仍然能受到很大启迪,感觉不错,何况美国学生不那么在乎考试成绩(第一年只记录是否及格)。
 
费曼课程结束时,沃克(Robert Walker)对费曼说过:“你这两年为物理学做的事情比你将这段时间用来做任何研究要重要得多。”费曼当时觉得这是疯话,但是多年以后他同意了,因为FLP让他自己感觉很好,这套书也被全世界的人一直使用。事实上,50年来,这套书的影响至今不衰。第三卷是量子力学,费曼采用了与传统方式不同的顺序。笔者教量子力学时,也用了这个顺序,并用这本书作为主要参考书之一,所以有些通常在研究生量子力学课里学的内容,我的学生在本科量子力学的第一次课就学了。
 
费曼对古德斯坦说过,长远来看,他对物理学最大的贡献不是量子电动力学、超流理论、极化子或者部分子,他的真正丰碑是FLP [6]。这个说法可能与说话时的语境有关,费曼去世前不久跟梅赫拉(Jagdish Mehra)只是说,不能否定FLP确实是对物理世界的一项贡献。正如古德斯坦所说,我们都能同意FLP至少是他对物理教育的最大贡献。
 
总之,长期以来有种看法,认为费曼课程和FLP只适合于已经掌握相关基础知识的人和物理学家、物理学教授,但是笔者认为这个看法有失偏颇。当年的学生就认为费曼课程和FLP都很精彩。正如古德斯坦说过,在帮助学生准备考试上,费曼课程可能确实不太成功 [6]。但是教学效果本来就是多方面的,不等同于做题目和考试。某些地方有很多物理学生很会做题目,但其中还没有获得诺贝尔奖的。
 
其实,费曼这门课的意义,他在FLP里本来就说得很清楚:“我教学的主要目的不是为你们准备某个考试——甚至也不是让你们为工业或国防服务做准备。我最想教给你们对于这个精彩世界的欣赏和物理学家看待它的方式,我相信这是现代文化的一个主要部分。(可能有其他领域的教授不同意,但是我相信他们彻底错了。)也许你对这个文化不仅有一些欣赏;甚至可能想加入这个人类思想最伟大的探险。”
 
费曼在加州理工的35年中,讲过34次课,其中25次研究生课程 [5]。费曼的著作来自对他的讲课和演讲的整理。除了FLP,专业讲义还有《统计力学(Statistical Mechanics)》、《基本过程的理论(Theory of Fundamental Processes)》、《量子电动力学(Quantum Electrodynamics)》、《量子力学和路径积分(Quantum Mechanics and Path Integral)》,以及在他去世之后整理出的《费曼计算讲义(Feynman Lectures on Computation)》和《费曼引力讲义(Feynman Lectures on Gravitation)》。费曼是一位伟大的物理老师,也是物理老师的老师!
 
费曼作过很多通俗演讲,比如1955年的《科学的价值(The value of science)》、1956年的《科学与宗教的关系(The relation of science to religion)》、1957年的《今日世界中科学的角色(The role of science in the world today)》、1963年的《它所有的意义(The Meaning of It All)》、1964年的《现代社会中科学文化的角色(The role of scientific culture inmodern society)》、1964年的《物理定律的特征(The character of physical law)》、1983年的《量子电动力学:光与物质的奇怪理论(QED: The strange theory of light and matter)》,等等。
 
1964-1965年,费曼是加州中小学课程审定委员会成员。他提出不要用太纯数学的语言,清楚比精确更重要,避免不必要的纯数学概念。不要仅仅介绍专业名词。如果介绍名词时不教使用这个词的思想或者事实,反而会给人掌握知识的错觉,所以引进概念时,要解释目的或理由。比如某个教材上给出玩具、汽车、小孩骑自行车的图片,然后问它们是怎么运动的,结果只说一句“能量导致的”,而没有介绍具体的过程。费曼认为这是荒唐的。这当然也反映了他自幼在父亲引导下形成的观念。
 
1983年,费曼应邀参与调查挑战者号航天飞机失事原因。在实况转播的调查会上,在几百万电视观众的注视下,费曼将一个橡皮圈放进冰水,演示它失去弹性,说明航天飞机失事原因就是,发射的时候,气温很低,一个密封圈失去弹性,所以不能填满发射时增大的空隙 [8]。这将费曼的公众知名度推向高峰,也算是费曼科普的极致之作。
 
4. 诺贝尔奖与荣誉
 
1965年,费曼、施温格和朝永振一郎因为“对量子电动力学的基本贡献,对基本粒子物理产生深刻的影响”而分享诺贝尔物理学奖。诺奖公布后的清晨,记者打来电话时,费曼问:“有没有办法不接受诺贝尔奖?”记者说:“不管你怎么做,都会引起麻烦,不如随它去。”诺奖晚宴上的10分钟致谢演讲让他很为难,因为他并不想得诺贝尔奖。最后费曼想出个既令人满意又不失诚实的说法。他说,他作出的发现以及其他人对这一发现的使用令他愉快,这已经是对他的奖励,但是诺贝尔奖宣布后,他收到很多信提醒他和寄信人的关系,比如童年的朋友听到消息后兴奋地说:“我认识他,那是我一起玩的小孩!”诸如此类的来信表达了一种爱,因为这个原因,他感谢诺贝尔奖。
 
1967年,普林斯顿大学校长写信给费曼,说要授予他名誉博士学位。费曼拒绝,因为他自己当初接受真正的博士学位时,看到有人不用做论文而接收名誉学位,就发誓如果自己未来有机会被授予名誉学位,一定要拒绝。后来对于每个名誉学位,费曼都拒绝。事实上他宁愿不要真正的博士学位,他很羡慕戴森没有博士学位。对于访问邀请,除了巴西和日本这些他真正感兴趣去的地方,他都以上课为理由一概谢绝。费曼说过:“荣誉不是真正的东西。奖励来自作出发现所带来的喜悦。”
 
费曼获诺奖后,魏斯科普夫与他打赌10美元,说10年之内费曼将当官(hold a responsible position)。事实上,费曼一辈子都没有当官。对于学校物理学科的行政会,费曼除了早期参加过一两次,从不参加。他也从不申请任何经费。费曼说过,他从冯·诺伊曼那里学到所谓的对社会的“活跃的不负责任”。费曼痛恨官僚主义的繁文缛节。
 
5. 献身物理,特立独行
 
笔者将费曼、施温格、大卫•玻姆等人算成二战后美国本土第一代物理学家,他们的导师惠勒、拉比、奥本海默等人曾留学欧洲。费曼的风格深刻地影响了战后的美国物理学。费曼本人心目中的英雄是卡诺(Sadi Carnot)、麦克斯韦(James Maxwell)和狄拉克。卡诺从蒸汽机效率问题得到自然界一个基本原理,麦克斯韦统一了电、磁和光。狄拉克提出电子的相对论量子力学方程,预言了反物质。
 
费曼的一生是为物理的一生,他说过:“物理是我唯一的癖好,也是我的工作和娱乐。可以从我笔记本看出,我整天想着它。大多数想法没有结果,但是有一些想法有结果,我就发表它们。”费曼喜欢用自己的方法解决问题。即使是对老问题,也喜欢用新方法。路径积分就是他这种原创工作方式导致的结果。在他去世前,黑板上写着:“如果我不能创造,就不能懂;了解怎么解决已经解决的每一个问题。”还列了几个想学习的问题 [8]。
 
费曼富有原创性,特立独行,独树一帜,走自己的路。贝特说:
 
“费曼是二战后最伟大的物理学家之一,而且我相信是最有原创性的。”
 
戴森说:
 
“他是他这一代中最具有原创性的。”
 
施温格评价费曼:
 
“一个诚实的人,我们时代杰出的直觉者,而且给敢于敲击与众不同的鼓的人树立了榜样。”
 
卡茨(Mac Kac)说过:
 
“有两种天才,平常的天才和魔术师。你和我也能像通常的天才那样,他们大脑的工作方式没有什么神秘的,我们搞懂他所做的事后,我们也能做。魔术师不一样。用数学语言说,他们与我们正交,他们大脑的工作方式无法让人理解,无论目的是什么。他们即使有学生,也很少,让一位聪明的年轻人与魔术师的脑子的神秘工作方式打交道,太令人沮丧。理查德•费曼就是一位最高层次的魔术师。”
 
与通常的印象相反,费曼的研究生并不少,30名 [10]。不过让他满意的学生很少。
 
费曼曾讽刺物理学里的潮流说,某人有了个好主意,其他人一哄而上,跟随领头人,希望这样就能在前沿,他们没有别的事可干,不是通过独立思考来做事。
 
费曼崇尚诚实,他说过:“我很早就知道了知道某件事的名字与知道某件事这两者之间的区别。”他还说过:“第一个原则是你不能欺骗自己,而你自己就是最容易被欺骗的人。”他也说过:“我可以接受有疑惑、不确定和不知道。我认为不知道要比拥有可能错误的答案更有趣。”艾琳从医院里写给他的话“你在乎别人说你的话做什么”深深影响了费曼。古德斯坦曾经说,他很多次看到费曼梳理清楚他没有从年轻人那里抢走功劳。费曼有一次在与他讨论时勾画出一个理论,就在古德斯坦将它整理进一篇论文时,收到科斯特利茨(Michael Kosterlitz)和索利斯(David J. Thouless)的论文预印本,发现与费曼的理论一样,古德斯坦告诉费曼。费曼只有一刹那的失望表情,很快明亮起来,说不同地方的人在不同问题里提出相同的想法,说明这个想法肯定是对的 [6]。部分地因为这个工作,索利斯和科斯特利茨获2016年诺贝尔物理学奖【见《学术豪门!师徒三辈连环获诺奖背后》,超链接:https://mp.weixin.qq.com/s/TFATgL4w2VQGSTtWhXxnGQ】。
 
费曼将科学精神表现得淋漓尽致,他说过:“科学教给人们,事情是怎么被了解的、什么是未知或者了解的程度(没有什么是绝对了解的)、如何对待怀疑和不确定、证据的规则是什么、如何思考问题从而可以作出判断、如何将欺骗和表演从真实中区别开来。”
 
费曼对大自然怀有虔诚的崇拜和激情。他对V-A理论的看重就是一个反映。他对原子刻骨铭心。1959年,他在“在底部还有大量空间”演讲中,提到可以用电子看原子,提到操控单个原子(这些后来都成为日常实践);两年后在大学物理基础课(FLP)一开始,他就说,人类知识中信息量最大的短句是:“物质由原子构成”;多年后他在贝尔实验室看到原子的扫描隧道显微镜照片,非常激动,说:“那是原子!这是宗教,不要说话,只管看啊!那是上帝!原子在那里!”
 
费曼喜欢敲鼓,1957年的一次表演吸引了一位画家,两人成为朋友,费曼向他学习绘画 [11]。费曼说,艺术给人愉悦,通过绘画可以表达对于世界美产生的感情,对宇宙的敬畏之情,这种感受中有个普遍性的问题,就是,同样的物理定律产生不同的东西,想到现象来自原子间的规律,让人感到多么精彩。据笔者看来,与其说费曼只对科学感兴趣,不如说他只认可科学的方法,不认可某些学科的方法。
 
FLP以及费曼的其他精彩的教学和科普活动也是他富有原创性和独树一帜的风格的产物,而他对教学和科普的热情来自他对物理的热爱、对于用基本方法解释物理的喜爱。他的教学和讲解没有浮华,直击要害,致力于将自己魔术师式的思考方法转化成能够让人理解的形式。他的热情使他喜欢表演。戴森初见费曼时描绘:“一半是天才,一半是滑稽演员”,后来又改为“完全的天才,完全的滑稽演员”。费曼喜欢直言不讳,1952年他在巴西的一个演讲中说:“拉丁美洲有人拥有与外国同样的科学或工程方面的学位,但是似乎能力差得多。这是因为他们没有真正被传授过任何科学。”费曼的物理水平和直言不讳使得他有时在学术报告上给出比报告人更好的讲解。
 
笔者认为,量子力学的路径积分是费曼一生最重要的工作。这来自他的博士论文工作和富有原创性的研究风格,又使他解决了量子电动力学重正化以及其他一系列问题。量子力学的路径积分表述适用于各种量子系统,从概念上加深了人们对量子力学的理解,也可以用于一些传统方法不适用的领域,甚至很可能比传统表述方式更为基本。路径积分的数学方法也用于统计力学和随机问题等等。
 
费曼感兴趣的微观生物学、纳米器件、量子计算、量子模拟、量子退相干等领域在当今时代蓬勃发展,很多研究者以费曼曾经对其领域发生兴趣而自豪。
 
笔者认为,源于他幼时父亲的引导,费曼的诚实和特立独行的行为特点和科学风格、对自然定律的崇拜、对科学的热情和玩的态度、喜欢表演和讲解、重视实际内容而轻视名词、蔑视权威和名誉、直言不讳,都反映了一种少年心态。
 
年轻的费曼。来源:commons.wikimedia.org
 
感谢杨纲凯教授的讨论。
 
[1] 施郁. 著名物理学家派因斯去世,他青年时期的成功与遗憾. 微信号“物理文化与施郁世界线”,2018-5-6.
[2] Pines D. Richard Feynman and Condensed Matter Physics. Physics Today, 1989, 42(2):61-66.
[3] Daniel K. Traveling at the speed of thought: Einstein and the quest for gravitational waves, Ch4. Princeton:Princeton University Press, 2007.
[4] Gell-Mann M. Dick Feynman—The guy in the office down the hall. Physics Today, 1989, 42(2):50-54.
[5] Sands M. Memoir//Feynman R, Gottlieb M A,R Leighton, Feynman’s tips on Physics. Boston: Addison-Wesley,2006.
[6] Goodstein D L. Richard P. Feynman,Teacher. Physics Today, 1989, 42(2):70-75. 
[7] Thorne K. Preface//Feynman RP, Leighton R B, Sands M. Feynman Lectures of Physics, New Millennium Edition.New York:Basic Books, 2010.
[8] https://v.qq.com/x/page/j0199ym2hkr.html
[9] Feynman’s office; the last blackboard.Physics Today, 1989, 42(2):88.
[10]van Kortryk T S. The doctoral students of Richard Feynman. https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.5.9100/full/
[11] Richard Feynman, Artist. Physics Today,1989,42(2):86-87.
 



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