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第十一節 費曼——好玩的天才物理學家

  他是美國著名物理學家,1965年,因在量子電動力學方麵的成就而獲得諾貝爾物理學獎。除了量子電動力學方麵的卓越貢獻,費曼還建立了解決液態氦超流體現象的數學理論。作為一名物理學家以外,在他一生中的不同時期,他還是無線電修理者、保險櫃密碼破解高手、藝術家、舞蹈愛好者、手鼓演奏者和瑪雅象形文字的破譯者。他的世界充滿好奇,是一個典型經驗主義者。楊振寧說“費曼是一個做幾乎任何事情都與眾不同的人。”

  少年頑童

  費曼的父親麥爾維爾是1895年和父母一起來到美國的,那時他還是個5歲的孩子。他們是白俄羅斯的明斯克人。年輕的時候他對科學產生了濃厚的興趣,可是他沒有足夠的經濟來源來實現做物理學家的夢想。幹了幾種雜活之後,他成了一個製服加工公司的業務代表。

  在理查德出生之前,麥爾維爾就對妻子露茜爾說:“如果生個男孩子,他準能當個科學家。”為了確保自己的預言實現,他盡了最大的努力。

  1918年5月11日,理查德·菲利浦·費曼出生於紐約市。他還有一個妹妹瓊,比他小9歲,兩個人的關係非常親密,瓊後來也成了一名物理學家。

  費曼小時候大部分時光是在法洛克威這個地方度過的。法洛克威位於紐約長島南岸外一條狹長的海灘上,麵積不大,到處是木製平房或紅磚公寓。這裏風景很優美,小孩們過著無憂無慮的生活。

  不管是走路還是騎自行車,法洛克威的小孩在這個到處都是優美景色的環境裏過得很愉快。這裏的房子很多,房子的外牆上爬滿了常春藤,綠油油的使人感到舒適,這裏的田野也很開闊,再加上平整的空地,相互掩映襯托,像一幅精心描繪的圖畫。這裏的環境很適合孩子們成長,不過,這個小鎮在發展的過程中,房子和籬笆越蓋越密,漸漸形成了一個稠密的障礙網,由於空間狹窄,小孩們隻能在街上和路邊活動了。

  在法洛克威,男孩和女孩卻仍一如既往地在房子和籬笆中間玩耍。他們從屋後的院子到後邊馬路邊的空地上找到來去自由的空間。他們遊戲的時候自訂規則,而且喜歡冒險,可以騎著自行車到家長看不到的遠處去玩,可以找條船在安全的內水道劃來劃去,也可以偷偷地到田野或海邊沙灘去。

  小費曼並不貪玩,他常常自己步行到公立圖書館去,然後坐在門口台階上,看著人來人往。盡管紐約市給人的感覺是在很遙遠的地方,但他很向往外麵的世界,因此漸漸感到自己所住的地方冷落。

  雖然麥爾維爾和露茜爾都是猶太人,但是他們對孩子的教育卻沒有狹隘偏執的宗教觀念。

  當兒子還坐著幼兒專用的高椅子時,麥爾維爾就買了一套浴室用的白色和藍色瓷磚。他用各種方法來擺放它們,教理查德認識形狀和簡單的算術原理。

  當孩子長大一點時,麥爾維爾就帶他去博物館,並且給他讀《不列顛百科全書》,然後用自己的語言耐心地解釋。後來費曼愉快地回憶道:“沒有壓力,隻有可愛的、有趣的討論。”

  麥爾維爾教會了費曼怎樣思考。他讓費曼設想他遇見了火星人,火星人肯定要問很多關於地球的問題。比如說,為什麽人在夜裏睡覺呢?理蒂怎麽回答這個問題呢?這種培養和教導是很有好處的。

  年輕的費曼很快就開始自己讀《不列顛百科全書》了,他對上麵的科學和數學文章尤其感興趣。他從閣樓上找到一本舊課本,於是就照著課本自學起幾何。

  費曼在十一二歲時,在家裏設了一間小型實驗室。實驗室裏有一個舊的木箱子,裏麵放了一些架子,還有一架暖氣機。費曼常在裏麵放一些豬油,有時還可以炸一些馬鈴薯條來吃。他還在裏麵放了一個蓄電池,一個燈座。

  為了用燈座做成電燈,費曼跑到廉價的商店買了一些插座,並把這些插座用螺絲擰在木板上,然後用電話線把這些插座接在一起,通過串聯或並聯幾種不同的開關組合,他得到了不同的電壓記錄。當燈泡並聯在一起時,所有的燈泡都發出亮光,非常漂亮,簡直有趣極了!

  費曼很喜歡收音機。他從商店買了一架礦石收音機。每天臨睡前,經常戴上耳機躺在床上聽,有時聽著聽著就進入了夢鄉,當爸爸媽媽晚上外出很晚回來時,他們會來到他的臥室悄悄把耳機摘下。

  大約在這一時期,費曼發明了一種防盜用的警鈴,看起來卻非常簡單——一個大電池和一個鈴用電線串在一起。打開房門時,電線與電池接通,使電路閉合,鈴就會大聲地響。有一天晚上,當爸爸媽媽很晚回來,很小心地打開他房門時,突然警鈴大聲地響起來。他父母被嚇了一大跳,以為是什麽怪物,而費曼卻從床上高興地跳起來大叫:“我成功了!我成功了!”

  費曼小時候搞小發明有時也遇到過危險。有一次,他在玩一個汽車上的火星線圈,當用火星片在紙上打洞時,紙著火了,火一下子就燒到了手指頭,不得已隻好把全部東西丟進一個金屬製的廢紙簍,廢紙簍裏有很多報紙,火很快引著了報紙,在房間內燃燒了起來。

  當時媽媽正在起居室與朋友玩橋牌,為了不被他們看見,他把門推上,並順手拿起一本雜誌蓋到廢紙簍上想把火熄滅。這樣火真的滅得很快,當費曼把雜誌拿開,房間裏充滿了煙霧,廢紙簍仍然很燙。因此,他拿了把鉗子,把廢紙簍夾起來走出房間,放到窗口外想把煙吹散。但是外麵有風,火花又很快點燃,而附近也沒有雜誌可用,因此,他把著火的廢紙簍又放回房間,這時才突然看到窗戶上還有窗簾,幸好沒有引燃窗簾,真是危險極了!費曼再次拿起雜誌,把火撲滅,並將帶有火星的紙灰偷偷帶到安全的地方,使其徹底熄滅。然後他走出房間,帶上門,告訴他媽媽說:“我要到外麵去玩。”這樣煙霧總算慢慢地從窗口逸散了。

  當時,費曼的心靈手巧還挺有名氣。一天,費曼接到一個電話:“先生,你是費曼嗎?”

  費曼覺得很奇怪,但還是回答道:“是的。”

  “這是從旅館打來的電話。我們這兒有架收音機壞了,希望把它修好,我們知道你一定可以查出毛病。”

  “但我隻是個小孩子,”費曼答道,“我根本不懂得修理……”

  “是的,我們知道這些,但我們還是想請你過來。”

  實際上,打電話的這家旅館是費曼姑媽家開的,但那時他不知道。費曼想了想還是應該過去看看,至少可以試一試。他把一支螺絲刀插在後麵的口袋裏,就朝那家旅館走去。這件事後來一直成為笑談,因為費曼那時個子還很小,而任何螺絲刀放在他的口袋裏都顯得很不協調,他那帶點笨拙的樣子讓人看了覺得很可愛。

  費曼來到那架舊收音機旁,想要把它修好。但是他對這架收音機一無所知。其實旅館裏也有一位維修工人,或許是他,也可能是費曼自己發現了其中的一個小圓塊鬆了。其實那是收音機調節音量的開關,難怪收音機不響。費曼找出了毛病以後,拿了一些元件進來,把音量調節開關修好,收音機馬上又響了。

  迪克在開始懂事到13歲,一直都接受著猶太教育,但當他到了13歲後,就主動放棄了猶太信仰,轉為對科學的追求。關於這一過程的具體細節,我們可以在他的口述傳記《你幹嗎在乎別人怎麽想》一書裏找到,他這麽說道:

  我是在一個猶太教徒家裏長大的,家人每周五都去教堂。我參加“周日學校”,還真的學過希伯來語呢!可是,於此同時,父親教我許多科學知識。當教堂牧師談起那些《聖經》裏的奇跡,比方樹葉在沒風的時候突然抖動起來,我總是試圖把它們用自然現象來解釋。其中一些《聖經》裏的奇跡比較好解釋,另外一些就難多了。像樹葉的那個故事挺容易解釋的。我走去學校的路上聽見樹葉沙沙地響,可是卻沒有風。我注意到樹葉交錯的位置正好稍有所動就會引起共鳴,於是心想:“哈!這可以解釋那個伊利亞的樹葉發聲的奇跡了!”

  在費曼上高中第一個學期時,總有些人拿一些幾何或其他的難題來找他,那些都是高年級的數學習題。在費曼看來,如果不解出這些難題,是絕不肯罷休的,通常也就是用上15或20分鍾。有時,有人拿一道難題來找他解,而他會一下子就為他們做好。所以這些人都為他的快速解題能力而吃驚,把他當成超級天才。

  因此,費曼在上學時名氣很大,在高中期間,大家知道的謎題他都必定碰到過。每個人深思熟慮過的難題他都知道答案。因此,當費曼後來考上大學進入著名的麻省理工學院學習時,在一個舞會上,一個高年級學生的女朋友也在那兒,她懂得很多難題,她的男友一定告訴過她費曼在解難題方麵很內行。因此,跳舞的時候,她走近費曼給他出了一道難題,她說:“費曼,他們說你是個很聰明的人,這裏我給你出道題目:一個人要砍8塊木塊……”

  沒有等她說完問題,費曼就回答道:“他先每隔一塊把木塊砍成三段。”因為他早就聽過這個題目並且知道應該怎麽回答。

  真摯愛情

  高中畢業之後,費曼進入麻省理工學院學習,最初主修數學和電力工程,後來他在物理學中找到了最適合自己的位置。1939年,費曼以優異的成績畢業於麻省理工學院,20歲獲得該校的科學學士學位。

  當時,費曼本來想在麻省理工學院做研究生,他的老師卻勸他到別的大學去開擴一下眼界,於是他去了普林斯頓大學,一方麵當研究生,一方麵當惠勒斯的研究助教。

  在普林斯頓大學餐廳用餐時,大家都喜歡形成小群圍坐在一起。起先,費曼總是和學物理的人坐在一起,但後來總想了解物理以外的世界,看看其他的人在做些什麽,因此他就輪著和每個小群坐一兩個星期。

  1942年6月,費曼獲得了理論物理學博士學位。費曼最可親的品質之一,是他對於自然的奇跡無休止的好奇心和從全新的角度看問題的能力。

  在費曼求學的過程中,一段真摯的愛情影響了他的一生。其實,費曼和阿琳·格林鮑姆從高中時代起就固定約會,甚至在費曼離開家鄉去上大學的時候,兩個人的關係也在不斷深入發展。

  就這樣,約會了六年以後,他們正式訂了婚。盡管兩個年輕人的誌趣很不相同,他們卻共同擁有一種古怪的幽默感。經過多年的交往,費曼和阿琳深深地相愛了。

  在費曼被普林斯頓大學錄取繼續深造時,這種兩地分離的戀愛仍然繼續進行。在這段時間,阿琳發現自己頸部有一個腫塊,並且持續疲憊和低燒幾個月,被診斷為結核病。費曼得知檢查結果後,認為自己應該跟她結婚以便很好地照顧她。

  可是,現在費曼的父母卻反對他結婚了,因為他們害怕理查德也傳染上結核。他們建議他撕毀婚約,但他拒絕這樣做。

  於是,就在費曼獲得博士學位後不久,他設法讓普林斯頓大學附近的一所慈善醫院同意接收阿琳。他在轎車裏擺了一張床,讓阿琳躺在上麵,帶她去醫院。

  1942年6月29日,在去醫院的路上,一位治安官員主持了他們的結婚儀式。盡管這時費曼已經在忙於曼哈頓計劃的研究工作,他還是盡心竭力地照顧阿琳。從他們結婚那天直到阿琳去世,她一直在醫院裏臥床休養。

  1943年春天,普林斯頓大學的科學家們被轉移到洛斯阿拉莫斯的實驗室,費曼非常不放心阿琳。項目主持人羅伯特·奧本海默在洛斯阿拉莫斯以北60英裏的阿布奎基找了一所醫院,讓阿琳住在那裏,這樣她的丈夫就可以安心工作。

  每個周末,費曼都驅車趕到阿布奎基,與阿琳待在一起。一周當中的其他日子,一對年輕夫婦就互相寫信。就是在這種奇特而充滿悲劇色彩的情況下,兩個人也從來沒有失去過機智和幽默。

  離原子彈試爆越來越近了,阿琳的病情卻在逐步地惡化。1945年6月16日,她去世了,那時他們結婚才三年,離第一次核爆炸隻有一個月了。

  費曼陪她度過了生命的最後一刻,可是他很麻木,仿佛失去了知覺。他對自己的缺乏感情感到很吃驚。幾個星期以後,當他路過一家商店的時候,看到了一件連衣裙,他想要是阿琳穿上一定很美。這時他才突然悲從中來,他失聲痛哭,無法自抑。

  在理查德一生當中,阿琳一直都是他思想中的核心人物。她教會了他欣賞藝術和音樂;他不斷地夢見她,並且給她寫信。她去世兩年後的一封信是這樣開頭的:“我愛你,甜心。”接下來理查德寫道:“我遇到了很多好姑娘,我也不想老是孤單一人,可是見過兩三次麵之後她們就都隨風而去了。隻有你是我的。你才是真的。我最愛的妻子,我愛你。”

  可是就在這樣感情充沛的時候,他那愛逗趣的天性也不能完全受到壓製。在信的結尾,他寫上:“又及:請原諒我沒有寄出這封信,可是我不知道你的新地址。”

  到了晚年,當有人問費曼一生最自豪的是什麽事時,他說那就是“我能用盡我所能的愛去愛我的第一位妻子”。

  二戰期間

  當第二次世界大戰在歐洲爆發但美國還沒有參戰時,就有很多人主張要激起愛國心準備參戰。報紙上大量刊載商人自願前往紐約州的普拉茲堡從事軍事訓練等的報道。

  費曼開始想自己也應該做一些貢獻才對。他的一位朋友摩裏斯·梅耶當時正在陸軍通信隊,他帶著費曼到紐約的通信部隊去見一位上校。

  “長官,我想報效國家,既然我有科技頭腦,也許能做些什麽。”費曼講道。

  “唔,你最好直接到普拉茲堡的新兵訓練營接受基本訓練。然後我們才能用你。”上校說。

  “可是難道沒有什麽方法可以更直接地運用我的才能嗎?”

  “沒有,這是軍隊的紀律,必須按著一定的規矩來。”上校回答很嚴格。

  費曼感到沒有再好的辦法,就轉身走出來然後坐在公園裏考慮應該怎麽辦。他反複地想:或許貢獻自己最好的方法還是照他的規矩來。幸好,他想得多了一點,自言自語道:“去他的!我要等一段時間。也許會有什麽事發生,到時候也許會自然用我。”

  不久,費曼的機會真的來了。在普林斯頓發生一件令人興奮的大事。陸軍崔契爾將軍來演講,他說:“我們必須要有物理學家!物理學家對陸軍太重要了!我們需要三位物理學家!”

  當時,人們當然還很少知道什麽樣的人是物理學家。這是因為人們對物理學了解不多,即使是愛因斯坦在當時也是以數學家著稱,所以聽到有人需要物理學家是一件很稀奇的事。費曼想:“這可是我報國的機會。”於是,他以自願者的身份到了陸軍部隊。

  費曼去的是費城的法蘭克福兵工廠,製造一個像恐龍一般的機器:一個用來引導大炮的機械計算機。當天空有飛機飛過時,炮手從望遠鏡裏看到它們,而這個機械計算機,可預測飛機的去向。在那個時候,那還稱得上是研製最漂亮的機器。它最重要的創意是雖然機器裏有非圓形齒輪,但卻能吻合,而且齒輪的半徑可以改變。後來,這種機器很快就過時了。不久,電子計算機就問世了。

  剛來工廠的那一天,陸軍部隊的人講了很多關於物理學家對陸軍有多麽重要的話。然後,他們要費曼做的第一件事就是檢查齒輪的設計圖,看數字算得對不對。這項工作花了很長一段時間。然後,這個部門的領導漸漸地認識到費曼的才能,並開始和費曼討論一些問題。

  法蘭克福有一個機械工程師設計一個產品,很長時間未能完成。有一次,他設計了一個全是齒輪的盒子,其中有一個直徑20公分左右的大齒輪,上麵有6條輻條。這個人興奮地問:“你看怎麽樣?你看怎麽樣?”

  站在他旁邊的老約翰回答:“很好!你隻要在每條輻條上做一個讓軸穿過的地方,這樣齒輪才能轉!”原來這家夥設計了一個軸從輻條之間穿過!

  老約翰繼續說下去,告訴他們有一種叫軸承通過器的東西。那是大戰期間德國人的發明,用以逃避英國人的掃雷艇,以免他們發現德軍控製水雷的鋼索,而水雷就在水麵下麵某一深度。有了這種軸承通過器,英軍的掃雷艇便能順利通過德軍的鋼索而發現不了任何東西。但老約翰並不真的要那名機械師弄得如此複雜,他應該重新設計把軸承裝置裝在別的地方。

  每隔一段時間軍方就派一位中尉軍官來視察,老約翰告訴他們由於他們是個平民單位,這位中尉比他們當中任何的官階都要高,並叮囑:“千萬不要告訴中尉任何事情,一旦他開始認為他知道我們在做些什麽,他就會給我們很多指示,然後把事情都搞壞了。”

  那時費曼正在埋頭設計,中尉來時,他假裝不知道自己在做什麽,隻是奉命行事而已。

  “你在這裏做什麽?費曼先生?”中尉好奇地問。

  費曼故意含含糊糊地回答:“我在這裏畫一連串的線,然後我得從中心點依照這個表測出不同的距離,然後把它列出來……”

  “那麽,這是什麽東西?”

  “我想是個凸輪。”事實上,這個東西是費曼正在設計的一種機械,但他假裝不知道。

  中尉無法從任何人那兒得到任何東西,所以費曼他們的工作進展得很順利,在製做這個機械計算機的過程中沒有受到任何幹擾。

  一天中尉又來了,他問了一個簡單的問題。“假如偵察員和炮手不在同一個地點,你們會怎麽處理?”

  這個問題使費曼他們大吃一驚。事實上,這個中尉卻提出了一個費曼他們恰恰遺漏的重要問題,而這個問題會使得整個工作變得一團糟,成了一個難以收拾的爛攤子。

  暑期來臨時費曼接到第一個真正的設計工作:一個可以把一組點畫成一條連續曲線的機器,它來源於英國新發明的用來追蹤飛機的“雷達”。那才是費曼生平第一次做機械設計,所以總有些擔心自己不成功。

  他去找了那些布置這項工作的人。他說:“你是機械工程師,我對機械工程是外行,而我剛接下這份工作。”

  “那並沒什麽,”那人說:“你瞧,我告訴你。要設計這些機器你必須知道兩個原則。首先,每個軸承的摩擦力有多大,每個齒輪接合點的摩擦力是多少?從那些數字,你就能算出需要多大力才能推動這個東西。其次,當你有齒輪比例時,例如2比1,而你不知道應該做成多少齒時,你可用以下方法決定:你去查一下波士頓的齒輪目錄,選擇位於列表中間部分的齒輪,數字高的這一端齒太多很難製造。如果他們能做出更細的齒輪,他們會把表上的數字提得更高。列表上數字低的這一端齒輪的齒數太少容易斷。所以最好的設計都采用列表中間部分的齒輪。”

  費曼從設計那台機器中得到很多樂趣。隻是從表的中間部分確定齒數,把它和其他技術結合起來,費曼也可以成為一名機械工程師了。

  軍方並不希望費曼在暑期結束後返回普林斯頓攻讀學位。他們一直對他灌輸愛國思想,並且答應如果他留下,將讓他做一整套的計劃。

  問題是要設計一個類似先前的那種機器。他們稱之為導彈器,但費曼認為這個問題較簡單。因為炮手會跟蹤在同一高度的另一架飛機的後麵。他的機器會自動使炮管傾斜到正確的角度並且點燃引信。

  身為此計劃的主持人,費曼可能要飛到亞伯丁去取射擊表。無論如何,他們已經有了一些預備資料。他注意到飛機可能飛行的大部分高度的材料他們都沒有。因此便打電話去問為什麽沒有有關飛行高度和引信資料,其結果是讓他們使用火藥引信,而不是定時引信,這種引信在那種高度都不能用,因為它們在稀薄的空氣中會熄滅。

  費曼試圖改變引信在不同高度空氣裏的燃燒點,沒有成功,而引信對於一個能在正確時刻引爆的機器來講太關鍵了,因此,費曼感到這種工作太難了。隻好罷休,所以就回普林斯頓了。

  曼哈頓計劃是費曼研究生涯的起點。在洛斯阿拉莫斯,剛剛研究生畢業的費曼躍躍欲試,他獲得了一個難得的機會,同一批最偉大的物理學家和數學家一起工作,他們包括:奧本海默、漢斯·貝特、恩裏科·費米、愛德華·泰勒,還有約翰·馮·諾曼。

  在此之前,費曼發現自己總是跟貝特唱反調。貝特當時已經是一位知名度較高、很受尊敬的物理學家。當貝特說出一個費曼不同意的觀點時,費曼總是公開地強烈地表示反對。

  經過貝特耐心解釋他的推理過程,費曼才能平靜下來。可是等到下次觀點出現分歧時,這個過程又會重複一遍。貝特一點也不生氣,相反,費曼深入的思維給他留下了很好的印象,因此他對費曼產生了一種尊敬。

  貝特讓費曼到自己手下來工作,讓他做了計算組的組長。於是費曼成了幾位組長當中最年輕的一位。在那個時候,所有的計算都是由人工完成的,要使用對數表和笨重的機械計算器。在費曼的領導下,計算組的工作效率大幅度提高,老科學家們的工作都要依賴這些計算結果,所以他們對費曼的工作非常滿意。

  讓老科學家們滿意的還有費曼那卓越的能力,他能運用邏輯來分析一切複雜問題,找出主要因素,並簡單明了地說明需要解答的關鍵問題。令他們同樣滿意的是這位年輕的科學家對物理學那富於感染力的熱情。

  很快,貝特就自豪地宣稱:“費曼能做任何事情,所有的事情。”

  奧本海默也表示:“他是這裏最才華橫溢的年輕物理學家,……他有著非常吸引人的性格與個性,……他是一個優秀的教師,對物理學的各個方麵都有著熱烈的感情。”

  親自參與了釋放毀滅性的核能量,又看到摯愛的妻子去世,這使費曼陷入了深深的憂鬱,這種情形持續了差不多兩年。他不知道自己的憂鬱在多大程度上來自於原子彈,又在多大程度上來自於他深愛的阿琳的去世。但是他不能進行物理學研究了,他的創造靈感枯竭了。

  因此,戰後,費曼來到了大學開始了他的教書生涯。

  教書生涯

  第二次世界大戰以後,費曼在貝特的推薦下,被康奈爾大學聘為教授,講授數學物理課程。

  對於費曼的教學生涯來說,父親對他早年的訓練是無價之寶。最重要的是,麥爾維爾在他身上灌注了一種對於大自然的美的讚歎和欣賞,並使他產生了與他人分享這種感受的灼人的欲望。

  他的學生如此來形容費曼的課:

  聽費曼講課確實是一種觸電的經曆。在講台上,他總是處於動態,正如他喜歡談論的原子一樣。他像個舞蹈演員一樣昂首挺胸地在台上走來走去,他的胳膊和雙手劃出複雜而優美的弧線,配合著他的語言。他的聲音時高時低,用來證明他的論點。總而言之,他能牢牢地抓住聽眾的注意力。

  費曼從教學當中得到了活力。學生們經常提出一些深刻的問題,這常常會進一步激發他的頭腦,提供研究的課題。有一次他寫道:“教學和學生使我的生命得以延續。如果有人給我創造一個很好的環境,但是我不能教學的話,那我永遠不會接受。永遠不會。”

  當然,費曼最可親的品質之一,是他對於自然的奇跡無休止的好奇心和從全新的角度看問題的能力。費曼喜歡觀察最普通的自然現象,並找出其中的道理,這些現象大部分人,包括物理學家在內,都不會注意到。

  費曼常說,如果一個人學會了解釋簡單的東西,他就懂得了解釋是什麽;也就是說,他理解了科學本身。

  費曼具有一種奇特的性格。第一次遇到費曼的人馬上會為他的才華所傾倒,同時又會對他的幽默感到吃驚。第二次世界大戰後不久,物理學家弗裏曼·戴森在康奈爾大學見到了理查德·費曼,他說他的印象是:“半是天才,半是滑稽演員。”

  後來,當戴森對費曼非常了解之後,他把原來的評價修改為:“完全是天才,完全是滑稽演員。”

  費曼總是用通俗的語言說話,從來不用高深的詞語或者詞組。他的句子經常不合語法規範。偉大的德國物理學家沃爾夫岡·鮑利曾經表示過對費曼的疑惑:“為什麽這個聰明的年輕人談吐像個無業遊民呢?”

  費曼喜歡聽到別人這樣描述他。貝特認為費曼經常“模仿布魯克林口音和作派”來故意“掩蓋他那其實很脆弱的靈魂”。確實,人們很容易看出,他是用插科打諢來掩飾因為失去阿琳而帶來的永遠揮之不去的悲傷。

  雖然費曼一直使用通俗的語言,但是如果他願意的話,他可以很雄辯地講話(完全符合語法規範),他還能寫出非常優美的詩句。這也許正是對他的天才和自信的最好注釋。在他的晚年,費曼努力地做好阿琳認為重要的事情。他開始繪畫,並畫出了很好的素描和油畫作品。

  在教學生涯中,愛妻的去世一直纏繞著他,同時,父親的突然去世也加深了他的抑鬱。最終,費曼用一種完全是費曼式的方法打破了憂鬱的惡性循環。

  有一天,他在康奈爾大學的咖啡廳裏看見一個學生拋起了一個餐盤。他給自己提出一個挑戰,用公式來描述盤子的轉動和擺動之間的關係。

  經過一番努力,費曼終於能夠證明,就像他觀察到的一樣,當擺動角度很小時,轉動速度是擺動速度的兩倍。當費曼興奮地把這一結果告訴貝特的時候,貝特很有興趣地聽完了他的話,然後問他:這有什麽實際價值呢?

  費曼隻好承認這的確沒有任何實際價值。對於費曼來說,這是一次深刻的領悟。他決定從今以後,他隻為了自己的興趣而研究物理。被這個決定激勵著,他重新開始研究量子電動力學的問題,早在普林斯頓大學的時候他就開始涉足這個領域了棗最終就是這方麵的研究使他獲得了諾貝爾獎。具有諷刺意味的是,他發現他出於感興趣而研究的旋轉餐碟的運動,也適用於電子旋轉的問題。

  在康奈爾大學待了四年以後,費曼厭倦了綺色佳城冬季的氣候和小鎮的氣氛。他對那裏學術自由的環境和周圍眾多的人文學科教授也感到不舒服。所以當他接到加利福尼亞理工學院具有吸引力的邀請時,他馬上接受了。此後費曼的全部時間都是在加州理工學院度過的,在那裏他進行了最有成果的研究工作。

  在加州理工學院,費曼作為一個傳奇人物的名聲確立起來。隨著他越來越顯示出在數學上直覺性的才能和對物理學的深刻的洞察力,“天才”這個詞也越來越多地與他聯係在一起了。

  一生成就

  1945年7月16日清晨5點29分45秒,當第一顆原子彈在美國新墨西哥州微明的天空中爆炸時,理查德·費曼可能是惟一用裸眼觀看的人。聚集在這裏的著名科學家和政要人物每人都發給一副電焊工用的眼鏡,費曼也不例外。

  但他永遠都是個叛逆者,他沒有戴眼鏡,而是躲在一輛大卡車的擋風玻璃後麵,他心想這麽厚的玻璃一定能夠阻擋住紫外線輻射。費曼深知那天將要發生什麽事情,就是他領導一個小組,進行了第一個核裂變炸彈所需要的極其複雜的運算。

  一道強光穿透了黑暗,頃刻之間它變得非常明亮,一瞬間費曼的目光不由自主地轉向一邊。然後,光好像滅了一會兒,等它重新出現的時候,已經形成了一個光芒四射的大火球,迅速變幻著顏色,先是白色,然後是黃色,最後變成了橘黃色。一片由煙霧和爆炸碎片構成的黑雲衝天而起,漸漸地形成了我們所熟悉的蘑菇形。

  費曼感到一股強烈的喜悅之情,幾個月艱苦的工作終於結出了果實。但是,由於這次爆炸及其後果,他的生活發生了急劇的變化。

  此後的幾年中,費曼對物理學的貢獻非常之大,以致很多物理學家把他稱為“新的”物理學之父,而愛因斯坦則是“早先的”物理學之父。

  1965年,費曼和朱利安·薛溫格、朝永振一郎共同獲得了諾貝爾物理獎,他的主要貢獻在於對量子電動力學的理解,這個學科研究的是光和帶電粒子之間的相互作用,特別是光和電子之間的相互作用。他在弱核反應和超導研究當中也作出了巨大的貢獻。

  費曼總是以自己獨特的方式來研究物理學。他不受已有的薛定諤的波函數和海森堡的矩陣這兩種方法的限製,獨立地提出用躍遷振幅的空間-時間描述來處理幾率問題。他以幾率振幅疊加的基本假設為出發點,運用作用量的表達形式,對從一個空間-時間點到另一個空間-時間點的所有可能路徑的振幅求和。這一方法簡單明了,成了第三種量子力學的表述法。

  1968年費曼根據電子深度非彈性散射實驗和布約肯(J。D。Bjorken)的標度無關性提出高能碰撞中的強子結構模型。這種模型認為強子是由許多點粒子構成,這些點粒子就叫部分子(parton)。部分子模型在解釋高能實驗現象上比較成功,它能較好地描述有關輕子對核子的深度非彈性散射、電子對湮滅、強子以及高能強子散射等高能過程,並在說明這些過程中逐步豐富了強子結構的物理圖像。

  除了量子電動力學方麵的卓越貢獻,費曼還建立了解決液態氦超流體現象的數學理論。之後,他和莫雷蓋爾曼在弱相互作用領域,比如β衰變方麵,做了一些奠基性工作。費曼通過提出高能質子碰撞過程的層子模型,在誇克理論的發展中,起了重要作用。

  20世紀60年代末期,在高能電子和核子的深度非彈性碰撞的實驗的基礎上,他還提出了強子結構的模型理論。費曼的重要著作有《量子電動力學》、《費曼物理學講義》三卷、《量子力學和路徑積分》、與A·R·希布斯合著的《光子強相互作用》等,這些著作中凝聚了這位偉大的物理學家的心血,這些著作將與費曼這個名字一起成為物理學發展史上一塊醒目的界碑,它表明費曼對物理學,對人類科技水平的發展與提高作出了永不磨滅的貢獻。

  費曼有一種特殊能力,就是能把複雜的觀點,用簡單的語言把它表述出來,這使得他成為一位碩果累累的教育家。在獲得的諸多獎項中,他特別感到自豪的,是1972年獲得的奧爾斯特教育獎章。

  最初出版於1962年的《費曼物理學講義》被《科學美國人》這樣讚譽:“盡管這套教材深奧難懂,但是它的內容豐富而且富有啟發性。在它出版25年後,它已經成為講師、教授和低年級優秀學生的學習指南。”

  費曼自己則在前言中寫道:“我講授的主要目的,不是幫助你們應付考試,也不是幫你們為工業或國防服務。我最希望做到的是,讓你們欣賞這奇妙的世界以及物理學觀察它的方法”。

  為了促進普通公眾對物理學的理解,費曼撰寫了《物理定律的特征》和《量子電動力學:光和物質的奇特理論》等。同時還發表了許多高深的專業論文和著作,這些論文和著作已成為研究者和學生的經典文獻和教科書。

  費曼還是一位富有建設性的公眾人物。1986年,挑戰者號失事後,費曼做了著名的O型環演示實驗,隻用一杯冰水和一隻橡皮環,就在國會向公眾揭示了挑戰者失事的根本原因-低溫下橡膠失去彈性。20世紀60年代,費曼還在加州課程設計委員會上,為反對教科書的平庸,作出了努力。

  在大家眼中,費曼才華橫溢,精力過人,不拘小節,性格好勝,一生用“遊戲”或“競技”的態度來對待人世間的一切事物,在物理學領域以外也作出了許多不尋常的事情。

  在洛斯阿拉莫斯時,他奉派到橡樹嶺去檢查安全,以自己的超人的記憶引起了別人的驚訝。在康奈爾時,有人想製造一種新型的計算機,他幫助別人解決了關鍵性的問題。在調查“挑戰者號”失事原因時他用了“半分鍾”作了一個不花一分錢的實驗,因此而震驚了美國公眾。

  事實就是,在一次公開生的會議上,他讓人給他端來一杯冰水,他用一個夾子夾住一塊橡皮放在冰水中,由此證明了橡皮在低溫下會失去彈性,演示了推進火箭的管道接口的漏氣。他參加調查的方式也與眾不同,不是按照官樣文章的“日程去開會,而是常常獨立活動,私下找具體工作人員去了解情況。他揭發了許多問題,使有關官員大為尷尬。”

  費曼常常說自己是一個“片麵發展的人”,他覺得自己太偏向於科學而缺乏其它方麵的“文化”。事實上,他有多方麵的才能和興趣;和一般的科技人員比起來,他的“片麵性”肯定要小得多。

  由於喜歡破解難題,費曼研究過瑪雅人的文字,成了這方麵的“業餘專家”。他也上過學習畫素描的業餘學校,並和一個畫家約定,他教給那個人量子力學,那個人教給他繪畫。費曼直到晚年還隨時畫速寫,他的繪畫達到了相當的水平,舉辦過個人畫展。在巴西時,他參加了一個民間樂隊,學習“邦戈鼓”,得到了許多人的賞鑒。有一位專業藝術家創作了一個芭蕾舞劇,全劇都用費曼的鼓聲來伴奏。這出芭蕾舞劇後來在巴黎的一次比賽中得了第三名。

  費曼不喜歡哲學,常常對哲學說些很不尊重的話。但是他所反對的,隻是那種糾纏煩瑣、故弄玄虛、空洞無物的廢話,而不是那種慎思明辨、靈活深刻的本質思維。

  作為一位天才學者,他自己對人生和宇宙也正有其深入肌理的看法,而且這些看法也常常在他的言論中和著作中流露出來。在這方麵,還有待於我們進一步研究和總結。這其實就是他的哲學,隻不過他沒指出任可古人來作自己的招牌而已。

  在生命即將結束的時候,費曼患了好幾種罕見的癌症,他的腎也幾乎衰竭。1988年2月15日,他與世長辭,終年69歲。他去世後的第二天,學生們在加州理工學院10層高的圖書館頂樓掛起一條橫幅,上麵寫著:“我們愛你,迪克。”

  九泉之下,理查德·費曼對這句質樸的悼詞一定會感到滿意和感動的。

  
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