前言
弗里曼·戴森
這是一本很棒的精選集，書中關(guān)于迪克·費曼的冒險故事都是真的。在我讀這些故事時，我聽到了迪克的聲音，也看到他打著手勢。費曼的所有朋友都欠拉爾夫·萊頓一個人情，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，費曼先生！》，這是迪克在普林斯頓大學出席場正式茶會的事。當時女主人問他要在茶里加奶油還是檸檬，他的答案是我都要。這個回答顯示了迪克性格的核心：他對一切都來者不拒，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經(jīng)歷，并且度過了充滿創(chuàng)造力的一生。費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，知道在每個悲劇中都有屬于喜劇的時刻，悲劇英雄會在這種時刻站到一邊，把自己的舞臺位置讓給小丑。要像費曼那樣在悲劇發(fā)生時保持清醒，做個小丑有所幫助。即使是在康奈爾大學和電子的無限自能較勁時，或在佛羅里達挖掘挑戰(zhàn)者號航天飛機慘劇的原因時，甚至在阿爾伯克基陪伴他將逝的年輕妻子阿琳時，在這些為嚴肅的時刻，他也不是個嚴肅的人。
在這篇前言里，我主要想寫寫費曼辛勤工作的偏好。從費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：費曼大多數(shù)時候都在裝傻充愣或經(jīng)歷有趣的冒險，只是偶爾中斷這種無憂無慮的生活，高度專注于科學研究，并在這期間取得杰出的科學發(fā)現(xiàn)。這種印象不完全是錯的，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科學難題的苦心鉆研上，直到問題得以解決。那些冒險和笑話都很真實，但它們不是主旋律。那些故事在某些程度上讓人誤解，因為費曼對科學的貢獻在風格和實質(zhì)之間存在一種矛盾的失調(diào)。他的科學風格精彩絕倫，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的黑板來輔助講座。
但是他科學研究的實質(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，而是對舊理論和實驗兢兢業(yè)業(yè)地篩選。他并不是一個革命者。他盡可能地保留舊理論，通過延伸它們來適應新實驗。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)受住了時間的考驗。就像他經(jīng)常說的那樣，當某些具有革命性的新理念被提出時，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)物理學的基礎(chǔ)還是解讀一項新實驗的結(jié)果，他都會不遺余力地保證細節(jié)的正確性。他說，科學家的任務是仔細聆聽自然的聲音，而非告訴自然該如何行事。
作為物理學家，費曼一生中有兩個極富創(chuàng)造力的時期。個時期持續(xù)了10年，從1939年到1949年，從普林斯頓大學到康奈爾大學，中間還插入了一段在洛斯阿拉莫斯度過的時光。第二個時期也持續(xù)了10年，從1960年到1970年，在加州理工學院。在普林斯頓- 康奈爾時期，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。在加州理工時期，他重建了有關(guān)核力和強相互作用粒子的理論。在這兩個時期，他都整合了很多令人困惑的實驗結(jié)果，并利用它們構(gòu)建起自然運作方式的連貫圖景。他盡可能少地依賴現(xiàn)存理論，盡可能多地著力于實驗事實。他一點一點地搭建起自己的理論圖景，就像面對由數(shù)學碎片組成的拼圖；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)花費多年時間苦苦尋找可能的答案，結(jié)果卻被證明是矛盾或錯誤的。
當我還是康奈爾大學的學生時，看著費曼工作會讓我想起經(jīng)濟學家約翰·梅納德·凱恩斯對艾薩克·牛頓的描述。凱恩斯有收藏和研究牛頓手稿的習慣，他寫道：牛頓獨特的天賦在于他能夠把一個純腦力問題放在頭腦中持續(xù)思考，直到看穿問題的核心。我認為他的卓越之處恰在于他那人類曾有過的強健、持久的直覺力量。這段對牛頓的描述也完全可以用在費曼身上，它準確地描述了費曼的工作方式。他把在愛因斯坦相對論框架下計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識他，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，仍會陷入數(shù)學的泥潭或走進物理的死胡同，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，費曼以類似的方式鉆研一個復雜得多的問題：將強相互作用的核子擬合成相干圖像。這個問題之所以更加復雜，是因為粒子和相互作用的類型多得令人眼花繚亂。費曼把問題解決了一半。他建立了一個理論，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。以相對簡單的部分子成分的行為作為向?qū)�，他找到了計算可觀測粒子行為的規(guī)則。他的規(guī)則解釋了實驗結(jié)果，但留下了不少有待以后完善的細節(jié)。在這項研究的進展過程中，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，雖然和費曼的理論相似，但他們對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中和被所有人接受的標準模型。費曼一直對蓋爾曼和茨威格的發(fā)現(xiàn)給予慷慨的贊許，認為他們二人的理論超越了自己。因為這個發(fā)現(xiàn)，費曼1977 年以個人名義將他們推薦給諾貝爾獎評委會。如果獲獎，這將是蓋爾曼的第二個諾貝爾獎，但諾貝爾獎評委會沒有接受費曼的推薦。
費曼作為科學家的偉大之處并非仰賴于某個特定發(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家使用的語言。現(xiàn)如今，要想描述自然的運作方式，所有人都理所當然地用到他的時空方法和示意圖。時空方法的核心在于從字面上理解古希臘哲學家赫拉克利特所說的萬物流動。根據(jù)時空方法理論，自然從初始狀態(tài)流動到任何終狀態(tài)要同時經(jīng)過所有可能的歷史。每種可能的歷史都有一個幅，而幅又有一個量和一個相。要想計算到達終狀態(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，并計算幅之和的平方。通過把描述每個歷史的一組圖的貢獻相加，就可以得到與這個歷史相對應的幅。這種通過歷史求和描述自然的方式，是科學史上的一個偉大的統(tǒng)一原理。
除了十年來對原子和核物理基礎(chǔ)的闡明，費曼也研究了其他各式各樣的問題。他幾乎對所有事情都興味盎然，并且敢于投身到不熟悉的領(lǐng)域中。他花了一年時間，在加州理工的生物學部做病毒實驗。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，但他還是判斷自己不是做生物學家的料，于是他帶著重燃的熱情返回了物理學界。那個時候的生物學全是實驗沒有理論，而無法建立理論是費曼不能忍受的。重返物理學領(lǐng)域之后，他取得了自認為美的發(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。
在科學的任何分支里，只要有人發(fā)現(xiàn)了謎團，費曼就會一頭扎進去。20世紀50年代，誘惑力的謎團在低溫物理領(lǐng)域。1938年，蘇聯(lián)物理學家彼得·卡皮察發(fā)現(xiàn)了液態(tài)氦在接近零度的溫度下會變成超流體。在卡皮察發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象15年后，對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)一旦動起來就會一直流動，永不減速。費曼接受了挑戰(zhàn)并建立了一個基于歷史求和計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。因為氦原子是完全相同的，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。費曼用一種簡單的方式證明液體的運動將會使其自身成為渦流，只要沒有外界干擾，它就會永遠持續(xù)旋轉(zhuǎn)。這個理論解釋了為什么液體會是超流態(tài)。費曼確立了這個理論后，加州理工學院用新實驗詳細地驗證，結(jié)果證實理論是正確的。
費曼提出的對物理現(xiàn)實歷史求和的理論既有哲學深度，也有實際用處。它給了我們一種計算會發(fā)生什么事的快速簡單的方法，同時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物質(zhì)和運動的常識觀念具有誤導性。費曼知道自然的運作方式就像亞瑟·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。對于自然的奇異之處，歷史求和理論給了我們一個直觀生動的體驗。但費曼的計算者身份永遠是位的，其次才是哲學家。對于他來說，重要的事情是保證所有細節(jié)都正確。
就像他的物理現(xiàn)實歷史求和理論一樣，費曼對于人性的洞察也是既有哲學深度，也有實際用處的。他的某些故事就像他的物理研究一樣深刻。在這篇前言里，我強調(diào)了費曼科學的一面，對他人性的一面所言不多。之所以這樣寫，是因為這本書的絕大部分都在講他人性的一面。如果你想了解費曼人性的一面，我推薦你閱讀那篇關(guān)于他任妻子阿琳生平的文章。這個故事是費曼自己口述的，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，也是費曼難開口的一個故事。他的精神始終與她的靈魂一同閃耀著光輝。