戴森忆费曼:诙谐之外,苦心钻研才是人生主题

作者: 弗里曼·戴森

来源: 返朴

发布日期: 2022-06-22 08:05:37

传奇物理学家费曼的科学生涯核心主题是悠长、缓慢、辛苦的工作,他的全部气力都消耗在对科学难题的苦心钻研上,直到问题得以解决。尽管他的科学风格精彩绝伦,但他科学研究的实质是保守的,他尽可能地保留旧理论,通过延伸它们来适应新实验。费曼的伟大之处在于他创造了正在被全世界的物理学家使用的语言,尤其是他的“时空方法”和示意图。

传奇物理学家费曼总是与“天才”一词相连,除了他的学术成就,更因为他的“表演”,总是在玩笑中找到发现的乐趣。在费曼的挚友弗里曼·戴森看来,那个总是舞台上的“小丑”是费曼的人生选择,但并不是他的主旋律。在物理世界的费曼,是一位保守者。他的那些经得住时间考验并让每位物理学人受益的成就,是在悠长、缓慢、辛苦的工作中,一砖一瓦建成的,这才是他科学生涯的核心主题。

费曼深知慢性病的痛苦和早逝带来的伤痛,但他和莎士比亚一样,知道在每个悲剧中都有属于喜剧的时刻,悲剧英雄会在这种时刻站到一边,把自己的舞台位置让给小丑。要像费曼那样在悲剧发生时保持清醒,做个小丑有所帮助。即使是在康奈尔大学和电子的无限自能较劲时,或在佛罗里达挖掘“挑战者号”航天飞机惨剧的原因时,甚至在阿尔伯克基陪伴他将逝的年轻妻子阿琳时,在这些最为严肃的时刻,他也不是个严肃的人。

在这篇前言里,我主要想写写费曼辛勤工作的偏好。从费曼自己以及他人讲述的相关故事中,人们容易产生这样的印象:费曼大多数时候都在装傻充愣或经历有趣的冒险,只是偶尔中断这种无忧无虑的生活,高度专注于科学研究,并在这期间取得杰出的科学发现。这种印象不完全是错的,但却遗漏了他性格中最重要的一部分。他生活的核心主题正是悠长、缓慢、辛苦的工作,他的全部气力都消耗在对科学难题的苦心钻研上,直到问题得以解决。

那些冒险和笑话都很真实,但它们不是主旋律。

费曼的科学风格精彩绝伦,令人印象深刻。他用浅显易懂的示意图而非晦涩难懂的微分方程描述自然,他用戏剧性的手势和声音效果而非写满艰深符号的黑板来辅助讲座。但是他科学研究的实质是保守的。他获得自己见解的方式并非才华横溢地创造,而是对旧理论和实验兢兢业业地筛选。他并不是一个革命者。他尽可能地保留旧理论,通过延伸它们来适应新实验。

他在旧理论的基础上,一砖一瓦地构建属于他的新理论。他建立的一切都不是仓促完成的,他的所有成果都经受住了时间的考验。

作为物理学家,费曼一生中有两个极富创造力的时期。第一个时期持续了10年,从1939年到1949年,从普林斯顿大学到康奈尔大学,中间还插入了一段在洛斯阿拉莫斯度过的时光。第二个时期也持续了10年,从1960年到1970年,在加州理工学院。

在普林斯顿-康奈尔时期,他用自己的方式重建了有关原子和辐射以及两者相互作用的理论。在加州理工时期,他重建了有关核力和强相互作用粒子的理论。在这两个时期,他都整合了很多令人困惑的实验结果,并利用它们构建起自然运作方式的连贯图景。

费曼作为科学家的伟大之处并非仰赖于某个特定发现。他的伟大之处在于他创造了正在被全世界的物理学家使用的语言。

现如今,要想描述自然的运作方式,所有人都理所当然地用到他的“时空方法”和示意图。时空方法的核心在于从字面上理解古希腊哲学家赫拉克利特所说的“万物流动”。根据时空方法理论,自然从初始状态流动到任何最终状态要同时经过所有可能的历史。每种可能的历史都有一个幅,而幅又有一个量和一个相。要想计算到达最终状态的可能性,你只需要把在此之前的所有这些历史的幅相加,并计算幅之和的平方。

费曼也研究了其他各式各样的问题。他几乎对所有事情都兴味盎然,并且敢于投身到不熟悉的领域中。他花了一年时间,在加州理工的生物学部做病毒实验。在那一年末,他新发现了一些关于病毒基因突变的有趣事实,但他还是判断自己不是做生物学家的料,于是他带着重燃的热情返回了物理学界。那个时候的生物学全是实验没有理论,而无法建立理论是费曼不能忍受的。

重返物理学领域之后,他取得了自认为最美的发现:描述一种名为中微子的粒子与物质如何相互作用的新的自然法则。

在科学的任何分支里,只要有人发现了谜团,费曼就会一头扎进去。20世纪50年代,最具诱惑力的谜团在低温物理领域。1938年,苏联物理学家彼得·卡皮察发现了液态氦在接近绝对零度的温度下会变成超流体。在卡皮察发现这一现象15年后,对超流体的解释仍是著名的未解之谜。超流体是一种奇妙的物质状态。

超流体状态的物质一旦动起来就会一直流动,永不减速。费曼接受了挑战并建立了一个基于历史求和计算方法的超流体理论。他指出超流体状态是液体历史求和的自然结果,前提是你必须考虑到所有氦原子都是一模一样的。

费曼提出的对物理现实“历史求和”的理论既有哲学深度,也有实际用处。

它给了我们一种计算会发生什么事的快速简单的方法,同时它也为我们提供了一种深入的洞见,让我们知道为什么我们对物质和运动的常识观念具有误导性。费曼知道自然的运作方式就像亚瑟·C. 克拉克所说的那样,不仅比我们想象的奇怪,而且比我们能够想象的更奇怪。对于自然的奇异之处,历史求和理论给了我们一个直观生动的体验。但费曼的计算者身份永远是第一位的,其次才是哲学家。对于他来说,最重要的事情是保证所有细节都正确。

费曼对于人性的洞察也是既有哲学深度,也有实际用处的。他的某些故事就像他的物理研究一样深刻。在这篇前言里,我强调了费曼科学的一面,对他人性的一面所言不多。之所以这样写,是因为这本书的绝大部分都在讲他人性的一面。如果你想了解费曼人性的一面,我推荐你阅读那篇关于他第一任妻子阿琳生平的文章。这个故事是费曼自己口述的,在文集中名为《你为什么要在乎别人怎么想?》。

这是本书最长的一篇文章,也是费曼最难开口的一个故事。他的精神始终与她的灵魂一同闪耀着光辉。

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