本書是諾貝爾物理學獎獲得者費曼的傳記。雖為傳記,書中卻用大量篇幅整理了費曼的學習特點,以供讀者參考,那就是:將一切簡單化,將枝節省略化,將深奧的道理趣味化。
我們讀費曼,不僅看到了一代偉大科學家的特殊人生精力,更要學習他的思維方式和處事態度。這樣,才能從中汲取力量,成為和費曼一樣的天才。本書非常適合有志成才的青少年閱讀。
楊建鄴,武漢華中科技大學物理學院教授,着有《傑出物理學家的失誤》、《居里夫人傳》、《玻爾傳》、《愛因斯坦傳》、《窺探上帝的秘密——量子史話》、《愛因斯坦圖傳》、《物理學之美》、《天才科學家的失誤》、《從天堂給您捎來的話——中外名人墓志銘的故事》和《楊振寧傳》等;譯着有《愛因斯坦全傳》、《原子舞者——費米傳》、《誇克與美洲豹》、《莎士比亞、牛頓和貝多芬——科學的不同創造模式》、《居里夫人自傳》、《大自然的基本力——規范場的故事》和《基本粒子物理學史》等;主編有《20世紀諾貝爾獎獲得者辭典》和《諾貝爾獎史話》等。
目錄
一、法羅卡威的日子
1.一個移民美國的猶太人家庭
2.「我的爸爸對我影響很大」
3.法羅卡威的「瘋狂天才」
二、麻省理工學院
1.考入MIT,決心學習物理
2.1935年前后的物理學
3.兄弟會的故事
4.競爭對手
5.惡作劇的高手
6.大學畢業
7.與阿琳的約定
三、普林斯頓大學
1.普林斯頓大學遇惠勒
2.阿琳生病
3.為戰爭服務
4.獲得博士學位
四、洛斯阿拉莫斯
1.科學群英大聚會
2.基地趣事
3.阿琳之死
4.死神之光
5.離開基地
五、康奈爾大學
1.舍爾特島會議:1947年6月2日—4日
2.波科諾會議:1948年3月30日—4月2日
3.突然冒出一個戴森
4.歐德斯通會議:1949年4月11日—14日
5.路徑積分和費曼圖簡介
六、加州理工學院
1.來加州理工學院之前
2.弱相互作用的研究
3.其他方面的研究
4.獲得諾貝爾獎
七、「挑戰者號」事件
八、尋找唐努烏梁海
九、費曼的彩虹
參考書目
本書涉及的人物
1.一個移民美國的猶太人家庭
2.「我的爸爸對我影響很大」
3.法羅卡威的「瘋狂天才」
二、麻省理工學院
1.考入MIT,決心學習物理
2.1935年前后的物理學
3.兄弟會的故事
4.競爭對手
5.惡作劇的高手
6.大學畢業
7.與阿琳的約定
三、普林斯頓大學
1.普林斯頓大學遇惠勒
2.阿琳生病
3.為戰爭服務
4.獲得博士學位
四、洛斯阿拉莫斯
1.科學群英大聚會
2.基地趣事
3.阿琳之死
4.死神之光
5.離開基地
五、康奈爾大學
1.舍爾特島會議:1947年6月2日—4日
2.波科諾會議:1948年3月30日—4月2日
3.突然冒出一個戴森
4.歐德斯通會議:1949年4月11日—14日
5.路徑積分和費曼圖簡介
六、加州理工學院
1.來加州理工學院之前
2.弱相互作用的研究
3.其他方面的研究
4.獲得諾貝爾獎
七、「挑戰者號」事件
八、尋找唐努烏梁海
九、費曼的彩虹
參考書目
本書涉及的人物
序
魔術師費曼?——且慢!
費曼不是鼎鼎大名、在1965年獲諾貝爾物理學獎的美國的物理學家嗎?怎麼出來一個「魔術師費曼」?也許這個魔術師費曼與大物理學家費曼同姓不同名吧?物理大師費曼的全名是理查德德•菲利普斯•費曼(Richard Phillips Feynman)。
非也!我寫的這位魔術師費曼(中譯名亦作:費恩曼),全名也是理查德德•菲利普斯•費曼,與1965年獲諾貝爾物理學獎的美國的物理學家費曼的的確確是同一個人。
那麼,物理學家費曼怎麼變成了魔術師費曼呢?請讀者不必着急,且聽我慢慢道來。先請讀者看一幅畫——圖1。這是美國加利福尼亞州巴薩迪納的畫家龐斯訥(Sylvia Posner)畫的理查德德•費曼。這個費曼的打扮和他手上冒出來的閃電,不是活脫脫的一個魔術師嗎?
再看。圖2中的費曼,是巫師?還是魔術師?
的確像是一個巫師或者魔術師。而且這樣的照片還有不少,我只選登兩幅以饗讀者。費曼為什麼喜歡這種打扮呢?原來,費曼十分鍾情於西藏文化,不時裝扮成喇嘛,手上還頗有那麼回事似的使勁搖着祈禱輪。不明真情的讀者見了,很難不產生其他的聯想。
還有,費曼喜歡敲打巴西的一種叫做邦戈鼓(Bongo)的敲打樂器,不但喜歡而且每次正式出場敲打時他還一定要化妝一番,把自己裝扮成為巴西土著居民的樣子。他認為只有這樣才能全心投入地打好邦戈鼓。當你看到圖3的照片時,你一定沒有想到照片上的人會是鼎鼎大名的費曼吧?那副樣子,看起來不也挺像是一個正在變戲法的魔術師嗎?
費曼的同事和老對手蓋爾曼(Murray GellMann,1929~,1969年獲得諾貝爾物理學獎),曾經一再批評費曼說:「費曼太熱心於制造奇聞軼事。」直到2009年(費曼已經去世21年),蓋爾曼在接受《發現》雜志記者采訪時,還沒有忘記說:「我不盲目崇拜別人,尤其是物理學家。費曼非常出色(1965年因為他在粒子物理中的貢獻獲得了諾貝爾獎),但是並沒有他自己認為的那麼出色。他太自我,在奇聞軼事上花了太多精力。」蓋爾曼說的也有一定的道理。但是,費曼如果只是喜歡「制造奇聞軼事」,那就不是真正的費曼了。
美國數學家馬克•卡克說得好:
天才分兩種:普通天才和魔術師天才。
普通天才和一般人也沒有什麼不一樣,只是比一般人聰明好幾倍。他們的思考方式並沒有任何奇特之處。一旦我們了解他們的研究,便會覺得自己也做得到。魔術師就不同了。……他們自有一套思維方式,一般人根本無從捉摸。就算我們能夠明白他們的研究結果,對他們的推論過程仍是一無所知。他們很少有門生,因為沒有人能學得他們的真傳。如果有位聰明的年輕人拜他們為師,他一定會覺得力不從心,跟不上魔術師令人仰之彌高的思維。費曼是最高明的魔術師。
在科學研究上和日常生活中,費曼的表現總是讓人覺得驚詫。他的研究方法和日常生活中的一些「小把戲」(例如,沒有他打不開的保險箱),簡直就像變魔術一樣,神龍見首不見尾,總是出乎人們意料之外,讓人驚詫莫名。我們舉幾個科學研究中的例子。
被譽為量子力學教皇之一的尼爾斯•玻爾(Niels Bohr,1922年獲得諾貝爾物理學獎)有一次感嘆地說:「如果一個人學習量子力學沒有被弄糊塗的話,那一定沒有學好。」由此可見在費曼之前,學習量子力學是如何地困難。連被譽為「上帝的鞭子」的泡利(Wolfgang Pauli,1945年獲得諾貝爾物理學獎)也曾經嘆息地說:「我曾經以為自己不會遇到什麼困難,現在我也不知道如何是好了!」
奇怪的是,量子力學雖然這麼難於為人們接受,卻沒有引起人們重新審視量子力學的源頭,以便對它的基礎做一番改革。當時,還是量子力學新手的費曼,卻非常不滿意當時的現狀,立志要重新改寫量子力學的基礎。這正是:初生牛犢不怕虎!
經過一年多的努力,費曼居然獨自一人生生闖出了一條新路——路徑積分(pathintegral)!一種完全不同於以往的路線進入量子力學。一位原來嘲笑費曼自不量力的同事驚呼道:「怎麼也沒有想到會有另外一種方法來建立和理解量子力學!」
費曼不是魔術師還是什麼!?
以后,在建立量子電動力學的時候,幾乎所有的物理學高手都陷入極其復雜的計算而且不得要領,這時費曼卻再次像變魔術一樣,向物理學家們展示一種「費曼圖」。當時幾乎沒有一個人認真對待這種魔術一般的圖樣(見圖4),並且再次受到許多人的嘲弄。一位哥本哈根學派重量級的物理學家氣得吹胡子瞪眼睛地說:「這位年輕人以為量子力學就那麼容易讓人亂七八糟地擺弄玩的?」
幸好在他的朋友戴森(Freeman Dyson)的努力下,物理學家們終於理解了這種魔術圖形的巨大威力:它甩開了繁復困難的計算,使得量子電動力學變得非常簡單易懂,連初學的人也立即可以深入討論其中的種種機制和預見后果。
難怪戴森說:「沒有人不對費曼表示驚訝和敬佩!」
以前對費曼圖嗤之以鼻的普林斯頓高研院院長奧本海默(Robert Oppenheirner),也立即放下手上的工作虛心地聽費曼給他「細說端詳」。費曼還洋洋得意地把費曼圖畫上了他的汽車,招搖過市(圖5)。
費曼不僅在一般人心目中,而且也在物理學家心目中真的成為一位魔術大師了!
這也許還不算絕,絕的是處理「挑戰者號」航天飛機發射后幾秒就爆炸引起全體乘員死亡的事故分析。那麼多航天技術專家不能分析,卻偏偏找到這位理論物理學家進入事故分析小組!外界理所當然地一片嘩然:「這簡直是『喬老爺亂點鴛鴦譜』嘛!」沒有人相信一個專門從事理論研究的物理學家,能夠分析如此復雜的技術問題。但是,沒有多久,全美國人都在1986年2月12目的《紐約時報》上得知,這麼復雜的技術問題居然真的被費曼解決了!《紐約時報》上還刊登了費曼的一幅照片(圖6),顯示他如何在聽證會上說明他的分析結果。
這一次,全美國人,甚至於全世界的人都領教了這位魔術大師的風采和真本領。
我這兒只舉三個例子。我可以告訴讀者,在生活中的費曼,還有許多許多這樣的例子會讓讀者一再驚訝。如果你想知道更多這樣的故事,例如知道費曼如何打開軍事要地的保險箱,讓保安人員幾乎想自殺這類稀奇古怪的故事,那就請你看完這本書吧。
我相信,當你看完了這本書以后,你會絕對同意我的想法:費曼不愧是一位魔術師般的物理學大師!
我還想要口羅唆一句:我這本書是寫給一般讀者看的(他們最多只學過大學入門的《普通物理學》,或者連這門課也沒有學過,只略知「量子力學」這個物理學詞匯,聽說有這麼一位奇特的、受歡迎的物理學家);而費曼所研究的量子場論是物理學里非常深奧的內容,一般只有讀到研究生的階段,才會學習它。因此我在寫這本書的時候,時常告誡自己,不要寫成一本物理學教科書,而是要讓大多數讀者領略費曼是一個如何奇特而且具有傳奇色彩的物理學家。描述的是他這個人,而不是他研究的物理學。因此有關深奧的物理學內容,雖然有時不得不略微涉及,但都適可而止。這可能會使一些物理學知識較多的讀者感到不滿足。
如果本書激起了讀者的興趣,想更深入地認識費曼,那還有很多深刻、深奧的書可以供您閱讀。本書「參考書目」為您提供了一些比較豐富的初步讀物。
楊建鄴
於華中科技大學寧泊書齋
費曼不是鼎鼎大名、在1965年獲諾貝爾物理學獎的美國的物理學家嗎?怎麼出來一個「魔術師費曼」?也許這個魔術師費曼與大物理學家費曼同姓不同名吧?物理大師費曼的全名是理查德德•菲利普斯•費曼(Richard Phillips Feynman)。
非也!我寫的這位魔術師費曼(中譯名亦作:費恩曼),全名也是理查德德•菲利普斯•費曼,與1965年獲諾貝爾物理學獎的美國的物理學家費曼的的確確是同一個人。
那麼,物理學家費曼怎麼變成了魔術師費曼呢?請讀者不必着急,且聽我慢慢道來。先請讀者看一幅畫——圖1。這是美國加利福尼亞州巴薩迪納的畫家龐斯訥(Sylvia Posner)畫的理查德德•費曼。這個費曼的打扮和他手上冒出來的閃電,不是活脫脫的一個魔術師嗎?
再看。圖2中的費曼,是巫師?還是魔術師?
的確像是一個巫師或者魔術師。而且這樣的照片還有不少,我只選登兩幅以饗讀者。費曼為什麼喜歡這種打扮呢?原來,費曼十分鍾情於西藏文化,不時裝扮成喇嘛,手上還頗有那麼回事似的使勁搖着祈禱輪。不明真情的讀者見了,很難不產生其他的聯想。
還有,費曼喜歡敲打巴西的一種叫做邦戈鼓(Bongo)的敲打樂器,不但喜歡而且每次正式出場敲打時他還一定要化妝一番,把自己裝扮成為巴西土著居民的樣子。他認為只有這樣才能全心投入地打好邦戈鼓。當你看到圖3的照片時,你一定沒有想到照片上的人會是鼎鼎大名的費曼吧?那副樣子,看起來不也挺像是一個正在變戲法的魔術師嗎?
費曼的同事和老對手蓋爾曼(Murray GellMann,1929~,1969年獲得諾貝爾物理學獎),曾經一再批評費曼說:「費曼太熱心於制造奇聞軼事。」直到2009年(費曼已經去世21年),蓋爾曼在接受《發現》雜志記者采訪時,還沒有忘記說:「我不盲目崇拜別人,尤其是物理學家。費曼非常出色(1965年因為他在粒子物理中的貢獻獲得了諾貝爾獎),但是並沒有他自己認為的那麼出色。他太自我,在奇聞軼事上花了太多精力。」蓋爾曼說的也有一定的道理。但是,費曼如果只是喜歡「制造奇聞軼事」,那就不是真正的費曼了。
美國數學家馬克•卡克說得好:
天才分兩種:普通天才和魔術師天才。
普通天才和一般人也沒有什麼不一樣,只是比一般人聰明好幾倍。他們的思考方式並沒有任何奇特之處。一旦我們了解他們的研究,便會覺得自己也做得到。魔術師就不同了。……他們自有一套思維方式,一般人根本無從捉摸。就算我們能夠明白他們的研究結果,對他們的推論過程仍是一無所知。他們很少有門生,因為沒有人能學得他們的真傳。如果有位聰明的年輕人拜他們為師,他一定會覺得力不從心,跟不上魔術師令人仰之彌高的思維。費曼是最高明的魔術師。
在科學研究上和日常生活中,費曼的表現總是讓人覺得驚詫。他的研究方法和日常生活中的一些「小把戲」(例如,沒有他打不開的保險箱),簡直就像變魔術一樣,神龍見首不見尾,總是出乎人們意料之外,讓人驚詫莫名。我們舉幾個科學研究中的例子。
被譽為量子力學教皇之一的尼爾斯•玻爾(Niels Bohr,1922年獲得諾貝爾物理學獎)有一次感嘆地說:「如果一個人學習量子力學沒有被弄糊塗的話,那一定沒有學好。」由此可見在費曼之前,學習量子力學是如何地困難。連被譽為「上帝的鞭子」的泡利(Wolfgang Pauli,1945年獲得諾貝爾物理學獎)也曾經嘆息地說:「我曾經以為自己不會遇到什麼困難,現在我也不知道如何是好了!」
奇怪的是,量子力學雖然這麼難於為人們接受,卻沒有引起人們重新審視量子力學的源頭,以便對它的基礎做一番改革。當時,還是量子力學新手的費曼,卻非常不滿意當時的現狀,立志要重新改寫量子力學的基礎。這正是:初生牛犢不怕虎!
經過一年多的努力,費曼居然獨自一人生生闖出了一條新路——路徑積分(pathintegral)!一種完全不同於以往的路線進入量子力學。一位原來嘲笑費曼自不量力的同事驚呼道:「怎麼也沒有想到會有另外一種方法來建立和理解量子力學!」
費曼不是魔術師還是什麼!?
以后,在建立量子電動力學的時候,幾乎所有的物理學高手都陷入極其復雜的計算而且不得要領,這時費曼卻再次像變魔術一樣,向物理學家們展示一種「費曼圖」。當時幾乎沒有一個人認真對待這種魔術一般的圖樣(見圖4),並且再次受到許多人的嘲弄。一位哥本哈根學派重量級的物理學家氣得吹胡子瞪眼睛地說:「這位年輕人以為量子力學就那麼容易讓人亂七八糟地擺弄玩的?」
幸好在他的朋友戴森(Freeman Dyson)的努力下,物理學家們終於理解了這種魔術圖形的巨大威力:它甩開了繁復困難的計算,使得量子電動力學變得非常簡單易懂,連初學的人也立即可以深入討論其中的種種機制和預見后果。
難怪戴森說:「沒有人不對費曼表示驚訝和敬佩!」
以前對費曼圖嗤之以鼻的普林斯頓高研院院長奧本海默(Robert Oppenheirner),也立即放下手上的工作虛心地聽費曼給他「細說端詳」。費曼還洋洋得意地把費曼圖畫上了他的汽車,招搖過市(圖5)。
費曼不僅在一般人心目中,而且也在物理學家心目中真的成為一位魔術大師了!
這也許還不算絕,絕的是處理「挑戰者號」航天飛機發射后幾秒就爆炸引起全體乘員死亡的事故分析。那麼多航天技術專家不能分析,卻偏偏找到這位理論物理學家進入事故分析小組!外界理所當然地一片嘩然:「這簡直是『喬老爺亂點鴛鴦譜』嘛!」沒有人相信一個專門從事理論研究的物理學家,能夠分析如此復雜的技術問題。但是,沒有多久,全美國人都在1986年2月12目的《紐約時報》上得知,這麼復雜的技術問題居然真的被費曼解決了!《紐約時報》上還刊登了費曼的一幅照片(圖6),顯示他如何在聽證會上說明他的分析結果。
這一次,全美國人,甚至於全世界的人都領教了這位魔術大師的風采和真本領。
我這兒只舉三個例子。我可以告訴讀者,在生活中的費曼,還有許多許多這樣的例子會讓讀者一再驚訝。如果你想知道更多這樣的故事,例如知道費曼如何打開軍事要地的保險箱,讓保安人員幾乎想自殺這類稀奇古怪的故事,那就請你看完這本書吧。
我相信,當你看完了這本書以后,你會絕對同意我的想法:費曼不愧是一位魔術師般的物理學大師!
我還想要口羅唆一句:我這本書是寫給一般讀者看的(他們最多只學過大學入門的《普通物理學》,或者連這門課也沒有學過,只略知「量子力學」這個物理學詞匯,聽說有這麼一位奇特的、受歡迎的物理學家);而費曼所研究的量子場論是物理學里非常深奧的內容,一般只有讀到研究生的階段,才會學習它。因此我在寫這本書的時候,時常告誡自己,不要寫成一本物理學教科書,而是要讓大多數讀者領略費曼是一個如何奇特而且具有傳奇色彩的物理學家。描述的是他這個人,而不是他研究的物理學。因此有關深奧的物理學內容,雖然有時不得不略微涉及,但都適可而止。這可能會使一些物理學知識較多的讀者感到不滿足。
如果本書激起了讀者的興趣,想更深入地認識費曼,那還有很多深刻、深奧的書可以供您閱讀。本書「參考書目」為您提供了一些比較豐富的初步讀物。
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