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费曼的彩虹

作者:曼罗迪诺(美)
栏目:人物.传记
类别:国外
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评价星级:★★★★☆
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书籍节选

书籍章节作者介绍
在帕沙第纳市(Pasadena)的加利福尼亚林阴大道上,加州理工校园里一条橄榄树夹道的路旁,有一栋灰色水泥建筑物。一位头发略长、身形消瘦的男士踏进他那不大的办公室。走廊上一些年纪不到他三分之一的学生都停下脚步,惊讶地望着他。其实他今天不来办公室的话,也没有人会说什么,但是没有任何事情能阻止他前来,特别是手术,他不会再因为手术而作息大乱。
  外头,明亮的阳光照耀着棕榈树,但已不像夏日时那么灼烈。
  山丘隆起,由棕转绿,随着比较宜人的冬季来临,植物开始重生。
  或许这位教授曾经想过,不知道自己还能见证多少次季节轮替;他知道最终病魔仍会夺走他的生命。他热爱生活,但他也相信自然法则,而不是奇迹。一九七八年,当他发现自己罹患罕见的癌症时,他就查阅过相关文献。一般来说,只有不到百分之十的病人有五年存活率,事实上,没人活过十年,而这已经是他的第四年。
  大约四十年前,当他跟如今围绕在身旁的学生一样年轻时,他就曾向声誉卓着的期刊《物理评论》 (Physical Review)投过一系列的论文。这些论文里有奇特的小图,它们代表思考量子力学的新方法,而且不像物理学的标准数学语言那么形式化。当时没有多少人信服这种新方法,但他心想,如果有一天这本期刊里到处都看得到这种图的话,一定很有趣。结果证明这些图代表的方法不仅正确、实用,也是一大改革,在一九八一年末的那一天,他的图在《物理评论》里无所不在。它们可说是最着名的图,而他则可说是最着名的科学家,至少在科学界是如此。
  过去几年,他一直在研究一个新问题。他在学生时代想出的方法,用在量子电动力学的理论上非常成功。量子电动力学谈的是电磁力的理论,电磁力控制绕原子核运行的电子行为和其他作用,而这些电子则是赋予原子化学与光谱性质(亦即它们放射与吸收的光的颜色)的物质。因此,研究这些特殊电子及其行为的学问,就称为原子物理学。但是自从这位教授的学生时代以来,物理学家在所谓核子物理学的新领域已经有长足的进展。核子物理学的研究范围已经超越原子的电子结构,开始深入原子核内质子与中子之间、可能激烈得多的交互作用。虽然质子也受制于控制电子行为的电磁力,但是这些交互作用是由一种比电磁力更强的新力量所控制,亦即名符其实的“强作用力” (strong force) 。
  为了描述强作用力,科学家发明了一个重要的新理论。它在数学上与量子电动力学有一些相似之处, 而它的名称 “量子色动力学”
  (quantum chromodynamics)也反映出这些相似性(尽管它的字根是 chromo,但它跟色彩毫无关联) 。大体上,量子色动力学是以精确、定量的方式来描述质子、中子与相关粒子,以及它们如何互动,例如它们可能的结合方式及互撞行为。但我们如何从这个理论得出有关这些过程的描述?这位教授的方法主要应用于这个新理论,但实际上仍会遇到复杂的问题。虽然量子色动力学已经有一些进展,但ONE在许多情况中,这位教授和其他人都不知道要如何运用他的图或其他方法,来从这个理论得出精确的数字预测值。当时理论家甚至无法计算质子的质量,尽管实验主义者早就精确测量出这个非常基本的数值。
  这位教授心想,或许他可以把剩余的人生岁月,拿来思考量子色动力学的问题,这可是当时最重要的领域之一。为了让自己有研究的精力与意志,他鼓励自己说,多年来尝试解决这个问题却徒劳无功的人,都缺乏他的一些特质。这些特质究竟是什么,他——理查·费曼并不确定:或许是他那古怪的做法吧。但无论这些特质是什么,对他的帮助都很大,至少帮助他赢得了一座诺贝尔奖;其实以他一生中在种种领域的重要突破,就算再颁给他两三座诺贝尔奖也不为过。
  同样是一九八〇年,在柏克莱北边数百英里远,一位年纪小得多的年轻人寄出两篇论文,说明自己如何运用新创的方法,解决原子物理学上的古老谜团。他的方法的确解开一些难题,但这当中有个陷阱。他运用想像力所探讨的世界,是一个拥有无限维的空间,也就是说这个世界不仅有上下、左右和前后,还有无数其他方向的阵列。研究这样的宇宙,真的对我们的三维存在有任何用处吗?这个方法能用于其他的研究领域,例如更现代的核子物理学领域吗?
  这个研究领域应该颇有可为,毕竟这个学生就是因此而得到加州理工的初级教职,并且办公室还跟费曼的在同一条走廊上。
  在接获聘任后的那一晚,我想起半辈子前,有一次我躺在床上辗转反侧,猜想隔天初中开学的情形。我想起那时候自己特别担心体育课,还有跟其他男孩一起淋浴的事。其实我真正害怕的是被嘲笑。在加州理工,我的一切也同样容易被人看穿。在帕沙第纳,没有指导教授,没有精神导师,只能自行思索优秀的物理学家所能想到的最艰难的问题。对我而言,没有卓越见解的物理学家就像活死人一样。在加州理工这类地方,这样的人不会有人愿意亲近,而且很快会被解雇。
  我有没有卓越的见解呢?或者我根本就不该提出这样的问题?我开始去找办公室在走廊另一边、那位头发稍长、身体消瘦、岁月无多的教授谈话,而这位长者告诉我的话,就是本书的主题。
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