他在那年出了丑，之后却主宰战后科学40年

理查德·费曼（Richard Feynman，1918-1988）。图源：维基百科

导读：

谈到费曼，可以使用“天才”这个词。他占据了舞台的中心，而且一占就是 40 年，主宰了战后时代的科学——这 40 年让物质和能量的研究转向了一条意想不到的黑暗之路。

1948年春天，在玻尔、费米、狄拉克等顶尖物理学家参加的一个会议中，即将30岁的费曼在讲解其最新想法时遭遇挫折。

但是，就是这项在波科诺看似出丑的成果，最终将所有光、无线电、磁和电方面中的不同现象联系在一起，形成一个实验上的完美组合。它为费曼赢得了诺贝尔奖。他后来至少有三项成就也可能会让他获得诺贝尔奖：超流理论，即液氦奇异、无摩擦的行为；弱相互作用理论，即在放射性衰变中起作用的力；以及部分子理论，即原子核内假想的硬粒子，推动了对夸克的现代理解。

费曼，好奇的大男孩、多情的爱人、诺贝尔奖得主、原子弹制造者、“挑战者号”事故调查委员、邦戈鼓手、开锁大师……他为20世纪的物理学开辟了一条非凡的道路。从顶级科学家到满怀好奇的大众，在他参与的每一件事和接触过的每一个人身上，费曼都留下了非凡的印记。

在格雷克的笔下，费曼的思想世界与他的人生一样精彩。这位天才留给世人的璀璨遗产不仅是知识的，更是思想的：在这个不确定的世界里，我们真正需要了解什么？我们该如何去了解？了解世界的意义何在？

本文摘自《费曼传》

[美] 詹姆斯·格雷克（James Gleick）著

詹姆斯·格雷克 ｜ 撰文

“没有什么是确定的，我们总能逢凶化吉。”

这条充满希望的信息从洛斯阿拉莫斯的秘密世界传到了阿尔伯克基的一家疗养院。

后来，恶魔折磨着原子弹制造者们的内心。J. 罗伯特·奥本海默（J. Robert Oppenheimer）发表了演讲，袒露了他被阴影笼罩的心灵，他因为自我毁灭的权力被交给人类而感到不安，其他物理学家也开始感受到这一点。

理查德·费曼（Richard Feynman）比较年轻，责任也不大，他感到的悲伤更个人化。他觉得自己拥有的知识让他变得孤独，与世隔绝。

令他苦恼的是，普通人过着平凡的生活，对科学为他们备下的核灾难毫无察觉。为什么还要建造可以使用一个世纪的道路和桥梁？如果知道了费曼所知道的事，人们肯定就不会这么做了。

战争结束了，一个新的科学时代开始了，而他并不安心。有一段时间，费曼几乎无法工作——每天白天，**他是康奈尔大学一个大大咧咧、容易激动的教授，**晚上则在爱情中狂欢，从新生聚会（女士们对这个动作笨拙、自称原子弹科学家的舞者敬而远之）到酒吧和风月场。同时，当新同事们（与他同龄的年轻物理学家和数学家）初遇费曼，很快就形成了对他的印象。

弗里曼·戴森（Freeman Dyson，也是一个正在崭露头角的奇才）给他在英国的父母的信中这样描述费曼：“一半是天才，一半是小丑。”费曼给他的印象是狂热的美国人——无拘无束，浑身充满活力。戴森过了一段时间才意识到，他的新朋友多么痴迷于钻研现代科学的基石。

1948年春天，27名物理学家仍处在他们制造的原子弹的阴影下，他们聚集在宾夕法尼亚州北部波科诺山的一家度假酒店，来面对原子弹的危机。在奥本海默的帮助下（他此刻比任何时候都更像他们的精神领袖），他们凑足了一千多美元，以支付他们的房间、火车票，以及少量酒水的费用。

在科学史上，这些人是第一次也是唯一一次在这种情况下聚在一起，没有任何仪式或宣传。他们正沉浸在一种幻想中，即他们的工作可以保持为一项小型的、个人的、学术性的事业，对大多数公众来说是不可见的，就像十年前，丹麦哥本哈根的一座小楼曾是他们科学的中心。

他们还没有意识到，自己是如何成功说服公众和军方，使物理学成为一项高技术和高费用的任务的。

除了邀请少数物理界精英以外，这次会议不对外公开，亦没有记录在案[1]。次年，这些人中的大多数又聚了一次，用奥本海默的旅行车拖来两块黑板以及82个鸡尾酒杯和白兰地酒杯，但到那时，物理学的“现代史”已经真正开始了，科学有了前所未有的规模，而这些顶尖物理学家再也不会只为了工作而私下聚在一起。

电影《奥本海默》剧照

原子弹展现了物理学的优越性。科学家们在其笔下的抽象概念背后找到了足以改变历史的关键。

这些人怎么会知道呢？电子的质量？这有待商榷：匆匆一瞥，给出了一个合理的数字，仔细一看却是无限大——简直一派胡言。质量的概念本身是不确定的：质量不完全是物质，但也不完全是能量。费曼想到了一个极端的观点。他有一本廉价的橄榄绿色地址簿，主要记着女人们的电话号码（注名“美丽的舞者”或“在她的鼻子不红时打电话”），他在这本地址簿的最后一页写下了形似日本俳句的内容：

原则，

你不能说A 是由 B 构成的，

反之亦然。

所有的质量都是相互作用。

即使当量子物理学发挥作用时，它在预测自然界的行为的意义上，也留给科学家们一片令人不舒服的空白，而他们对现实的描述应该是这样的。其中一些人（虽然费曼从未在此列）相信维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）的俏皮话：“方程了解一切。”

他们没有什么选择。这些科学家甚至不知道如何去想象他们刚刚成功分裂的原子。他们创造了一种图景，然后又抛弃了它：微小粒子围绕原子核旋转，就像行星围绕太阳运行一样。现在，他们没有任何东西可以取代这种图景。他们可以在便笺本上写数字和符号，但他们对符号背后的物质的心理图景已沦为一个模糊的未知数。

当波科诺会议开始时，奥本海默已经达到了其荣誉的顶峰，他作为原子弹项目的英雄而崛起，尚未作为20 世纪 50 年代安全审查的反英雄而倒下。他是会议的名义主席，还有更多颇有成就的物理学家也参与了本次会议。

1948年的波科诺会议。图源：加州理工学院档案馆。

尼尔斯·玻尔（Niels Bohr），量子理论之父，从他在丹麦的研究所赶来；恩里科·费米（Enrico Fermi），核链反应的创造者，从他在芝加哥的实验室赶来；保罗·A. M. 狄拉克（Paul A. M. Dirac），英国理论家，其著名的关于电子的方程为目前的危机创造了条件。不言而喻，他们都是诺贝尔奖获得者；除了奥本海默，与会的每个人几乎都已赢得或即将赢得这一荣誉。

几名欧洲科学家缺席了，其中包括阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein），他正处于像政治家隐退一样的状态。即便如此，波科诺会议代表了现代物理学的全体“神职”人员。

夜幕降临，费曼开始发言。椅子换了位置。“神职”人员很难跟上这个粗鲁的年轻人。他们花了大半天听了费曼的同龄人——哈佛大学的朱利安·施温格（Julian Schwinger）的一场非凡的演讲。他的演讲也让人很难跟上他的思路（施温格的这项工作在发表时，违反了《物理评论》关于方程在页面中所占宽度的规定），但仍然令人信服。

费曼给出的严密方程越来越少。无论如何，这些人知道费曼来自洛斯阿拉莫斯。奥本海默本人曾私下指出，费曼是原子弹项目中最杰出的年轻物理学家[2]。至于费曼为什么会获得这样的声誉，他们都说不清楚。少数人知道他对核爆炸效率的关键方程的贡献〔40 年后仍然是机密，不过间谍克劳斯·富克斯（Klaus Fuchs）已迅速转达给起疑心的苏联雇主〕或他的预爆理论，即测量一块铀可能过早爆炸的概率。

即使不能描述费曼的实际科学工作，但他们脑海中已经产生了一个原始的强烈印象。他们记得费曼组织了世界上第一个大规模的计算系统，由新的电子机械商业计算器和拿着彩色编码卡片的女性团队组成；或者仅针对初级算术，发表了一场催眠式的演讲；或者在一个游戏中疯狂地扭动一个控制旋钮[3]，让一对电动火车撞在一起；或者在一辆军队的武器运输车中，在爆炸的紫白色强光的照射下坚定地笔直坐着，一动不动。

在波科诺庄园的会客室里，费曼面对着他的前辈们，意识到自己在混乱中越陷越深。他一反常态，很紧张。他一直无法入睡。他也听到了施温格的优雅演讲，担心相比之下，自己的演讲内容显得并不完整。他正试图提出一个新的程序，用于进行物理学现在所需要的更精确的计算——不仅仅是一个程序，而是一个愿景，一幅关于跳动、摇晃的粒子、符号、箭头和场的图景。

这些想法令人感到陌生，他略显鲁莽的风格惹恼了一些欧洲科学家。他发出的元音就像一种刺耳的城市噪声。他口中的辅音模糊不清，让欧洲人觉得他特别像下等人。他来回晃动身体，在手指间快速旋转粉笔，一圈又一圈。还差几个星期就到他的30 岁生日了，论年龄，他已不再能称得上“神童”。他想跳过一些看起来有争议的细节，但太晚了。

爱德华·特勒（Edward Teller，这位饱受争议的匈牙利物理学家正准备领导“二战”后的“超级”氢弹项目）提出了一个关于基本量子物理的问题，打断了费曼：“那不相容原理呢？”

费曼本希望避开这个问题。不相容原理意味着，只有一个电子可以位于一个特定的量子态中；特勒认为他抓住了“一顶帽子里的两只兔子”。事实上，在费曼的体系中，粒子似乎确实违反了这一人们深信不疑的原则，在虚幻的瞬间出现了。

他开始回答：“这并没有什么不同——”

“你怎么知道？”

“我知道，我从一个——”

“怎么可能呢？！”特勒说。

费曼在黑板上画着陌生的图示。他展示了一个反物质的粒子在时间上往回走。这让最先预测反物质存在的狄拉克感到困惑不解。狄拉克此刻问了一个因果关系的问题。“它是幺正的吗？”幺正！他到底是什么意思？

“我会向你解释，”费曼说道，“然后你可以看到它是如何运作的，接下来你就可以告诉我它是否是幺正的。”他继续讲，感觉时不时仍然可以听到狄拉克喃喃自语：“它是幺正的吗？”

费曼在计算方面具有令人讶异的才华，奇怪的是，他对文献竟一无所知；对物理学充满热情，对证明却非常轻率——他曾一度高估了自己吸引和说服这些伟大物理学家的能力。

然而事实上，**他此时已经找到了他的所有前辈都没有找到的东西：一种将物理学带入新时代的方法。**他开创了一门个人的新科学，将过去和未来结合在一起，形成一张鲜明而壮阔的挂毯。

他在康奈尔大学的新朋友戴森瞥见了这一点。“这个奇妙的世界观是由空间和时间中的世界线编织而成的，一切都在自由移动，”戴森描述道，“这是一个统一的原则，要么解释一切，要么什么都不解释。”

20 世纪的物理学已经达到了一个边缘。年长的物理学家正在寻找一种能跨越他们所遇到的计算障碍的方法。费曼的听众对年轻物理学家的新想法充满了渴望，但他们对原子世界的某种看法（或者说是一系列不同的看法，每一种看法都带有个人的困惑）已经束手无策。

有些人主要是在思考波——将过去带入现在的数学波。当然，这些波往往表现为粒子，就像费曼在黑板上勾画并擦去的粒子轨迹。数学是一串串困难的计算，在穿越迷雾的图中使用符号作为垫脚石，有些人只是在数学中寻求庇护。他们的方程系统代表了一个亚微观世界，违背了棒球和水波等日常事物的逻辑，正如 W. H. 奥登（W. H. Auden）（在费曼厌恶的一首诗中 [4]）所说 [5]：

足够的质量，

全都在那里。

而不是不确定的稀粥，

部分在别的地方。

量子力学的对象总是有一部分在别的地方。费曼在黑板上画下的铁丝网状图，相比之下似乎是相当确定的。这些轨迹在精确性方面看起来是经典的。尼尔斯·玻尔站了起来。他认识这位来自洛斯阿拉莫斯的年轻物理学家——费曼曾与玻尔毫无顾忌地激烈争论过。玻尔看重他的坦率，曾在洛斯阿拉莫斯寻求费曼的私人建议，但此时玻尔为那些清晰的线条的明显含义所困扰。费曼的粒子似乎在空间和时间上遵循整齐固定的路径。粒子不可能这样。不确定性原理就是这么说的。

玻尔说，或者说费曼理解的意思是：“我们已经知道，路径中的轨迹的经典想法在量子力学中并不合理。”玻尔柔和的嗓音与出了名的模糊的丹麦语调使听众很难理解。他走上前去，对不确定性原理发表了长达数分钟的演讲。

费曼感到出了丑，不高兴地站在一边。他十分绝望。在波科诺，一代物理学正在融入下一代，而代际传承既不彻底，也不像后来看起来那样必然。

量子理论的设计师、原子弹项目的年轻组长、无处不在的费曼图的发明者、热情洋溢的邦戈鼓手和讲故事的人——理查德·菲利普斯·费曼是现代最聪明的、最标志性的、最有影响力的物理学家。他在 20 世纪 40 年代将未完成的波和粒子的概念，塑造成普通物理学家可以使用和理解的工具。他有敏锐的洞察力，能够看到自然界所带来的问题的核心。

在物理学家群体中，有组织的、受传统约束的文化需要英雄，但有时又不信任英雄，于是，费曼的名字有了特殊的光环。谈到费曼，可以使用“天才”这个词。他占据了舞台的中心，而且一占就是 40 年，主宰了战后时代的科学——这 40 年让物质和能量的研究转向了一条意想不到的黑暗之路。

**这项在波科诺遭遇波折的成果，最终将所有光、无线电、磁和电方面中的不同现象联系在一起，形成一个实验上的完美组合。**它为费曼赢得了诺贝尔奖。他后来至少有三项成就也可能会让他获得诺贝尔奖：超流理论，即液氦奇异、无摩擦的行为；弱相互作用理论，即在放射性衰变中起作用的力；以及部分子理论，即原子核内假想的硬粒子，这推动了对夸克的现代理解。

当比他更年轻的科学家探索深奥的新领域时，费曼对粒子相互作用的看法不断回到物理学的最前沿。他继续寻找新的谜题。他不能，或不愿意区分著名的基本粒子物理学问题与较早时代明显不起眼的日常问题。自爱因斯坦以来，还没有其他物理学家能如此大公无私地接受所有自然界谜题的挑战。费曼研究了高度抛光表面的摩擦力，希望了解摩擦力是如何工作的（在大多数情况下失败了）。他试图建立一个关于风如何使海浪增长的理论。

他后来说：“我们把脚放在沼泽地里，拉上来时它是泥泞的。”他探索了原子力与它们所形成的晶体的 弹性特性之间的联系。他将实验数据和理论观点结合起来，将纸条折叠成奇特的形状，称为“折变体”。他在爱因斯坦所忽视的量子引力理论方面取得了有影响力的进展，但还不足以让他自己满意。他努力了好几年，也没能攻克气体和液体中的湍流问题。

费曼在物理学家中所树立的地位，超越了他对该领域的实际贡献的总和。在20 多岁的时候，他发表的成果不过是一篇博士论文（具有深刻的原创性，但鲜为人知）以及洛斯阿拉莫斯档案馆中的几篇秘密论文，即便如此，他的传奇已开始萌生。他是一个计算大师：在一群科学家中，他可以通过解决一个难题来给人留下深刻的印象。因此，科学家们（自认为是不宽容的功利主义者）很快发现自己比不过费曼。他的神秘感堪比角斗士或摔跤冠军。他不追求庄重，不受礼节的约束，好像在向众人宣布：这里有一个不守传统的灵魂。

一个为曼哈顿项目组建的物理学家团队在芝加哥第一次见到了费曼，在那里，他解决了一个让团队困惑了一个月的问题。正如一位科学家后来所说，这是“评判一个优秀头脑的肤浅方式”，但他们还是被费曼不像教授的举止及其成就本身所打动。“费曼显然不像大多数战前风格的年轻学者。他的姿态有如舞蹈家一般流畅而富有表现力，他有着百老汇风格的快速讲话方式、骗子般的口头禅，说起话来像不停开合的‘东南西北’折纸游戏一般有活力。”

物理学家们很快就看到了他那跳跃的戏剧风格，以及他讲课时来回抖脚的习惯。他们知道，他永远无法久坐，当他真的坐下来时，他会滑稽地斜倚着，再跳起来提出尖锐的问题。对于玻尔这样的欧洲人来说，费曼的声音和他们听到的所有美国人的声音一样，就像用砂纸演奏的音乐；对于美国人来说，这种声音代表了原始、顽固的纽约。没关系。“我们看到了一个不可磨灭的明星形象，”另一位年轻的物理学家指出，“他迸发出了光芒，也迸发了妙语。……在希腊语中，areté 不就是指“发光的魅力”吗？他就有这个品质。”

原创性是他的执念。他必须从第一原理出发来创造，这是一种危险的优点，有时会导致浪费和失败。他常常像个怪人，十分不合群。他愿意，甚至热衷于考虑愚蠢的想法，在错误的小道上跌倒。如果不是一次又一次地被强大的智慧挽回，这种力量可能会成为一个弱点。“迪克 A 可以逃脱很多事情，因为他聪明得要命，”一位理论家说，“他真的可以赤脚攀登勃朗峰。”艾萨克·牛顿说他曾站在巨人的肩上。费曼试图通过各种扭曲的行为，站在自己的肩上。

在康奈尔大学，一直观察费曼的数学家马克·卡茨（Mark Kac）是这样看的：

天才有两种，“普通的天才”和“魔术师”。“普通的天才”是一个你我都会和他一样好的家伙，他顶多比我们好很多倍。他的思想是如何运作的，这并不神秘。我们一旦理解了他所做的事情，就会确信自己也能做到。“魔术师”的情况则不同。用数学术语来说，他们处于我们所处的“正交补”中，他们思想运转的意图和目的都是不可理解的。即使在理解了他们所做的事情之后，其过程对我们来说也是神秘的。他们（确实）很少收学生，因为他们不能被模仿。对于一个聪明的年轻人来说，要应付魔术师头脑中的神秘工作方式，一定是非常令人沮丧的。理查德·费曼是一位最高水准的魔术师。

费曼憎恨大多数科学史上粉饰过的神话，这些故事将错误的步骤和停滞的不确定因素合并在有序的知识进步的表面之下，但他创造了一个属于自己的神话。当他登上物理学家心目中“英雄殿堂”的顶峰时，关于他的天才和冒险的故事，在物理学界成了一种艺术。费曼的故事透着聪明，又很滑稽。这些故事逐渐缔造了一个传奇，其真实的主题（和故事的主旨）很少出现。其中许多故事在 20 世纪 80 年代被转写并出版成两本书，书名别具一格——《别逗了，费曼先生！》（Surely You’re Joking, Mr. Feynman!）和《你干吗在乎别人怎么想？》（What Do You Care What Other People Think?）。令出版社惊讶的是，这两本书成了流行的畅销书。

1988 年，在费曼去世时，他的朋友、合作者、办公室邻居、陪衬者、竞争者和反对者——尖刻的默里·盖尔曼（Murray Gell-Mann）在追悼会上激怒了费曼的家人，盖尔曼断言：“他用一团神话包围着自己，花了大量时间和精力来创造关于自己的逸事。”盖尔曼补充说，在这些故事中，“他必须登场，如果可能，还要看起来比其他人更出色”。

在这些故事中，费曼是一只牛虻，一个浪子，一个小丑，一个天真的人；在原子弹项目中，他是军方审查人员的眼中钉，肉中刺；在调查 1986 年航天飞机爆炸的委员会中，他是对官僚风气置之不理，揭露真正原因的局外人。他与排场、传统、骗术和虚伪为敌。他是看到皇帝没穿衣服的男孩，他在生活中也是如此。然而，盖尔曼说的也是实话。在传说中，人们对费曼的成就、工作风格及其最深的信仰都有误解。他对自己的看法，与其说是展现，不如说是掩盖了他天才的本质。

不光是他这个人，费曼的声望也成为一座纪念碑，矗立在现代科学的风景中。在物理学家的语言中，费曼图、费曼积分和费曼规则加入了费曼的故事。当他们谈到一个大有前途的年轻同事，他们会说：“他不是费曼，但……”当费曼进入一个物理学家聚集的房间，比如加州理工学院的学生食堂，或任何科学会议的礼堂时，噪声水平也随之提高，现场的骚乱似乎从他端着托盘出现或在前排就座的地方开始。连比他资深的同事也试图悄悄地观察他。年轻的物理学家则被费曼不拘小节的魅力吸引住了。他们模仿费曼的笔迹和他把方程“扔”到黑板上的方式。一个小组就“费曼是人吗？”这个问题进行了半开玩笑的辩论。他们羡慕费曼的灵感乍现（在他们看来是这样的）。他们也钦佩费曼的其他品质：对大自然简单真理的信仰、对权威智慧的怀疑，以及对平庸的不耐烦。

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