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1 # 量子驛站
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2 # 物理文化與施鬱世界線
施鬱
(復旦大學物理學系)
費曼的軼聞很多。他聞名於世的路徑積分方法開始於他還是惠勒的研究生的時期。二戰之後,他又發展了這個方法。當時,人們為了解釋蘭姆位移,計算量子電動力學的重整化。費曼用他自己的方法研究這個這個問題,算得很快很準。但是,當時施溫格也用傳統方法研究這個問題。這時戴森來到費曼所在的康奈爾大學做研究生。他與費曼交談了很多。戴森將費曼與施溫格的方法作比較,解釋了它們的一致性。意見有意思的事情是戴森先發表了這篇論文,當時費曼自己的論文還沒有出來。但是費曼不介意戴森的文章先發表。費曼是為了搞清物理,而不是為了發表文章而發表文章。當時不瞭解情況的人稱這個方法為戴森方法,讓戴森非常尷尬。 不過,慢慢地人們搞清了怎麼回事。後來費曼的方法因為其直觀容易而得到了廣泛使用。
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3 # 物理思維
費曼(1918-1988)於1965年與朝永振一郎,施溫格一起獲得了諾貝爾物理獎,他們獲獎的理由是對量子電動力學的基礎工作做出了貢獻。
費曼在他的諾獎演講中講述了他在研究過程中的一些小故事,這些故事被費曼演繹的非常有趣,並且有助於我們思考什麼是物理學的核心精神。
現在我摘其中給我印象最深的一個故事分享給大家。
一天,費曼參加在普林斯頓舉行的啤酒節,在聚會上他碰到了一個剛剛從歐洲來的教授赫伯特·耶勒(Herbert Jehle,1907-1983,一名出生於德國的理論物理學家,作為一個和平主義者,他逃離了納粹德國,並於1947-48年間在普林斯頓高等研究中心訪問)。
耶勒教授費曼說,歐洲人比美華人嚴肅,他們認為啤酒節是個聊“智力話題”的好機會,耶勒坐在費曼身邊問他:“你在忙什麼呢?”
費曼剛開始沒反應過來,說:“我在喝啤酒。”
費曼意識到教授在問他最近的研究工作。於是,他對耶勒說他正在思考如何由作用量出發研究量子力學。
費曼的這個問題正是他構建量子力學路徑積分表示的起點。
耶勒說,“不”(這樣不行),“但,狄拉克有篇論文,他至少把拉格朗日量引入到量子力學裡了。明天我給你看。”
費曼問教授:“他這裡什麼意思啊,相當於?這可以用來做什麼呢?”
耶勒說,“你們這些美華人啊!你們總是想找到每樣東西的用途!”(潛臺詞,你們這些實用的美華人,真沒品!)
費曼接著說,“相當於,那是不是就是等於的意思啊。”
“不”,教授說,“他的意思不是等於。”
“好吧”,費曼說,“那我們就先假設它們相等吧,看看會發生什麼。”
費曼回去後,就考慮最簡單的物理問題,一個質量為M的粒子在勢函式V(x)中運動,並假設K與A倍的e指數iLε相等,經過泰勒展開,費曼得到了粒子需滿足的薛定諤方程。
看到費曼的計算,耶勒教授的眼睛都要跳出來了,他拿出一個小本子開始謄抄費曼在黑板上的演算。
“不,不,這是一個重要的發現。你們美華人總是在努力找到事物的用處。這真是做出發現的好方法!”
……
我們平時做科學研究,最困惑的就是“他們是憑什麼想到這個的?”費曼的這則小故事告訴我們質樸的實用主義哲學態度對做物理很有幫助。
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關於費曼,我最先讀的是他的《費曼物理學講義》第一卷。從那裡大概瞭解了費曼先生是怎麼樣的一種風格:幽默、博學、搞怪。然而,從《愛開玩笑的物理學家》這本書中,我們會看到費曼在各個方面是多麼地犀利。
圖1. 物理學家費曼
不得不承認,費曼雖然作為一個理論物理學家為人們熟知,但他的一生涉及到了電器修理工、邦戈鼓手、畫家、開鎖工、教育家、曼哈頓計劃等相當廣泛的方面。
他在當時自然科學最強的麻省理工讀大學,研究生去了普林斯頓,只是為了去看看另一個環境。後來陰差陽錯去了洛斯.阿拉莫斯為曼哈頓計劃工作,期間學會了開保險櫃,並盜取了藏有原子彈相關資料的各個保險櫃的密碼,並藉此來警示國家安全部門增強安全工作。有趣的是,最後領導的保險櫃忘記了密碼,還得請他來開。
原子彈爆炸的時候,大家待在30公里開外,並要求戴一副黑眼鏡以防受到傷害。但他清楚這麼遠的地方估計只有紫外線了,而這些東西用汽車的擋風玻璃就夠了,於是他摘下了眼鏡。所以,他可能是當時唯一一個用肉眼看到原子彈爆炸的人。
戰後,費曼先生到了康奈爾大學教課,去的第一天晚上居然是隨便找了幢樓在大廳的長凳上面睡的,當時他可是作為一名教授去的!後來他轉而去了加州理工,可能是那裡的環境更適合他,但剛開始的原因是,加州理工給了他10個月的假期,而康奈爾只有八個月。
另一方面,費曼先生在第一任妻子去世之後,他又娶過兩個妻子,但個人感覺,他還是最愛第一任的阿倫夫人。不過話說回來,好多物理學家都有個怪癖,費曼先生也不例外。他常常沉醉於酒吧間,和各種舞女交往,而且常常會因交往過密而被騙,然後他會向別人學習怎麼樣讓一個舞女願意和自己過夜,方法就是學會冷漠,不要為她花費一分錢。
在他學習繪畫時,他會請各種模特,讓模特擺裸體姿勢。他也會去一個脫衣舞飯館看舞女跳脫衣舞,他會邊做物理或者邊畫素描。
我們會發現,費曼先生確實是一個天才,並不只是在物理學上。他是物理學上的鬼才。而在其他方面,只要他喜歡做一件事,就會完全沉浸於其中,這導致他會成為這方面的頂尖人物而被人們熟知:修收音機他遠近聞名,作為一個總化學師為一間鍍膜公司工作,會研究草履蟲和螞蟻並得到一些有意思的結論,作為鼓手曾經讓一名舞蹈藝術家獲得巴黎藝術節二等獎,作為畫家他的畫遠近聞名,並舉辦了個人畫展。他到底是有多少潛力!
而他的突出貢獻是帶給了我們那些卓越的物理學理論:量子電動力學——世上最精確的理論;量子力學的路徑積分形式——他那另類的工具箱。
“挑戰與挫折,超人的才識與激情,以及從科學探求中獲得的極大快樂”,正是他生活中的幸福源泉。