費曼誕辰100周年紀念:傳奇而又平淡、深邃而又簡直的物理學家

2020-12-05 量子認知

100年前,傳奇人物、最傑出的物理學家之一、理察·費曼(Richard Feynman)誕生。費曼以對量子力學的路徑積分表述、量子電動力學、過冷液氦的超流性以及粒子物理學中部分子模型的研究聞名於世。《物理學世界》雜誌對全球130位頂尖物理學家進行的調查統計中,他被評為有史以來最偉大的十位物理學家之一。

費曼熱心於參與物理學教育普及事業,著有大量書籍與舉辦了許多講座,其中包括納米技術講義以及三卷本科物理學講義舉世聞名,他的口述自傳書籍《別鬧了,費曼先生》和《你管別人怎麼想》影響甚廣!

實事求是、率直真誠

費曼不喜歡故弄玄虛、不矯揉造作、不自以為是,虛懷若谷,對待科學的實事求是的態度,說話處事率直真誠的風格,使他特別能打動千千萬萬人、尤其是眾多年輕人的心靈,吸引了無數年輕人鍾愛科學、跨入科學界。

因對量子電動力學的傑出貢獻,費曼於1965年獲得諾貝爾物理學獎。在領獎回家的路上,這位諾貝爾獲得獎者、公認為該領域的最頂級的專家,卻宣稱他對此無知:「我天生不懂量子力學,我現在仍然不懂量子力學!」 下圖是他和妻子格溫妮絲·霍華斯(Gweneth Howarth)在隆重的諾貝爾獎頒獎典禮的舞會上共舞,從他慣有的幽默與詼諧的神情中可以看出他的質樸與率真。

20世紀60年代至80年代中期,費曼成為當時美國影響力最大的理論物理學家,甚至像神一樣受到來自許多同行與公眾的崇拜。對於諾貝爾獎及所獲得的其它許多獎項頭銜與熱忱崇拜,費曼一直對此表示不屑,無動於衷。2013年英國廣播公司(BBC)的《神奇的費曼先生》(Fantastic Mr. Feynman)節目中採訪他,下面是他的採訪答覆:

「我對諾貝爾獎一無所知。」「我不明白這到底是什麼或值得什麼。」「如果瑞典科學院的人們決定評選X、Y或Z得諾貝爾獎,那就這樣吧。」「榮譽對我來說並不真實,我不相信榮譽。」「榮譽困擾著我,榮譽是肩章,榮譽是制服。」

斯蒂克爾堡也曾發展出過與費曼圖相似的方法,但未得到同行的普遍重視。在費曼的一次講座完畢後,斯蒂克爾堡一個人默默地離開了會場,而被崇拜者們圍繞簇擁的費曼則作出如下評論:「他(斯蒂克爾堡)做了這件工作而現在卻一個人孤零零地走向夕陽!然而,我在這裡,卻收穫了所有的榮譽,但這本該屬於他。」

費曼以驚人的物理直覺而聞名,常能避開複雜的數學計算而洞察事物的物理本質。楊振寧認為費曼確實是具有不同於尋常人的物理直覺,費曼圖與費曼路徑積分的提出是他的非凡而深邃的物理直覺的範例。下圖為費曼和楊振寧在一次學術演講中。

不少物理學家認為,費曼的物理直覺也不完全是與生俱來的,更多的是他不拘一格、完全出於發現奧秘樂趣的實事求是的純正動機,他詼諧幽默地看似隨口說出的一個奇妙而引人深思的方案或哲理,往往都是自己曾經通過了大量思考和複雜計算才得出的實用經驗。

早年生活

費曼出生在紐約的從當時的俄羅斯帝國移民到美國的猶太人家庭,母親是一個家庭主婦,父親是一個銷售經理。費曼自小說話較晚,直到三歲時才講話。年輕的費曼深受父親影響,父親鼓勵他提出問題以挑戰正統思想,常常教費曼一些新鮮事物。從母親那裡,他繼承了一生的幽默感。小時候,他就有學工程技術的才能,在家中擁有一個實驗室,對修收音機很感興趣。上小學時,乘他父母出門一天不在家,創建了一個家庭防盜警報系統。

五歲時,他的母親生了一個弟弟,在世只有4周。四年後,妹妹瓊(Joan)出生。儘管相隔九歲,瓊和費曼相處很親密,都對世界充滿了好奇心。傳統的母親認為女性缺乏理解科學的能力,但費曼鼓勵瓊對天文學的興趣,瓊最終成為了天體物理學家。

費曼的父母都來自猶太家庭,但並不信仰宗教。費曼年輕時就稱自己崇尚「無神論者」。多年後,在獲得諾貝爾獎後,傳記作家希望他提供關於猶太人獲獎的有關信息,他一口拒絕提供,他回答說:這 「是在為種族理論上的各種廢話敞開大門」。

教育

費曼就讀於紐約皇后區的一所高中,有兩名諾貝爾獎獲得者也出於這所學校。在高中進行的一項智商測試中他的智商為125,雖然很高,他的妹妹瓊做得更好,以至瓊聲稱她自己更聰明。多年後,他拒絕參加門薩國際(Mensa International)高智商測試,他說他的智商太低了。

費曼15歲時自學三角函數、高等代數、無窮級數、解析幾何,微積分。他在高中獲得了紐約大學數學錦標賽。費曼申請了哥倫比亞大學,但由於猶太人被錄取的配額有限而沒被接受。結果,進了麻省理工學院。最初主修數學,後來轉向電機工程,後又轉向物理學。他認為數學太抽象,電機工程太具體,物理學「介於兩者之間」。作為一名本科生,他在《物理評論》上發表了兩篇論文。其中一篇論文後來被稱為費曼-海爾曼(Feynman-Hellmann)定理。

1939年,費曼獲得學士學位,在普林斯頓大學的物理研究生入學考試中獲得了史無前例的滿分,數學也取得優異成績,但在歷史和英語方面卻表現不佳。但是,他的許多著作由於其獨特的實事求是、坦率純真的風格,填補了其語言文採不足的缺陷,感染影響著一代代許多人。

費曼在錄取入普林斯頓大學並獲得其獎學金的條件之一是:他不能結婚。但他仍繼續約會他的高中戀人艾琳(Arline) ,並決定在獲得博士學位後與她結婚。儘管知道她患有嚴重的結核病,這在當時是一種不治之症,預計最多再活兩年。取得博士學位後他和艾琳乘渡輪前往史泰登島登記結婚,儀式沒有家人和朋友參加,一對陌生人見證了儀式,費曼只能親吻艾琳的臉頰。結婚儀式結束後,他將她帶到了醫院住院,周末到醫院探望她。

費曼當時的月薪380美元,少量是他的基本生活費,費曼的穿著用品歷來簡樸無華,工資的絕大多數是艾琳的醫療所需費用。周末,他借用朋友的車開車去阿爾伯克基(Albuquerque)看望艾琳。得知艾琳快死,費曼最後一次開車去了阿爾伯克基,陪伴她到去世。事後他只好沉浸於工作之中以期從悲痛中解脫出來。

最後的日子

1978年,費曼因腹痛醫療救治,被診斷出患有罕見的癌症肉瘤。外科醫生去除了一個足球大小的腫瘤,該腫瘤壓碎了他的一個腎臟和脾臟。1986年10月和1987年10月又接連進行了手術。1988年2月3日,他再次在加州大學洛杉磯分校醫院住院治療。十二指腸潰瘍破裂導致腎功能衰竭,他拒絕接受可能會延長他的壽命的透析。在他的妻子格溫妮絲、姐姐瓊和堂兄勒溫的陪伴下,他於1988年2月15日去世,享年僅69歲。

他埋葬在加州山景城公墓,他的遺言是:「我不想死兩次,太無聊了。」

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