一本物理學(xué)家寫的20世紀(jì)后半葉物理學(xué)界傳奇人物理查德·費(fèi)曼的傳記。難得。

理查德·費(fèi)曼是美國物理學(xué)家，諾獎(jiǎng)得主，主要貢獻(xiàn)是創(chuàng)立量子電動(dòng)力學(xué)，1988年去世。

此人之有趣，甚于愛因斯坦。他還是個(gè)作家、畫家，可以弄開各種類型的保險(xiǎn)箱。他更擅長物理教學(xué)，以最有趣的方式進(jìn)行科普，比如用冰水和夾子解釋航天飛機(jī)的原理，因此被稱為科學(xué)頑童。此人是典型的美式教育下，從普通小鎮(zhèn)青年成長為啟發(fā)了一個(gè)諾獎(jiǎng)，拿到一個(gè)諾獎(jiǎng)的學(xué)者，以好玩和明星的方式走進(jìn)了普通人群中。

時(shí)至今日，學(xué)界對他的評價(jià)都是神奇、逗和創(chuàng)造力。

此書的專業(yè)性很強(qiáng)，并非一般意義上的科普，屬于硬科學(xué)傳記，部頭不大，為了看明白，我還得查閱一些相關(guān)資料，才能得到科普化的解釋。

科學(xué)教會(huì)人們，事物是如何被理解的，什么是未知的，我們對已知事物的了解達(dá)到了何種程度（事實(shí)上，我們不可能知道全部），如何對待疑惑和不確定性，我們的證據(jù)依賴怎樣的法則，如何思考并作出正確的判斷，如何透過騙術(shù)與表象來看清事實(shí)。

大概是在二十多年前，買了一套費(fèi)曼物理學(xué)講義，至今這套講義還在書櫥里。之所以感興趣，是因?yàn)橘M(fèi)曼是在用物理學(xué)角度欣賞這個(gè)世界，是在解讀一種文化。

費(fèi)曼本人的成長經(jīng)歷，也是一個(gè)完美學(xué)人之能成型，并影響人類科學(xué)史進(jìn)程的最佳狀態(tài)詮釋——那種教育和成長的環(huán)境，毫無學(xué)業(yè)壓力的童年，總是鼓勵(lì)他用另類眼光看待世界的父親。

一個(gè)在制服公司工作的普通工人父親，就懂得引導(dǎo)兒子區(qū)分事物的名詞和真正的知識(shí)——要通過觀察事物的運(yùn)動(dòng)和行動(dòng)，而不僅僅是名字，來了解一個(gè)事物的性質(zhì)。

比如，小費(fèi)曼看到裝球的小車被推動(dòng)時(shí)，小球會(huì)向后滾，小車被攔住，小球又向前滾。他的父親并不是告訴他這叫“慣性”就算了，而是告訴他，繼續(xù)觀察其他的事物類似情況，會(huì)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)中的物體總有保持既有運(yùn)動(dòng)趨勢的性質(zhì)。

這可不是普通的知識(shí)灌輸，這就是在培養(yǎng)好奇心和研究角度。他父親并不是教師，也不是學(xué)者，而是普通的美國人，一個(gè)天性厭惡權(quán)威，總是從質(zhì)疑開始，強(qiáng)調(diào)獨(dú)立思考和獨(dú)立意識(shí)的美國工人。

我們今天說的教育和科技的差距，從這里可以管窺一斑。

他幾乎就是在自由自在成長的過程中，一點(diǎn)點(diǎn)地從天性中發(fā)掘出來了興趣，然后也是在沒有任何強(qiáng)制、競賽和灌輸?shù)臈l件下，進(jìn)入到了科學(xué)殿堂。這一切，與在農(nóng)場里長大，靠自己動(dòng)手做玩具走出來的克勞德·香農(nóng)有著異曲同工之妙。

氛圍、環(huán)境。

正因?yàn)榭們A向于自己尋求答案，而不是接受答案，費(fèi)曼早在高中年代，就在自學(xué)高等數(shù)學(xué)之后，嘗試用自己的方式來重塑所有學(xué)過的知識(shí)。

找到答案背后的過程，這是費(fèi)曼的習(xí)慣，他用記事本把微分求導(dǎo)值的分析過程，正弦值和余弦值的計(jì)算過程都自己寫了出來——聯(lián)想到當(dāng)初在本科學(xué)習(xí)微積分時(shí)，我們只是靠記憶來記微分求導(dǎo)表格的方式來學(xué)習(xí)。

他的方法是不知疲倦地從不同角度，從零開始解決已有正確答案的問題。

到麻省理工之后，他本來想學(xué)數(shù)學(xué)，不過又覺得數(shù)學(xué)太理論，于是就轉(zhuǎn)向電氣工程，接著又覺得工程太現(xiàn)實(shí)，唯獨(dú)物理學(xué)，幾乎是在應(yīng)用和理論之間最佳的平衡點(diǎn)上，就轉(zhuǎn)向了物理。

激發(fā)他核心思維方式的是一名叫巴德的高中物理教師，某天他把費(fèi)曼叫去，說覺得費(fèi)曼看起來挺無聊，就告訴他一些有趣的東西——其實(shí)就是開小灶——告訴了他最小作用量原理，用這個(gè)很簡單的原理，可以解釋很復(fù)雜的事情——物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是怎么來的。

最小作用量原理，舉例說，一塊在高處的石頭下落，我們說，在任一一個(gè)點(diǎn)上，石頭都具有兩種能量——其一是動(dòng)能，這是速度和質(zhì)量造成的，其二是勢能，是隱而未發(fā)的能量，與物體的位置有關(guān)。

如果石頭下落有很多可能的軌跡的話，那么把任意軌跡上任意點(diǎn)的石頭，所具備的勢能與動(dòng)能的差值都累加起來，那條軌跡上這個(gè)累加差值最小，那么石頭就會(huì)按照這個(gè)軌跡運(yùn)動(dòng)。

奇妙吧。

奇妙的不是石頭怎么運(yùn)動(dòng)，而是這種用現(xiàn)象來解釋現(xiàn)象，用運(yùn)動(dòng)來解釋運(yùn)動(dòng)的方式——我不去追尋到底是什么本質(zhì)性的原因，我只是用現(xiàn)象來解釋，推導(dǎo)出定律。

最小作用量這個(gè)定律，來源于偉大的拉格朗日，就是那個(gè)對拿破侖說，我不需要上帝這個(gè)假設(shè)的那個(gè)牛人。拉格朗日也是這么重新解讀牛頓定律的，他不管什么引力作用和物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，他只注意“拉格朗日量”，也就是最小作用量，找到這個(gè)作用量，那么使作用量最小的那條路徑，就必然是物體運(yùn)動(dòng)的路徑。

拉格朗日用這個(gè)定律計(jì)算出了著名的拉格朗日點(diǎn)，也就是各種引力作用下，差值最小可以抵消太陽引力的點(diǎn)，今天我們的衛(wèi)星都在這個(gè)點(diǎn)上運(yùn)動(dòng)。

拉格朗日從來不管引力是什么，從哪里來，怎么作用的，他只看現(xiàn)象和規(guī)律。

而拉格朗日這個(gè)思路，其實(shí)還有一個(gè)四百年前的來源——也就是敝號(hào)隨筆過的《費(fèi)馬大定理》中的費(fèi)馬，他在解釋光的折射現(xiàn)象時(shí)采用的方法。

光從一種介質(zhì)進(jìn)入到另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射。從低密度的空氣，進(jìn)入到高密度的水中，光在水中會(huì)偏向進(jìn)入點(diǎn)的垂直面，這就是折射現(xiàn)象。

先是斯涅耳總結(jié)出了折射的數(shù)學(xué)關(guān)系，高密度中的光總是會(huì)折向入射點(diǎn)的垂直面，在我們看來，就是向下偏折，所以我們叉魚的時(shí)候總要比目標(biāo)向下一點(diǎn)去叉。

接著就是大家開始解釋為什么會(huì)這樣。先是牛頓的光是粒子說，進(jìn)入到高密度介質(zhì)，光粒子會(huì)受更大的阻力，但無法很好地解釋為什么恰好是這樣的偏折；惠更斯采用波動(dòng)理論，聲波在變慢時(shí)會(huì)向內(nèi)彎曲，比粒子說更好解釋。

到了費(fèi)馬這里，覺得你們都太費(fèi)事，哪有那么多猜想假設(shè)的，你去管光的本質(zhì)干啥。費(fèi)馬認(rèn)為，就是最短時(shí)間原理——光總是沿著傳播所需要的最短時(shí)間那個(gè)路徑行進(jìn)。

在高密度介質(zhì)中，光的速度變慢，所以就要尋找比在低密度介質(zhì)中更容易穿透介質(zhì)的路徑——那當(dāng)然是越垂直越快?。牲c(diǎn)之間直線最短嘛。

這就是偉大的費(fèi)馬。

費(fèi)馬的最短時(shí)間，就是拉格朗日的最小作用量。

巴德的啟發(fā)，幾乎奠定了費(fèi)曼一生研究的基石思路——最小作用量累加，路徑累加。

也讓費(fèi)曼看到了，同一件事，真是可以有不同的理論和模型去解釋，一方面，可供解釋的理論和模型越多，說明這件事越簡單；另一方面，不同的理論和模型中，一定是簡潔者取勝。

就像很多擅長數(shù)學(xué)的人剛進(jìn)入物理學(xué)領(lǐng)域一樣，費(fèi)曼也同樣喜歡僅從數(shù)學(xué)理論出發(fā)來構(gòu)建物理模型——這樣當(dāng)然省力，只要思考就可以了。他在大二的時(shí)候，花費(fèi)巨大精力和時(shí)間，把薛定諤波動(dòng)力學(xué)方程，與廣義相對論結(jié)合起來，形成了一個(gè)新的方程，用于解釋氫原子的電子能級(jí)。結(jié)果模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)完全不符。

他再回過頭來查閱文獻(xiàn)，才發(fā)現(xiàn)他得出的新方程，其實(shí)前人早已研究過，就是克萊因·戈登方程，而且已經(jīng)被證明是個(gè)失敗的猜想。至此，費(fèi)曼才慢慢懂得，物理學(xué)研究與數(shù)學(xué)思維的差異性，理論需要預(yù)測出可檢驗(yàn)的結(jié)論，然后接受實(shí)驗(yàn)的檢測。

因此，費(fèi)曼在大三開始，選修了冶煉和實(shí)驗(yàn)課程，專門加強(qiáng)自己的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力——到了最高深和生僻的領(lǐng)域，很多實(shí)驗(yàn)器具是需要學(xué)者們自己設(shè)計(jì)和制造的。

麻省理工大學(xué)的環(huán)境之強(qiáng)悍也體現(xiàn)了出來，像他這樣出色和主動(dòng)求學(xué)的學(xué)生，不需要任何花費(fèi)和申請，就能被教授們邀請到自己的私人學(xué)術(shù)團(tuán)體和實(shí)驗(yàn)室，參加最頂尖的課題研究，與最聰明的合作伙伴一起研討。

最可怕的地方在于，即便是在麻省理工這樣的頂尖研究機(jī)構(gòu)，也有一個(gè)不成文的傳統(tǒng)——教授們從來不贊同最優(yōu)秀的學(xué)生一直留在麻省理工，他們都會(huì)給這些學(xué)生找到其他的研究機(jī)構(gòu)去延續(xù)相關(guān)研究——既可以打破麻省理工圈子造成的局限性，也可以讓他們?nèi)カ@取其他地方不同的思路和做法。

1939年，費(fèi)曼從本科畢業(yè)之后，去了普林斯頓大學(xué)。假期里，他代表麻省理工本科生參加了帕特南數(shù)學(xué)競賽。這是一個(gè)難度最高的面向本科生的全國數(shù)學(xué)賽事，從來沒有人能解出所有的題。費(fèi)曼卻拿到了驚人的高分，這個(gè)分?jǐn)?shù)意味著，大四畢業(yè)的費(fèi)曼已經(jīng)具備了世界一流數(shù)學(xué)家的能力。

費(fèi)曼在普林斯頓跟隨的導(dǎo)師是一位年輕的助理教授約翰·惠勒，此人就是個(gè)粒子物理學(xué)界的狂想者，幾乎與費(fèi)曼是一拍即合。

一個(gè)典型的例子就是，費(fèi)曼開始他研究生生涯的第一個(gè)問題，就要解決帶電粒子的作用力問題。這是一個(gè)非常基礎(chǔ)的問題，如果這個(gè)問題得到解決，那么很有可能電磁理論中的場論就可以扔進(jìn)故紙堆了——一切都是帶電粒子的直接相互作用，而無須假設(shè)有“場”這么一種東西的存在。

不過費(fèi)曼當(dāng)時(shí)遇到的問題是帶電粒子相互作用非常復(fù)雜，而且如何存在一定距離的話，作用力相互之間還會(huì)有時(shí)間上的延遲性——電磁作用幾乎都是同時(shí)發(fā)生的，這無法解釋。

當(dāng)費(fèi)曼告知惠勒這個(gè)問題之后，惠勒居然讓他繼續(xù)延續(xù)這個(gè)思路計(jì)算下去，看會(huì)有什么結(jié)果，如果有必要，惠勒提出，你干脆假設(shè)存在一個(gè)反向時(shí)間的作用，即作用力的施加和反饋都是同時(shí)發(fā)生，而不是先后順序?！@是違背因果律的假設(shè)，但惠勒就這么干，當(dāng)他看到費(fèi)曼有一個(gè)新穎的想法，他就會(huì)建議去除掉既有的存在矛盾的其他假設(shè)和定律的約束，先試試看。

為了鼓勵(lì)費(fèi)曼，惠勒申請讓費(fèi)曼參加普林斯頓的物理學(xué)研討會(huì)。參加這個(gè)研討會(huì)的人物太恐怖了——有當(dāng)時(shí)剛拿了諾獎(jiǎng)的維格納，有不相容原理創(chuàng)始人諾獎(jiǎng)得主泡利，有馮諾依曼，最重量級(jí)的，還有愛因斯坦本人。

一個(gè)二十出頭的毛頭小伙，剛提出了一個(gè)在后來被證明完全錯(cuò)誤的理論，就有機(jī)會(huì)拿到全世界Top5的牛人面前展示，這也只有在美國，只有在普林斯頓大學(xué)才能實(shí)現(xiàn)吧。