理查德·费曼
 

    理查德·费曼Richard Feynman（1918年5月11日－1988年2月15日）美国著名的物理学家。1965年诺贝尔物理奖得主。提出了费曼图、费曼规则和重正化的计算方法，是研究量子电动力学和粒子物理学不可缺少的工具。
    生平年表
　　1918年5月11日出生于美国纽约皇后区小镇Far Rockaway的一个俄罗斯移民犹太裔家庭。
　　1935年进入麻省理工学院（MIT），先学数学，后学物理。
　　1939年本科毕业，毕业论文发表在《物理评论》（Phys.Rev.）上，内有一个后来以他的名字命名的量子力学公式。
　　1939年9月在普林斯顿大学当惠勒（J.Wheeler）的研究生，致力于研究量子力学的疑难问题：发散困难。
　　1941年，费曼与阿琳·格林鲍姆结婚。
　　1942年6月获得普林斯顿大学理论物理学博士学位。
　　1943年进入洛斯阿拉莫斯国家实验室，参加了曼哈顿计划。
　　1945年6月16日，费曼的第一个妻子阿琳去世。同年费曼开始在康奈尔大学任教。
　　1951年转入加州理工学院。在加州理工学院期间，加州理工学院因其幽默生动、不拘一格的讲课风格深受学生欢迎。
　　1961年9月至1963年5月在加州理工学院讲授大学初等物理课程，录音在同事帮助下整理编辑为《费曼物理学讲义》。
　　1965年费曼因在量子电动力学方面的贡献与施温格(Julian.Schwinger),朝永振一郎一同获得诺贝尔物理奖。
　　1986年，费曼受委托调查挑战者号航天飞机失事事件, 在国会用一杯冰水和一只橡皮环证明出事原因。
　　1988年2月15日，费曼因癌症逝世。
    早年经历
　　1918年5月11日，理查德·菲利浦·费曼(Richard Phillips Feynman)出生于纽约市。他的父亲是麦尔维尔·阿瑟·费曼，母亲是露茜尔·菲利浦。但是费曼是在长岛南岸的法罗克维长大的。他有一个妹妹琼，比他小9岁，两个人的关系非常亲密，琼后来也成了一名物理学家。虽然麦尔维尔和露茜尔都是犹太人，但是他们对孩子的教育却没有狭隘偏执的宗教观念。麦尔维尔是1895年和父母一起来到美国的，那时他还是个5岁的孩子。他们是白俄罗斯的明斯克人。年轻的时候他对科学产生了浓厚的兴趣，可是他没有足够的经济来源来实现做物理学家的梦想。干了几种杂活之后，他成了一个制服加工公司的业务代表。在理查德出生之前，麦尔维尔就对妻子说：“如果生个男孩子，他准能当个科学家。”为了确保自己的预言实现，他尽了最大的努力。　
　　当儿子还坐着幼儿专用的高椅子时，麦尔维尔就买了一套浴室用的白色和蓝色瓷砖。他用各种方法来摆放它们，教理查德认识形状和简单的算术原理。当孩子长大一点时，麦尔维尔就带他去博物馆，并且给他读《不列颠百科全书》，然后用自己的语言耐心地解释。后来费曼愉快地回忆道：“没有压力，
　　只有可爱的、有趣的讨论。”　
　　麦尔维尔教会了理蒂(小理查德的昵称)怎样思考。他让理蒂设想他遇见了火星人，火星人肯定要问很多关于地球的问题。比如说，为什么人在夜里睡觉呢？理蒂怎么回答这个问题呢？　
　　这种培养和教导是很有好处的。年轻的理查德很快就开始自己读《不列颠百科全书》了，他对上面的科学和数学文章尤其感兴趣。他从阁楼上找到一本旧课本，于是就照着课本自学起几何。
　　尽管理查德是一个智力早熟的少年，但是他却觉得人文科学枯燥无味，他对历史和文学毫无兴趣。他认为英语的拼写太缺乏逻辑性，所以他即使到了成年以后也不擅长拼写。　
　　高中毕业之后，费曼进入麻省理工学院学习，最初主修数学和电力工程，后来他在物理学中找到了最适合自己的位置。1939年，他以优异的成绩毕业于麻省理工学院，又到普林斯顿大学念研究生。1942年6月，他获得了理论物理学博士学位。
    曼哈顿计划
　　曼哈顿计划是费曼研究生涯的起点。在洛斯阿拉莫斯，刚刚研究生毕业的费曼跃跃欲试，他获得了一个难得的机会，同一批最伟大的物理学家和数学家一起工作，他们包括：奥本海默、汉斯·贝特、恩里科·费米、爱德华·泰勒，还有约翰·冯·诺伊曼。
　　在此之前，费曼发现自己总是跟贝特唱反调。贝特当时已经是一位知名度较高、很受尊敬的物理学家。当贝特说出一个费曼不同意的观点时，费曼总是公开地强烈地表示反对。经过贝特耐心解释他的推理过程，费曼才能平静下来。可是等到下次观点出现分歧时，这个过程又会重复一遍。贝特一点也不生气，相反，费曼深入的思维给他留下了很好的印象，因此他对费曼产生了一种尊敬。贝特让费曼到自己手下来工作，让他做了计算组的组长。于是费曼成了几位组长当中最年轻的一位。在那个时候，所有的计算都是由人工完成的，要使用对数表和笨重的机械计算器。在费曼的领导下，计算组的工作效率大幅度提高，老科学家们的工作都要依赖这些计算结果，所以他们对费曼的工作非常满意。
　　让老科学家们满意的还有费曼那卓越的能力，他能运用逻辑来分析一切复杂问题，找出主要因素，并简单明了地说明需要解答的关键问题。令他们同样满意的是这位年轻的科学家对物理学那富于感染力的热情。很快，贝特就自豪地宣称：“费曼能做任何事情，所有的事情。”奥本海默写道：“他是这里最才华横溢的年轻物理学家，……他有着非常吸引人的性格与个性，……他是一个优秀的教师，对物理学的各个方面都有着热烈的感情。”
　　战后，贝特邀请费曼到康奈尔大学跟他一起工作，费曼愉快地接受了。
    痛失挚爱
　　理查德·费曼和阿琳·格林鲍姆从高中时代起就固定约会，甚至在理查德 离开家乡去上大学的时候，两个人的关系也在不断深入发展。约会了六年以后，他们正式订了婚。尽管两个年轻人的志趣很不相同，他们却共同拥有一种古怪的幽默感。经过多年的交往，理查德和阿琳深深地相爱了。在理查德被普林斯顿大学录取继续深造时，这种两地分离的恋爱仍然继续进行。在这段时间，阿琳发现自己颈部有一个肿块，并且持续疲惫和低烧几个月，被诊断为结核病。理查德得知检查结果后，认为自己应该跟她结婚以便很好地照顾她。可是现在他的父母却反对他结婚了，因为他们害怕理查德也传染上结核。他们建议他撕毁婚约，但他拒绝这样做。　
　　于是，就在理查德获得博士学位后不久，他设法让普林斯顿大学附近的一所慈善医院同意接收阿琳。他在轿车里摆了一张床，让阿琳躺在上面，带她去医院。1942年6月29日，在去医院的路上，一位治安官员主持了他们的结婚仪式。尽管这时理查德已经在忙于曼哈顿计划的研究工作，他还是尽心竭力地照顾阿琳。从他们结婚那天直到阿琳去世，她一直在医院里卧床休养。　
　　1943年春天，普林斯顿大学的科学家们被转移到洛斯阿拉莫斯的实验室，理查德非常不放心阿琳。项目主持人罗伯特·奥本海默在洛斯阿拉莫斯以北60英里的阿布奎基找了一所医院，让阿琳住在那里，这样她的丈夫就可以安心工作。每个周末，理查德都驱车赶到阿布奎基，与阿琳待在一起。一周当中的其他日子，一对年轻夫妇就互相写信。就是在这种奇特而充满悲剧色彩的情况下，两个人也从来没有失去过机智和幽默。
　　离试爆越来越近了，阿琳的病情却在逐步地恶化。1945年6月16日，她去世了，那时他们结婚才三年，离第一次核爆炸只有一个月了。理查德陪她度过了生命的最后一刻，可是他很麻木，仿佛失去了知觉。他对自己的缺乏感情感到很吃惊。几个星期以后，当他路过一家商店的时候，看到了一件连衣裙，他想要是阿琳穿上一定很美。这时他才突然悲从中来，他失声痛哭，无法自抑。
　　在理查德一生当中，阿琳一直都是他思想中的核心人物。她教会了他欣赏艺术和音乐；他不断地梦见她，并且给她写信。她去世两年后的一封信是这样开头的：“我爱你，甜心。”接下来理查德写道：“我遇到了很多好姑娘，我也不想老是孤单一人，可是见过两三次面之后她们就都随风而去了。只有你是我的。你才是真的。我最爱的妻子，我爱你。”　
　　可是就在这样感情充沛的时候，他那爱逗趣的天性也不能完全受到压制。在信的结尾，他写上：“又及：请原谅我没有寄出这封信，可是我不知道你的新地址。”
    康奈尔大学时期
　　亲自参与了释放毁灭性的核能量，又看到挚爱的妻子去世，这使费曼陷入了深深的忧郁，这种情形持续了差不多两年。他不知道自己的忧郁在多大程度上来自于原子弹，又在多大程度上来自于他深爱的阿琳的去世。但是他不能进行物理学研究了，他的创造灵感枯竭了。然而，他戴上勇敢的面具继续教学，并从中获得了极大的安慰。康奈尔大学给费曼提供了一个避风港，让他集中精力从事教学，而不要求他拿出研究成果。
　　1946年10月，父亲麦尔维尔在一次中风后去世，这更加重了费曼的忧郁。但是他既没有闷闷不乐也没有与世隔绝。正如贝特解释的那样：“费曼忧郁的时候也比任何其他人兴高采烈的时候还要高兴。”
　　最终，费曼用一种完全是费曼式的方法打破了忧郁的恶性循环。有一天，他在康奈尔大学的咖啡厅里看见一个学生抛起了一个餐盘。他给自己提出一个挑战，用公式来描述盘子的转动和摆动之间的关系。经过一番努力，他终于能够证明，就像他观察到的一样，当摆动角度很小时，转动速度是摆动速度的两倍。当费曼兴奋地把这一结果告诉贝特的时候，贝特很有兴趣地听完了他的话，然后问他：这有什么实际价值呢？
　　费曼只好承认这的确没有任何实际价值。对于费曼来说，这是一次深刻的领悟。他决定从今以后，他只为了自己的兴趣而研究物理。被这个决定激励着，他重新开始研究量子电动力学的问题，早在普林斯顿大学的时候他就开始涉足这个领域了，最终就是这方面的研究使他获得了诺贝尔奖。具有讽刺意味的是，他发现他出于感兴趣而研究的旋转餐碟的运动，也适用于电子旋转的问题。
    加州理工时期
　　在康奈尔大学待了四年以后，费曼厌倦了绮色佳城冬季的气候和小镇的气氛。他对那里学术自由的环境和周围众多的人文学科教授也感到不舒服。所以当他接到加利福尼亚理工学院具有吸引力的邀请时，他马上接受了。此后费曼的全部时间都是在加州理工学院度过的，在那里他进行了最有成果的研究工作。
　　在加州理工学院，费曼作为一个传奇人物的名声确立起来。随着他越来越显示出在数学上直觉性的才能和对物理学的深刻的洞察力，“天才”这个词也越来越多地与他联系在一起了。
    特色教师
　　对于费曼的教学生涯来说，父亲对他早年的训练是无价之宝。最重要的是，麦尔维尔在他身上灌注了一种对于大自然的美的赞叹和欣赏，并使他产生了与他人分享这种感受的灼人的欲望。听费曼讲课确实是一种触电的经历。在讲台上，他总是处于动态，正如他喜欢谈论的原子一样。他像个舞蹈演员一样昂首挺胸地在台上走来走去，他的胳膊和双手划出复杂而优美的弧线，配合着他的语言。他的声音时高时低，用来证明他的论点。总而言之，他能牢牢地抓住听众的注意力。
　　费曼从教学当中得到了活力。学生们经常提出一些深刻的问题，这常常会进一步激发他的头脑，提供研究的课题。有一次他写道：“教学和学生使我的生命得以延续。如果有人给我创造一个很好的环境，但是我不能教学的话，那我永远不会接受。永远不会。”费曼也相信，人们记住他首先是因为他的教学工作。加州理工学院把他的一系列讲座收集在一起，出版了《费曼物理学讲义》，这本书马上成了经典著作，成了全世界的热销书。这本书本来是面向加州理工学院的一二年级学生的，可是最能认识到这本书价值的却是物理教师，他们从中找到了自己讲座的灵感。所以，费曼被称做“老师的老师”是当之无愧的。
    晚年生活
　　在他的晚年，费曼努力地做好他的前妻阿琳（费曼一生的挚爱，因肺结核而匆匆逝去）认为重要的事情。他开始绘画，并画出了很好的素描和油画作品。1986年，挑战者号失事后，费曼受委托调查失事原因。费曼做了著名的O型环演示实验，只用一杯冰水和一只橡皮环，就在国会向公众揭示了挑战者失事的根本原因——低温下橡胶失去弹性。1988年2月15日，他与世长辞，终年69岁。他去世后的第二天，学生们在加州理工学院10层高的图书馆顶楼挂起一条横幅，上面写着：“我们爱你，迪克”。
    个人魅力
　　许多人认为，理查德·费曼(Richard Feynman)是20世纪诞生于美国的最伟大的物理学家，一个独辟蹊径的思考者，超乎寻常的教师，尽善尽美的演员。
　　费曼最可亲的品质之一，是他对于自然的奇迹无休止的好奇心和从全新的角度看问题的能力。费曼喜欢观察最普通的自然现象，并找出其中的道理，这些现象大部分人，包括物理学家在内，都不会注意到。费曼常说，如果一个人学会了解释简单的东西，他就懂得了解释是什么；也就是说，他理解了科学本身。　
　　费曼具有一种奇特的性格。第一次遇到费曼的人马上会为他的才华所倾倒，同时又会对他的幽默感到吃惊。第二次世界大战后不久，物理学家弗里曼·戴森在康奈尔大学见到了理查德·费曼，他说他的印象是：“半是天才，半是滑稽演员。”后来，当戴森对费曼非常了解之后，他把原来的评价修改为：“完全是天才，完全是滑稽演员。”费曼总是用通俗的语言说话，从来不用高深的词语或者词组。他的句子经常不合语法规范。伟大的德国物理学家沃尔夫冈·泡利曾经表示过对费曼的疑惑：“为什么这个聪明的年轻人谈吐像个无业游民呢？”费曼喜欢听到别人这样描述他。贝特认为费曼经常“模仿布鲁克林口音和作派”来故意“掩盖他那其实很脆弱的灵魂”。确实，人们很容易看出，他是用插科打诨来掩饰因为失去阿琳而带来的永远挥之不去的悲伤。虽然费曼一直使用通俗的语言，但是如果他愿意的话，他可以很雄辩地讲话(完全符合语法规范)，他还能写出非常优美的诗句。这也许正是对他的天才和自信的最好注释。
　　作为一名物理学家以外，在他一生中的不同时期，他还是无线电修理者、保险柜密码破解高手、艺术家、舞蹈爱好者、手鼓演奏者和玛雅象形文字的破译者。在广为流传的轶闻中，他常与拉斯维加斯的脱衣舞女和赌徒聊天最为有趣。他的世界充满好奇，是一个典型经验主义者。
　　费曼经常发出惊世骇俗之语，比如以下两句名言：
　　"Physics is to math what sex is to masturbation." （“物理之于数学好比性爱之于手淫。”）
　　"Physics is like sex: sure, it may give some practical results, but that's not why we do it." （“物理跟性爱有相似之处：是的，它可能会产生某些实在的结果，但这并不是我们做它的初衷。”）
    科学成就
　　费曼于40年代发展了用路径积分表达量子振幅的方法，并于1948年提出量子电动力学新的理论形式、计算方法和重正化方法，从而避免了量子电动力学中的发散困难。目前量子场论中的“费曼振幅”、“费曼传播子”、“费曼规则”等均以他的姓氏命名。
　　费曼图表是费曼在四十年代末首先提出的，用于表述场与场间的相互作用，可以简明扼要地体现出过程的本质，费曼图表早已得到广泛运用，至今还是物理学中对电磁相互作用的基本表述形式。它改变了把物理过程概念化和数学化的处理方式。费曼总是以自己独特的方式来研究物理学。他不受已有的薛定谔的波函数和海森堡的矩阵这两种方法的限制，独立地提出用跃迁振幅的空间-时间描述来处理几率问题。他以几率振幅叠加的基本假设为出发点，运用作用量的表达形式，对从一个空间-时间点到另一个空间-时间点的所有可能路径的振幅求和。这一方法简单明了，成了第三种量子力学的表述法。 1968年费曼根据电子深度非弹性散射实验和布约肯（J.D.Bjorken）的标度无关性提出高能碰撞中的强子结构模型。这种模型认为强子是由许多点粒子构成，这 些点粒子就叫部分子（parton）。部分子模型在解释高能实验现象上比较成功，它能较好地描述有关轻子对核子的深度非弹性散射、电子对湮灭、强子以及高能强子散射等高能过程，并在说明这些过程中逐步丰富了强子结构的物理图像。
　　除了量子电动力学方面的卓越贡献，费曼还建立了解决液态氦超流体现象的数学理论。之后，他和默里·盖尔曼在弱相互作用领域，比如β衰变方面，做了一些奠基性工作。费曼通过提出高能质子碰撞过程的层子模型，在夸克理论的发展中，起了重要作用。
    教育贡献
　　费曼有一种特殊能力，就是能把复杂的观点，用简单的语言把它表述出来，这使得他成 为一位硕果累累的教育家。在获得的诸多奖项中，他特别感到自豪的，是1972年获得的奥尔斯特教育奖章。最初出版于1962年的《费曼物理学讲义》被《科学美国人》这样赞誉：“尽管这套教材深奥难懂，但是它的内容丰富而且富有启发性。在它出版25年后，它已经成为讲师、教授和低年级优秀学生的学习指南。”费曼自己则在前言中写道：“我讲授的主要目的，不是帮助你们应付考试，也不是帮你们为工业或国防服务。我最希望做到的是，让你们欣赏这奇妙的世界以及物理学观察它的方法”。
　　为了促进普通公众对物理学的理解，费曼撰写了《物理定律的特征》和《量子电动力学：光和物质的奇特理论》等。同时还发表了许多高深的专业论文和著作，这些论文和著作已成为研究者和学生的经典文献和教科书。
　　20世纪60年代，费曼还在加州课程设计委员会上，为反对教科书的平庸，作出了努力。
    思想观点
    草包族科学
　　理查·费曼曾经在1974年，于加州理工学院的一场毕业典礼演说中叙述“草包族科学”（Cargo cult science）时提到：
　　从过往的经验，我们学到了如何应付一些自我欺骗的情况。举个例子，密立根做了个油滴实验，量出了电子的带电量，得到一个今天我们知道是不大对的答案。他的资料有点偏差，因为他用了个不准确的空气粘滞系数数值。于是，如果你把在密立根之后、进行测量电子带电量所得到的资料整理一下，就会发现一些很有趣的现象：把这些资料跟时间画成坐标图，你会发现这个人得到的数值比密立根的数值大一点点，下一个人得到的资料又再大一点点，下一个又再大上一点点，最后，到了一个更大的数值才稳定下来。
　　为什么他们没有在一开始就发现新数值应该较高？——这件事令许多相关的科学家惭愧脸红——因为显然很多人的做事方式是：当他们获得一个比密立根数值更高的结果时，他们以为一定哪里出了错，他们会拼命寻找，并且找到了实验有错误的原因。另一方面，当他们获得的结果跟密立根的相仿时，便不会那么用心去检讨。因此，他们排除了所谓相差太大的资料，不予考虑。我们现在已经很清楚那些伎俩了，因此再也不会犯同样的毛病。
    批判应试教育
　　费曼一生的大部分时光是在学院度过的，有40年之久。他最不理解的是，为什么有的人不是通过了解而学习，只是靠死记硬背，把乐趣变成了刑罚。费曼的困惑来自于他的巴西之行。
　　在巴西里约大学，费曼做了一年的客座教授。授课内容是电磁学方面的高级课程。在那里，他发现了两个奇怪的现象：
　　一是学生们从不提问。有个学生告诉他原委：如果我提问，课后大家都会跑来怪我，为什么要浪费大家的时间？我们的目的是学东西，你却要打断他去提问。
　　二是面对同一个问题，有时学生马上答得出，有时却又一片茫然，完全不知所云。
　　渐渐地费曼发现，巴西的学生上课时唯一要做的就是坐在那里，把教授讲的每个字记下来，当教授重复那句话时，他们逐字检查，确保没有写错。
　　有次下课时，费曼问一个学生：“你抄了那么多笔记——接下来会怎样处理它们？”
　　“噢，我要好好地读。”学生回答，“然后考试。”
　　“怎么考试？”
　　“很容易的。我可以告诉你一道考题：在何种情形下两个物体是相等的？答：如果相同力矩造成同等的加速度，那么两物体是相等的。”
　　费曼只能摇头，他们有办法通过考试，但除了背下来的东西外，他们什么也不会。
　　这样的情景我们似曾相识，我们与巴西同列“金砖四国”，连课堂都如此相像。
　　在学年终了的时候，费曼应邀作了一次演讲，这是一次令巴西教育界深受震动的演讲。他坦率地告诉巴西人，他看到的令人震惊的事实：那么多小学生在书店里购买物理书，那么多巴西小孩在学物理，比美国小孩更早起步，可是整个巴西却找不出几个物理学家——为什么会这样？那么多孩子如此用功，却都是无用功！
　　费曼举起一本公认写得非常好的大一物理教科书，“在这本书里，从头到尾都没有提及实验结果。随便把书翻开，指到那一行，我都可以证明书里包含的不是科学，而只是生吞活剥的背诵而已。”
　　费曼随手翻开一页，念道：“摩擦发光：当晶体被撞击时所发出的光……”
　　他说：“这样的句子，是否就是科学呢？不！你只不过是用一些字说出另一些字的意思而已。有没有看到过任何学生回家试着做个试验？我想，他没有办法做，他根本不知道该怎样做。”
　　“但如果你写：‘当你在黑暗中用钳子打在一块糖上，你会看到一丝蓝色光。其他晶体也有此效应，没人知道为什么。这个物理现象被称为摩擦发光。’那么就会有人试着回家自己做，这就是一次与大自然相遇的美妙经验。”
　　几乎所有奔向现代化的后发国家，都曾经或正在面临着巴西人的困扰：他们需要科学，他们努力地学习科学，但他们却不了解：科学不是教义，而是一次次的“与大自然相遇的美妙经验”。
　　据说，在费曼教授结束演讲之后，巴西教育部长站起来痛心疾首地说：“我早已知道我们的教育体制有病，但直到今天我才发现我们患了癌！”——那种大家努力考试，然后教下一代继续努力考试的教育，何时才是尽头呢？
    主要著作
　　费曼物理学讲义(The Feynman's Lectures on Physics)
　　(不是费曼本人编写,是根据费曼在1961年9月至1963年5月在加利福尼亚工学院讲课录音整理编辑的) 《费曼讲物理》为该书的摘抄版 ）3卷1964年, 1966年.
　　量子电动力学
　　QED——光与物质的奇异性质QED: The Strange Theory of Light and Matter
　　统计力学
　　过程理论基础
　　量子力学和路线积分 (with Albert Hibbs)
　　引力学讲义
　　计算讲义
　　费曼最后的讲座: 太阳的行星
　　The Feynman Processor: Quantum Entanglement 和计算革命
    费曼的公众讲演
　　量子电动力学（QED）讲座（新西兰奥克兰大学）
　　微小的机器（Tiny Machines）——费曼说纳米（加州理工大学）