費曼講物理（相對論）

　　提起理查德·費曼（１1918～1988），我國的讀者或許不會陌生。幾年前，他的自傳《別鬧了，費曼先生》在中國的出版發(fā)行，使這位美國物理學(xué)家聲名大振。費曼是個一生都閑不住的人，他有著令人難以想象的精力、智慧和好奇心。在他的一生中，他對物理學(xué)的多個領(lǐng)域和物理學(xué)之外的多個領(lǐng)域，正如對他生活中的多個女人一樣，都產(chǎn)生過濃厚的興趣，而在每一個領(lǐng)域中他都做得游刃有余。這也使得他在其一生的各個相同和不同時期扮演過各種不同的角色：僅憑想象就能把收音機修好的收音機修理工，在曼哈頓計劃嚴密的保安系統(tǒng)監(jiān)控下輕松破解安全鎖的開鎖匠，參加世界級職業(yè)比賽并獲獎的桑巴鼓手，摘取了諾貝爾獎的物理學(xué)家廣受聽眾歡迎的優(yōu)秀教師，以及經(jīng)常在紅燈區(qū)的夜總會出沒的playboy。在這諸多角色中，有兩個角色的扮演貫穿了他一生的大部分時間也最受人們的稱道，那就是物理學(xué)家和教師。而最難得的是費曼能夠把這兩者巧妙地結(jié)合起來，從而孕生了這本《費曼講物理相對論》。這本書是根據(jù)費曼的六次講演整理而成的，突出體現(xiàn)了費曼身兼杰出物理學(xué)家和優(yōu)秀教師于一身的獨特才能，從始至終滲透著他簡潔至上的審美追求。這些演講配合得非常巧妙，構(gòu)成了現(xiàn)代理論物理學(xué)中一個最重要領(lǐng)域的完美而具有說服力的解說。這個領(lǐng)域就是相對論，她自２０世紀初首次進入人類的視野以來，已在物理學(xué)的多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用與發(fā)展，是物理學(xué)的主要基礎(chǔ)性理論。在這個領(lǐng)域中，愛因斯坦的名字像一座巍峨的山峰矗立在公眾的思想觀念中。毫無疑問，愛因斯坦是這一領(lǐng)域的最大權(quán)威，但對這一理論的闡發(fā)，愛因斯坦的著作卻并不是最好的。愛因斯坦的相對論著作，復(fù)雜的表述和冗長的推導(dǎo)過程往往令人望而卻步，一如他那個時代蘇黎世燭光晚宴上的盛裝貴婦，雖姿色撩人，但過于繁瑣的衣飾和冷峻矜持的表情，總使人難以親近芳澤。而在費曼的這本書中，費曼在對相對論作了完整準確把握的基礎(chǔ)上，憑借著他自己創(chuàng)建的一系列獨特的處理方法以及他對簡潔美的不懈追求，把復(fù)雜深奧的相對論修剪得極其清晰明了，完全消除了以往做法中不必要的復(fù)雜化。相對論已從２０世紀初雍容華貴的盛裝貴婦變成了夏威夷海灘上風(fēng)情萬種的泳裝女郎，人們能在最短的時間里領(lǐng)略到她的本質(zhì)之美，看一眼便能勾起心底無盡的波瀾。如果說20世紀初人們用“世界上只有三個半人懂得相對論”這句話來形容相對論的深奧難懂的話，那么，在現(xiàn)在，在看完費曼這本書后，就可以用“世界上只有三個半人不懂得相對論”這句話來形容相對論的簡單了。對這本書的評價，也許正像這本書的“出版者的話”中所說的“即使是相對論的創(chuàng)立者愛因斯坦大師本人，對這個理論所創(chuàng)造出來的奇跡、這個理論的作用以及它的基本概念，也無法做出像來自紐約的理查德·費曼這樣的解釋”。

　　理查德·費曼，1918年，費曼誕生于紐約市布魯克林區(qū)，1942年，從普林斯頓大學(xué)取得博士學(xué)位。第二次世界大戰(zhàn)期間，他曾在美國設(shè)于新墨西哥州的羅沙拉摩斯（LosAlamos）實驗室服務(wù)，參與研發(fā)原子彈的曼哈坦計畫（ManhattanProject），當(dāng)時雖然年紀很輕，卻已經(jīng)是計畫中的重要角色。隨后，他任教于康乃爾大學(xué)以及加州理工學(xué)院。1965年，由于費曼在量子電動力學(xué)的成就，與朝永振一郎（Sin-ItiroTomonaga）、施溫格（JulianSchwinger）兩人，共同獲得該年度的諾貝爾物理獎。費曼博士為量子電動力學(xué)理論解決了不少問題，同時他首創(chuàng)了一個解釋液態(tài)氦超流體現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論。之后，他跟葛爾曼（MurrayGell-Mann）合作，研究弱交互作用（例如貝他衰變），做了許多奠基工作。后來數(shù)年，費曼成為發(fā)展夸克（quark）理論的關(guān)鍵人物，提出了在高能量質(zhì)子對撞過程中的成子（parton）模型。在這些重大成就之外，費曼博士把一些基本的新計算技術(shù)跟記法，介紹給了物理學(xué)。其中包括幾乎無所不在的費曼圖，因而改變了基礎(chǔ)物理觀念化與計算的過程，成為可能是近代科學(xué)史上，最膾炙人口的一種表述方式。費曼是一位非常能干有為的教育家，在他一生所獲多得數(shù)不清的各式各樣獎賞中，他特別珍惜1972年獲得的厄司特杏壇獎?wù)拢∣erstedMedalforTeaching）?！顿M曼物理學(xué)講義》一書最初發(fā)行于1963年，當(dāng)時有位《科學(xué)美國人》雜志的書評稱該書為「……真是難啃，但是非常營養(yǎng)，尤其是風(fēng)味絕佳，為二十五年來僅見！是教師及最優(yōu)秀入門學(xué)生的指南。」為了增長一般民眾的物理知識，費曼博士寫了一本《物理之美》（TheCharacterofPhysicalLaw）以及《量子電動力學(xué)》（Q.E.D.：TheStrangeTheoryofLightandMatter）。他還寫下一些專精的論著，成為后來物理學(xué)研究者與學(xué)生的標準參考資料跟教科書。費曼是一位建設(shè)性的公眾人物。幾乎家喻戶曉他參與「挑戰(zhàn)者號」太空梭失事調(diào)查工作的事跡，尤其是他當(dāng)眾證明橡皮墊圈不耐低溫的那一幕，是一場非常優(yōu)雅的即席實驗示范，而他所使用的道具不過冰水一杯！比較鮮為人知的事例，是費曼博士于1960年代中，在加州大學(xué)課程委員會任上所做的努力，他非常不滿當(dāng)時教科書之庸俗平凡。僅僅重復(fù)敘說費曼一生中，于科學(xué)上與教育上的無數(shù)成就，并不足以說明他這個人的特色。正如任何讀過他即使最技術(shù)性著作的人都知道，他的作品里外都散發(fā)著他鮮活跟多采多姿的個性。在物理學(xué)家正務(wù)之余，費曼也曾把時間花在修理收音機、開保險柜、畫畫、跳舞、表演森巴小鼓、甚至試圖翻譯馬雅古文明的象形文字上。他永遠對周圍的世界感到好奇，是位一切都要積極嘗試的模范人物。費曼于1988年2月15日在洛杉磯與世長辭。