第二章

故事真正開始于1973年的冬天。我住在以色列的一個基布茲，那是一個集體農場，位于耶路撒冷附近的丘陵地帶。我留著及肩長發(fā)，雖然內心向往和平，卻因為一場戰(zhàn)爭——也就是以開戰(zhàn)當天節(jié)日命名的贖罪日戰(zhàn)爭（Yom Kippur War）——趕赴那里。盡管我到達時，大部分戰(zhàn)事都已經結束了，但是余溫仍未散去。軍隊依然在頻繁調動。這導致了嚴重的勞動力短缺，于是我在大學二年級中途請假前去支援。

那年我二十歲，認為自己已經長大成熟。但是，骨子里我還是一個受人引導、照顧和保護的孩子。在基布茲的那段時間，我經歷了許多人生的第一次——第一次出國，第一次和農場的動物相處，第一次在炮彈轟炸時躲進防空洞避難。那也是我第一次在沒有音響、電視、電話、室內浴室這類我們認為理所應當的便利設施的地方生活。

我們晚間幾乎無事可做，只能和其他志愿者聊天觀星，或者光臨基布茲的小“圖書館”，那里有幾十本英文書。其中有一些物理書顯然是某個基布茲當地人捐贈的，他曾在美國上過大學。當時我主修化學和數學的雙學位，認識我的人都以為有一天我會成為某所重點大學的化學教授。我的學業(yè)成績一向很好，人們很早就知道我熱愛化學和數學這兩門專業(yè)。高中時期的“高等”物理課枯燥乏味。我不像其他人那樣對艾薩克·牛頓頂禮膜拜——誰會對滾下斜面的小球速度或者從二樓落下物體的受力興奮不已呢？那與我在化學實驗室制作帶煙花的火箭，或者在數學課上對彎曲的空間浮想聯(lián)翩，根本不能相提并論。盡管如此，考慮到眼前的選擇有限，我最終還是翻開了那些物理書。

其中有一本平裝書名為《物理之美》（The Character of Physical Law），作者理查德·費曼我隱約有所耳聞。這本書是他在20世紀60 年代講課的記錄。我翻看了起來。這本書在沒有運用任何數學方法的情況下，解釋了現代物理學的原理，特別是量子理論。

量子理論并非真正的專門理論，而是一種理論類型。它包括任何基于“量子假設”的理論，是馬克斯·普朗克（Max Planck）在1900年提出來的，它說明某些物理量（例如你的能量）只能呈現特定的離散值（和經典物理量均為連續(xù)不間斷的相悖）。例如，在地球表面給定任一高度，你都具有重力勢能。它表示當你從這個高度墜落時（不計空氣阻力）撞擊地面的能量。在量子引力理論中，你的“重力勢能”不可能為某個特定的值，而是一系列離散的能量，甚至可能存在一個最小的能量。在最近一次中子實驗中，我們測得這個最小能量所對應的高度大約為萬分之五英寸①。如果你的尺子只有普通的精度，那么你將難以測出這個極限值。然而，當你的研究對象是中子、原子核或者原子時，量子效應是非常重要的。

不包含普朗克量子假說的理論被稱為經典理論。顯然，在1900年以前，所有的物理學理論都屬于經典理論。經典理論適用于大多數情況，涉及原子量級或者更小尺度上表現的細微差別除外。然而，這些卻是未來百年里大多數物理學家關注的焦點。

在20世紀的頭幾十年里，物理學家們一直在研究普朗克量子假說的推論。其中之一就是著名的測不準原理（Uncertainty Principle），它指出我們實際上不可能同時確定某兩個物理量。例如，如果你精確地測出某個物體的位置，那么就無法非常準確地得知它的速度。不過，對于我們日常生活中見到的大型物體，這些限制并不明顯，只是對于組成原子的粒子來說，它們就會產生巨大的差異。

量子理論的另一個推論就是物理學家所說的“波粒二象性”，也就是說，在某些情況下，電子這類粒子會表現出波的性質，而某些能量波又會呈現出粒子的特性。例如，如果你向墻上的一條小縫發(fā)射一系列電子，那么當它們通過縫隙時，就會像水波穿過小孔一樣，以環(huán)形的方式擴散開來。如果讓它們通過墻上的兩條小縫，就會看到類似于兩列水波相遇時產生的干涉條紋。像波一樣的電子是向空間擴散的電子，它的行為就好像是某種充斥各處的介質受到了激發(fā)，而不是一個離散的物體。另一方面，波粒二象性還告訴我們，在某些情況下，能量波會表現出粒子的性質。光就是這樣一個例子。我們已經知道，長久以來光一直被當作一種波。例如，它穿過透鏡時所產生的折射現象，或者穿過棱鏡時色散的方式。但是，它也可以表現得像一個粒子，一個離散的局部物體，我們稱之為光子。光的這一性質其實是理解光電效應的關鍵，所謂光電效應，是指某些金屬在受到光子撞擊后發(fā)射出一個電子的現象。愛因斯坦是第一個將量子假說納入基本物理定律的人，他在1905年的一篇著名論文中用這些術語解釋了光電效應的某些神秘性質。（讓他在1921年獲得諾貝爾獎的正是這項研究，而不是極具爭議的相對論。）

如今，我們不但擁有融合了量子理論的舊的經典理論（例如量子電動力學），而且還有新的量子理論，甚至涉及在普朗克時代都不為人知的力（例如量子色動力學）。但是，量子化趨勢中存在一個例外：引力理論。沒有人知道該如何將量子假說融入愛因斯坦的引力理論（即廣義相對論）當中。

量子力學促成了一個令人心馳神往的世界。我理所當然對它感到好奇，卻總感覺課本上的介紹既枯燥又過于專業(yè)。然而在費曼筆下，它卻變得奇妙而頗具魅力。我被深深地吸引住了。我還想再多讀一些。

那里還收藏了費曼的另外三本著作——三卷《費曼物理學講義》（The Feynman Lectures on Physics），源自他在加州理工學院研討課程上的講稿。書中還附有一張作者的照片——一個愉快地敲著邦戈鼓的家伙。那些書和我曾經讀過的所有教科書都不一樣。它們非常親切；也很有趣；感覺就好像費曼正在房間里對你講話。他在討論力學時不光提及了牛頓，還有《淘氣阿丹》（Dennis the Menace）。在氣體分子運動論的章節(jié)中，他竟然問出“我們?yōu)槭裁捶堑矛F在討論這個話題”這種問題。關于光的章節(jié)中，他甚至提到“有一些關于蜜蜂視覺的非常有趣的發(fā)現”這樣的題外話。但是，費曼不僅讓物理學聽起來很迷人，而且還令它顯得十分重要，即使他從來沒有這樣強調過。仿佛只要一個物理學家具有見解，他就可以單槍匹馬地改變世界以及人們看待世界的方式。在我開著拖拉機運送雞蛋、放?；蛘咴诠矎N房里削土豆時，我會不知不覺地思考費曼書中的問題。

那年夏天，當我重返芝加哥的家時，就下定決心要學習物理。

鑒于《物理之美》對我產生了如此重大的影響，基布茲當地人同意我用一條舊的藍色牛仔褲換走了這本書。在書中結尾的部分，我勾出了這樣一段話：“生活在一個仍然能有所發(fā)現的時代是非常幸運的。就像發(fā)現美洲大陸一樣，這樣的機會只有一次。在這個時代，我們還在不斷地發(fā)現自然的基本規(guī)律，而這樣的日子過去就永遠不會再來了。”我暗自下定決心，總有一天，我也會有所發(fā)現?？傆幸惶?，我要見到這位費曼教授。

①1英寸約為2.54厘米?！g者注